[InstCombine] Don't fold a GEP into itself through a PHI node
authorDaniel Jasper <djasper@google.com>
Thu, 19 Mar 2015 11:05:08 +0000 (11:05 +0000)
committerDaniel Jasper <djasper@google.com>
Thu, 19 Mar 2015 11:05:08 +0000 (11:05 +0000)
This can only occur (I think) through the back-edge of the loop.

However, folding a GEP into itself means that the value of the previous
iteration needs to be stored in the meantime, thus requiring an
additional register variable to be live, but not actually achieving
anything (the gep still needs to be executed once per loop iteration).

The attached test case is derived from:
  typedef unsigned uint32;
  typedef unsigned char uint8;
  inline uint8 *f(uint32 value, uint8 *target) {
    while (value >= 0x80) {
      value >>= 7;
      ++target;
    }
    ++target;
    return target;
  }
  uint8 *g(uint32 b, uint8 *target) {
    target = f(b, f(42, target));
    return target;
  }

What happens is that the GEP stored in incptr2 is folded into itself
through the loop's back-edge and the phi-node stored in loopptr,
effectively incrementing the ptr by "2" in each iteration instead of "1".

In this case, it is actually increasing the number of GEPs required as
the GEP before the loop can't be folded away anymore. For comparison:

With this patch:
  define i8* @test4(i32 %value, i8* %buffer) {
  entry:
    %cmp = icmp ugt i32 %value, 127
    br i1 %cmp, label %loop.header, label %exit

  loop.header:                                      ; preds = %entry
    br label %loop.body

  loop.body:                                        ; preds = %loop.body, %loop.header
    %buffer.pn = phi i8* [ %buffer, %loop.header ], [ %loopptr, %loop.body ]
    %newval = phi i32 [ %value, %loop.header ], [ %shr, %loop.body ]
    %loopptr = getelementptr inbounds i8, i8* %buffer.pn, i64 1
    %shr = lshr i32 %newval, 7
    %cmp2 = icmp ugt i32 %newval, 16383
    br i1 %cmp2, label %loop.body, label %loop.exit

  loop.exit:                                        ; preds = %loop.body
    br label %exit

  exit:                                             ; preds = %loop.exit, %entry
    %0 = phi i8* [ %loopptr, %loop.exit ], [ %buffer, %entry ]
    %incptr3 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
    ret i8* %incptr3
  }

Without this patch:
  define i8* @test4(i32 %value, i8* %buffer) {
  entry:
    %incptr = getelementptr inbounds i8, i8* %buffer, i64 1
    %cmp = icmp ugt i32 %value, 127
    br i1 %cmp, label %loop.header, label %exit

  loop.header:                                      ; preds = %entry
    br label %loop.body

  loop.body:                                        ; preds = %loop.body, %loop.header
    %0 = phi i8* [ %buffer, %loop.header ], [ %loopptr, %loop.body ]
    %loopptr = phi i8* [ %incptr, %loop.header ], [ %incptr2, %loop.body ]
    %newval = phi i32 [ %value, %loop.header ], [ %shr, %loop.body ]
    %shr = lshr i32 %newval, 7
    %incptr2 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
    %cmp2 = icmp ugt i32 %newval, 16383
    br i1 %cmp2, label %loop.body, label %loop.exit

  loop.exit:                                        ; preds = %loop.body
    br label %exit

  exit:                                             ; preds = %loop.exit, %entry
    %ptr2 = phi i8* [ %incptr2, %loop.exit ], [ %incptr, %entry ]
    %incptr3 = getelementptr inbounds i8, i8* %ptr2, i64 1
    ret i8* %incptr3
  }

Review: http://reviews.llvm.org/D8245

git-svn-id: https://llvm.org/svn/llvm-project/llvm/trunk@232718 91177308-0d34-0410-b5e6-96231b3b80d8

lib/Transforms/InstCombine/InstructionCombining.cpp
test/Transforms/InstCombine/gepphigep.ll

index 96d9adc718ba77ae203c8ef9ad40a311913f8767..000bad19427b3b6e51111be91549c8e7153ed7e7 100644 (file)
@@ -1333,6 +1333,15 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
     if (!Op1)
       return nullptr;
 
+    // Don't fold a GEP into itself through a PHI node. This can only happen
+    // through the back-edge of a loop. Folding a GEP into itself means that
+    // the value of the previous iteration needs to be stored in the meantime,
+    // thus requiring an additional register variable to be live, but not
+    // actually achieving anything (the GEP still needs to be executed once per
+    // loop iteration).
+    if (Op1 == &GEP)
+      return nullptr;
+
     signed DI = -1;
 
     for (auto I = PN->op_begin()+1, E = PN->op_end(); I !=E; ++I) {
@@ -1340,6 +1349,10 @@ Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
       if (!Op2 || Op1->getNumOperands() != Op2->getNumOperands())
         return nullptr;
 
+      // As for Op1 above, don't try to fold a GEP into itself.
+      if (Op2 == &GEP)
+        return nullptr;
+
       // Keep track of the type as we walk the GEP.
       Type *CurTy = Op1->getOperand(0)->getType()->getScalarType();
 
index 7da11868de77d018576dd77e7a4296631310efa7..5ae3171b39f61a368c0a7ad28676a51a443ee48d 100644 (file)
@@ -98,3 +98,39 @@ bb5:
 @_ZTIi = external constant i8*
 declare i32 @__gxx_personality_v0(...)
 declare i32 @foo1(i32)
+
+
+; Check that instcombine doesn't fold GEPs into themselves through a loop
+; back-edge.
+
+define i8* @test4(i32 %value, i8* %buffer) {
+entry:
+  %incptr = getelementptr inbounds i8, i8* %buffer, i64 1
+  %cmp = icmp ugt i32 %value, 127
+  br i1 %cmp, label %loop.header, label %exit
+
+loop.header:
+  br label %loop.body
+
+loop.body:
+  %loopptr = phi i8* [ %incptr, %loop.header ], [ %incptr2, %loop.body ]
+  %newval = phi i32 [ %value, %loop.header ], [ %shr, %loop.body ]
+  %shr = lshr i32 %newval, 7
+  %incptr2 = getelementptr inbounds i8, i8* %loopptr, i64 1
+  %cmp2 = icmp ugt i32 %shr, 127
+  br i1 %cmp2, label %loop.body, label %loop.exit
+
+loop.exit:
+  %exitptr = phi i8* [ %incptr2, %loop.body ]
+  br label %exit
+
+exit:
+  %ptr2 = phi i8* [ %exitptr, %loop.exit ], [ %incptr, %entry ]
+  %incptr3 = getelementptr inbounds i8, i8* %ptr2, i64 1
+  ret i8* %incptr3
+
+; CHECK-LABEL: @test4(
+; CHECK: loop.body:
+; CHECK: getelementptr{{.*}}i64 1
+; CHECK: exit:
+}