CodeGenPrepare: Don't match addressing modes through addrspacecast
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
1 //===- CodeGenPrepare.cpp - Prepare a function for code generation --------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass munges the code in the input function to better prepare it for
11 // SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
12 // basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
23 #include "llvm/IR/CallSite.h"
24 #include "llvm/IR/Constants.h"
25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
26 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
27 #include "llvm/IR/Dominators.h"
28 #include "llvm/IR/Function.h"
29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
30 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
31 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
35 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
36 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
37 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
38 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
41 #include "llvm/Support/Debug.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
44 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
50 using namespace llvm;
51 using namespace llvm::PatternMatch;
52
53 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
54
55 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
56 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
57 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
58 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
59                       "sunken Cmps");
60 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
61                        "of sunken Casts");
62 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
63                           "computations were sunk");
64 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
65 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
66 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
67 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
68 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
69 STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
70 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
71
72 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
73   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
74   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
75
76 static cl::opt<bool>
77     DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
78                   cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
79
80 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
81   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
82   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
83
84 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
85   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
86   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
87
88 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
89    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
90    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
91
92 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
93     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
94     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
95
96 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
97     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
98     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
99
100 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
101     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
102     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
103              "CodeGenPrepare"));
104
105 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
106     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
107     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
108              "optimization in CodeGenPrepare"));
109
110 namespace {
111 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
112 struct TypeIsSExt {
113   Type *Ty;
114   bool IsSExt;
115   TypeIsSExt(Type *Ty, bool IsSExt) : Ty(Ty), IsSExt(IsSExt) {}
116 };
117 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
118 class TypePromotionTransaction;
119
120   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
121     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
122     /// transformation profitability.
123     const TargetMachine *TM;
124     const TargetLowering *TLI;
125     const TargetTransformInfo *TTI;
126     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
127
128     /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
129     /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
130     /// update it.
131     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
132
133     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
134     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
135     /// multiple load/stores of the same address.
136     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
137
138     /// Keeps track of all truncates inserted for the current function.
139     SetOfInstrs InsertedTruncsSet;
140     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
141     /// promotion for the current function.
142     InstrToOrigTy PromotedInsts;
143
144     /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway.
145     bool ModifiedDT;
146
147     /// OptSize - True if optimizing for size.
148     bool OptSize;
149
150   public:
151     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
152     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
153         : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr) {
154         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
155       }
156     bool runOnFunction(Function &F) override;
157
158     const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
159
160     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
161       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
162       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
163       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
164     }
165
166   private:
167     bool EliminateFallThrough(Function &F);
168     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
169     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
170     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
171     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
172     bool OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
173     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
174     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
175     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
176     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
177     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
178     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
179     bool OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
180     bool OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
181     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
182     bool PlaceDbgValues(Function &F);
183     bool sinkAndCmp(Function &F);
184     bool ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
185                         Instruction *&Inst,
186                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
187                         unsigned CreatedInstCost);
188     bool splitBranchCondition(Function &F);
189     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
190   };
191 }
192
193 char CodeGenPrepare::ID = 0;
194 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
195                    "Optimize for code generation", false, false)
196
197 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
198   return new CodeGenPrepare(TM);
199 }
200
201 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
202   if (skipOptnoneFunction(F))
203     return false;
204
205   bool EverMadeChange = false;
206   // Clear per function information.
207   InsertedTruncsSet.clear();
208   PromotedInsts.clear();
209
210   ModifiedDT = false;
211   if (TM)
212     TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
213   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
214   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
215   OptSize = F.hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
216
217   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
218   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
219   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
220     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
221        TLI->getBypassSlowDivWidths();
222     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
223       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
224   }
225
226   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
227   // unconditional branch.
228   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
229
230   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
231   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
232   // find a node corresponding to the value.
233   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
234
235   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
236   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
237   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
238   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
239   if (!DisableBranchOpts) {
240     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
241     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
242   }
243
244   bool MadeChange = true;
245   while (MadeChange) {
246     MadeChange = false;
247     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
248       BasicBlock *BB = I++;
249       bool ModifiedDTOnIteration = false;
250       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
251
252       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
253       if (ModifiedDTOnIteration)
254         break;
255     }
256     EverMadeChange |= MadeChange;
257   }
258
259   SunkAddrs.clear();
260
261   if (!DisableBranchOpts) {
262     MadeChange = false;
263     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
264     for (BasicBlock &BB : F) {
265       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
266       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
267       if (!MadeChange) continue;
268
269       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
270              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
271         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
272           WorkList.insert(*II);
273     }
274
275     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
276     MadeChange |= !WorkList.empty();
277     while (!WorkList.empty()) {
278       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
279       WorkList.erase(BB);
280       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
281
282       DeleteDeadBlock(BB);
283
284       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
285              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
286         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
287           WorkList.insert(*II);
288     }
289
290     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
291     // a single edge.
292     if (EverMadeChange || MadeChange)
293       MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
294
295     EverMadeChange |= MadeChange;
296   }
297
298   if (!DisableGCOpts) {
299     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
300     for (BasicBlock &BB : F)
301       for (Instruction &I : BB)
302         if (isStatepoint(I))
303           Statepoints.push_back(&I);
304     for (auto &I : Statepoints)
305       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
306   }
307
308   return EverMadeChange;
309 }
310
311 /// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
312 /// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
313 /// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
314 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
315   bool Changed = false;
316   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
317   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
318     BasicBlock *BB = I++;
319     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
320     // edge, just collapse it.
321     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
322
323     // Don't merge if BB's address is taken.
324     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
325
326     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
327     if (Term && !Term->isConditional()) {
328       Changed = true;
329       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
330       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
331       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
332       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
333       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
334
335       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
336         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
337
338       // We have erased a block. Update the iterator.
339       I = BB;
340     }
341   }
342   return Changed;
343 }
344
345 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
346 /// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
347 /// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
348 /// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
349 /// want them.
350 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
351   bool MadeChange = false;
352   // Note that this intentionally skips the entry block.
353   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
354     BasicBlock *BB = I++;
355
356     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
357     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
358     if (!BI || !BI->isUnconditional())
359       continue;
360
361     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
362     // node, then other stuff is happening here.
363     BasicBlock::iterator BBI = BI;
364     if (BBI != BB->begin()) {
365       --BBI;
366       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
367         if (BBI == BB->begin())
368           break;
369         --BBI;
370       }
371       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
372         continue;
373     }
374
375     // Do not break infinite loops.
376     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
377     if (DestBB == BB)
378       continue;
379
380     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
381       continue;
382
383     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
384     MadeChange = true;
385   }
386   return MadeChange;
387 }
388
389 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
390 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
391 /// instructions.
392 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
393                                     const BasicBlock *DestBB) const {
394   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
395   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
396   // don't mess around with them.
397   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
398   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
399     for (const User *U : PN->users()) {
400       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
401       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
402         return false;
403       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
404       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
405       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
406       if (UI->getParent() == DestBB) {
407         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
408           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
409             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
410             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
411                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
412               return false;
413           }
414       }
415     }
416   }
417
418   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
419   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
420   // can't merge the block.
421   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
422   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
423
424   // Collect the preds of BB.
425   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
426   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
427     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
428     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
429       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
430   } else {
431     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
432   }
433
434   // Walk the preds of DestBB.
435   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
436     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
437     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
438       BBI = DestBB->begin();
439       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
440         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
441         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
442
443         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
444         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
445           if (V2PN->getParent() == BB)
446             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
447
448         // If there is a conflict, bail out.
449         if (V1 != V2) return false;
450       }
451     }
452   }
453
454   return true;
455 }
456
457
458 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
459 /// an unconditional branch in it.
460 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
461   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
462   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
463
464   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
465
466   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
467   // just collapse it.
468   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
469     if (SinglePred != DestBB) {
470       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
471       // will need to move BB back to the entry position.
472       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
473       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
474
475       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
476         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
477
478       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
479       return;
480     }
481   }
482
483   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
484   // to handle the new incoming edges it is about to have.
485   PHINode *PN;
486   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
487        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
488     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
489     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
490
491     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
492     // value that dominates BB.
493     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
494     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
495       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
496       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
497         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
498                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
499     } else {
500       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
501       // we will be adding.
502       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
503         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
504           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
505       } else {
506         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
507           PN->addIncoming(InVal, *PI);
508       }
509     }
510   }
511
512   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
513   // DestBB and remove BB.
514   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
515   BB->eraseFromParent();
516   ++NumBlocksElim;
517
518   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
519 }
520
521 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
522 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
523 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
524     const SmallVectorImpl<User *> &AllRelocateCalls,
525     DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> &
526         RelocateInstMap) {
527   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
528   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
529   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
530   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
531   for (auto &U : AllRelocateCalls) {
532     GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
533     IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
534     auto K = std::make_pair(ThisRelocate.getBasePtrIndex(),
535                             ThisRelocate.getDerivedPtrIndex());
536     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
537   }
538   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
539     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
540     if (Key.first == Key.second)
541       // Base relocation: nothing to insert
542       continue;
543
544     IntrinsicInst *I = Item.second;
545     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
546
547     // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
548     auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
549     if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
550       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
551       // that, if there are enough derived object relocates.
552       continue;
553
554     RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
555   }
556 }
557
558 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
559 // small integer constants
560 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
561                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
562   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
563     // Only accept small constant integer operands
564     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
565     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
566       return false;
567   }
568
569   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
570     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
571   return true;
572 }
573
574 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
575 // replace, computes a replacement, and affects it.
576 static bool
577 simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
578                           const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
579   bool MadeChange = false;
580   for (auto &ToReplace : Targets) {
581     GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
582     GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
583
584     assert(ThisRelocate.getBasePtrIndex() == MasterRelocate.getBasePtrIndex() &&
585            "Not relocating a derived object of the original base object");
586     if (ThisRelocate.getBasePtrIndex() == ThisRelocate.getDerivedPtrIndex()) {
587       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
588       continue;
589     }
590
591     Value *Base = ThisRelocate.getBasePtr();
592     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.getDerivedPtr());
593     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
594       continue;
595
596     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
597     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
598       continue;
599
600     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
601     assert(RelocatedBase->getNextNode() && "Should always have one since it's not a terminator");
602
603     // Insert after RelocatedBase
604     IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
605     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
606
607     // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
608     // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
609     // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
610     // cases like this:
611     // bb1:
612     //  ...
613     //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
614     //  br label %merge
615     //
616     // bb2:
617     //  ...
618     //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
619     //  br label %merge
620     //
621     // merge:
622     //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
623     //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
624     //
625     // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
626     // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
627     // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
628     Instruction *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
629     if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
630       ActualRelocatedBase =
631           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType()));
632     }
633     Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
634         Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
635     Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
636     Replacement->takeName(ToReplace);
637     // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
638     // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
639     Instruction *ActualReplacement = ReplacementInst;
640     if (ReplacementInst->getType() != ToReplace->getType()) {
641       ActualReplacement =
642           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(ReplacementInst, ToReplace->getType()));
643     }
644     ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
645     ToReplace->eraseFromParent();
646
647     MadeChange = true;
648   }
649   return MadeChange;
650 }
651
652 // Turns this:
653 //
654 // %base = ...
655 // %ptr = gep %base + 15
656 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
657 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
658 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
659 // %val = load %ptr'
660 //
661 // into this:
662 //
663 // %base = ...
664 // %ptr = gep %base + 15
665 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
666 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
667 // %ptr' = gep %base' + 15
668 // %val = load %ptr'
669 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
670   bool MadeChange = false;
671   SmallVector<User *, 2> AllRelocateCalls;
672
673   for (auto *U : I.users())
674     if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
675       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
676       AllRelocateCalls.push_back(U);
677
678   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
679   // relocation to mangle
680   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
681     return false;
682
683   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
684   // corresponding derived relocate instructions
685   DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> RelocateInstMap;
686   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
687   if (RelocateInstMap.empty())
688     return false;
689
690   for (auto &Item : RelocateInstMap)
691     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
692     // Item.second is the vector of Targets to replace
693     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
694   return MadeChange;
695 }
696
697 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
698 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
699   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
700
701   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
702   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
703
704   bool MadeChange = false;
705   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
706        UI != E; ) {
707     Use &TheUse = UI.getUse();
708     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
709
710     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
711     // appropriate predecessor block.
712     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
713     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
714       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
715     }
716
717     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
718     ++UI;
719
720     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
721     if (UserBB == DefBB) continue;
722
723     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
724     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
725
726     if (!InsertedCast) {
727       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
728       InsertedCast =
729         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
730                          InsertPt);
731     }
732
733     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
734     TheUse = InsertedCast;
735     MadeChange = true;
736     ++NumCastUses;
737   }
738
739   // If we removed all uses, nuke the cast.
740   if (CI->use_empty()) {
741     CI->eraseFromParent();
742     MadeChange = true;
743   }
744
745   return MadeChange;
746 }
747
748 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
749 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
750 /// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
751 /// registers that must be created and coalesced.
752 ///
753 /// Return true if any changes are made.
754 ///
755 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
756   // If this is a noop copy,
757   EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
758   EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
759
760   // This is an fp<->int conversion?
761   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
762     return false;
763
764   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
765   // isn't a noop.
766   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
767
768   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
769   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
770   // are.
771   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
772       TargetLowering::TypePromoteInteger)
773     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
774   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
775       TargetLowering::TypePromoteInteger)
776     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
777
778   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
779   if (SrcVT != DstVT)
780     return false;
781
782   return SinkCast(CI);
783 }
784
785 /// CombineUAddWithOverflow - try to combine CI into a call to the
786 /// llvm.uadd.with.overflow intrinsic if possible.
787 ///
788 /// Return true if any changes were made.
789 static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
790   Value *A, *B;
791   Instruction *AddI;
792   if (!match(CI,
793              m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
794     return false;
795
796   Type *Ty = AddI->getType();
797   if (!isa<IntegerType>(Ty))
798     return false;
799
800   // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
801   // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
802   // block containing the icmp:
803
804   if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
805     return false;
806
807 #ifndef NDEBUG
808   // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
809   // for now:
810   if (AddI->hasOneUse())
811     assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
812 #endif
813
814   Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
815   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
816
817   auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
818
819   auto *UAddWithOverflow =
820       CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
821   auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
822   auto *Overflow =
823       ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
824
825   CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
826   AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
827   CI->eraseFromParent();
828   AddI->eraseFromParent();
829   return true;
830 }
831
832 /// SinkCmpExpression - Sink the given CmpInst into user blocks to reduce
833 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
834 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
835 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
836 ///
837 /// Return true if any changes are made.
838 static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI) {
839   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
840
841   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
842   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
843
844   bool MadeChange = false;
845   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
846        UI != E; ) {
847     Use &TheUse = UI.getUse();
848     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
849
850     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
851     ++UI;
852
853     // Don't bother for PHI nodes.
854     if (isa<PHINode>(User))
855       continue;
856
857     // Figure out which BB this cmp is used in.
858     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
859
860     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
861     if (UserBB == DefBB) continue;
862
863     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
864     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
865
866     if (!InsertedCmp) {
867       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
868       InsertedCmp =
869         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
870                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
871                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
872     }
873
874     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
875     TheUse = InsertedCmp;
876     MadeChange = true;
877     ++NumCmpUses;
878   }
879
880   // If we removed all uses, nuke the cmp.
881   if (CI->use_empty()) {
882     CI->eraseFromParent();
883     MadeChange = true;
884   }
885
886   return MadeChange;
887 }
888
889 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
890   if (SinkCmpExpression(CI))
891     return true;
892
893   if (CombineUAddWithOverflow(CI))
894     return true;
895
896   return false;
897 }
898
899 /// isExtractBitsCandidateUse - Check if the candidates could
900 /// be combined with shift instruction, which includes:
901 /// 1. Truncate instruction
902 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
903 /// imm & (imm+1) == 0
904 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
905   if (!isa<TruncInst>(User)) {
906     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
907         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
908       return false;
909
910     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
911
912     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
913       return false;
914   }
915   return true;
916 }
917
918 /// SinkShiftAndTruncate - sink both shift and truncate instruction
919 /// to the use of truncate's BB.
920 static bool
921 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
922                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
923                      const TargetLowering &TLI) {
924   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
925   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
926   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
927   bool MadeChange = false;
928
929   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
930                             TruncE = TruncI->user_end();
931        TruncUI != TruncE;) {
932
933     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
934     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
935     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
936
937     ++TruncUI;
938
939     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
940     if (!ISDOpcode)
941       continue;
942
943     // If the use is actually a legal node, there will not be an
944     // implicit truncate.
945     // FIXME: always querying the result type is just an
946     // approximation; some nodes' legality is determined by the
947     // operand or other means. There's no good way to find out though.
948     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
949             ISDOpcode, TLI.getValueType(TruncUser->getType(), true)))
950       continue;
951
952     // Don't bother for PHI nodes.
953     if (isa<PHINode>(TruncUser))
954       continue;
955
956     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
957
958     if (UserBB == TruncUserBB)
959       continue;
960
961     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
962     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
963
964     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
965       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
966       // Sink the shift
967       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
968         InsertedShift =
969             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
970       else
971         InsertedShift =
972             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
973
974       // Sink the trunc
975       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
976       TruncInsertPt++;
977
978       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
979                                        TruncI->getType(), "", TruncInsertPt);
980
981       MadeChange = true;
982
983       TruncTheUse = InsertedTrunc;
984     }
985   }
986   return MadeChange;
987 }
988
989 /// OptimizeExtractBits - sink the shift *right* instruction into user blocks if
990 /// the uses could potentially be combined with this shift instruction and
991 /// generate BitExtract instruction. It will only be applied if the architecture
992 /// supports BitExtract instruction. Here is an example:
993 /// BB1:
994 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
995 /// BB2:
996 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
997 /// ==>
998 ///
999 /// BB2:
1000 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
1001 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
1002 ///
1003 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
1004 /// instruction.
1005 /// Return true if any changes are made.
1006 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
1007                                 const TargetLowering &TLI) {
1008   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
1009
1010   /// Only insert instructions in each block once.
1011   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
1012
1013   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(ShiftI->getType()));
1014
1015   bool MadeChange = false;
1016   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
1017        UI != E;) {
1018     Use &TheUse = UI.getUse();
1019     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1020     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1021     ++UI;
1022
1023     // Don't bother for PHI nodes.
1024     if (isa<PHINode>(User))
1025       continue;
1026
1027     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
1028       continue;
1029
1030     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1031
1032     if (UserBB == DefBB) {
1033       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
1034       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
1035       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
1036       // instruction to the BB of TruncUse.
1037       // for example:
1038       // BB1:
1039       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
1040       // trunc.result = trunc shift.result to i16
1041       //
1042       // BB2:
1043       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
1044       //   not have i16 compare.
1045       // cmp i16 trunc.result, opnd2
1046       //
1047       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
1048           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
1049           // introduced in other basic blocks.
1050           && (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(User->getType()))))
1051         MadeChange =
1052             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI);
1053
1054       continue;
1055     }
1056     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
1057     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
1058
1059     if (!InsertedShift) {
1060       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1061
1062       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1063         InsertedShift =
1064             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
1065       else
1066         InsertedShift =
1067             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
1068
1069       MadeChange = true;
1070     }
1071
1072     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
1073     TheUse = InsertedShift;
1074   }
1075
1076   // If we removed all uses, nuke the shift.
1077   if (ShiftI->use_empty())
1078     ShiftI->eraseFromParent();
1079
1080   return MadeChange;
1081 }
1082
1083 //  ScalarizeMaskedLoad() translates masked load intrinsic, like 
1084 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
1085 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
1086 // to a chain of basic blocks, whith loading element one-by-one if
1087 // the appropriate mask bit is set
1088 // 
1089 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1090 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1091 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
1092 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
1093 //
1094 //cond.load:                                        ; preds = %0
1095 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
1096 //  %5 = load i32* %4
1097 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
1098 //  br label %else
1099 //
1100 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
1101 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
1102 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1103 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
1104 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
1105 //
1106 //cond.load1:                                       ; preds = %else
1107 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1108 //  %10 = load i32* %9
1109 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
1110 //  br label %else2
1111 //
1112 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
1113 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1114 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
1115 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
1116 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
1117 //
1118 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
1119   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
1120   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1121   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1122   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1123   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1124
1125   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1126
1127   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1128   Instruction *InsertPt = CI;
1129   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1130   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1131   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1132   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1133
1134   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1135
1136   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1137   Type *NewPtrType =
1138     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1139   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1140   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1141
1142   // The result vector
1143   Value *VResult = UndefVal;
1144
1145   PHINode *Phi = nullptr;
1146   Value *PrevPhi = UndefVal;
1147
1148   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1149   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1150
1151     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1152     //
1153     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1154     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1155     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
1156     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
1157     //
1158     if (Idx > 0) {
1159       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1160       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1161       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1162       PrevPhi = Phi;
1163       VResult = Phi;
1164     }
1165
1166     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1167     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1168                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1169
1170     // Create "cond" block
1171     //
1172     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1173     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1174     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1175     //
1176     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
1177     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1178
1179     Value *Gep =
1180         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1181     LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
1182     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
1183
1184     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1185     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1186     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1187     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1188     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1189     OldBr->eraseFromParent();
1190     PrevIfBlock = IfBlock;
1191     IfBlock = NewIfBlock;
1192   }
1193
1194   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1195   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1196   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1197   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1198   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1199   CI->eraseFromParent();
1200 }
1201
1202 //  ScalarizeMaskedStore() translates masked store intrinsic, like
1203 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
1204 //                               <16 x i1> %mask)
1205 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1206 // the appropriate mask bit is set
1207 //
1208 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1209 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1210 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
1211 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
1212 //
1213 // cond.store:                                       ; preds = %0
1214 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
1215 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
1216 //   store i32 %4, i32* %5
1217 //   br label %else
1218 // 
1219 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
1220 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1221 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
1222 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
1223 // 
1224 // cond.store1:                                      ; preds = %else
1225 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
1226 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1227 //   store i32 %8, i32* %9
1228 //   br label %else2
1229 //   . . .
1230 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
1231   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
1232   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1233   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1234
1235   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1236   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1237
1238   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1239
1240   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1241   Instruction *InsertPt = CI;
1242   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1243   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1244   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1245
1246   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1247   Type *NewPtrType =
1248     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1249   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1250
1251   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1252   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1253
1254     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1255     //
1256     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1257     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1258     //  br i1 %to_load, label %cond.store, label %else
1259     //
1260     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1261     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1262                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1263
1264     // Create "cond" block
1265     //
1266     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1267     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1268     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1269     //
1270     BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
1271     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1272     
1273     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1274     Value *Gep =
1275         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1276     Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
1277
1278     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1279     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1280     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1281     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1282     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1283     OldBr->eraseFromParent();
1284     IfBlock = NewIfBlock;
1285   }
1286   CI->eraseFromParent();
1287 }
1288
1289 bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1290   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1291
1292   // Lower inline assembly if we can.
1293   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1294   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1295   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1296     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1297       // Avoid invalidating the iterator.
1298       CurInstIterator = BB->begin();
1299       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1300       // reuse before a value is defined.
1301       SunkAddrs.clear();
1302       return true;
1303     }
1304     // Sink address computing for memory operands into the block.
1305     if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
1306       return true;
1307   }
1308
1309   const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr;
1310
1311   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
1312   // idea
1313   unsigned MinSize, PrefAlign;
1314   if (TLI && TD && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
1315     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
1316       // We want to align both objects whose address is used directly and
1317       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
1318       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
1319       // if size - offset meets the size threshold.
1320       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
1321         continue;
1322       APInt Offset(TD->getPointerSizeInBits(
1323                      cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()), 0);
1324       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*TD, Offset);
1325       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
1326       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
1327         continue;
1328       AllocaInst *AI;
1329       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) &&
1330           AI->getAlignment() < PrefAlign &&
1331           TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
1332         AI->setAlignment(PrefAlign);
1333       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
1334       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
1335       // over-aligning global variables that have an explicit section is
1336       // forbidden.
1337       GlobalVariable *GV;
1338       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) &&
1339           GV->hasUniqueInitializer() &&
1340           !GV->hasSection() &&
1341           GV->getAlignment() < PrefAlign &&
1342           TD->getTypeAllocSize(
1343             GV->getType()->getElementType()) >= MinSize + Offset2)
1344         GV->setAlignment(PrefAlign);
1345     }
1346     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
1347     // alignment
1348     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
1349       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *TD);
1350       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
1351         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *TD));
1352       if (Align > MI->getAlignment())
1353         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
1354     }
1355   }
1356
1357   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1358   if (II) {
1359     switch (II->getIntrinsicID()) {
1360     default: break;
1361     case Intrinsic::objectsize: {
1362       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1363       bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
1364       Type *ReturnTy = CI->getType();
1365       Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
1366
1367       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1368       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1369       // happens.
1370       WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1371
1372       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
1373                                     TLInfo, nullptr);
1374
1375       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1376       // start of the block.
1377       if (IterHandle != CurInstIterator) {
1378         CurInstIterator = BB->begin();
1379         SunkAddrs.clear();
1380       }
1381       return true;
1382     }
1383     case Intrinsic::masked_load: {
1384       // Scalarize unsupported vector masked load
1385       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
1386         ScalarizeMaskedLoad(CI);
1387         ModifiedDT = true;
1388         return true;
1389       }
1390       return false;
1391     }
1392     case Intrinsic::masked_store: {
1393       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
1394         ScalarizeMaskedStore(CI);
1395         ModifiedDT = true;
1396         return true;
1397       }
1398       return false;
1399     }
1400     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
1401     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
1402       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
1403       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
1404           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
1405         return false;
1406       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
1407       ExtVal->moveBefore(CI);
1408       return true;
1409     }
1410     }
1411
1412     if (TLI) {
1413       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1414       Type *AccessTy;
1415       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
1416         while (!PtrOps.empty())
1417           if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
1418             return true;
1419     }
1420   }
1421
1422   // From here on out we're working with named functions.
1423   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1424
1425   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1426   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1427   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1428   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1429   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
1430   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1431     CI->replaceAllUsesWith(V);
1432     CI->eraseFromParent();
1433     return true;
1434   }
1435   return false;
1436 }
1437
1438 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
1439 /// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
1440 /// case it is currently looking for is:
1441 /// @code
1442 /// bb0:
1443 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1444 ///   br label %return
1445 /// bb1:
1446 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1447 ///   br label %return
1448 /// bb2:
1449 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1450 ///   br label %return
1451 /// return:
1452 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1453 ///   ret i32 %retval
1454 /// @endcode
1455 ///
1456 /// =>
1457 ///
1458 /// @code
1459 /// bb0:
1460 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1461 ///   ret i32 %tmp0
1462 /// bb1:
1463 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1464 ///   ret i32 %tmp1
1465 /// bb2:
1466 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1467 ///   ret i32 %tmp2
1468 /// @endcode
1469 bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1470   if (!TLI)
1471     return false;
1472
1473   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1474   if (!RI)
1475     return false;
1476
1477   PHINode *PN = nullptr;
1478   BitCastInst *BCI = nullptr;
1479   Value *V = RI->getReturnValue();
1480   if (V) {
1481     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1482     if (BCI)
1483       V = BCI->getOperand(0);
1484
1485     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1486     if (!PN)
1487       return false;
1488   }
1489
1490   if (PN && PN->getParent() != BB)
1491     return false;
1492
1493   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1494   // See llvm::isInTailCallPosition().
1495   const Function *F = BB->getParent();
1496   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1497   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1498       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1499     return false;
1500
1501   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1502   // return is the first instruction in the block.
1503   if (PN) {
1504     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1505     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1506     if (&*BI == BCI)
1507       // Also skip over the bitcast.
1508       ++BI;
1509     if (&*BI != RI)
1510       return false;
1511   } else {
1512     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1513     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
1514     if (&*BI != RI)
1515       return false;
1516   }
1517
1518   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
1519   /// call.
1520   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
1521   if (PN) {
1522     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
1523       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
1524       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
1525       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
1526           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1527         TailCalls.push_back(CI);
1528     }
1529   } else {
1530     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1531     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
1532       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
1533         continue;
1534
1535       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
1536       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
1537       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
1538       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
1539       if (RI == RE)
1540         continue;
1541
1542       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
1543       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1544         TailCalls.push_back(CI);
1545     }
1546   }
1547
1548   bool Changed = false;
1549   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
1550     CallInst *CI = TailCalls[i];
1551     CallSite CS(CI);
1552
1553     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
1554     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
1555     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
1556     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1557           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
1558         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1559           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
1560       continue;
1561
1562     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
1563     // the return block.
1564     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
1565     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
1566     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
1567       continue;
1568
1569     // Duplicate the return into CallBB.
1570     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
1571     ModifiedDT = Changed = true;
1572     ++NumRetsDup;
1573   }
1574
1575   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1576   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1577     BB->eraseFromParent();
1578
1579   return Changed;
1580 }
1581
1582 //===----------------------------------------------------------------------===//
1583 // Memory Optimization
1584 //===----------------------------------------------------------------------===//
1585
1586 namespace {
1587
1588 /// ExtAddrMode - This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
1589 /// which holds actual Value*'s for register values.
1590 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
1591   Value *BaseReg;
1592   Value *ScaledReg;
1593   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
1594   void print(raw_ostream &OS) const;
1595   void dump() const;
1596
1597   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
1598     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
1599            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
1600            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
1601   }
1602 };
1603
1604 #ifndef NDEBUG
1605 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
1606   AM.print(OS);
1607   return OS;
1608 }
1609 #endif
1610
1611 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
1612   bool NeedPlus = false;
1613   OS << "[";
1614   if (BaseGV) {
1615     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1616        << "GV:";
1617     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1618     NeedPlus = true;
1619   }
1620
1621   if (BaseOffs) {
1622     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1623        << BaseOffs;
1624     NeedPlus = true;
1625   }
1626
1627   if (BaseReg) {
1628     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1629        << "Base:";
1630     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1631     NeedPlus = true;
1632   }
1633   if (Scale) {
1634     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1635        << Scale << "*";
1636     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1637   }
1638
1639   OS << ']';
1640 }
1641
1642 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1643 void ExtAddrMode::dump() const {
1644   print(dbgs());
1645   dbgs() << '\n';
1646 }
1647 #endif
1648
1649 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
1650 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
1651 /// can be undone (rollback) until commit is called.
1652 class TypePromotionTransaction {
1653
1654   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
1655   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
1656   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
1657   class TypePromotionAction {
1658   protected:
1659     /// The Instruction modified.
1660     Instruction *Inst;
1661
1662   public:
1663     /// \brief Constructor of the action.
1664     /// The constructor performs the related action on the IR.
1665     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
1666
1667     virtual ~TypePromotionAction() {}
1668
1669     /// \brief Undo the modification done by this action.
1670     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
1671     /// before this action was applied.
1672     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
1673     /// state as it was directly after this action was applied.
1674     virtual void undo() = 0;
1675
1676     /// \brief Advocate every change made by this action.
1677     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
1678     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
1679     virtual void commit() {
1680       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
1681     }
1682   };
1683
1684   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
1685   class InsertionHandler {
1686     /// Position of an instruction.
1687     /// Either an instruction:
1688     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
1689     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
1690     union {
1691       Instruction *PrevInst;
1692       BasicBlock *BB;
1693     } Point;
1694     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
1695     bool HasPrevInstruction;
1696
1697   public:
1698     /// \brief Record the position of \p Inst.
1699     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
1700       BasicBlock::iterator It = Inst;
1701       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
1702       if (HasPrevInstruction)
1703         Point.PrevInst = --It;
1704       else
1705         Point.BB = Inst->getParent();
1706     }
1707
1708     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
1709     void insert(Instruction *Inst) {
1710       if (HasPrevInstruction) {
1711         if (Inst->getParent())
1712           Inst->removeFromParent();
1713         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
1714       } else {
1715         Instruction *Position = Point.BB->getFirstInsertionPt();
1716         if (Inst->getParent())
1717           Inst->moveBefore(Position);
1718         else
1719           Inst->insertBefore(Position);
1720       }
1721     }
1722   };
1723
1724   /// \brief Move an instruction before another.
1725   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
1726     /// Original position of the instruction.
1727     InsertionHandler Position;
1728
1729   public:
1730     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
1731     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
1732         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
1733       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
1734       Inst->moveBefore(Before);
1735     }
1736
1737     /// \brief Move the instruction back to its original position.
1738     void undo() override {
1739       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
1740       Position.insert(Inst);
1741     }
1742   };
1743
1744   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
1745   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
1746     /// Original operand of the instruction.
1747     Value *Origin;
1748     /// Index of the modified instruction.
1749     unsigned Idx;
1750
1751   public:
1752     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
1753     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
1754         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
1755       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
1756                    << "for:" << *Inst << "\n"
1757                    << "with:" << *NewVal << "\n");
1758       Origin = Inst->getOperand(Idx);
1759       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
1760     }
1761
1762     /// \brief Restore the original value of the instruction.
1763     void undo() override {
1764       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
1765                    << "for: " << *Inst << "\n"
1766                    << "with: " << *Origin << "\n");
1767       Inst->setOperand(Idx, Origin);
1768     }
1769   };
1770
1771   /// \brief Hide the operands of an instruction.
1772   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
1773   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
1774     /// The list of original operands.
1775     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
1776
1777   public:
1778     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
1779     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
1780       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1781       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
1782       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
1783       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
1784         // Save the current operand.
1785         Value *Val = Inst->getOperand(It);
1786         OriginalValues.push_back(Val);
1787         // Set a dummy one.
1788         // We could use OperandSetter here, but that would implied an overhead
1789         // that we are not willing to pay.
1790         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
1791       }
1792     }
1793
1794     /// \brief Restore the original list of uses.
1795     void undo() override {
1796       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1797       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
1798         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
1799     }
1800   };
1801
1802   /// \brief Build a truncate instruction.
1803   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
1804     Value *Val;
1805   public:
1806     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1807     /// result.
1808     /// trunc Opnd to Ty.
1809     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
1810       IRBuilder<> Builder(Opnd);
1811       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
1812       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1813     }
1814
1815     /// \brief Get the built value.
1816     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1817
1818     /// \brief Remove the built instruction.
1819     void undo() override {
1820       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1821       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1822         IVal->eraseFromParent();
1823     }
1824   };
1825
1826   /// \brief Build a sign extension instruction.
1827   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
1828     Value *Val;
1829   public:
1830     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1831     /// result.
1832     /// sext Opnd to Ty.
1833     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1834         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1835       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1836       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
1837       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1838     }
1839
1840     /// \brief Get the built value.
1841     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1842
1843     /// \brief Remove the built instruction.
1844     void undo() override {
1845       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1846       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1847         IVal->eraseFromParent();
1848     }
1849   };
1850
1851   /// \brief Build a zero extension instruction.
1852   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
1853     Value *Val;
1854   public:
1855     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1856     /// result.
1857     /// zext Opnd to Ty.
1858     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1859         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1860       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1861       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
1862       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1863     }
1864
1865     /// \brief Get the built value.
1866     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1867
1868     /// \brief Remove the built instruction.
1869     void undo() override {
1870       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1871       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1872         IVal->eraseFromParent();
1873     }
1874   };
1875
1876   /// \brief Mutate an instruction to another type.
1877   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
1878     /// Record the original type.
1879     Type *OrigTy;
1880
1881   public:
1882     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
1883     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
1884         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
1885       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
1886                    << "\n");
1887       Inst->mutateType(NewTy);
1888     }
1889
1890     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
1891     void undo() override {
1892       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
1893                    << "\n");
1894       Inst->mutateType(OrigTy);
1895     }
1896   };
1897
1898   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
1899   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
1900     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
1901     struct InstructionAndIdx {
1902       /// The instruction using the instruction.
1903       Instruction *Inst;
1904       /// The index where this instruction is used for Inst.
1905       unsigned Idx;
1906       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
1907           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
1908     };
1909
1910     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
1911     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
1912     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
1913
1914   public:
1915     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
1916     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
1917       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
1918                    << "\n");
1919       // Record the original uses.
1920       for (Use &U : Inst->uses()) {
1921         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
1922         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
1923       }
1924       // Now, we can replace the uses.
1925       Inst->replaceAllUsesWith(New);
1926     }
1927
1928     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
1929     void undo() override {
1930       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
1931       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
1932                         EndIt = OriginalUses.end();
1933            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
1934         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
1935       }
1936     }
1937   };
1938
1939   /// \brief Remove an instruction from the IR.
1940   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
1941     /// Original position of the instruction.
1942     InsertionHandler Inserter;
1943     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
1944     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
1945     OperandsHider Hider;
1946     /// Keep track of the uses replaced, if any.
1947     UsesReplacer *Replacer;
1948
1949   public:
1950     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
1951     /// uses with New.
1952     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
1953     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
1954         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
1955           Replacer(nullptr) {
1956       if (New)
1957         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
1958       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1959       Inst->removeFromParent();
1960     }
1961
1962     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
1963
1964     /// \brief Really remove the instruction.
1965     void commit() override { delete Inst; }
1966
1967     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
1968     /// new value was provided when build this action.
1969     void undo() override {
1970       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1971       Inserter.insert(Inst);
1972       if (Replacer)
1973         Replacer->undo();
1974       Hider.undo();
1975     }
1976   };
1977
1978 public:
1979   /// Restoration point.
1980   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
1981   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
1982   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
1983   /// Advocate every changes made in that transaction.
1984   void commit();
1985   /// Undo all the changes made after the given point.
1986   void rollback(ConstRestorationPt Point);
1987   /// Get the current restoration point.
1988   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
1989
1990   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
1991   /// @{
1992   /// Same as Instruction::setOperand.
1993   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
1994   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
1995   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
1996   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
1997   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
1998   /// Same as Value::mutateType.
1999   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2000   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
2001   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
2002   /// Same as IRBuilder::createSExt.
2003   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2004   /// Same as IRBuilder::createZExt.
2005   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2006   /// Same as Instruction::moveBefore.
2007   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
2008   /// @}
2009
2010 private:
2011   /// The ordered list of actions made so far.
2012   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
2013   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
2014 };
2015
2016 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
2017                                           Value *NewVal) {
2018   Actions.push_back(
2019       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
2020 }
2021
2022 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
2023                                                 Value *NewVal) {
2024   Actions.push_back(
2025       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
2026 }
2027
2028 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
2029                                                   Value *New) {
2030   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
2031 }
2032
2033 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
2034   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
2035 }
2036
2037 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
2038                                              Type *Ty) {
2039   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
2040   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2041   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2042   return Val;
2043 }
2044
2045 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
2046                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2047   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2048   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2049   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2050   return Val;
2051 }
2052
2053 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
2054                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2055   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2056   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2057   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2058   return Val;
2059 }
2060
2061 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
2062                                           Instruction *Before) {
2063   Actions.push_back(
2064       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
2065 }
2066
2067 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
2068 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
2069   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
2070 }
2071
2072 void TypePromotionTransaction::commit() {
2073   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
2074        ++It)
2075     (*It)->commit();
2076   Actions.clear();
2077 }
2078
2079 void TypePromotionTransaction::rollback(
2080     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
2081   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
2082     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
2083     Curr->undo();
2084   }
2085 }
2086
2087 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
2088 ///
2089 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
2090 class AddressingModeMatcher {
2091   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
2092   const TargetMachine &TM;
2093   const TargetLowering &TLI;
2094
2095   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
2096   /// the memory instruction that we're computing this address for.
2097   Type *AccessTy;
2098   Instruction *MemoryInst;
2099
2100   /// AddrMode - This is the addressing mode that we're building up.  This is
2101   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
2102   ExtAddrMode &AddrMode;
2103
2104   /// The truncate instruction inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
2105   const SetOfInstrs &InsertedTruncs;
2106   /// A map from the instructions to their type before promotion.
2107   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
2108   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
2109   TypePromotionTransaction &TPT;
2110
2111   /// IgnoreProfitability - This is set to true when we should not do
2112   /// profitability checks.  When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode
2113   /// always returns true.
2114   bool IgnoreProfitability;
2115
2116   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
2117                         const TargetMachine &TM, Type *AT, Instruction *MI,
2118                         ExtAddrMode &AM, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2119                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2120                         TypePromotionTransaction &TPT)
2121       : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
2122         TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
2123                  ->getTargetLowering()),
2124         AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM),
2125         InsertedTruncs(InsertedTruncs), PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
2126     IgnoreProfitability = false;
2127   }
2128 public:
2129
2130   /// Match - Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
2131   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
2132   /// instructions in AddrModeInsts.
2133   /// \p InsertedTruncs The truncate instruction inserted by other
2134   /// CodeGenPrepare
2135   /// optimizations.
2136   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2137   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
2138   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy,
2139                            Instruction *MemoryInst,
2140                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
2141                            const TargetMachine &TM,
2142                            const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2143                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2144                            TypePromotionTransaction &TPT) {
2145     ExtAddrMode Result;
2146
2147     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy,
2148                                          MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
2149                                          PromotedInsts, TPT).MatchAddr(V, 0);
2150     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2151     return Result;
2152   }
2153 private:
2154   bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
2155   bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
2156   bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
2157                           bool *MovedAway = nullptr);
2158   bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
2159                                             ExtAddrMode &AMBefore,
2160                                             ExtAddrMode &AMAfter);
2161   bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
2162   bool IsPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
2163                              Value *PromotedOperand) const;
2164 };
2165
2166 /// MatchScaledValue - Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
2167 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
2168 /// false if not.
2169 bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
2170                                              unsigned Depth) {
2171   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
2172   // mode.  Just process that directly.
2173   if (Scale == 1)
2174     return MatchAddr(ScaleReg, Depth);
2175
2176   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
2177   if (Scale == 0)
2178     return true;
2179
2180   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
2181   // need an available scale field.
2182   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
2183     return false;
2184
2185   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
2186
2187   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
2188   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
2189   TestAddrMode.Scale += Scale;
2190   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
2191
2192   // If the new address isn't legal, bail out.
2193   if (!TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy))
2194     return false;
2195
2196   // It was legal, so commit it.
2197   AddrMode = TestAddrMode;
2198
2199   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
2200   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
2201   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
2202   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
2203   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
2204       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
2205     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
2206     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
2207
2208     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
2209     // this instruction.
2210     if (TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy)) {
2211       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
2212       AddrMode = TestAddrMode;
2213       return true;
2214     }
2215   }
2216
2217   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
2218   return true;
2219 }
2220
2221 /// MightBeFoldableInst - This is a little filter, which returns true if an
2222 /// addressing computation involving I might be folded into a load/store
2223 /// accessing it.  This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
2224 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
2225 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
2226   switch (I->getOpcode()) {
2227   case Instruction::BitCast:
2228   case Instruction::AddrSpaceCast:
2229     // Don't touch identity bitcasts.
2230     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
2231       return false;
2232     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
2233   case Instruction::PtrToInt:
2234     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2235     return true;
2236   case Instruction::IntToPtr:
2237     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
2238     return true;
2239   case Instruction::Add:
2240     return true;
2241   case Instruction::Mul:
2242   case Instruction::Shl:
2243     // Can only handle X*C and X << C.
2244     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
2245   case Instruction::GetElementPtr:
2246     return true;
2247   default:
2248     return false;
2249   }
2250 }
2251
2252 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
2253 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
2254 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
2255 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
2256 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI, Value *Val) {
2257   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
2258   if (!PromotedInst)
2259     return false;
2260   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
2261   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
2262   if (!ISDOpcode)
2263     return true;
2264   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
2265   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
2266       ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
2267 }
2268
2269 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
2270 class TypePromotionHelper {
2271   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
2272   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
2273   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
2274   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
2275   /// In other words, check if:
2276   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
2277   /// #1 Promotion applies:
2278   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
2279   /// #2 Operand reuses:
2280   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
2281   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2282   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
2283                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
2284
2285   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
2286   /// promoting \p Inst.
2287   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
2288     if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
2289       return false;
2290     return true;
2291   }
2292
2293   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2294   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2295   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2296   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
2297   /// created to promote the operand of Ext.
2298   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2299   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2300   /// Should never be called directly.
2301   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2302   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2303       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2304       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2305       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2306       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
2307
2308   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2309   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2310   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2311   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
2312   /// created to promote the operand of Ext.
2313   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2314   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2315   /// Should never be called directly.
2316   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2317   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
2318                                        TypePromotionTransaction &TPT,
2319                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2320                                        unsigned &CreatedInstsCost,
2321                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2322                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2323                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
2324
2325   /// \see promoteOperandForOther.
2326   static Value *signExtendOperandForOther(
2327       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2328       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2329       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2330       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2331     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2332                                   Exts, Truncs, TLI, true);
2333   }
2334
2335   /// \see promoteOperandForOther.
2336   static Value *zeroExtendOperandForOther(
2337       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2338       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2339       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2340       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2341     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2342                                   Exts, Truncs, TLI, false);
2343   }
2344
2345 public:
2346   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2347   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2348                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2349                            unsigned &CreatedInstsCost,
2350                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2351                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2352                            const TargetLowering &TLI);
2353   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2354   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2355   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2356   /// sign extension.
2357   /// \p InsertedTruncs keeps track of all the truncate instructions inserted by
2358   /// the others CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2359   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2360   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2361   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2362   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2363                           const TargetLowering &TLI,
2364                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2365 };
2366
2367 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2368                                         Type *ConsideredExtType,
2369                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2370                                         bool IsSExt) {
2371   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2372   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2373   // statically extend, e.g., constants and such.
2374   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2375     return false;
2376
2377   // We can always get through zext.
2378   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2379     return true;
2380
2381   // sext(sext) is ok too.
2382   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2383     return true;
2384
2385   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2386   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2387   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2388   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2389       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2390        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2391     return true;
2392
2393   // Check if we can do the following simplification.
2394   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2395   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2396     return false;
2397
2398   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2399   // Check if we can use this operand in the extension.
2400   // If the type is larger than the result type of the extension,
2401   // we cannot.
2402   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2403       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2404           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2405     return false;
2406
2407   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2408   // any information on the dropped bits.
2409   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2410   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2411   if (!Opnd)
2412     return false;
2413
2414   // Check if the source of the type is narrow enough.
2415   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2416   // the extension.
2417   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2418   const Type *OpndType;
2419   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2420   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.IsSExt == IsSExt)
2421     OpndType = It->second.Ty;
2422   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2423     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2424   else
2425     return false;
2426
2427   // #2 check that the truncate just drop extended bits.
2428   if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
2429     return true;
2430
2431   return false;
2432 }
2433
2434 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2435     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2436     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2437   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2438          "Unexpected instruction type");
2439   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2440   Type *ExtTy = Ext->getType();
2441   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2442   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2443   // get through.
2444   // If it, check we can get through.
2445   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2446     return nullptr;
2447
2448   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2449   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2450   // redone, thus causing potential infinite loop.
2451   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedTruncs.count(ExtOpnd))
2452     return nullptr;
2453
2454   // SExt or Trunc instructions.
2455   // Return the related handler.
2456   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2457       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2458     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2459
2460   // Regular instruction.
2461   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2462   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2463     return nullptr;
2464   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2465 }
2466
2467 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2468     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2469     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2470     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2471     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2472   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2473   // get through it and this method should not be called.
2474   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2475   Value *ExtVal = SExt;
2476   bool HasMergedNonFreeExt = false;
2477   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2478     // Replace s|zext(zext(opnd))
2479     // => zext(opnd).
2480     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
2481     Value *ZExt =
2482         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2483     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2484     TPT.eraseInstruction(SExt);
2485     ExtVal = ZExt;
2486   } else {
2487     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2488     // => z|sext(opnd).
2489     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2490   }
2491   CreatedInstsCost = 0;
2492
2493   // Remove dead code.
2494   if (SExtOpnd->use_empty())
2495     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2496
2497   // Check if the extension is still needed.
2498   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2499   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2500     if (ExtInst) {
2501       if (Exts)
2502         Exts->push_back(ExtInst);
2503       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
2504     }
2505     return ExtVal;
2506   }
2507
2508   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
2509   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
2510   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
2511   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
2512   return NextVal;
2513 }
2514
2515 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
2516     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2517     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2518     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2519     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
2520     bool IsSExt) {
2521   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
2522   // get through it and this method should not be called.
2523   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2524   CreatedInstsCost = 0;
2525   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
2526     // ExtOpnd will be promoted.
2527     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
2528     // promoted version.
2529     // Create the truncate now.
2530     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
2531     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
2532       ITrunc->removeFromParent();
2533       // Insert it just after the definition.
2534       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
2535       if (Truncs)
2536         Truncs->push_back(ITrunc);
2537     }
2538
2539     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
2540     // Restore the operand of Ext (which has been replace by the previous call
2541     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
2542     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
2543   }
2544
2545   // Get through the Instruction:
2546   // 1. Update its type.
2547   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
2548   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
2549
2550   // Remember the original type of the instruction before promotion.
2551   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
2552   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
2553       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
2554   // Step #1.
2555   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
2556   // Step #2.
2557   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
2558   // Step #3.
2559   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
2560
2561   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
2562   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
2563        ++OpIdx) {
2564     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
2565     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
2566         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
2567       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
2568       continue;
2569     }
2570     // Check if we can statically extend the operand.
2571     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
2572     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
2573       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2574       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
2575       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
2576                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
2577       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
2578       continue;
2579     }
2580     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
2581     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
2582       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2583       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
2584       continue;
2585     }
2586
2587     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
2588     // Check if Ext was reused to extend an operand.
2589     if (!ExtForOpnd) {
2590       // If yes, create a new one.
2591       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
2592       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
2593         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
2594       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
2595         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
2596         continue;
2597       }
2598       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
2599     }
2600     if (Exts)
2601       Exts->push_back(ExtForOpnd);
2602     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
2603
2604     // Move the sign extension before the insertion point.
2605     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
2606     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
2607     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
2608     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
2609     ExtForOpnd = nullptr;
2610   }
2611   if (ExtForOpnd == Ext) {
2612     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
2613     TPT.eraseInstruction(Ext);
2614   }
2615   return ExtOpnd;
2616 }
2617
2618 /// IsPromotionProfitable - Check whether or not promoting an instruction
2619 /// to a wider type was profitable.
2620 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
2621 /// promotion.
2622 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
2623 /// plus the number of instructions that have been
2624 /// matched in the addressing mode the promotion.
2625 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
2626 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
2627 bool AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(
2628     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
2629   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
2630   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
2631   // old extension plus what we folded.
2632   // This is not profitable.
2633   if (NewCost > OldCost)
2634     return false;
2635   if (NewCost < OldCost)
2636     return true;
2637   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
2638   // loads for instance.
2639   // Check that we did not create an illegal instruction.
2640   return isPromotedInstructionLegal(TLI, PromotedOperand);
2641 }
2642
2643 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
2644 /// fold the operation into the addressing mode.  If so, update the addressing
2645 /// mode and return true, otherwise return false without modifying AddrMode.
2646 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
2647 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
2648 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
2649 /// because it has been moved away.
2650 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
2651 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
2652 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
2653 /// not be referenced anymore.
2654 bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
2655                                                unsigned Depth,
2656                                                bool *MovedAway) {
2657   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
2658   if (Depth >= 5) return false;
2659
2660   // By default, all matched instructions stay in place.
2661   if (MovedAway)
2662     *MovedAway = false;
2663
2664   switch (Opcode) {
2665   case Instruction::PtrToInt:
2666     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2667     return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2668   case Instruction::IntToPtr:
2669     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
2670     if (TLI.getValueType(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ==
2671         TLI.getPointerTy(AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace()))
2672       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2673     return false;
2674   case Instruction::BitCast:
2675     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
2676     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
2677     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
2678          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
2679         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
2680         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
2681         // is doing.
2682         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
2683       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2684     return false;
2685   case Instruction::AddrSpaceCast: {
2686     unsigned SrcAS
2687       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
2688     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
2689     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
2690       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2691     return false;
2692   }
2693   case Instruction::Add: {
2694     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
2695     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2696     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2697     // Start a transaction at this point.
2698     // The LHS may match but not the RHS.
2699     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
2700     // matched operation.
2701     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2702         TPT.getRestorationPoint();
2703
2704     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
2705         MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2706       return true;
2707
2708     // Restore the old addr mode info.
2709     AddrMode = BackupAddrMode;
2710     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2711     TPT.rollback(LastKnownGood);
2712
2713     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
2714     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
2715         MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
2716       return true;
2717
2718     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
2719     AddrMode = BackupAddrMode;
2720     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2721     TPT.rollback(LastKnownGood);
2722     break;
2723   }
2724   //case Instruction::Or:
2725   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
2726   //break;
2727   case Instruction::Mul:
2728   case Instruction::Shl: {
2729     // Can only handle X*C and X << C.
2730     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
2731     if (!RHS)
2732       return false;
2733     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
2734     if (Opcode == Instruction::Shl)
2735       Scale = 1LL << Scale;
2736
2737     return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
2738   }
2739   case Instruction::GetElementPtr: {
2740     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
2741     // one variable offset.
2742     int VariableOperand = -1;
2743     unsigned VariableScale = 0;
2744
2745     int64_t ConstantOffset = 0;
2746     const DataLayout *TD = TLI.getDataLayout();
2747     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
2748     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2749       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2750         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
2751         unsigned Idx =
2752           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
2753         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
2754       } else {
2755         uint64_t TypeSize = TD->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2756         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
2757           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
2758         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
2759           // We only allow one variable index at the moment.
2760           if (VariableOperand != -1)
2761             return false;
2762
2763           // Remember the variable index.
2764           VariableOperand = i;
2765           VariableScale = TypeSize;
2766         }
2767       }
2768     }
2769
2770     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
2771     // just add it to the disp field and check validity.
2772     if (VariableOperand == -1) {
2773       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2774       if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
2775         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
2776         if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2777           return true;
2778       }
2779       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
2780       return false;
2781     }
2782
2783     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
2784     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2785     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2786
2787     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
2788     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2789
2790     // Match the base operand of the GEP.
2791     if (!MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
2792       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
2793       if (AddrMode.HasBaseReg) {
2794         AddrMode = BackupAddrMode;
2795         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2796         return false;
2797       }
2798       AddrMode.HasBaseReg = true;
2799       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2800     }
2801
2802     // Match the remaining variable portion of the GEP.
2803     if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
2804                           Depth)) {
2805       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
2806       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
2807       AddrMode = BackupAddrMode;
2808       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2809       if (AddrMode.HasBaseReg)
2810         return false;
2811       AddrMode.HasBaseReg = true;
2812       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2813       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2814       if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
2815                             VariableScale, Depth)) {
2816         // If even that didn't work, bail.
2817         AddrMode = BackupAddrMode;
2818         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2819         return false;
2820       }
2821     }
2822
2823     return true;
2824   }
2825   case Instruction::SExt:
2826   case Instruction::ZExt: {
2827     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
2828     if (!Ext)
2829       return false;
2830
2831     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
2832     // Ask for a method for doing so.
2833     TypePromotionHelper::Action TPH =
2834         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
2835     if (!TPH)
2836       return false;
2837
2838     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2839         TPT.getRestorationPoint();
2840     unsigned CreatedInstsCost = 0;
2841     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
2842     Value *PromotedOperand =
2843         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
2844     // SExt has been moved away.
2845     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
2846     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
2847     // E.g.,
2848     // op = add opnd, 1
2849     // idx = ext op
2850     // addr = gep base, idx
2851     // is now:
2852     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
2853     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
2854     // addr = gep base, op                <- match
2855     if (MovedAway)
2856       *MovedAway = true;
2857
2858     assert(PromotedOperand &&
2859            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
2860
2861     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2862     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2863
2864     if (!MatchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
2865         // The total of the new cost is equals to the cost of the created
2866         // instructions.
2867         // The total of the old cost is equals to the cost of the extension plus
2868         // what we have saved in the addressing mode.
2869         !IsPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
2870                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
2871                                PromotedOperand)) {
2872       AddrMode = BackupAddrMode;
2873       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2874       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
2875       TPT.rollback(LastKnownGood);
2876       return false;
2877     }
2878     return true;
2879   }
2880   }
2881   return false;
2882 }
2883
2884 /// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
2885 /// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
2886 /// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
2887 /// or intptr_t for the target.
2888 ///
2889 bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
2890   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
2891   // fails.
2892   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2893       TPT.getRestorationPoint();
2894   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
2895     // Fold in immediates if legal for the target.
2896     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
2897     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2898       return true;
2899     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
2900   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
2901     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
2902     if (!AddrMode.BaseGV) {
2903       AddrMode.BaseGV = GV;
2904       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2905         return true;
2906       AddrMode.BaseGV = nullptr;
2907     }
2908   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
2909     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2910     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2911
2912     // Check to see if it is possible to fold this operation.
2913     bool MovedAway = false;
2914     if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
2915       // This instruction may have been move away. If so, there is nothing
2916       // to check here.
2917       if (MovedAway)
2918         return true;
2919       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
2920       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
2921       // register pressure too much.
2922       if (I->hasOneUse() ||
2923           IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
2924         AddrModeInsts.push_back(I);
2925         return true;
2926       }
2927
2928       // It isn't profitable to do this, roll back.
2929       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
2930       AddrMode = BackupAddrMode;
2931       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2932       TPT.rollback(LastKnownGood);
2933     }
2934   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
2935     if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
2936       return true;
2937     TPT.rollback(LastKnownGood);
2938   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
2939     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
2940     return true;
2941   }
2942
2943   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
2944   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
2945     AddrMode.HasBaseReg = true;
2946     AddrMode.BaseReg = Addr;
2947     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
2948     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2949       return true;
2950     AddrMode.HasBaseReg = false;
2951     AddrMode.BaseReg = nullptr;
2952   }
2953
2954   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
2955   if (AddrMode.Scale == 0) {
2956     AddrMode.Scale = 1;
2957     AddrMode.ScaledReg = Addr;
2958     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2959       return true;
2960     AddrMode.Scale = 0;
2961     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
2962   }
2963   // Couldn't match.
2964   TPT.rollback(LastKnownGood);
2965   return false;
2966 }
2967
2968 /// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
2969 /// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
2970 /// return false.
2971 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
2972                                     const TargetMachine &TM) {
2973   const Function *F = CI->getParent()->getParent();
2974   const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
2975   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
2976   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
2977       TLI->ParseConstraints(TRI, ImmutableCallSite(CI));
2978   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
2979     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
2980
2981     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
2982     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
2983
2984     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
2985     // operand, we can't fold it!
2986     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
2987         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
2988          !OpInfo.isIndirect))
2989       return false;
2990   }
2991
2992   return true;
2993 }
2994
2995 /// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
2996 /// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
2997 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
2998 static bool FindAllMemoryUses(
2999     Instruction *I,
3000     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
3001     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
3002   // If we already considered this instruction, we're done.
3003   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
3004     return false;
3005
3006   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3007   if (!MightBeFoldableInst(I))
3008     return true;
3009
3010   // Loop over all the uses, recursively processing them.
3011   for (Use &U : I->uses()) {
3012     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3013
3014     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
3015       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
3016       continue;
3017     }
3018
3019     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
3020       unsigned opNo = U.getOperandNo();
3021       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
3022       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
3023       continue;
3024     }
3025
3026     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
3027       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
3028       if (!IA) return true;
3029
3030       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
3031       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
3032         return true;
3033       continue;
3034     }
3035
3036     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3037       return true;
3038   }
3039
3040   return false;
3041 }
3042
3043 /// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
3044 /// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
3045 /// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
3046 /// that we know are live at the instruction already.
3047 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
3048                                                    Value *KnownLive2) {
3049   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
3050   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
3051     return true;
3052
3053   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
3054   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
3055
3056   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
3057   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
3058   // live for the whole function.
3059   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
3060     if (AI->isStaticAlloca())
3061       return true;
3062
3063   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
3064   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
3065   // can reasonably fold it.
3066   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
3067 }
3068
3069 /// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
3070 /// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
3071 /// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
3072 /// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
3073 /// into the load.  For example, consider this code:
3074 ///
3075 ///     X = ...
3076 ///     Y = X+1
3077 ///     use(Y)   -> nonload/store
3078 ///     Z = Y+1
3079 ///     load Z
3080 ///
3081 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
3082 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
3083 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
3084 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
3085 /// number of computations either.
3086 ///
3087 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
3088 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
3089 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
3090 bool AddressingModeMatcher::
3091 IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
3092                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
3093   if (IgnoreProfitability) return true;
3094
3095   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
3096   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
3097   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
3098   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
3099   // address extends the lifetime of.
3100   //
3101   // Note that there are only two potential values being referenced here,
3102   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
3103   // folded immediates).
3104   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
3105
3106   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
3107   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
3108   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3109     BaseReg = nullptr;
3110   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3111     ScaledReg = nullptr;
3112
3113   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
3114   // ranges, we're ok with it.
3115   if (!BaseReg && !ScaledReg)
3116     return true;
3117
3118   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
3119   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
3120   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
3121   // uses.
3122   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
3123   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
3124   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3125     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
3126
3127   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
3128   // computation involving only operations that could theoretically be folded
3129   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
3130   // *actually* fold the instruction.
3131   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
3132   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
3133     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
3134     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
3135
3136     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
3137     // know what it accesses.
3138     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
3139     if (!Address->getType()->isPointerTy())
3140       return false;
3141     Type *AddressAccessTy = Address->getType()->getPointerElementType();
3142
3143     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
3144     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
3145     // *actually* cover the shared instruction.
3146     ExtAddrMode Result;
3147     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3148         TPT.getRestorationPoint();
3149     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy,
3150                                   MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
3151                                   PromotedInsts, TPT);
3152     Matcher.IgnoreProfitability = true;
3153     bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
3154     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3155
3156     // The match was to check the profitability, the changes made are not
3157     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
3158     // otherwise the original matcher will not present the right state.
3159     TPT.rollback(LastKnownGood);
3160
3161     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3162     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3163                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3164       return false;
3165
3166     MatchedAddrModeInsts.clear();
3167   }
3168
3169   return true;
3170 }
3171
3172 } // end anonymous namespace
3173
3174 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
3175 /// different basic block than BB.
3176 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3177   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3178     return I->getParent() != BB;
3179   return false;
3180 }
3181
3182 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
3183 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
3184 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
3185 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
3186 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
3187 /// stuff into the block as possible.
3188 ///
3189 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3190 /// operands.
3191 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3192                                         Type *AccessTy) {
3193   Value *Repl = Addr;
3194
3195   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3196   // unprofitable PRE transformations.
3197   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3198   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3199   worklist.push_back(Addr);
3200
3201   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3202   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3203   // are equivalent.
3204   Value *Consensus = nullptr;
3205   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3206   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3207   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3208   ExtAddrMode AddrMode;
3209   TypePromotionTransaction TPT;
3210   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3211       TPT.getRestorationPoint();
3212   while (!worklist.empty()) {
3213     Value *V = worklist.back();
3214     worklist.pop_back();
3215
3216     // Break use-def graph loops.
3217     if (!Visited.insert(V).second) {
3218       Consensus = nullptr;
3219       break;
3220     }
3221
3222     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3223     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3224       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
3225         worklist.push_back(IncValue);
3226       continue;
3227     }
3228
3229     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
3230     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3231     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3232         V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM, InsertedTruncsSet,
3233         PromotedInsts, TPT);
3234
3235     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3236     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3237     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3238     // regression.
3239     if (!Consensus) {
3240       Consensus = V;
3241       AddrMode = NewAddrMode;
3242       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3243       continue;
3244     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3245       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3246         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3247         IsNumUsesConsensusValid = true;
3248       }
3249
3250       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3251       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3252       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3253       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3254       // applicable.
3255       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3256       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3257         Consensus = V;
3258         NumUsesConsensus = NumUses;
3259         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3260       }
3261       continue;
3262     }
3263
3264     Consensus = nullptr;
3265     break;
3266   }
3267
3268   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3269   // ones were determined, bail out now.
3270   if (!Consensus) {
3271     TPT.rollback(LastKnownGood);
3272     return false;
3273   }
3274   TPT.commit();
3275
3276   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3277   // non-local to I's BB.
3278   bool AnyNonLocal = false;
3279   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3280     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3281       AnyNonLocal = true;
3282       break;
3283     }
3284   }
3285
3286   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3287   if (!AnyNonLocal) {
3288     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3289     return false;
3290   }
3291
3292   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3293   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3294   // guaranteed to happen later.
3295   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3296
3297   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3298   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3299   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3300   // computation.
3301   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3302   if (SunkAddr) {
3303     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3304                  << *MemoryInst << "\n");
3305     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3306       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3307   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3308              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3309               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3310                   ->useAA())) {
3311     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3312     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3313     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3314                  << *MemoryInst << "\n");
3315     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3316     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3317
3318     // First, find the pointer.
3319     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3320       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3321       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3322     }
3323
3324     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3325       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3326       // pointer (both of which seem meaningless).
3327       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3328         return false;
3329
3330       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3331       AddrMode.Scale = 0;
3332     }
3333
3334     if (AddrMode.BaseGV) {
3335       if (ResultPtr)
3336         return false;
3337
3338       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3339     }
3340
3341     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3342     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3343     // use it here.
3344     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3345       ResultPtr =
3346         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3347       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3348     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3349       ResultPtr =
3350         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3351       AddrMode.Scale = 0;
3352     }
3353
3354     if (!ResultPtr &&
3355         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3356       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3357     } else if (!ResultPtr) {
3358       return false;
3359     } else {
3360       Type *I8PtrTy =
3361           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3362       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
3363
3364       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3365       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3366       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3367       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3368       // we'd end up sinking both muls.
3369       if (AddrMode.BaseReg) {
3370         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3371         if (V->getType() != IntPtrTy)
3372           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3373
3374         ResultIndex = V;
3375       }
3376
3377       // Add the scale value.
3378       if (AddrMode.Scale) {
3379         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3380         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3381           // done.
3382         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3383                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3384           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3385         } else {
3386           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3387           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3388           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3389           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3390           // do not match instead of extending it.
3391           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3392           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3393             I->eraseFromParent();
3394           return false;
3395         }
3396
3397         if (AddrMode.Scale != 1)
3398           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3399                                 "sunkaddr");
3400         if (ResultIndex)
3401           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3402         else
3403           ResultIndex = V;
3404       }
3405
3406       // Add in the Base Offset if present.
3407       if (AddrMode.BaseOffs) {
3408         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3409         if (ResultIndex) {
3410           // We need to add this separately from the scale above to help with
3411           // SDAG consecutive load/store merging.
3412           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3413             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3414           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3415         }
3416
3417         ResultIndex = V;
3418       }
3419
3420       if (!ResultIndex) {
3421         SunkAddr = ResultPtr;
3422       } else {
3423         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3424           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3425         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3426       }
3427
3428       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3429         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3430     }
3431   } else {
3432     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3433                  << *MemoryInst << "\n");
3434     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3435     Value *Result = nullptr;
3436
3437     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3438     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3439     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3440     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3441     // we'd end up sinking both muls.
3442     if (AddrMode.BaseReg) {
3443       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3444       if (V->getType()->isPointerTy())
3445         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3446       if (V->getType() != IntPtrTy)
3447         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3448       Result = V;
3449     }
3450
3451     // Add the scale value.
3452     if (AddrMode.Scale) {
3453       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3454       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3455         // done.
3456       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3457         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3458       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3459                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3460         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3461       } else {
3462         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3463         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3464         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3465         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3466         // do not match instead of extending it.
3467         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3468         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3469           I->eraseFromParent();
3470         return false;
3471       }
3472       if (AddrMode.Scale != 1)
3473         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3474                               "sunkaddr");
3475       if (Result)
3476         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3477       else
3478         Result = V;
3479     }
3480
3481     // Add in the BaseGV if present.
3482     if (AddrMode.BaseGV) {
3483       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3484       if (Result)
3485         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3486       else
3487         Result = V;
3488     }
3489
3490     // Add in the Base Offset if present.
3491     if (AddrMode.BaseOffs) {
3492       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3493       if (Result)
3494         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3495       else
3496         Result = V;
3497     }
3498
3499     if (!Result)
3500       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3501     else
3502       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3503   }
3504
3505   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3506
3507   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3508   // using it.
3509   if (Repl->use_empty()) {
3510     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3511     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3512     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
3513     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3514
3515     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3516
3517     if (IterHandle != CurInstIterator) {
3518       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3519       // start of the block.
3520       CurInstIterator = BB->begin();
3521       SunkAddrs.clear();
3522     }
3523   }
3524   ++NumMemoryInsts;
3525   return true;
3526 }
3527
3528 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
3529 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
3530 /// possible / profitable.
3531 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3532   bool MadeChange = false;
3533
3534   const TargetRegisterInfo *TRI =
3535       TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
3536   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
3537     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(TRI, CS);
3538   unsigned ArgNo = 0;
3539   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3540     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3541
3542     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3543     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3544
3545     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3546         OpInfo.isIndirect) {
3547       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3548       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
3549     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3550       ArgNo++;
3551   }
3552
3553   return MadeChange;
3554 }
3555
3556 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3557 /// sign extensions.
3558 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3559   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3560   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3561   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3562   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3563   for (const User *U : Inst->users()) {
3564     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3565     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3566       return false;
3567     Type *CurTy = UI->getType();
3568     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3569     if (CurTy == ExtTy)
3570       continue;
3571
3572     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3573     // a = Inst
3574     // b = sext ty1 a to ty2
3575     // c = sext ty1 a to ty3
3576     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3577     // a = Inst
3578     // b = sext ty1 a to ty2
3579     // c = sext ty2 b to ty3
3580     // However, the last sext is not free.
3581     if (IsSExt)
3582       return false;
3583
3584     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3585     // In that case, we would not account for a different use.
3586     Type *NarrowTy;
3587     Type *LargeTy;
3588     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3589         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3590       NarrowTy = CurTy;
3591       LargeTy = ExtTy;
3592     } else {
3593       NarrowTy = ExtTy;
3594       LargeTy = CurTy;
3595     }
3596
3597     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3598       return false;
3599   }
3600   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3601   return true;
3602 }
3603
3604 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3605 /// load instruction.
3606 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3607 /// and \p Inst for the extension.
3608 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3609 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3610 /// revert them.
3611 ///
3612 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3613 /// opportunity, false otherwise.
3614 ///
3615 /// Example:
3616 /// \code
3617 /// %ld = load i32* %addr
3618 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3619 /// %zext = zext i32 %add to i64
3620 /// \endcode
3621 /// =>
3622 /// \code
3623 /// %ld = load i32* %addr
3624 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3625 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3626 /// \encode
3627 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3628 bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3629                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3630                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3631                                     unsigned CreatedInstsCost = 0) {
3632   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3633   for (auto I : Exts) {
3634     // Check if we directly have ext(load).
3635     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3636       Inst = I;
3637       // No promotion happened here.
3638       return false;
3639     }
3640     // Check whether or not we want to do any promotion.
3641     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3642       continue;
3643     // Get the action to perform the promotion.
3644     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3645         I, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
3646     // Check if we can promote.
3647     if (!TPH)
3648       continue;
3649     // Save the current state.
3650     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3651         TPT.getRestorationPoint();
3652     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3653     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
3654     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
3655     // Promote.
3656     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
3657                              &NewExts, nullptr, *TLI);
3658     assert(PromotedVal &&
3659            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3660
3661     // We would be able to merge only one extension in a load.
3662     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
3663     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
3664     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
3665     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
3666     // because the new extension may be removed too.
3667     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
3668     TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
3669     if (!StressExtLdPromotion &&
3670         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
3671          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
3672       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
3673       TPT.rollback(LastKnownGood);
3674       continue;
3675     }
3676     // The promotion is profitable.
3677     // Check if it exposes an ext(load).
3678     (void)ExtLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
3679     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
3680                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
3681                // extensions. We must make sure one of them is merged with
3682                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
3683                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
3684       // Promotion happened.
3685       return true;
3686     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
3687     TPT.rollback(LastKnownGood);
3688   }
3689   // None of the extension can form an ext(load).
3690   LI = nullptr;
3691   Inst = nullptr;
3692   return false;
3693 }
3694
3695 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
3696 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
3697 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
3698 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
3699 /// promotions apply.
3700 ///
3701 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
3702   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
3703   // an extended load.
3704   TypePromotionTransaction TPT;
3705   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3706     TPT.getRestorationPoint();
3707   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
3708   Exts.push_back(I);
3709   // Look for a load being extended.
3710   LoadInst *LI = nullptr;
3711   Instruction *OldExt = I;
3712   bool HasPromoted = ExtLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
3713   if (!LI || !I) {
3714     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
3715                                   "the code must remain the same");
3716     I = OldExt;
3717     return false;
3718   }
3719
3720   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
3721   // Make the cheap checks first if we did not promote.
3722   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
3723   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
3724     return false;
3725
3726   EVT VT = TLI->getValueType(I->getType());
3727   EVT LoadVT = TLI->getValueType(LI->getType());
3728
3729   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
3730   // isn't worthwhile.
3731   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
3732       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
3733       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
3734     I = OldExt;
3735     TPT.rollback(LastKnownGood);
3736     return false;
3737   }
3738
3739   // Check whether the target supports casts folded into loads.
3740   unsigned LType;
3741   if (isa<ZExtInst>(I))
3742     LType = ISD::ZEXTLOAD;
3743   else {
3744     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
3745     LType = ISD::SEXTLOAD;
3746   }
3747   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
3748     I = OldExt;
3749     TPT.rollback(LastKnownGood);
3750     return false;
3751   }
3752
3753   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
3754   // can fold it.
3755   TPT.commit();
3756   I->removeFromParent();
3757   I->insertAfter(LI);
3758   ++NumExtsMoved;
3759   return true;
3760 }
3761
3762 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
3763   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
3764
3765   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
3766   // other uses of the source with result of extension.
3767   Value *Src = I->getOperand(0);
3768   if (Src->hasOneUse())
3769     return false;
3770
3771   // Only do this xform if truncating is free.
3772   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
3773     return false;
3774
3775   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
3776   // this block.
3777   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
3778     return false;
3779
3780   bool DefIsLiveOut = false;
3781   for (User *U : I->users()) {
3782     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3783
3784     // Figure out which BB this ext is used in.
3785     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3786     if (UserBB == DefBB) continue;
3787     DefIsLiveOut = true;
3788     break;
3789   }
3790   if (!DefIsLiveOut)
3791     return false;
3792
3793   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
3794   for (User *U : Src->users()) {
3795     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3796     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3797     if (UserBB == DefBB) continue;
3798     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
3799     // reloads just before load / store instructions.
3800     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
3801       return false;
3802   }
3803
3804   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
3805   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
3806
3807   bool MadeChange = false;
3808   for (Use &U : Src->uses()) {
3809     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
3810
3811     // Figure out which BB this ext is used in.
3812     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
3813     if (UserBB == DefBB) continue;
3814
3815     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
3816     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
3817
3818     if (!InsertedTrunc) {
3819       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3820       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
3821       InsertedTruncsSet.insert(InsertedTrunc);
3822     }
3823
3824     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
3825     U = InsertedTrunc;
3826     ++NumExtUses;
3827     MadeChange = true;
3828   }
3829
3830   return MadeChange;
3831 }
3832
3833 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
3834 /// turned into an explicit branch.
3835 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
3836   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
3837   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
3838   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
3839   // case currently.
3840
3841   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
3842
3843   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
3844   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
3845   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
3846   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
3847   // branch.
3848   if (!Cmp)
3849     return false;
3850
3851   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
3852   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
3853
3854   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
3855   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
3856   return Cmp->hasOneUse() &&
3857          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
3858           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
3859 }
3860
3861
3862 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
3863 /// turn it into a branch.
3864 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
3865   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
3866
3867   // Can we convert the 'select' to CF ?
3868   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
3869     return false;
3870
3871   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
3872   if (VectorCond)
3873     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
3874   else if (SI->getType()->isVectorTy())
3875     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
3876   else
3877     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
3878
3879   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
3880   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
3881     // We have efficient codegen support for the select instruction.
3882     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
3883     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
3884         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
3885       return false;
3886   }
3887
3888   ModifiedDT = true;
3889
3890   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
3891   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
3892   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
3893   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
3894
3895   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
3896   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
3897                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
3898
3899   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
3900   // landing pad block.
3901   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
3902   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
3903
3904   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
3905   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
3906
3907   // The select itself is replaced with a PHI Node.
3908   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
3909   PN->takeName(SI);
3910   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
3911   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
3912   SI->replaceAllUsesWith(PN);
3913   SI->eraseFromParent();
3914
3915   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
3916   CurInstIterator = StartBlock->end();
3917   ++NumSelectsExpanded;
3918   return true;
3919 }
3920
3921 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
3922   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
3923   int SplatElem = -1;
3924   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
3925     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
3926       return false;
3927     SplatElem = Mask[i];
3928   }
3929
3930   return true;
3931 }
3932
3933 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
3934 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
3935 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
3936 /// codegen can spot all lanes are identical.
3937 bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
3938   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
3939
3940   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
3941   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
3942     return false;
3943
3944   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
3945   // constant splat.
3946   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
3947     return false;
3948
3949   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
3950   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
3951
3952   bool MadeChange = false;
3953   for (User *U : SVI->users()) {
3954     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3955
3956     // Figure out which BB this ext is used in.
3957     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3958     if (UserBB == DefBB) continue;
3959
3960     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
3961     if (!UI->isShift()) continue;
3962
3963     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
3964     // already have a copy.
3965     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
3966
3967     if (!InsertedShuffle) {
3968       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3969       InsertedShuffle = new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0),
3970                                               SVI->getOperand(1),
3971                                               SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
3972     }
3973
3974     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
3975     MadeChange = true;
3976   }
3977
3978   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
3979   if (SVI->use_empty()) {
3980     SVI->eraseFromParent();
3981     MadeChange = true;
3982   }
3983
3984   return MadeChange;
3985 }
3986
3987 namespace {
3988 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
3989 /// This class is used to move downward extractelement transition.
3990 /// E.g.,
3991 /// a = vector_op <2 x i32>
3992 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
3993 /// c = scalar_op b
3994 /// store c
3995 ///
3996 /// =>
3997 /// a = vector_op <2 x i32>
3998 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
3999 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
4000 /// * store d
4001 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
4002 /// transition.
4003 class VectorPromoteHelper {
4004   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
4005   const TargetLowering &TLI;
4006
4007   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
4008   const TargetTransformInfo &TTI;
4009
4010   /// The transition being moved downwards.
4011   Instruction *Transition;
4012   /// The sequence of instructions to be promoted.
4013   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
4014   /// Cost of combining a store and an extract.
4015   unsigned StoreExtractCombineCost;
4016   /// Instruction that will be combined with the transition.
4017   Instruction *CombineInst;
4018
4019   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
4020   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
4021   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
4022   Instruction *getEndOfTransition() const {
4023     if (InstsToBePromoted.empty())
4024       return Transition;
4025     return InstsToBePromoted.back();
4026   }
4027
4028   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
4029   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
4030   /// c, is at index 0.
4031   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
4032     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4033            "Other kind of transitions are not supported yet");
4034     return 0;
4035   }
4036
4037   /// \brief Return the index of the index in the transition.
4038   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
4039   /// is at index 1.
4040   unsigned getTransitionIdx() const {
4041     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4042            "Other kind of transitions are not supported yet");
4043     return 1;
4044   }
4045
4046   /// \brief Get the type of the transition.
4047   /// This is the type of the original value.
4048   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
4049   /// transition is <2 x i32>.
4050   Type *getTransitionType() const {
4051     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
4052   }
4053
4054   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
4055   /// I.e., we have the following sequence:
4056   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
4057   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
4058   /// =>
4059   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
4060   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
4061   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
4062
4063   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
4064   /// instructions enqueued to be promoted.
4065   bool isProfitableToPromote() {
4066     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4067     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
4068                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
4069                          : -1;
4070     Type *PromotedType = getTransitionType();
4071
4072     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
4073     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
4074     unsigned Align = ST->getAlignment();
4075     // Check if this store is supported.
4076     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
4077             TLI.getValueType(ST->getValueOperand()->getType()), AS, Align)) {
4078       // If this is not supported, there is no way we can combine
4079       // the extract with the store.
4080       return false;
4081     }
4082
4083     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
4084     // scalar to vector.
4085     // The vector chain has to account for the combining cost.
4086     uint64_t ScalarCost =
4087         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
4088     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
4089     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
4090       // Compute the cost.
4091       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
4092       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
4093       // constant.
4094       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
4095       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
4096                             isa<ConstantFP>(Arg0);
4097       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
4098           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4099                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4100       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
4101           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4102                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4103       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
4104           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
4105       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
4106                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
4107     }
4108     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
4109                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
4110     return ScalarCost > VectorCost;
4111   }
4112
4113   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
4114   /// number of elements as the transition.
4115   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
4116   /// accross the whole vector.
4117   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
4118   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
4119   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
4120   /// used at the index of the extract.
4121   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
4122     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
4123     if (!UseSplat) {
4124       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
4125       // use a splat constant.
4126       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
4127       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
4128         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
4129       else
4130         UseSplat = true;
4131     }
4132
4133     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
4134     if (UseSplat)
4135       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
4136
4137     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
4138     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
4139     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
4140       if (Idx == ExtractIdx)
4141         ConstVec.push_back(Val);
4142       else
4143         ConstVec.push_back(UndefVal);
4144     }
4145     return ConstantVector::get(ConstVec);
4146   }
4147
4148   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
4149   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
4150   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
4151                                         unsigned OperandIdx) {
4152     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
4153     // the right hand side of a division-like instruction.
4154     if (OperandIdx != 1)
4155       return false;
4156     switch (Use->getOpcode()) {
4157     default:
4158       return false;
4159     case Instruction::SDiv:
4160     case Instruction::UDiv:
4161     case Instruction::SRem:
4162     case Instruction::URem:
4163       return true;
4164     case Instruction::FDiv:
4165     case Instruction::FRem:
4166       return !Use->hasNoNaNs();
4167     }
4168     llvm_unreachable(nullptr);
4169   }
4170
4171 public:
4172   VectorPromoteHelper(const TargetLowering &TLI, const TargetTransformInfo &TTI,
4173                       Instruction *Transition, unsigned CombineCost)
4174       : TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
4175         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
4176     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
4177   }
4178
4179   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
4180   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4181     // We could support CastInst too.
4182     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
4183   }
4184
4185   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
4186   /// by moving downward the transition through.
4187   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4188     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
4189     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
4190     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4191       const Value *Val = U.get();
4192       if (Val == getEndOfTransition()) {
4193         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
4194         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
4195         // division by zero.
4196         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
4197           return false;
4198         continue;
4199       }
4200       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
4201           !isa<ConstantFP>(Val))
4202         return false;
4203     }
4204     // Check that the resulting operation is legal.
4205     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
4206     if (!ISDOpcode)
4207       return false;
4208     return StressStoreExtract ||
4209            TLI.isOperationLegalOrCustom(
4210                ISDOpcode, TLI.getValueType(getTransitionType(), true));
4211   }
4212
4213   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
4214   /// with the transition.
4215   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
4216   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
4217
4218   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
4219   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
4220     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
4221   }
4222
4223   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
4224   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
4225     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
4226     CombineInst = ToBeCombined;
4227   }
4228
4229   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
4230   /// is profitable.
4231   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
4232   bool promote() {
4233     // Check if there is something to promote.
4234     // Right now, if we do not have anything to combine with,
4235     // we assume the promotion is not profitable.
4236     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
4237       return false;
4238
4239     // Check cost.
4240     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
4241       return false;
4242
4243     // Promote.
4244     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
4245       promoteImpl(ToBePromoted);
4246     InstsToBePromoted.clear();
4247     return true;
4248   }
4249 };
4250 } // End of anonymous namespace.
4251
4252 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
4253   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
4254   // can be statically promoted.
4255   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
4256   // b = ToBePromoted ty1 a
4257   // Def = Transition ty1 b to ty2
4258   // Move the transition down.
4259   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
4260   // = ... b => = ... Def.
4261   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
4262          "The type of the result of the transition does not match "
4263          "the final type");
4264   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
4265   // 2. Update the type of the uses.
4266   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
4267   Type *TransitionTy = getTransitionType();
4268   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
4269   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
4270   // operands.
4271   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
4272   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4273     Value *Val = U.get();
4274     Value *NewVal = nullptr;
4275     if (Val == Transition)
4276       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4277     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
4278              isa<ConstantFP>(Val)) {
4279       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
4280       NewVal = getConstantVector(
4281           cast<Constant>(Val),
4282           isa<UndefValue>(Val) ||
4283               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
4284     } else
4285       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
4286                        "this?");
4287     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
4288   }
4289   Transition->removeFromParent();
4290   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
4291   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
4292 }
4293
4294 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4295 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4296 /// has this feature and this is profitable.
4297 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4298   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4299   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4300       (!StressStoreExtract &&
4301        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4302                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4303     return false;
4304
4305   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4306   // Try to move it down the def-use chain, until:
4307   // - We can combine the transition with its single use
4308   //   => we got rid of the transition.
4309   // - We escape the current basic block
4310   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4311   //      we do not do that for now.
4312   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4313   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4314   VectorPromoteHelper VPH(*TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4315   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4316   // beneficial.
4317   while (Inst->hasOneUse()) {
4318     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4319     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4320
4321     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4322       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4323                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4324                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4325       return false;
4326     }
4327
4328     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4329       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4330                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4331       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4332       bool Changed = VPH.promote();
4333       NumStoreExtractExposed += Changed;
4334       return Changed;
4335     }
4336
4337     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4338     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4339       return false;
4340
4341     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4342
4343     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4344     Inst = ToBePromoted;
4345   }
4346   return false;
4347 }
4348
4349 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4350   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4351     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4352     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4353     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4354     const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
4355     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, DL, TLInfo, nullptr)) {
4356       P->replaceAllUsesWith(V);
4357       P->eraseFromParent();
4358       ++NumPHIsElim;
4359       return true;
4360     }
4361     return false;
4362   }
4363
4364   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4365     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4366     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4367     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4368     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4369     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4370     // want to forward-subst the cast.
4371     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4372       return false;
4373
4374     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
4375       return true;
4376
4377     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4378       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4379       /// fit in one register
4380       if (TLI && TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4381                                     TLI->getValueType(CI->getType())) ==
4382                      TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4383         return SinkCast(CI);
4384       } else {
4385         bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
4386         return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
4387       }
4388     }
4389     return false;
4390   }
4391
4392   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4393     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4394       return OptimizeCmpExpression(CI);
4395
4396   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4397     if (TLI)
4398       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
4399     return false;
4400   }
4401
4402   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4403     if (TLI)
4404       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4405                                 SI->getOperand(0)->getType());
4406     return false;
4407   }
4408
4409   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4410
4411   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4412                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4413     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4414     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4415       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI);
4416
4417     return false;
4418   }
4419
4420   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4421     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4422       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4423       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4424                                         GEPI->getName(), GEPI);
4425       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4426       GEPI->eraseFromParent();
4427       ++NumGEPsElim;
4428       OptimizeInst(NC, ModifiedDT);
4429       return true;
4430     }
4431     return false;
4432   }
4433
4434   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4435     return OptimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4436
4437   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4438     return OptimizeSelectInst(SI);
4439
4440   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4441     return OptimizeShuffleVectorInst(SVI);
4442
4443   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4444     return OptimizeExtractElementInst(I);
4445
4446   return false;
4447 }
4448
4449 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4450 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4451 // selection.
4452 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4453   SunkAddrs.clear();
4454   bool MadeChange = false;
4455
4456   CurInstIterator = BB.begin();
4457   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4458     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
4459     if (ModifiedDT)
4460       return true;
4461   }
4462   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4463
4464   return MadeChange;
4465 }
4466
4467 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4468 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4469 // find a node corresponding to the value.
4470 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
4471   bool MadeChange = false;
4472   for (BasicBlock &BB : F) {
4473     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4474     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4475       Instruction *Insn = BI++;
4476       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4477       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4478       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4479       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4480       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4481       // where said address is used.
4482       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4483         PrevNonDbgInst = Insn;
4484         continue;
4485       }
4486
4487       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4488       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4489         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4490         DVI->removeFromParent();
4491         if (isa<PHINode>(VI))
4492           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4493         else
4494           DVI->insertAfter(VI);
4495         MadeChange = true;
4496         ++NumDbgValueMoved;
4497       }
4498     }
4499   }
4500   return MadeChange;
4501 }
4502
4503 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4504 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4505 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4506 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4507 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4508 // searched for.
4509 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4510   if (!EnableAndCmpSinking)
4511     return false;
4512   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4513     return false;
4514   bool MadeChange = false;
4515   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
4516     BasicBlock *BB = I++;
4517
4518     // Does this BB end with the following?
4519     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
4520     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
4521     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
4522     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4523     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
4524       continue;
4525     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
4526     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
4527       continue;
4528     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
4529     if (!Zero || !Zero->isZero())
4530       continue;
4531     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
4532     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
4533       continue;
4534     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
4535     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
4536       continue;
4537     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
4538
4539     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
4540     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
4541     // track of which BBs we insert into.
4542     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
4543          UI != E; ) {
4544       Use &TheUse = *UI;
4545       // Find brcc use.
4546       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
4547       ++UI;
4548       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
4549         continue;
4550       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
4551       if (UserBB == BB) continue;
4552       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
4553
4554       // Sink the "and; icmp" to use.
4555       MadeChange = true;
4556       BinaryOperator *NewAnd =
4557         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
4558                                   BrccUser);
4559       CmpInst *NewCmp =
4560         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
4561                         "", BrccUser);
4562       TheUse = NewCmp;
4563       ++NumAndCmpsMoved;
4564       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
4565     }
4566   }
4567   return MadeChange;
4568 }
4569
4570 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
4571 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
4572 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
4573                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
4574   assert(BI->isConditional() &&
4575          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
4576   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
4577   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
4578     return false;
4579
4580   const auto *CITrue =
4581       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
4582   const auto *CIFalse =
4583       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
4584   if (!CITrue || !CIFalse)
4585     return false;
4586
4587   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
4588   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
4589
4590   return true;
4591 }
4592
4593 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
4594 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
4595   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
4596   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
4597   NewTrue = NewTrue / Scale;
4598   NewFalse = NewFalse / Scale;
4599 }
4600
4601 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
4602 /// \code
4603 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
4604 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
4605 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
4606 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
4607 /// \endcode
4608 /// into multiple branch instructions like:
4609 /// \code
4610 ///   bb1:
4611 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
4612 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
4613 ///   bb2:
4614 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
4615 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
4616 /// \endcode
4617 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
4618 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
4619 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
4620 ///
4621 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
4622 ///
4623 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
4624   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
4625     return false;
4626
4627   bool MadeChange = false;
4628   for (auto &BB : F) {
4629     // Does this BB end with the following?
4630     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4631     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4632     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
4633     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
4634     BinaryOperator *LogicOp;
4635     BasicBlock *TBB, *FBB;
4636     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
4637       continue;
4638
4639     unsigned Opc;
4640     Value *Cond1, *Cond2;
4641     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4642                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4643       Opc = Instruction::And;
4644     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4645                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4646       Opc = Instruction::Or;
4647     else
4648       continue;
4649
4650     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
4651         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
4652       continue;
4653
4654     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
4655
4656     // Create a new BB.
4657     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
4658         .getNodePtrUnchecked();
4659     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
4660                                     BB.getName() + ".cond.split",
4661                                     BB.getParent(), InsertBefore);
4662
4663     // Update original basic block by using the first condition directly by the
4664     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
4665     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
4666     Br1->setCondition(Cond1);
4667     LogicOp->eraseFromParent();
4668
4669     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
4670     // successor of the original branch instruction.
4671     if (Opc == Instruction::And)
4672       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
4673     else
4674       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
4675
4676     // Fill in the new basic block.
4677     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
4678     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
4679       I->removeFromParent();
4680       I->insertBefore(Br2);
4681     }
4682
4683     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
4684     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
4685     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
4686     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
4687     // now the same successor. Depending on the original branch condition
4688     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
4689     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
4690     // This doesn't change the successor order of the just created branch
4691     // instruction (or any other instruction).
4692     if (Opc == Instruction::Or)
4693       std::swap(TBB, FBB);
4694
4695     // Replace the old BB with the new BB.
4696     for (auto &I : *TBB) {
4697       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4698       if (!PN)
4699         break;
4700       int i;
4701       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
4702         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
4703     }
4704
4705     // Add another incoming edge form the new BB.
4706     for (auto &I : *FBB) {
4707       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4708       if (!PN)
4709         break;
4710       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
4711       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
4712     }
4713
4714     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
4715     // FindMergedConditions).
4716     if (Opc == Instruction::Or) {
4717       // Codegen X | Y as:
4718       // BB1:
4719       //   jmp_if_X TBB
4720       //   jmp TmpBB
4721       // TmpBB:
4722       //   jmp_if_Y TBB
4723       //   jmp FBB
4724       //
4725
4726       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
4727       // The requirement is that
4728       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
4729       //     = TrueProb for orignal BB.
4730       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4731       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
4732       // assumes that
4733       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
4734       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
4735       // TmpBB, but the math is more complicated.
4736       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4737       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4738         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
4739         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
4740         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4741         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4742                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4743
4744         NewTrueWeight = TrueWeight;
4745         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
4746         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4747         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4748                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4749       }
4750     } else {
4751       // Codegen X & Y as:
4752       // BB1:
4753       //   jmp_if_X TmpBB
4754       //   jmp FBB
4755       // TmpBB:
4756       //   jmp_if_Y TBB
4757       //   jmp FBB
4758       //
4759       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
4760
4761       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
4762       // The requirement is that
4763       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
4764       //     = FalseProb for orignal BB.
4765       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4766       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
4767       // assumes that
4768       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
4769       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4770       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4771         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
4772         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
4773         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4774         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4775                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4776
4777         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
4778         NewFalseWeight = FalseWeight;
4779         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4780         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4781                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4782       }
4783     }
4784
4785     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
4786     // available to CodeGenPrepare.
4787     ModifiedDT = true;
4788
4789     MadeChange = true;
4790
4791     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
4792           TmpBB->dump());
4793   }
4794   return MadeChange;
4795 }