[FastISel][AArch64] Fix load/store with frame indices.
[oota-llvm.git] / lib / Target / AArch64 / AArch64FastISel.cpp
index f20dcae71686b716686f9f3fb5548d2c199cfd6a..1e4499b8d53ae9031f53ce58e44fb062c5946992 100644 (file)
@@ -78,11 +78,9 @@ class AArch64FastISel final : public FastISel {
       return Base.Reg;
     }
     void setOffsetReg(unsigned Reg) {
-      assert(isRegBase() && "Invalid offset register access!");
       OffsetReg = Reg;
     }
     unsigned getOffsetReg() const {
-      assert(isRegBase() && "Invalid offset register access!");
       return OffsetReg;
     }
     void setFI(unsigned FI) {
@@ -134,6 +132,7 @@ private:
   bool selectBitCast(const Instruction *I);
   bool selectFRem(const Instruction *I);
   bool selectSDiv(const Instruction *I);
+  bool selectGetElementPtr(const Instruction *I);
 
   // Utility helper routines.
   bool isTypeLegal(Type *Ty, MVT &VT);
@@ -150,6 +149,7 @@ private:
                           unsigned Alignment);
   bool foldXALUIntrinsic(AArch64CC::CondCode &CC, const Instruction *I,
                          const Value *Cond);
+  bool optimizeIntExtLoad(const Instruction *I, MVT RetVT, MVT SrcVT);
 
   // Emit helper routines.
   unsigned emitAddSub(bool UseAdd, MVT RetVT, const Value *LHS,
@@ -173,12 +173,13 @@ private:
                          bool WantResult = true);
 
   // Emit functions.
+  bool emitCompareAndBranch(const BranchInst *BI);
   bool emitCmp(const Value *LHS, const Value *RHS, bool IsZExt);
   bool emitICmp(MVT RetVT, const Value *LHS, const Value *RHS, bool IsZExt);
   bool emitICmp_ri(MVT RetVT, unsigned LHSReg, bool LHSIsKill, uint64_t Imm);
   bool emitFCmp(MVT RetVT, const Value *LHS, const Value *RHS);
-  bool emitLoad(MVT VT, unsigned &ResultReg, Address Addr, bool WantZExt = true,
-                MachineMemOperand *MMO = nullptr);
+  unsigned emitLoad(MVT VT, MVT ResultVT, Address Addr, bool WantZExt = true,
+                    MachineMemOperand *MMO = nullptr);
   bool emitStore(MVT VT, unsigned SrcReg, Address Addr,
                  MachineMemOperand *MMO = nullptr);
   unsigned emitIntExt(MVT SrcVT, unsigned SrcReg, MVT DestVT, bool isZExt);
@@ -186,6 +187,7 @@ private:
   unsigned emitAdd(MVT RetVT, const Value *LHS, const Value *RHS,
                    bool SetFlags = false, bool WantResult = true,
                    bool IsZExt = false);
+  unsigned emitAdd_ri_(MVT VT, unsigned Op0, bool Op0IsKill, int64_t Imm);
   unsigned emitSub(MVT RetVT, const Value *LHS, const Value *RHS,
                    bool SetFlags = false, bool WantResult = true,
                    bool IsZExt = false);
@@ -259,6 +261,8 @@ public:
 static bool isIntExtFree(const Instruction *I) {
   assert((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
          "Unexpected integer extend instruction.");
+  assert(!I->getType()->isVectorTy() && I->getType()->isIntegerTy() &&
+         "Unexpected value type.");
   bool IsZExt = isa<ZExtInst>(I);
 
   if (const auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))
@@ -587,7 +591,7 @@ bool AArch64FastISel::computeAddress(const Value *Obj, Address &Addr, Type *Ty)
       std::swap(LHS, RHS);
 
     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
-      Addr.setOffset(Addr.getOffset() + (uint64_t)CI->getSExtValue());
+      Addr.setOffset(Addr.getOffset() + CI->getSExtValue());
       return computeAddress(LHS, Addr, Ty);
     }
 
@@ -598,6 +602,17 @@ bool AArch64FastISel::computeAddress(const Value *Obj, Address &Addr, Type *Ty)
 
     break;
   }
+  case Instruction::Sub: {
+    // Subs of constants are common and easy enough.
+    const Value *LHS = U->getOperand(0);
+    const Value *RHS = U->getOperand(1);
+
+    if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
+      Addr.setOffset(Addr.getOffset() - CI->getSExtValue());
+      return computeAddress(LHS, Addr, Ty);
+    }
+    break;
+  }
   case Instruction::Shl: {
     if (Addr.getOffsetReg())
       break;
@@ -762,24 +777,54 @@ bool AArch64FastISel::computeAddress(const Value *Obj, Address &Addr, Type *Ty)
       }
     break;
   }
-  } // end switch
+  case Instruction::SExt:
+  case Instruction::ZExt: {
+    if (!Addr.getReg() || Addr.getOffsetReg())
+      break;
 
-  if (Addr.getReg()) {
-    if (!Addr.getOffsetReg()) {
-      unsigned Reg = getRegForValue(Obj);
-      if (!Reg)
-        return false;
-      Addr.setOffsetReg(Reg);
-      return true;
+    const Value *Src = nullptr;
+    // Fold the zext or sext when it won't become a noop.
+    if (const auto *ZE = dyn_cast<ZExtInst>(U)) {
+      if (!isIntExtFree(ZE) && ZE->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy(32)) {
+        Addr.setExtendType(AArch64_AM::UXTW);
+        Src = ZE->getOperand(0);
+      }
+    } else if (const auto *SE = dyn_cast<SExtInst>(U)) {
+      if (!isIntExtFree(SE) && SE->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy(32)) {
+        Addr.setExtendType(AArch64_AM::SXTW);
+        Src = SE->getOperand(0);
+      }
     }
-    return false;
+
+    if (!Src)
+      break;
+
+    Addr.setShift(0);
+    unsigned Reg = getRegForValue(Src);
+    if (!Reg)
+      return false;
+    Addr.setOffsetReg(Reg);
+    return true;
   }
+  } // end switch
 
-  unsigned Reg = getRegForValue(Obj);
-  if (!Reg)
-    return false;
-  Addr.setReg(Reg);
-  return true;
+  if (Addr.isRegBase() && !Addr.getReg()) {
+    unsigned Reg = getRegForValue(Obj);
+    if (!Reg)
+      return false;
+    Addr.setReg(Reg);
+    return true;
+  }
+
+  if (!Addr.getOffsetReg()) {
+    unsigned Reg = getRegForValue(Obj);
+    if (!Reg)
+      return false;
+    Addr.setOffsetReg(Reg);
+    return true;
+  }
+
+  return false;
 }
 
 bool AArch64FastISel::computeCallAddress(const Value *V, Address &Addr) {
@@ -896,8 +941,7 @@ bool AArch64FastISel::simplifyAddress(Address &Addr, MVT VT) {
   // Cannot encode an offset register and an immediate offset in the same
   // instruction. Fold the immediate offset into the load/store instruction and
   // emit an additonal add to take care of the offset register.
-  if (!ImmediateOffsetNeedsLowering && Addr.getOffset() && Addr.isRegBase() &&
-      Addr.getOffsetReg())
+  if (!ImmediateOffsetNeedsLowering && Addr.getOffset() && Addr.getOffsetReg())
     RegisterOffsetNeedsLowering = true;
 
   // Cannot encode zero register as base.
@@ -907,7 +951,8 @@ bool AArch64FastISel::simplifyAddress(Address &Addr, MVT VT) {
   // If this is a stack pointer and the offset needs to be simplified then put
   // the alloca address into a register, set the base type back to register and
   // continue. This should almost never happen.
-  if (ImmediateOffsetNeedsLowering && Addr.isFIBase()) {
+  if ((ImmediateOffsetNeedsLowering || Addr.getOffsetReg()) && Addr.isFIBase())
+  {
     unsigned ResultReg = createResultReg(&AArch64::GPR64spRegClass);
     BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc, TII.get(AArch64::ADDXri),
             ResultReg)
@@ -958,20 +1003,10 @@ bool AArch64FastISel::simplifyAddress(Address &Addr, MVT VT) {
   // reg+offset into a register.
   if (ImmediateOffsetNeedsLowering) {
     unsigned ResultReg;
-    if (Addr.getReg()) {
+    if (Addr.getReg())
       // Try to fold the immediate into the add instruction.
-      if (Offset < 0)
-        ResultReg = emitAddSub_ri(/*UseAdd=*/false, MVT::i64, Addr.getReg(),
-                                  /*IsKill=*/false, -Offset);
-      else
-        ResultReg = emitAddSub_ri(/*UseAdd=*/true, MVT::i64, Addr.getReg(),
-                                  /*IsKill=*/false, Offset);
-      if (!ResultReg) {
-        unsigned ImmReg = fastEmit_i(MVT::i64, MVT::i64, ISD::Constant, Offset);
-        ResultReg = emitAddSub_rr(/*UseAdd=*/true, MVT::i64, Addr.getReg(),
-                                  /*IsKill=*/false, ImmReg, /*IsKill=*/true);
-      }
-    } else
+      ResultReg = emitAdd_ri_(MVT::i64, Addr.getReg(), /*IsKill=*/false, Offset);
+    else
       ResultReg = fastEmit_i(MVT::i64, MVT::i64, ISD::Constant, Offset);
 
     if (!ResultReg)
@@ -1014,10 +1049,8 @@ void AArch64FastISel::addLoadStoreOperands(Address &Addr,
       MIB.addReg(Addr.getOffsetReg());
       MIB.addImm(IsSigned);
       MIB.addImm(Addr.getShift() != 0);
-    } else {
-      MIB.addReg(Addr.getReg());
-      MIB.addImm(Offset);
-    }
+    } else
+      MIB.addReg(Addr.getReg()).addImm(Offset);
   }
 
   if (MMO)
@@ -1398,6 +1431,30 @@ unsigned AArch64FastISel::emitAdd(MVT RetVT, const Value *LHS, const Value *RHS,
                     IsZExt);
 }
 
+/// \brief This method is a wrapper to simplify add emission.
+///
+/// First try to emit an add with an immediate operand using emitAddSub_ri. If
+/// that fails, then try to materialize the immediate into a register and use
+/// emitAddSub_rr instead.
+unsigned AArch64FastISel::emitAdd_ri_(MVT VT, unsigned Op0, bool Op0IsKill,
+                                      int64_t Imm) {
+  unsigned ResultReg;
+  if (Imm < 0)
+    ResultReg = emitAddSub_ri(false, VT, Op0, Op0IsKill, -Imm);
+  else
+    ResultReg = emitAddSub_ri(true, VT, Op0, Op0IsKill, Imm);
+
+  if (ResultReg)
+    return ResultReg;
+
+  unsigned CReg = fastEmit_i(VT, VT, ISD::Constant, Imm);
+  if (!CReg)
+    return 0;
+
+  ResultReg = emitAddSub_rr(true, VT, Op0, Op0IsKill, CReg, true);
+  return ResultReg;
+}
+
 unsigned AArch64FastISel::emitSub(MVT RetVT, const Value *LHS, const Value *RHS,
                                   bool SetFlags, bool WantResult, bool IsZExt) {
   return emitAddSub(/*UseAdd=*/false, RetVT, LHS, RHS, SetFlags, WantResult,
@@ -1588,11 +1645,11 @@ unsigned AArch64FastISel::emitAnd_ri(MVT RetVT, unsigned LHSReg, bool LHSIsKill,
   return emitLogicalOp_ri(ISD::AND, RetVT, LHSReg, LHSIsKill, Imm);
 }
 
-bool AArch64FastISel::emitLoad(MVT VT, unsigned &ResultReg, Address Addr,
-                               bool WantZExt, MachineMemOperand *MMO) {
+unsigned AArch64FastISel::emitLoad(MVT VT, MVT RetVT, Address Addr,
+                                   bool WantZExt, MachineMemOperand *MMO) {
   // Simplify this down to something we can handle.
   if (!simplifyAddress(Addr, VT))
-    return false;
+    return 0;
 
   unsigned ScaleFactor = getImplicitScaleFactor(VT);
   if (!ScaleFactor)
@@ -1606,24 +1663,40 @@ bool AArch64FastISel::emitLoad(MVT VT, unsigned &ResultReg, Address Addr,
     ScaleFactor = 1;
   }
 
-  static const unsigned GPOpcTable[2][4][4] = {
+  static const unsigned GPOpcTable[2][8][4] = {
     // Sign-extend.
-    { { AArch64::LDURSBWi,  AArch64::LDURSHWi,  AArch64::LDURSWi,
+    { { AArch64::LDURSBWi,  AArch64::LDURSHWi,  AArch64::LDURWi,
         AArch64::LDURXi  },
-      { AArch64::LDRSBWui,  AArch64::LDRSHWui,  AArch64::LDRSWui,
+      { AArch64::LDURSBXi,  AArch64::LDURSHXi,  AArch64::LDURSWi,
+        AArch64::LDURXi  },
+      { AArch64::LDRSBWui,  AArch64::LDRSHWui,  AArch64::LDRWui,
+        AArch64::LDRXui  },
+      { AArch64::LDRSBXui,  AArch64::LDRSHXui,  AArch64::LDRSWui,
         AArch64::LDRXui  },
-      { AArch64::LDRSBWroX, AArch64::LDRSHWroX, AArch64::LDRSWroX,
+      { AArch64::LDRSBWroX, AArch64::LDRSHWroX, AArch64::LDRWroX,
         AArch64::LDRXroX },
-      { AArch64::LDRSBWroW, AArch64::LDRSHWroW, AArch64::LDRSWroW,
+      { AArch64::LDRSBXroX, AArch64::LDRSHXroX, AArch64::LDRSWroX,
+        AArch64::LDRXroX },
+      { AArch64::LDRSBWroW, AArch64::LDRSHWroW, AArch64::LDRWroW,
         AArch64::LDRXroW },
+      { AArch64::LDRSBXroW, AArch64::LDRSHXroW, AArch64::LDRSWroW,
+        AArch64::LDRXroW }
     },
     // Zero-extend.
     { { AArch64::LDURBBi,   AArch64::LDURHHi,   AArch64::LDURWi,
         AArch64::LDURXi  },
+      { AArch64::LDURBBi,   AArch64::LDURHHi,   AArch64::LDURWi,
+        AArch64::LDURXi  },
       { AArch64::LDRBBui,   AArch64::LDRHHui,   AArch64::LDRWui,
         AArch64::LDRXui  },
+      { AArch64::LDRBBui,   AArch64::LDRHHui,   AArch64::LDRWui,
+        AArch64::LDRXui  },
+      { AArch64::LDRBBroX,  AArch64::LDRHHroX,  AArch64::LDRWroX,
+        AArch64::LDRXroX },
       { AArch64::LDRBBroX,  AArch64::LDRHHroX,  AArch64::LDRWroX,
         AArch64::LDRXroX },
+      { AArch64::LDRBBroW,  AArch64::LDRHHroW,  AArch64::LDRWroW,
+        AArch64::LDRXroW },
       { AArch64::LDRBBroW,  AArch64::LDRHHroW,  AArch64::LDRWroW,
         AArch64::LDRXroW }
     }
@@ -1645,24 +1718,28 @@ bool AArch64FastISel::emitLoad(MVT VT, unsigned &ResultReg, Address Addr,
       Addr.getExtendType() == AArch64_AM::SXTW)
     Idx++;
 
+  bool IsRet64Bit = RetVT == MVT::i64;
   switch (VT.SimpleTy) {
   default:
     llvm_unreachable("Unexpected value type.");
   case MVT::i1: // Intentional fall-through.
   case MVT::i8:
-    Opc = GPOpcTable[WantZExt][Idx][0];
-    RC = &AArch64::GPR32RegClass;
+    Opc = GPOpcTable[WantZExt][2 * Idx + IsRet64Bit][0];
+    RC = (IsRet64Bit && !WantZExt) ?
+             &AArch64::GPR64RegClass: &AArch64::GPR32RegClass;
     break;
   case MVT::i16:
-    Opc = GPOpcTable[WantZExt][Idx][1];
-    RC = &AArch64::GPR32RegClass;
+    Opc = GPOpcTable[WantZExt][2 * Idx + IsRet64Bit][1];
+    RC = (IsRet64Bit && !WantZExt) ?
+             &AArch64::GPR64RegClass: &AArch64::GPR32RegClass;
     break;
   case MVT::i32:
-    Opc = GPOpcTable[WantZExt][Idx][2];
-    RC = WantZExt ? &AArch64::GPR32RegClass : &AArch64::GPR64RegClass;
+    Opc = GPOpcTable[WantZExt][2 * Idx + IsRet64Bit][2];
+    RC = (IsRet64Bit && !WantZExt) ?
+             &AArch64::GPR64RegClass: &AArch64::GPR32RegClass;
     break;
   case MVT::i64:
-    Opc = GPOpcTable[WantZExt][Idx][3];
+    Opc = GPOpcTable[WantZExt][2 * Idx + IsRet64Bit][3];
     RC = &AArch64::GPR64RegClass;
     break;
   case MVT::f32:
@@ -1676,24 +1753,30 @@ bool AArch64FastISel::emitLoad(MVT VT, unsigned &ResultReg, Address Addr,
   }
 
   // Create the base instruction, then add the operands.
-  ResultReg = createResultReg(RC);
+  unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
                                     TII.get(Opc), ResultReg);
   addLoadStoreOperands(Addr, MIB, MachineMemOperand::MOLoad, ScaleFactor, MMO);
 
-  // For 32bit loads we do sign-extending loads to 64bit and then extract the
-  // subreg. In the end this is just a NOOP.
-  if (VT == MVT::i32 && !WantZExt)
-    ResultReg = fastEmitInst_extractsubreg(MVT::i32, ResultReg, /*IsKill=*/true,
-                                           AArch64::sub_32);
-
   // Loading an i1 requires special handling.
   if (VT == MVT::i1) {
     unsigned ANDReg = emitAnd_ri(MVT::i32, ResultReg, /*IsKill=*/true, 1);
     assert(ANDReg && "Unexpected AND instruction emission failure.");
     ResultReg = ANDReg;
   }
-  return true;
+
+  // For zero-extending loads to 64bit we emit a 32bit load and then convert
+  // the 32bit reg to a 64bit reg.
+  if (WantZExt && RetVT == MVT::i64 && VT <= MVT::i32) {
+    unsigned Reg64 = createResultReg(&AArch64::GPR64RegClass);
+    BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
+            TII.get(AArch64::SUBREG_TO_REG), Reg64)
+        .addImm(0)
+        .addReg(ResultReg, getKillRegState(true))
+        .addImm(AArch64::sub_32);
+    ResultReg = Reg64;
+  }
+  return ResultReg;
 }
 
 bool AArch64FastISel::selectAddSub(const Instruction *I) {
@@ -1765,14 +1848,82 @@ bool AArch64FastISel::selectLoad(const Instruction *I) {
   if (!computeAddress(I->getOperand(0), Addr, I->getType()))
     return false;
 
+  // Fold the following sign-/zero-extend into the load instruction.
   bool WantZExt = true;
-  if (I->hasOneUse() && isa<SExtInst>(I->use_begin()->getUser()))
-    WantZExt = false;
+  MVT RetVT = VT;
+  const Value *IntExtVal = nullptr;
+  if (I->hasOneUse()) {
+    if (const auto *ZE = dyn_cast<ZExtInst>(I->use_begin()->getUser())) {
+      if (isTypeSupported(ZE->getType(), RetVT))
+        IntExtVal = ZE;
+      else
+        RetVT = VT;
+    } else if (const auto *SE = dyn_cast<SExtInst>(I->use_begin()->getUser())) {
+      if (isTypeSupported(SE->getType(), RetVT))
+        IntExtVal = SE;
+      else
+        RetVT = VT;
+      WantZExt = false;
+    }
+  }
 
-  unsigned ResultReg;
-  if (!emitLoad(VT, ResultReg, Addr, WantZExt, createMachineMemOperandFor(I)))
+  unsigned ResultReg =
+      emitLoad(VT, RetVT, Addr, WantZExt, createMachineMemOperandFor(I));
+  if (!ResultReg)
     return false;
 
+  // There are a few different cases we have to handle, because the load or the
+  // sign-/zero-extend might not be selected by FastISel if we fall-back to
+  // SelectionDAG. There is also an ordering issue when both instructions are in
+  // different basic blocks.
+  // 1.) The load instruction is selected by FastISel, but the integer extend
+  //     not. This usually happens when the integer extend is in a different
+  //     basic block and SelectionDAG took over for that basic block.
+  // 2.) The load instruction is selected before the integer extend. This only
+  //     happens when the integer extend is in a different basic block.
+  // 3.) The load instruction is selected by SelectionDAG and the integer extend
+  //     by FastISel. This happens if there are instructions between the load
+  //     and the integer extend that couldn't be selected by FastISel.
+  if (IntExtVal) {
+    // The integer extend hasn't been emitted yet. FastISel or SelectionDAG
+    // could select it. Emit a copy to subreg if necessary. FastISel will remove
+    // it when it selects the integer extend.
+    unsigned Reg = lookUpRegForValue(IntExtVal);
+    if (!Reg) {
+      if (RetVT == MVT::i64 && VT <= MVT::i32) {
+        if (WantZExt) {
+          // Delete the last emitted instruction from emitLoad (SUBREG_TO_REG).
+          std::prev(FuncInfo.InsertPt)->eraseFromParent();
+          ResultReg = std::prev(FuncInfo.InsertPt)->getOperand(0).getReg();
+        } else
+          ResultReg = fastEmitInst_extractsubreg(MVT::i32, ResultReg,
+                                                 /*IsKill=*/true,
+                                                 AArch64::sub_32);
+      }
+      updateValueMap(I, ResultReg);
+      return true;
+    }
+
+    // The integer extend has already been emitted - delete all the instructions
+    // that have been emitted by the integer extend lowering code and use the
+    // result from the load instruction directly.
+    while (Reg) {
+      auto *MI = MRI.getUniqueVRegDef(Reg);
+      if (!MI)
+        break;
+      Reg = 0;
+      for (auto &Opnd : MI->uses()) {
+        if (Opnd.isReg()) {
+          Reg = Opnd.getReg();
+          break;
+        }
+      }
+      MI->eraseFromParent();
+    }
+    updateValueMap(IntExtVal, ResultReg);
+    return true;
+  }
+
   updateValueMap(I, ResultReg);
   return true;
 }
@@ -1927,30 +2078,130 @@ static AArch64CC::CondCode getCompareCC(CmpInst::Predicate Pred) {
   }
 }
 
-/// \brief Check if the comparison against zero and the following branch can be
-/// folded into a single instruction (CBZ or CBNZ).
-static bool canFoldZeroIntoBranch(const CmpInst *CI) {
-  CmpInst::Predicate Predicate = CI->getPredicate();
-  if ((Predicate != CmpInst::ICMP_EQ) && (Predicate != CmpInst::ICMP_NE))
-    return false;
+/// \brief Try to emit a combined compare-and-branch instruction.
+bool AArch64FastISel::emitCompareAndBranch(const BranchInst *BI) {
+  assert(isa<CmpInst>(BI->getCondition()) && "Expected cmp instruction");
+  const CmpInst *CI = cast<CmpInst>(BI->getCondition());
+  CmpInst::Predicate Predicate = optimizeCmpPredicate(CI);
 
-  Type *Ty = CI->getOperand(0)->getType();
-  if (!Ty->isIntegerTy())
-    return false;
+  const Value *LHS = CI->getOperand(0);
+  const Value *RHS = CI->getOperand(1);
+
+  Type *Ty = LHS->getType();
+    if (!Ty->isIntegerTy())
+      return false;
 
   unsigned BW = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
   if (BW != 1 && BW != 8 && BW != 16 && BW != 32 && BW != 64)
     return false;
 
-  if (const auto *C = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getOperand(0)))
-    if (C->isNullValue())
-      return true;
+  MachineBasicBlock *TBB = FuncInfo.MBBMap[BI->getSuccessor(0)];
+  MachineBasicBlock *FBB = FuncInfo.MBBMap[BI->getSuccessor(1)];
 
-  if (const auto *C = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getOperand(1)))
-    if (C->isNullValue())
-      return true;
+  // Try to take advantage of fallthrough opportunities.
+  if (FuncInfo.MBB->isLayoutSuccessor(TBB)) {
+    std::swap(TBB, FBB);
+    Predicate = CmpInst::getInversePredicate(Predicate);
+  }
 
-  return false;
+  int TestBit = -1;
+  bool IsCmpNE;
+  if ((Predicate == CmpInst::ICMP_EQ) || (Predicate == CmpInst::ICMP_NE)) {
+    if (const auto *C = dyn_cast<ConstantInt>(LHS))
+      if (C->isNullValue())
+        std::swap(LHS, RHS);
+
+    if (!isa<ConstantInt>(RHS))
+      return false;
+
+    if (!cast<ConstantInt>(RHS)->isNullValue())
+      return false;
+
+    if (const auto *AI = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
+      if (AI->getOpcode() == Instruction::And) {
+        const Value *AndLHS = AI->getOperand(0);
+        const Value *AndRHS = AI->getOperand(1);
+
+        if (const auto *C = dyn_cast<ConstantInt>(AndLHS))
+          if (C->getValue().isPowerOf2())
+            std::swap(AndLHS, AndRHS);
+
+        if (const auto *C = dyn_cast<ConstantInt>(AndRHS))
+          if (C->getValue().isPowerOf2()) {
+            TestBit = C->getValue().logBase2();
+            LHS = AndLHS;
+          }
+      }
+    IsCmpNE = Predicate == CmpInst::ICMP_NE;
+  } else if (Predicate == CmpInst::ICMP_SLT) {
+    if (!isa<ConstantInt>(RHS))
+      return false;
+
+    if (!cast<ConstantInt>(RHS)->isNullValue())
+      return false;
+
+    TestBit = BW - 1;
+    IsCmpNE = true;
+  } else if (Predicate == CmpInst::ICMP_SGT) {
+    if (!isa<ConstantInt>(RHS))
+      return false;
+
+    if (cast<ConstantInt>(RHS)->getValue() != -1)
+      return false;
+
+    TestBit = BW - 1;
+    IsCmpNE = false;
+  } else
+    return false;
+
+  static const unsigned OpcTable[2][2][2] = {
+    { {AArch64::CBZW,  AArch64::CBZX },
+      {AArch64::CBNZW, AArch64::CBNZX} },
+    { {AArch64::TBZW,  AArch64::TBZX },
+      {AArch64::TBNZW, AArch64::TBNZX} }
+  };
+
+  bool IsBitTest = TestBit != -1;
+  bool Is64Bit = BW == 64;
+  if (TestBit < 32 && TestBit >= 0)
+    Is64Bit = false;
+  
+  unsigned Opc = OpcTable[IsBitTest][IsCmpNE][Is64Bit];
+  const MCInstrDesc &II = TII.get(Opc);
+
+  unsigned SrcReg = getRegForValue(LHS);
+  if (!SrcReg)
+    return false;
+  bool SrcIsKill = hasTrivialKill(LHS);
+
+  if (BW == 64 && !Is64Bit)
+    SrcReg = fastEmitInst_extractsubreg(MVT::i32, SrcReg, SrcIsKill,
+                                        AArch64::sub_32);
+
+  if ((BW < 32) && !IsBitTest) {
+    EVT CmpEVT = TLI.getValueType(Ty, true);
+    SrcReg =
+        emitIntExt(CmpEVT.getSimpleVT(), SrcReg, MVT::i32, /*isZExt*/ true);
+  }
+
+  // Emit the combined compare and branch instruction.
+  SrcReg = constrainOperandRegClass(II, SrcReg,  II.getNumDefs());
+  MachineInstrBuilder MIB =
+      BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc, TII.get(Opc))
+          .addReg(SrcReg, getKillRegState(SrcIsKill));
+  if (IsBitTest)
+    MIB.addImm(TestBit);
+  MIB.addMBB(TBB);
+
+  // Obtain the branch weight and add the TrueBB to the successor list.
+  uint32_t BranchWeight = 0;
+  if (FuncInfo.BPI)
+    BranchWeight = FuncInfo.BPI->getEdgeWeight(BI->getParent(),
+                                               TBB->getBasicBlock());
+  FuncInfo.MBB->addSuccessor(TBB, BranchWeight);
+  fastEmitBranch(FBB, DbgLoc);
+
+  return true;
 }
 
 bool AArch64FastISel::selectBranch(const Instruction *I) {
@@ -1980,50 +2231,16 @@ bool AArch64FastISel::selectBranch(const Instruction *I) {
         return true;
       }
 
+      // Try to emit a combined compare-and-branch first.
+      if (emitCompareAndBranch(BI))
+        return true;
+
       // Try to take advantage of fallthrough opportunities.
       if (FuncInfo.MBB->isLayoutSuccessor(TBB)) {
         std::swap(TBB, FBB);
         Predicate = CmpInst::getInversePredicate(Predicate);
       }
 
-      // Try to optimize comparisons against zero.
-      if (canFoldZeroIntoBranch(CI)) {
-        const Value *LHS = CI->getOperand(0);
-        const Value *RHS = CI->getOperand(1);
-
-        // Canonicalize zero values to the RHS.
-        if (const auto *C = dyn_cast<ConstantInt>(LHS))
-          if (C->isNullValue())
-            std::swap(LHS, RHS);
-
-        static const unsigned OpcTable[2][2] = {
-          {AArch64::CBZW,  AArch64::CBZX }, {AArch64::CBNZW, AArch64::CBNZX}
-        };
-        bool IsCmpNE = Predicate == CmpInst::ICMP_NE;
-        bool Is64Bit = LHS->getType()->isIntegerTy(64);
-        unsigned Opc = OpcTable[IsCmpNE][Is64Bit];
-
-        unsigned SrcReg = getRegForValue(LHS);
-        if (!SrcReg)
-          return false;
-        bool SrcIsKill = hasTrivialKill(LHS);
-
-        // Emit the combined compare and branch instruction.
-        BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc, TII.get(Opc))
-            .addReg(SrcReg, getKillRegState(SrcIsKill))
-            .addMBB(TBB);
-
-        // Obtain the branch weight and add the TrueBB to the successor list.
-        uint32_t BranchWeight = 0;
-        if (FuncInfo.BPI)
-          BranchWeight = FuncInfo.BPI->getEdgeWeight(BI->getParent(),
-                                                     TBB->getBasicBlock());
-        FuncInfo.MBB->addSuccessor(TBB, BranchWeight);
-
-        fastEmitBranch(FBB, DbgLoc);
-        return true;
-      }
-
       // Emit the cmp.
       if (!emitCmp(CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), CI->isUnsigned()))
         return false;
@@ -2833,14 +3050,11 @@ bool AArch64FastISel::tryEmitSmallMemCpy(Address Dest, Address Src,
       }
     }
 
-    bool RV;
-    unsigned ResultReg;
-    RV = emitLoad(VT, ResultReg, Src);
-    if (!RV)
+    unsigned ResultReg = emitLoad(VT, VT, Src);
+    if (!ResultReg)
       return false;
 
-    RV = emitStore(VT, ResultReg, Dest);
-    if (!RV)
+    if (!emitStore(VT, ResultReg, Dest))
       return false;
 
     int64_t Size = VT.getSizeInBits() / 8;
@@ -3242,6 +3456,7 @@ bool AArch64FastISel::fastLowerIntrinsicCall(const IntrinsicInst *II) {
     ResultReg2 = fastEmitInst_rri(AArch64::CSINCWr, &AArch64::GPR32RegClass,
                                   AArch64::WZR, /*IsKill=*/true, AArch64::WZR,
                                   /*IsKill=*/true, getInvertedCondCode(CC));
+    (void)ResultReg2;
     assert((ResultReg1 + 1) == ResultReg2 &&
            "Nonconsecutive result registers.");
     updateValueMap(II, ResultReg1, 2);
@@ -3843,6 +4058,107 @@ unsigned AArch64FastISel::emitIntExt(MVT SrcVT, unsigned SrcReg, MVT DestVT,
   return fastEmitInst_rii(Opc, RC, SrcReg, /*TODO:IsKill=*/false, 0, Imm);
 }
 
+static bool isZExtLoad(const MachineInstr *LI) {
+  switch (LI->getOpcode()) {
+  default:
+    return false;
+  case AArch64::LDURBBi:
+  case AArch64::LDURHHi:
+  case AArch64::LDURWi:
+  case AArch64::LDRBBui:
+  case AArch64::LDRHHui:
+  case AArch64::LDRWui:
+  case AArch64::LDRBBroX:
+  case AArch64::LDRHHroX:
+  case AArch64::LDRWroX:
+  case AArch64::LDRBBroW:
+  case AArch64::LDRHHroW:
+  case AArch64::LDRWroW:
+    return true;
+  }
+}
+
+static bool isSExtLoad(const MachineInstr *LI) {
+  switch (LI->getOpcode()) {
+  default:
+    return false;
+  case AArch64::LDURSBWi:
+  case AArch64::LDURSHWi:
+  case AArch64::LDURSBXi:
+  case AArch64::LDURSHXi:
+  case AArch64::LDURSWi:
+  case AArch64::LDRSBWui:
+  case AArch64::LDRSHWui:
+  case AArch64::LDRSBXui:
+  case AArch64::LDRSHXui:
+  case AArch64::LDRSWui:
+  case AArch64::LDRSBWroX:
+  case AArch64::LDRSHWroX:
+  case AArch64::LDRSBXroX:
+  case AArch64::LDRSHXroX:
+  case AArch64::LDRSWroX:
+  case AArch64::LDRSBWroW:
+  case AArch64::LDRSHWroW:
+  case AArch64::LDRSBXroW:
+  case AArch64::LDRSHXroW:
+  case AArch64::LDRSWroW:
+    return true;
+  }
+}
+
+bool AArch64FastISel::optimizeIntExtLoad(const Instruction *I, MVT RetVT,
+                                         MVT SrcVT) {
+  const auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0));
+  if (!LI || !LI->hasOneUse())
+    return false;
+
+  // Check if the load instruction has already been selected.
+  unsigned Reg = lookUpRegForValue(LI);
+  if (!Reg)
+    return false;
+
+  MachineInstr *MI = MRI.getUniqueVRegDef(Reg);
+  if (!MI)
+    return false;
+
+  // Check if the correct load instruction has been emitted - SelectionDAG might
+  // have emitted a zero-extending load, but we need a sign-extending load.
+  bool IsZExt = isa<ZExtInst>(I);
+  const auto *LoadMI = MI;
+  if (LoadMI->getOpcode() == TargetOpcode::COPY &&
+      LoadMI->getOperand(1).getSubReg() == AArch64::sub_32) {
+    unsigned LoadReg = MI->getOperand(1).getReg();
+    LoadMI = MRI.getUniqueVRegDef(LoadReg);
+    assert(LoadMI && "Expected valid instruction");
+  }
+  if (!(IsZExt && isZExtLoad(LoadMI)) && !(!IsZExt && isSExtLoad(LoadMI)))
+    return false;
+
+  // Nothing to be done.
+  if (RetVT != MVT::i64 || SrcVT > MVT::i32) {
+    updateValueMap(I, Reg);
+    return true;
+  }
+
+  if (IsZExt) {
+    unsigned Reg64 = createResultReg(&AArch64::GPR64RegClass);
+    BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
+            TII.get(AArch64::SUBREG_TO_REG), Reg64)
+        .addImm(0)
+        .addReg(Reg, getKillRegState(true))
+        .addImm(AArch64::sub_32);
+    Reg = Reg64;
+  } else {
+    assert((MI->getOpcode() == TargetOpcode::COPY &&
+            MI->getOperand(1).getSubReg() == AArch64::sub_32) &&
+           "Expected copy instruction");
+    Reg = MI->getOperand(1).getReg();
+    MI->eraseFromParent();
+  }
+  updateValueMap(I, Reg);
+  return true;
+}
+
 bool AArch64FastISel::selectIntExt(const Instruction *I) {
   assert((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
          "Unexpected integer extend instruction.");
@@ -3854,51 +4170,34 @@ bool AArch64FastISel::selectIntExt(const Instruction *I) {
   if (!isTypeSupported(I->getOperand(0)->getType(), SrcVT))
     return false;
 
-  if (isIntExtFree(I)) {
-    unsigned SrcReg = getRegForValue(I->getOperand(0));
-    if (!SrcReg)
-      return false;
-    bool SrcIsKill = hasTrivialKill(I->getOperand(0));
-
-    const TargetRegisterClass *RC = (RetVT == MVT::i64) ?
-        &AArch64::GPR64RegClass : &AArch64::GPR32RegClass;
-    unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
-    if (RetVT == MVT::i64 && SrcVT != MVT::i64) {
-      BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
-              TII.get(AArch64::SUBREG_TO_REG), ResultReg)
-          .addImm(0)
-          .addReg(SrcReg, getKillRegState(SrcIsKill))
-          .addImm(AArch64::sub_32);
-    } else {
-      BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
-              TII.get(TargetOpcode::COPY), ResultReg)
-          .addReg(SrcReg, getKillRegState(SrcIsKill));
-    }
-    updateValueMap(I, ResultReg);
+  // Try to optimize already sign-/zero-extended values from load instructions.
+  if (optimizeIntExtLoad(I, RetVT, SrcVT))
     return true;
-  }
 
   unsigned SrcReg = getRegForValue(I->getOperand(0));
   if (!SrcReg)
     return false;
-  bool SrcRegIsKill = hasTrivialKill(I->getOperand(0));
+  bool SrcIsKill = hasTrivialKill(I->getOperand(0));
 
-  unsigned ResultReg = 0;
-  if (isIntExtFree(I)) {
-    if (RetVT == MVT::i64) {
-      ResultReg = createResultReg(&AArch64::GPR64RegClass);
-      BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
-              TII.get(AArch64::SUBREG_TO_REG), ResultReg)
-          .addImm(0)
-          .addReg(SrcReg, getKillRegState(SrcRegIsKill))
-          .addImm(AArch64::sub_32);
-    } else
-      ResultReg = SrcReg;
+  // Try to optimize already sign-/zero-extended values from function arguments.
+  bool IsZExt = isa<ZExtInst>(I);
+  if (const auto *Arg = dyn_cast<Argument>(I->getOperand(0))) {
+    if ((IsZExt && Arg->hasZExtAttr()) || (!IsZExt && Arg->hasSExtAttr())) {
+      if (RetVT == MVT::i64 && SrcVT != MVT::i64) {
+        unsigned ResultReg = createResultReg(&AArch64::GPR64RegClass);
+        BuildMI(*FuncInfo.MBB, FuncInfo.InsertPt, DbgLoc,
+                TII.get(AArch64::SUBREG_TO_REG), ResultReg)
+            .addImm(0)
+            .addReg(SrcReg, getKillRegState(SrcIsKill))
+            .addImm(AArch64::sub_32);
+        SrcReg = ResultReg;
+      }
+      updateValueMap(I, SrcReg);
+      return true;
+    }
   }
 
-  if (!ResultReg)
-    ResultReg = emitIntExt(SrcVT, SrcReg, RetVT, isa<ZExtInst>(I));
-
+  unsigned ResultReg = emitIntExt(SrcVT, SrcReg, RetVT, IsZExt);
   if (!ResultReg)
     return false;
 
@@ -4219,9 +4518,8 @@ bool AArch64FastISel::selectSDiv(const Instruction *I) {
     return true;
   }
 
-  unsigned Pow2MinusOne = (1 << Lg2) - 1;
-  unsigned AddReg = emitAddSub_ri(/*UseAdd=*/true, VT, Src0Reg,
-                                  /*IsKill=*/false, Pow2MinusOne);
+  int64_t Pow2MinusOne = (1ULL << Lg2) - 1;
+  unsigned AddReg = emitAdd_ri_(VT, Src0Reg, /*IsKill=*/false, Pow2MinusOne);
   if (!AddReg)
     return false;
 
@@ -4261,6 +4559,79 @@ bool AArch64FastISel::selectSDiv(const Instruction *I) {
   return true;
 }
 
+/// This is mostly a copy of the existing FastISel GEP code, but we have to
+/// duplicate it for AArch64, because otherwise we would bail out even for
+/// simple cases. This is because the standard fastEmit functions don't cover
+/// MUL at all and ADD is lowered very inefficientily.
+bool AArch64FastISel::selectGetElementPtr(const Instruction *I) {
+  unsigned N = getRegForValue(I->getOperand(0));
+  if (!N)
+    return false;
+  bool NIsKill = hasTrivialKill(I->getOperand(0));
+
+  // Keep a running tab of the total offset to coalesce multiple N = N + Offset
+  // into a single N = N + TotalOffset.
+  uint64_t TotalOffs = 0;
+  Type *Ty = I->getOperand(0)->getType();
+  MVT VT = TLI.getPointerTy();
+  for (auto OI = std::next(I->op_begin()), E = I->op_end(); OI != E; ++OI) {
+    const Value *Idx = *OI;
+    if (auto *StTy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
+      unsigned Field = cast<ConstantInt>(Idx)->getZExtValue();
+      // N = N + Offset
+      if (Field)
+        TotalOffs += DL.getStructLayout(StTy)->getElementOffset(Field);
+      Ty = StTy->getElementType(Field);
+    } else {
+      Ty = cast<SequentialType>(Ty)->getElementType();
+      // If this is a constant subscript, handle it quickly.
+      if (const auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx)) {
+        if (CI->isZero())
+          continue;
+        // N = N + Offset
+        TotalOffs +=
+            DL.getTypeAllocSize(Ty) * cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue();
+        continue;
+      }
+      if (TotalOffs) {
+        N = emitAdd_ri_(VT, N, NIsKill, TotalOffs);
+        if (!N)
+          return false;
+        NIsKill = true;
+        TotalOffs = 0;
+      }
+
+      // N = N + Idx * ElementSize;
+      uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(Ty);
+      std::pair<unsigned, bool> Pair = getRegForGEPIndex(Idx);
+      unsigned IdxN = Pair.first;
+      bool IdxNIsKill = Pair.second;
+      if (!IdxN)
+        return false;
+
+      if (ElementSize != 1) {
+        unsigned C = fastEmit_i(VT, VT, ISD::Constant, ElementSize);
+        if (!C)
+          return false;
+        IdxN = emitMul_rr(VT, IdxN, IdxNIsKill, C, true);
+        if (!IdxN)
+          return false;
+        IdxNIsKill = true;
+      }
+      N = fastEmit_rr(VT, VT, ISD::ADD, N, NIsKill, IdxN, IdxNIsKill);
+      if (!N)
+        return false;
+    }
+  }
+  if (TotalOffs) {
+    N = emitAdd_ri_(VT, N, NIsKill, TotalOffs);
+    if (!N)
+      return false;
+  }
+  updateValueMap(I, N);
+  return true;
+}
+
 bool AArch64FastISel::fastSelectInstruction(const Instruction *I) {
   switch (I->getOpcode()) {
   default:
@@ -4332,6 +4703,8 @@ bool AArch64FastISel::fastSelectInstruction(const Instruction *I) {
     return selectRet(I);
   case Instruction::FRem:
     return selectFRem(I);
+  case Instruction::GetElementPtr:
+    return selectGetElementPtr(I);
   }
 
   // fall-back to target-independent instruction selection.