DataLayout is mandatory, update the API to reflect it with references.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / EarlyCSE.cpp
index ecf0335ebe843bf835660f56a5ad4b9a1929146d..742721279bf274a03058eff76f8cd9bc96b32b25 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "early-cse"
-#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar/EarlyCSE.h"
 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
 #include "llvm/ADT/ScopedHashTable.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/RecyclingAllocator.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include <vector>
+#include <deque>
 using namespace llvm;
+using namespace llvm::PatternMatch;
+
+#define DEBUG_TYPE "early-cse"
 
 STATISTIC(NumSimplify, "Number of instructions simplified or DCE'd");
 STATISTIC(NumCSE,      "Number of instructions CSE'd");
@@ -35,49 +42,44 @@ STATISTIC(NumCSELoad,  "Number of load instructions CSE'd");
 STATISTIC(NumCSECall,  "Number of call instructions CSE'd");
 STATISTIC(NumDSE,      "Number of trivial dead stores removed");
 
-static unsigned getHash(const void *V) {
-  return DenseMapInfo<const void*>::getHashValue(V);
-}
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // SimpleValue
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 namespace {
-  /// SimpleValue - Instances of this struct represent available values in the
-  /// scoped hash table.
-  struct SimpleValue {
-    Instruction *Inst;
+/// \brief Struct representing the available values in the scoped hash table.
+struct SimpleValue {
+  Instruction *Inst;
 
-    SimpleValue(Instruction *I) : Inst(I) {
-      assert((isSentinel() || canHandle(I)) && "Inst can't be handled!");
-    }
+  SimpleValue(Instruction *I) : Inst(I) {
+    assert((isSentinel() || canHandle(I)) && "Inst can't be handled!");
+  }
 
-    bool isSentinel() const {
-      return Inst == DenseMapInfo<Instruction*>::getEmptyKey() ||
-             Inst == DenseMapInfo<Instruction*>::getTombstoneKey();
-    }
+  bool isSentinel() const {
+    return Inst == DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey() ||
+           Inst == DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
+  }
 
-    static bool canHandle(Instruction *Inst) {
-      // This can only handle non-void readnone functions.
-      if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Inst))
-        return CI->doesNotAccessMemory() && !CI->getType()->isVoidTy();
-      return isa<CastInst>(Inst) || isa<BinaryOperator>(Inst) ||
-             isa<GetElementPtrInst>(Inst) || isa<CmpInst>(Inst) ||
-             isa<SelectInst>(Inst) || isa<ExtractElementInst>(Inst) ||
-             isa<InsertElementInst>(Inst) || isa<ShuffleVectorInst>(Inst) ||
-             isa<ExtractValueInst>(Inst) || isa<InsertValueInst>(Inst);
-    }
-  };
+  static bool canHandle(Instruction *Inst) {
+    // This can only handle non-void readnone functions.
+    if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Inst))
+      return CI->doesNotAccessMemory() && !CI->getType()->isVoidTy();
+    return isa<CastInst>(Inst) || isa<BinaryOperator>(Inst) ||
+           isa<GetElementPtrInst>(Inst) || isa<CmpInst>(Inst) ||
+           isa<SelectInst>(Inst) || isa<ExtractElementInst>(Inst) ||
+           isa<InsertElementInst>(Inst) || isa<ShuffleVectorInst>(Inst) ||
+           isa<ExtractValueInst>(Inst) || isa<InsertValueInst>(Inst);
+  }
+};
 }
 
 namespace llvm {
-template<> struct DenseMapInfo<SimpleValue> {
+template <> struct DenseMapInfo<SimpleValue> {
   static inline SimpleValue getEmptyKey() {
-    return DenseMapInfo<Instruction*>::getEmptyKey();
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey();
   }
   static inline SimpleValue getTombstoneKey() {
-    return DenseMapInfo<Instruction*>::getTombstoneKey();
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
   }
   static unsigned getHashValue(SimpleValue Val);
   static bool isEqual(SimpleValue LHS, SimpleValue RHS);
@@ -87,7 +89,7 @@ template<> struct DenseMapInfo<SimpleValue> {
 unsigned DenseMapInfo<SimpleValue>::getHashValue(SimpleValue Val) {
   Instruction *Inst = Val.Inst;
   // Hash in all of the operands as pointers.
-  if (BinaryOperatorBinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst)) {
+  if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst)) {
     Value *LHS = BinOp->getOperand(0);
     Value *RHS = BinOp->getOperand(1);
     if (BinOp->isCommutative() && BinOp->getOperand(0) > BinOp->getOperand(1))
@@ -96,8 +98,9 @@ unsigned DenseMapInfo<SimpleValue>::getHashValue(SimpleValue Val) {
     if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp)) {
       // Hash the overflow behavior
       unsigned Overflow =
-        BinOp->hasNoSignedWrap()   * OverflowingBinaryOperator::NoSignedWrap |
-        BinOp->hasNoUnsignedWrap() * OverflowingBinaryOperator::NoUnsignedWrap;
+          BinOp->hasNoSignedWrap() * OverflowingBinaryOperator::NoSignedWrap |
+          BinOp->hasNoUnsignedWrap() *
+              OverflowingBinaryOperator::NoUnsignedWrap;
       return hash_combine(BinOp->getOpcode(), Overflow, LHS, RHS);
     }
 
@@ -130,12 +133,13 @@ unsigned DenseMapInfo<SimpleValue>::getHashValue(SimpleValue Val) {
   assert((isa<CallInst>(Inst) || isa<BinaryOperator>(Inst) ||
           isa<GetElementPtrInst>(Inst) || isa<SelectInst>(Inst) ||
           isa<ExtractElementInst>(Inst) || isa<InsertElementInst>(Inst) ||
-          isa<ShuffleVectorInst>(Inst)) && "Invalid/unknown instruction");
+          isa<ShuffleVectorInst>(Inst)) &&
+         "Invalid/unknown instruction");
 
   // Mix in the opcode.
-  return hash_combine(Inst->getOpcode(),
-                      hash_combine_range(Inst->value_op_begin(),
-                                         Inst->value_op_end()));
+  return hash_combine(
+      Inst->getOpcode(),
+      hash_combine_range(Inst->value_op_begin(), Inst->value_op_end()));
 }
 
 bool DenseMapInfo<SimpleValue>::isEqual(SimpleValue LHS, SimpleValue RHS) {
@@ -144,22 +148,24 @@ bool DenseMapInfo<SimpleValue>::isEqual(SimpleValue LHS, SimpleValue RHS) {
   if (LHS.isSentinel() || RHS.isSentinel())
     return LHSI == RHSI;
 
-  if (LHSI->getOpcode() != RHSI->getOpcode()) return false;
-  if (LHSI->isIdenticalTo(RHSI)) return true;
+  if (LHSI->getOpcode() != RHSI->getOpcode())
+    return false;
+  if (LHSI->isIdenticalTo(RHSI))
+    return true;
 
   // If we're not strictly identical, we still might be a commutable instruction
   if (BinaryOperator *LHSBinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
     if (!LHSBinOp->isCommutative())
       return false;
 
-    assert(isa<BinaryOperator>(RHSI)
-           && "same opcode, but different instruction type?");
+    assert(isa<BinaryOperator>(RHSI) &&
+           "same opcode, but different instruction type?");
     BinaryOperator *RHSBinOp = cast<BinaryOperator>(RHSI);
 
     // Check overflow attributes
     if (isa<OverflowingBinaryOperator>(LHSBinOp)) {
-      assert(isa<OverflowingBinaryOperator>(RHSBinOp)
-             && "same opcode, but different operator type?");
+      assert(isa<OverflowingBinaryOperator>(RHSBinOp) &&
+             "same opcode, but different operator type?");
       if (LHSBinOp->hasNoUnsignedWrap() != RHSBinOp->hasNoUnsignedWrap() ||
           LHSBinOp->hasNoSignedWrap() != RHSBinOp->hasNoSignedWrap())
         return false;
@@ -167,16 +173,16 @@ bool DenseMapInfo<SimpleValue>::isEqual(SimpleValue LHS, SimpleValue RHS) {
 
     // Commuted equality
     return LHSBinOp->getOperand(0) == RHSBinOp->getOperand(1) &&
-      LHSBinOp->getOperand(1) == RHSBinOp->getOperand(0);
+           LHSBinOp->getOperand(1) == RHSBinOp->getOperand(0);
   }
   if (CmpInst *LHSCmp = dyn_cast<CmpInst>(LHSI)) {
-    assert(isa<CmpInst>(RHSI)
-           && "same opcode, but different instruction type?");
+    assert(isa<CmpInst>(RHSI) &&
+           "same opcode, but different instruction type?");
     CmpInst *RHSCmp = cast<CmpInst>(RHSI);
     // Commuted equality
     return LHSCmp->getOperand(0) == RHSCmp->getOperand(1) &&
-      LHSCmp->getOperand(1) == RHSCmp->getOperand(0) &&
-      LHSCmp->getSwappedPredicate() == RHSCmp->getPredicate();
+           LHSCmp->getOperand(1) == RHSCmp->getOperand(0) &&
+           LHSCmp->getSwappedPredicate() == RHSCmp->getPredicate();
   }
 
   return false;
@@ -187,57 +193,52 @@ bool DenseMapInfo<SimpleValue>::isEqual(SimpleValue LHS, SimpleValue RHS) {
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 namespace {
-  /// CallValue - Instances of this struct represent available call values in
-  /// the scoped hash table.
-  struct CallValue {
-    Instruction *Inst;
+/// \brief Struct representing the available call values in the scoped hash
+/// table.
+struct CallValue {
+  Instruction *Inst;
 
-    CallValue(Instruction *I) : Inst(I) {
-      assert((isSentinel() || canHandle(I)) && "Inst can't be handled!");
-    }
+  CallValue(Instruction *I) : Inst(I) {
+    assert((isSentinel() || canHandle(I)) && "Inst can't be handled!");
+  }
 
-    bool isSentinel() const {
-      return Inst == DenseMapInfo<Instruction*>::getEmptyKey() ||
-             Inst == DenseMapInfo<Instruction*>::getTombstoneKey();
-    }
+  bool isSentinel() const {
+    return Inst == DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey() ||
+           Inst == DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
+  }
 
-    static bool canHandle(Instruction *Inst) {
-      // Don't value number anything that returns void.
-      if (Inst->getType()->isVoidTy())
-        return false;
+  static bool canHandle(Instruction *Inst) {
+    // Don't value number anything that returns void.
+    if (Inst->getType()->isVoidTy())
+      return false;
 
-      CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Inst);
-      if (CI == 0 || !CI->onlyReadsMemory())
-        return false;
-      return true;
-    }
-  };
+    CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Inst);
+    if (!CI || !CI->onlyReadsMemory())
+      return false;
+    return true;
+  }
+};
 }
 
 namespace llvm {
-  template<> struct DenseMapInfo<CallValue> {
-    static inline CallValue getEmptyKey() {
-      return DenseMapInfo<Instruction*>::getEmptyKey();
-    }
-    static inline CallValue getTombstoneKey() {
-      return DenseMapInfo<Instruction*>::getTombstoneKey();
-    }
-    static unsigned getHashValue(CallValue Val);
-    static bool isEqual(CallValue LHS, CallValue RHS);
-  };
+template <> struct DenseMapInfo<CallValue> {
+  static inline CallValue getEmptyKey() {
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey();
+  }
+  static inline CallValue getTombstoneKey() {
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
+  }
+  static unsigned getHashValue(CallValue Val);
+  static bool isEqual(CallValue LHS, CallValue RHS);
+};
 }
+
 unsigned DenseMapInfo<CallValue>::getHashValue(CallValue Val) {
   Instruction *Inst = Val.Inst;
-  // Hash in all of the operands as pointers.
-  unsigned Res = 0;
-  for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    assert(!Inst->getOperand(i)->getType()->isMetadataTy() &&
-           "Cannot value number calls with metadata operands");
-    Res ^= getHash(Inst->getOperand(i)) << (i & 0xF);
-  }
-
-  // Mix in the opcode.
-  return (Res << 1) ^ Inst->getOpcode();
+  // Hash all of the operands as pointers and mix in the opcode.
+  return hash_combine(
+      Inst->getOpcode(),
+      hash_combine_range(Inst->value_op_begin(), Inst->value_op_end()));
 }
 
 bool DenseMapInfo<CallValue>::isEqual(CallValue LHS, CallValue RHS) {
@@ -247,102 +248,104 @@ bool DenseMapInfo<CallValue>::isEqual(CallValue LHS, CallValue RHS) {
   return LHSI->isIdenticalTo(RHSI);
 }
 
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// EarlyCSE pass.
+// EarlyCSE implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 namespace {
-
-/// EarlyCSE - This pass does a simple depth-first walk over the dominator
-/// tree, eliminating trivially redundant instructions and using instsimplify
-/// to canonicalize things as it goes.  It is intended to be fast and catch
-/// obvious cases so that instcombine and other passes are more effective.  It
-/// is expected that a later pass of GVN will catch the interesting/hard
-/// cases.
-class EarlyCSE : public FunctionPass {
+/// \brief A simple and fast domtree-based CSE pass.
+///
+/// This pass does a simple depth-first walk over the dominator tree,
+/// eliminating trivially redundant instructions and using instsimplify to
+/// canonicalize things as it goes. It is intended to be fast and catch obvious
+/// cases so that instcombine and other passes are more effective. It is
+/// expected that a later pass of GVN will catch the interesting/hard cases.
+class EarlyCSE {
 public:
-  const DataLayout *DL;
-  const TargetLibraryInfo *TLI;
-  DominatorTree *DT;
-  typedef RecyclingAllocator<BumpPtrAllocator,
-                      ScopedHashTableVal<SimpleValue, Value*> > AllocatorTy;
-  typedef ScopedHashTable<SimpleValue, Value*, DenseMapInfo<SimpleValue>,
+  Function &F;
+  const TargetLibraryInfo &TLI;
+  const TargetTransformInfo &TTI;
+  DominatorTree &DT;
+  AssumptionCache &AC;
+  typedef RecyclingAllocator<
+      BumpPtrAllocator, ScopedHashTableVal<SimpleValue, Value *>> AllocatorTy;
+  typedef ScopedHashTable<SimpleValue, Value *, DenseMapInfo<SimpleValue>,
                           AllocatorTy> ScopedHTType;
 
-  /// AvailableValues - This scoped hash table contains the current values of
-  /// all of our simple scalar expressions.  As we walk down the domtree, we
-  /// look to see if instructions are in this: if so, we replace them with what
-  /// we find, otherwise we insert them so that dominated values can succeed in
-  /// their lookup.
-  ScopedHTType *AvailableValues;
-
-  /// AvailableLoads - This scoped hash table contains the current values
-  /// of loads.  This allows us to get efficient access to dominating loads when
-  /// we have a fully redundant load.  In addition to the most recent load, we
-  /// keep track of a generation count of the read, which is compared against
-  /// the current generation count.  The current generation count is
-  /// incremented after every possibly writing memory operation, which ensures
-  /// that we only CSE loads with other loads that have no intervening store.
-  typedef RecyclingAllocator<BumpPtrAllocator,
-    ScopedHashTableVal<Value*, std::pair<Value*, unsigned> > > LoadMapAllocator;
-  typedef ScopedHashTable<Value*, std::pair<Value*, unsigned>,
-                          DenseMapInfo<Value*>, LoadMapAllocator> LoadHTType;
-  LoadHTType *AvailableLoads;
-
-  /// AvailableCalls - This scoped hash table contains the current values
-  /// of read-only call values.  It uses the same generation count as loads.
-  typedef ScopedHashTable<CallValue, std::pair<Value*, unsigned> > CallHTType;
-  CallHTType *AvailableCalls;
-
-  /// CurrentGeneration - This is the current generation of the memory value.
+  /// \brief A scoped hash table of the current values of all of our simple
+  /// scalar expressions.
+  ///
+  /// As we walk down the domtree, we look to see if instructions are in this:
+  /// if so, we replace them with what we find, otherwise we insert them so
+  /// that dominated values can succeed in their lookup.
+  ScopedHTType AvailableValues;
+
+  /// \brief A scoped hash table of the current values of loads.
+  ///
+  /// This allows us to get efficient access to dominating loads when we have
+  /// a fully redundant load.  In addition to the most recent load, we keep
+  /// track of a generation count of the read, which is compared against the
+  /// current generation count.  The current generation count is incremented
+  /// after every possibly writing memory operation, which ensures that we only
+  /// CSE loads with other loads that have no intervening store.
+  typedef RecyclingAllocator<
+      BumpPtrAllocator,
+      ScopedHashTableVal<Value *, std::pair<Value *, unsigned>>>
+      LoadMapAllocator;
+  typedef ScopedHashTable<Value *, std::pair<Value *, unsigned>,
+                          DenseMapInfo<Value *>, LoadMapAllocator> LoadHTType;
+  LoadHTType AvailableLoads;
+
+  /// \brief A scoped hash table of the current values of read-only call
+  /// values.
+  ///
+  /// It uses the same generation count as loads.
+  typedef ScopedHashTable<CallValue, std::pair<Value *, unsigned>> CallHTType;
+  CallHTType AvailableCalls;
+
+  /// \brief This is the current generation of the memory value.
   unsigned CurrentGeneration;
 
-  static char ID;
-  explicit EarlyCSE() : FunctionPass(ID) {
-    initializeEarlyCSEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-  }
+  /// \brief Set up the EarlyCSE runner for a particular function.
+  EarlyCSE(Function &F, const TargetLibraryInfo &TLI,
+           const TargetTransformInfo &TTI, DominatorTree &DT,
+           AssumptionCache &AC)
+      : F(F), TLI(TLI), TTI(TTI), DT(DT), AC(AC), CurrentGeneration(0) {}
 
-  bool runOnFunction(Function &F);
+  bool run();
 
 private:
-
-  // NodeScope - almost a POD, but needs to call the constructors for the
-  // scoped hash tables so that a new scope gets pushed on. These are RAII so
-  // that the scope gets popped when the NodeScope is destroyed.
+  // Almost a POD, but needs to call the constructors for the scoped hash
+  // tables so that a new scope gets pushed on. These are RAII so that the
+  // scope gets popped when the NodeScope is destroyed.
   class NodeScope {
-   public:
-    NodeScope(ScopedHTType *availableValues,
-              LoadHTType *availableLoads,
-              CallHTType *availableCalls) :
-        Scope(*availableValues),
-        LoadScope(*availableLoads),
-        CallScope(*availableCalls) {}
-
-   private:
-    NodeScope(const NodeScope&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
-    void operator=(const NodeScope&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
+  public:
+    NodeScope(ScopedHTType &AvailableValues, LoadHTType &AvailableLoads,
+              CallHTType &AvailableCalls)
+        : Scope(AvailableValues), LoadScope(AvailableLoads),
+          CallScope(AvailableCalls) {}
+
+  private:
+    NodeScope(const NodeScope &) = delete;
+    void operator=(const NodeScope &) = delete;
 
     ScopedHTType::ScopeTy Scope;
     LoadHTType::ScopeTy LoadScope;
     CallHTType::ScopeTy CallScope;
   };
 
-  // StackNode - contains all the needed information to create a stack for
-  // doing a depth first tranversal of the tree. This includes scopes for
-  // values, loads, and calls as well as the generation. There is a child
-  // iterator so that the children do not need to be store spearately.
+  // Contains all the needed information to create a stack for doing a depth
+  // first tranversal of the tree. This includes scopes for values, loads, and
+  // calls as well as the generation. There is a child iterator so that the
+  // children do not need to be store spearately.
   class StackNode {
-   public:
-    StackNode(ScopedHTType *availableValues,
-              LoadHTType *availableLoads,
-              CallHTType *availableCalls,
-              unsigned cg, DomTreeNode *n,
-              DomTreeNode::iterator child, DomTreeNode::iterator end) :
-        CurrentGeneration(cg), ChildGeneration(cg), Node(n),
-        ChildIter(child), EndIter(end),
-        Scopes(availableValues, availableLoads, availableCalls),
-        Processed(false) {}
+  public:
+    StackNode(ScopedHTType &AvailableValues, LoadHTType &AvailableLoads,
+              CallHTType &AvailableCalls, unsigned cg, DomTreeNode *n,
+              DomTreeNode::iterator child, DomTreeNode::iterator end)
+        : CurrentGeneration(cg), ChildGeneration(cg), Node(n), ChildIter(child),
+          EndIter(end), Scopes(AvailableValues, AvailableLoads, AvailableCalls),
+          Processed(false) {}
 
     // Accessors.
     unsigned currentGeneration() { return CurrentGeneration; }
@@ -359,9 +362,9 @@ private:
     bool isProcessed() { return Processed; }
     void process() { Processed = true; }
 
-   private:
-    StackNode(const StackNode&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
-    void operator=(const StackNode&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
+  private:
+    StackNode(const StackNode &) = delete;
+    void operator=(const StackNode &) = delete;
 
     // Members.
     unsigned CurrentGeneration;
@@ -373,29 +376,78 @@ private:
     bool Processed;
   };
 
+  /// \brief Wrapper class to handle memory instructions, including loads,
+  /// stores and intrinsic loads and stores defined by the target.
+  class ParseMemoryInst {
+  public:
+    ParseMemoryInst(Instruction *Inst, const TargetTransformInfo &TTI)
+        : Load(false), Store(false), Vol(false), MayReadFromMemory(false),
+          MayWriteToMemory(false), MatchingId(-1), Ptr(nullptr) {
+      MayReadFromMemory = Inst->mayReadFromMemory();
+      MayWriteToMemory = Inst->mayWriteToMemory();
+      if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
+        MemIntrinsicInfo Info;
+        if (!TTI.getTgtMemIntrinsic(II, Info))
+          return;
+        if (Info.NumMemRefs == 1) {
+          Store = Info.WriteMem;
+          Load = Info.ReadMem;
+          MatchingId = Info.MatchingId;
+          MayReadFromMemory = Info.ReadMem;
+          MayWriteToMemory = Info.WriteMem;
+          Vol = Info.Vol;
+          Ptr = Info.PtrVal;
+        }
+      } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
+        Load = true;
+        Vol = !LI->isSimple();
+        Ptr = LI->getPointerOperand();
+      } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
+        Store = true;
+        Vol = !SI->isSimple();
+        Ptr = SI->getPointerOperand();
+      }
+    }
+    bool isLoad() { return Load; }
+    bool isStore() { return Store; }
+    bool isVolatile() { return Vol; }
+    bool isMatchingMemLoc(const ParseMemoryInst &Inst) {
+      return Ptr == Inst.Ptr && MatchingId == Inst.MatchingId;
+    }
+    bool isValid() { return Ptr != nullptr; }
+    int getMatchingId() { return MatchingId; }
+    Value *getPtr() { return Ptr; }
+    bool mayReadFromMemory() { return MayReadFromMemory; }
+    bool mayWriteToMemory() { return MayWriteToMemory; }
+
+  private:
+    bool Load;
+    bool Store;
+    bool Vol;
+    bool MayReadFromMemory;
+    bool MayWriteToMemory;
+    // For regular (non-intrinsic) loads/stores, this is set to -1. For
+    // intrinsic loads/stores, the id is retrieved from the corresponding
+    // field in the MemIntrinsicInfo structure.  That field contains
+    // non-negative values only.
+    int MatchingId;
+    Value *Ptr;
+  };
+
   bool processNode(DomTreeNode *Node);
 
-  // This transformation requires dominator postdominator info
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
-    AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
-    AU.setPreservesCFG();
+  Value *getOrCreateResult(Value *Inst, Type *ExpectedType) const {
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
+      return LI;
+    else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
+      return SI->getValueOperand();
+    assert(isa<IntrinsicInst>(Inst) && "Instruction not supported");
+    return TTI.getOrCreateResultFromMemIntrinsic(cast<IntrinsicInst>(Inst),
+                                                 ExpectedType);
   }
 };
 }
 
-char EarlyCSE::ID = 0;
-
-// createEarlyCSEPass - The public interface to this file.
-FunctionPass *llvm::createEarlyCSEPass() {
-  return new EarlyCSE();
-}
-
-INITIALIZE_PASS_BEGIN(EarlyCSE, "early-cse", "Early CSE", false, false)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
-INITIALIZE_PASS_END(EarlyCSE, "early-cse", "Early CSE", false, false)
-
 bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
   BasicBlock *BB = Node->getBlock();
 
@@ -405,24 +457,25 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
   // have invalidated the live-out memory values of our parent value.  For now,
   // just be conservative and invalidate memory if this block has multiple
   // predecessors.
-  if (BB->getSinglePredecessor() == 0)
+  if (!BB->getSinglePredecessor())
     ++CurrentGeneration;
 
   /// LastStore - Keep track of the last non-volatile store that we saw... for
   /// as long as there in no instruction that reads memory.  If we see a store
   /// to the same location, we delete the dead store.  This zaps trivial dead
   /// stores which can occur in bitfield code among other things.
-  StoreInst *LastStore = 0;
+  Instruction *LastStore = nullptr;
 
   bool Changed = false;
+  const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
 
   // See if any instructions in the block can be eliminated.  If so, do it.  If
   // not, add them to AvailableValues.
-  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
     Instruction *Inst = I++;
 
     // Dead instructions should just be removed.
-    if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI)) {
+    if (isInstructionTriviallyDead(Inst, &TLI)) {
       DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE DCE: " << *Inst << '\n');
       Inst->eraseFromParent();
       Changed = true;
@@ -430,9 +483,18 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
       continue;
     }
 
+    // Skip assume intrinsics, they don't really have side effects (although
+    // they're marked as such to ensure preservation of control dependencies),
+    // and this pass will not disturb any of the assumption's control
+    // dependencies.
+    if (match(Inst, m_Intrinsic<Intrinsic::assume>())) {
+      DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE skipping assumption: " << *Inst << '\n');
+      continue;
+    }
+
     // If the instruction can be simplified (e.g. X+0 = X) then replace it with
     // its simpler value.
-    if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, DL, TLI, DT)) {
+    if (Value *V = SimplifyInstruction(Inst, DL, &TLI, &DT, &AC)) {
       DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE Simplify: " << *Inst << "  to: " << *V << '\n');
       Inst->replaceAllUsesWith(V);
       Inst->eraseFromParent();
@@ -444,7 +506,7 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
     // If this is a simple instruction that we can value number, process it.
     if (SimpleValue::canHandle(Inst)) {
       // See if the instruction has an available value.  If so, use it.
-      if (Value *V = AvailableValues->lookup(Inst)) {
+      if (Value *V = AvailableValues.lookup(Inst)) {
         DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE CSE: " << *Inst << "  to: " << *V << '\n');
         Inst->replaceAllUsesWith(V);
         Inst->eraseFromParent();
@@ -454,52 +516,66 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
       }
 
       // Otherwise, just remember that this value is available.
-      AvailableValues->insert(Inst, Inst);
+      AvailableValues.insert(Inst, Inst);
       continue;
     }
 
+    ParseMemoryInst MemInst(Inst, TTI);
     // If this is a non-volatile load, process it.
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
+    if (MemInst.isValid() && MemInst.isLoad()) {
       // Ignore volatile loads.
-      if (!LI->isSimple()) {
-        LastStore = 0;
+      if (MemInst.isVolatile()) {
+        LastStore = nullptr;
+        // Don't CSE across synchronization boundaries.
+        if (Inst->mayWriteToMemory())
+          ++CurrentGeneration;
         continue;
       }
 
       // If we have an available version of this load, and if it is the right
       // generation, replace this instruction.
-      std::pair<Value*, unsigned> InVal =
-        AvailableLoads->lookup(Inst->getOperand(0));
-      if (InVal.first != 0 && InVal.second == CurrentGeneration) {
-        DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE CSE LOAD: " << *Inst << "  to: "
-              << *InVal.first << '\n');
-        if (!Inst->use_empty()) Inst->replaceAllUsesWith(InVal.first);
-        Inst->eraseFromParent();
-        Changed = true;
-        ++NumCSELoad;
-        continue;
+      std::pair<Value *, unsigned> InVal =
+          AvailableLoads.lookup(MemInst.getPtr());
+      if (InVal.first != nullptr && InVal.second == CurrentGeneration) {
+        Value *Op = getOrCreateResult(InVal.first, Inst->getType());
+        if (Op != nullptr) {
+          DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE CSE LOAD: " << *Inst
+                       << "  to: " << *InVal.first << '\n');
+          if (!Inst->use_empty())
+            Inst->replaceAllUsesWith(Op);
+          Inst->eraseFromParent();
+          Changed = true;
+          ++NumCSELoad;
+          continue;
+        }
       }
 
       // Otherwise, remember that we have this instruction.
-      AvailableLoads->insert(Inst->getOperand(0),
-                          std::pair<Value*, unsigned>(Inst, CurrentGeneration));
-      LastStore = 0;
+      AvailableLoads.insert(MemInst.getPtr(), std::pair<Value *, unsigned>(
+                                                  Inst, CurrentGeneration));
+      LastStore = nullptr;
       continue;
     }
 
     // If this instruction may read from memory, forget LastStore.
-    if (Inst->mayReadFromMemory())
-      LastStore = 0;
+    // Load/store intrinsics will indicate both a read and a write to
+    // memory.  The target may override this (e.g. so that a store intrinsic
+    // does not read  from memory, and thus will be treated the same as a
+    // regular store for commoning purposes).
+    if (Inst->mayReadFromMemory() &&
+        !(MemInst.isValid() && !MemInst.mayReadFromMemory()))
+      LastStore = nullptr;
 
     // If this is a read-only call, process it.
     if (CallValue::canHandle(Inst)) {
       // If we have an available version of this call, and if it is the right
       // generation, replace this instruction.
-      std::pair<Value*, unsigned> InVal = AvailableCalls->lookup(Inst);
-      if (InVal.first != 0 && InVal.second == CurrentGeneration) {
-        DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE CSE CALL: " << *Inst << "  to: "
-                     << *InVal.first << '\n');
-        if (!Inst->use_empty()) Inst->replaceAllUsesWith(InVal.first);
+      std::pair<Value *, unsigned> InVal = AvailableCalls.lookup(Inst);
+      if (InVal.first != nullptr && InVal.second == CurrentGeneration) {
+        DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE CSE CALL: " << *Inst
+                     << "  to: " << *InVal.first << '\n');
+        if (!Inst->use_empty())
+          Inst->replaceAllUsesWith(InVal.first);
         Inst->eraseFromParent();
         Changed = true;
         ++NumCSECall;
@@ -507,8 +583,8 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
       }
 
       // Otherwise, remember that we have this instruction.
-      AvailableCalls->insert(Inst,
-                         std::pair<Value*, unsigned>(Inst, CurrentGeneration));
+      AvailableCalls.insert(
+          Inst, std::pair<Value *, unsigned>(Inst, CurrentGeneration));
       continue;
     }
 
@@ -518,18 +594,20 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
     if (Inst->mayWriteToMemory()) {
       ++CurrentGeneration;
 
-      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
+      if (MemInst.isValid() && MemInst.isStore()) {
         // We do a trivial form of DSE if there are two stores to the same
         // location with no intervening loads.  Delete the earlier store.
-        if (LastStore &&
-            LastStore->getPointerOperand() == SI->getPointerOperand()) {
-          DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE DEAD STORE: " << *LastStore << "  due to: "
-                       << *Inst << '\n');
-          LastStore->eraseFromParent();
-          Changed = true;
-          ++NumDSE;
-          LastStore = 0;
-          continue;
+        if (LastStore) {
+          ParseMemoryInst LastStoreMemInst(LastStore, TTI);
+          if (LastStoreMemInst.isMatchingMemLoc(MemInst)) {
+            DEBUG(dbgs() << "EarlyCSE DEAD STORE: " << *LastStore
+                         << "  due to: " << *Inst << '\n');
+            LastStore->eraseFromParent();
+            Changed = true;
+            ++NumDSE;
+            LastStore = nullptr;
+          }
+          // fallthrough - we can exploit information about this store
         }
 
         // Okay, we just invalidated anything we knew about loaded values.  Try
@@ -537,12 +615,12 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
         // version of the pointer.  It is safe to forward from volatile stores
         // to non-volatile loads, so we don't have to check for volatility of
         // the store.
-        AvailableLoads->insert(SI->getPointerOperand(),
-         std::pair<Value*, unsigned>(SI->getValueOperand(), CurrentGeneration));
+        AvailableLoads.insert(MemInst.getPtr(), std::pair<Value *, unsigned>(
+                                                    Inst, CurrentGeneration));
 
         // Remember that this was the last store we saw for DSE.
-        if (SI->isSimple())
-          LastStore = SI;
+        if (!MemInst.isVolatile())
+          LastStore = Inst;
       }
     }
   }
@@ -550,34 +628,20 @@ bool EarlyCSE::processNode(DomTreeNode *Node) {
   return Changed;
 }
 
+bool EarlyCSE::run() {
+  // Note, deque is being used here because there is significant performance
+  // gains over vector when the container becomes very large due to the
+  // specific access patterns. For more information see the mailing list
+  // discussion on this:
+  // http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20120116/135228.html
+  std::deque<StackNode *> nodesToProcess;
 
-bool EarlyCSE::runOnFunction(Function &F) {
-  if (skipOptnoneFunction(F))
-    return false;
-
-  std::vector<StackNode *> nodesToProcess;
-
-  DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
-  TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
-  DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
-
-  // Tables that the pass uses when walking the domtree.
-  ScopedHTType AVTable;
-  AvailableValues = &AVTable;
-  LoadHTType LoadTable;
-  AvailableLoads = &LoadTable;
-  CallHTType CallTable;
-  AvailableCalls = &CallTable;
-
-  CurrentGeneration = 0;
   bool Changed = false;
 
   // Process the root node.
-  nodesToProcess.push_back(
-      new StackNode(AvailableValues, AvailableLoads, AvailableCalls,
-                    CurrentGeneration, DT->getRootNode(),
-                    DT->getRootNode()->begin(),
-                    DT->getRootNode()->end()));
+  nodesToProcess.push_back(new StackNode(
+      AvailableValues, AvailableLoads, AvailableCalls, CurrentGeneration,
+      DT.getRootNode(), DT.getRootNode()->begin(), DT.getRootNode()->end()));
 
   // Save the current generation.
   unsigned LiveOutGeneration = CurrentGeneration;
@@ -601,11 +665,9 @@ bool EarlyCSE::runOnFunction(Function &F) {
       // Push the next child onto the stack.
       DomTreeNode *child = NodeToProcess->nextChild();
       nodesToProcess.push_back(
-          new StackNode(AvailableValues,
-                        AvailableLoads,
-                        AvailableCalls,
-                        NodeToProcess->childGeneration(), child,
-                        child->begin(), child->end()));
+          new StackNode(AvailableValues, AvailableLoads, AvailableCalls,
+                        NodeToProcess->childGeneration(), child, child->begin(),
+                        child->end()));
     } else {
       // It has been processed, and there are no more children to process,
       // so delete it and pop it off the stack.
@@ -619,3 +681,74 @@ bool EarlyCSE::runOnFunction(Function &F) {
 
   return Changed;
 }
+
+PreservedAnalyses EarlyCSEPass::run(Function &F,
+                                    AnalysisManager<Function> *AM) {
+  auto &TLI = AM->getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
+  auto &TTI = AM->getResult<TargetIRAnalysis>(F);
+  auto &DT = AM->getResult<DominatorTreeAnalysis>(F);
+  auto &AC = AM->getResult<AssumptionAnalysis>(F);
+
+  EarlyCSE CSE(F, TLI, TTI, DT, AC);
+
+  if (!CSE.run())
+    return PreservedAnalyses::all();
+
+  // CSE preserves the dominator tree because it doesn't mutate the CFG.
+  // FIXME: Bundle this with other CFG-preservation.
+  PreservedAnalyses PA;
+  PA.preserve<DominatorTreeAnalysis>();
+  return PA;
+}
+
+namespace {
+/// \brief A simple and fast domtree-based CSE pass.
+///
+/// This pass does a simple depth-first walk over the dominator tree,
+/// eliminating trivially redundant instructions and using instsimplify to
+/// canonicalize things as it goes. It is intended to be fast and catch obvious
+/// cases so that instcombine and other passes are more effective. It is
+/// expected that a later pass of GVN will catch the interesting/hard cases.
+class EarlyCSELegacyPass : public FunctionPass {
+public:
+  static char ID;
+
+  EarlyCSELegacyPass() : FunctionPass(ID) {
+    initializeEarlyCSELegacyPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  bool runOnFunction(Function &F) override {
+    if (skipOptnoneFunction(F))
+      return false;
+
+    auto &TLI = getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
+    auto &TTI = getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
+    auto &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
+    auto &AC = getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
+
+    EarlyCSE CSE(F, TLI, TTI, DT, AC);
+
+    return CSE.run();
+  }
+
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
+    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
+    AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+    AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
+    AU.setPreservesCFG();
+  }
+};
+}
+
+char EarlyCSELegacyPass::ID = 0;
+
+FunctionPass *llvm::createEarlyCSEPass() { return new EarlyCSELegacyPass(); }
+
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(EarlyCSELegacyPass, "early-cse", "Early CSE", false,
+                      false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_END(EarlyCSELegacyPass, "early-cse", "Early CSE", false, false)