[AArch64][CGP] Sink zext feeding stxr/stlxr into the same block.
[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   case Instruction::AddrSpaceCast:
2676     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
2677     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
2678     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
2679          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
2680         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
2681         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
2682         // is doing.
2683         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
2684       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2685     return false;
2686   case Instruction::Add: {
2687     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
2688     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2689     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2690     // Start a transaction at this point.
2691     // The LHS may match but not the RHS.
2692     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
2693     // matched operation.
2694     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2695         TPT.getRestorationPoint();
2696
2697     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
2698         MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2699       return true;
2700
2701     // Restore the old addr mode info.
2702     AddrMode = BackupAddrMode;
2703     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2704     TPT.rollback(LastKnownGood);
2705
2706     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
2707     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
2708         MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
2709       return true;
2710
2711     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
2712     AddrMode = BackupAddrMode;
2713     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2714     TPT.rollback(LastKnownGood);
2715     break;
2716   }
2717   //case Instruction::Or:
2718   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
2719   //break;
2720   case Instruction::Mul:
2721   case Instruction::Shl: {
2722     // Can only handle X*C and X << C.
2723     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
2724     if (!RHS)
2725       return false;
2726     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
2727     if (Opcode == Instruction::Shl)
2728       Scale = 1LL << Scale;
2729
2730     return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
2731   }
2732   case Instruction::GetElementPtr: {
2733     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
2734     // one variable offset.
2735     int VariableOperand = -1;
2736     unsigned VariableScale = 0;
2737
2738     int64_t ConstantOffset = 0;
2739     const DataLayout *TD = TLI.getDataLayout();
2740     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
2741     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2742       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2743         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
2744         unsigned Idx =
2745           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
2746         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
2747       } else {
2748         uint64_t TypeSize = TD->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2749         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
2750           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
2751         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
2752           // We only allow one variable index at the moment.
2753           if (VariableOperand != -1)
2754             return false;
2755
2756           // Remember the variable index.
2757           VariableOperand = i;
2758           VariableScale = TypeSize;
2759         }
2760       }
2761     }
2762
2763     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
2764     // just add it to the disp field and check validity.
2765     if (VariableOperand == -1) {
2766       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2767       if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
2768         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
2769         if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2770           return true;
2771       }
2772       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
2773       return false;
2774     }
2775
2776     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
2777     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2778     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2779
2780     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
2781     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2782
2783     // Match the base operand of the GEP.
2784     if (!MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
2785       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
2786       if (AddrMode.HasBaseReg) {
2787         AddrMode = BackupAddrMode;
2788         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2789         return false;
2790       }
2791       AddrMode.HasBaseReg = true;
2792       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2793     }
2794
2795     // Match the remaining variable portion of the GEP.
2796     if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
2797                           Depth)) {
2798       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
2799       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
2800       AddrMode = BackupAddrMode;
2801       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2802       if (AddrMode.HasBaseReg)
2803         return false;
2804       AddrMode.HasBaseReg = true;
2805       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2806       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2807       if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
2808                             VariableScale, Depth)) {
2809         // If even that didn't work, bail.
2810         AddrMode = BackupAddrMode;
2811         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2812         return false;
2813       }
2814     }
2815
2816     return true;
2817   }
2818   case Instruction::SExt:
2819   case Instruction::ZExt: {
2820     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
2821     if (!Ext)
2822       return false;
2823
2824     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
2825     // Ask for a method for doing so.
2826     TypePromotionHelper::Action TPH =
2827         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
2828     if (!TPH)
2829       return false;
2830
2831     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2832         TPT.getRestorationPoint();
2833     unsigned CreatedInstsCost = 0;
2834     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
2835     Value *PromotedOperand =
2836         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
2837     // SExt has been moved away.
2838     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
2839     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
2840     // E.g.,
2841     // op = add opnd, 1
2842     // idx = ext op
2843     // addr = gep base, idx
2844     // is now:
2845     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
2846     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
2847     // addr = gep base, op                <- match
2848     if (MovedAway)
2849       *MovedAway = true;
2850
2851     assert(PromotedOperand &&
2852            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
2853
2854     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2855     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2856
2857     if (!MatchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
2858         // The total of the new cost is equals to the cost of the created
2859         // instructions.
2860         // The total of the old cost is equals to the cost of the extension plus
2861         // what we have saved in the addressing mode.
2862         !IsPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
2863                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
2864                                PromotedOperand)) {
2865       AddrMode = BackupAddrMode;
2866       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2867       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
2868       TPT.rollback(LastKnownGood);
2869       return false;
2870     }
2871     return true;
2872   }
2873   }
2874   return false;
2875 }
2876
2877 /// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
2878 /// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
2879 /// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
2880 /// or intptr_t for the target.
2881 ///
2882 bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
2883   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
2884   // fails.
2885   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2886       TPT.getRestorationPoint();
2887   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
2888     // Fold in immediates if legal for the target.
2889     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
2890     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2891       return true;
2892     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
2893   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
2894     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
2895     if (!AddrMode.BaseGV) {
2896       AddrMode.BaseGV = GV;
2897       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2898         return true;
2899       AddrMode.BaseGV = nullptr;
2900     }
2901   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
2902     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2903     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2904
2905     // Check to see if it is possible to fold this operation.
2906     bool MovedAway = false;
2907     if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
2908       // This instruction may have been move away. If so, there is nothing
2909       // to check here.
2910       if (MovedAway)
2911         return true;
2912       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
2913       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
2914       // register pressure too much.
2915       if (I->hasOneUse() ||
2916           IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
2917         AddrModeInsts.push_back(I);
2918         return true;
2919       }
2920
2921       // It isn't profitable to do this, roll back.
2922       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
2923       AddrMode = BackupAddrMode;
2924       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2925       TPT.rollback(LastKnownGood);
2926     }
2927   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
2928     if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
2929       return true;
2930     TPT.rollback(LastKnownGood);
2931   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
2932     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
2933     return true;
2934   }
2935
2936   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
2937   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
2938     AddrMode.HasBaseReg = true;
2939     AddrMode.BaseReg = Addr;
2940     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
2941     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2942       return true;
2943     AddrMode.HasBaseReg = false;
2944     AddrMode.BaseReg = nullptr;
2945   }
2946
2947   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
2948   if (AddrMode.Scale == 0) {
2949     AddrMode.Scale = 1;
2950     AddrMode.ScaledReg = Addr;
2951     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2952       return true;
2953     AddrMode.Scale = 0;
2954     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
2955   }
2956   // Couldn't match.
2957   TPT.rollback(LastKnownGood);
2958   return false;
2959 }
2960
2961 /// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
2962 /// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
2963 /// return false.
2964 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
2965                                     const TargetMachine &TM) {
2966   const Function *F = CI->getParent()->getParent();
2967   const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
2968   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
2969   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
2970       TLI->ParseConstraints(TRI, ImmutableCallSite(CI));
2971   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
2972     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
2973
2974     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
2975     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
2976
2977     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
2978     // operand, we can't fold it!
2979     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
2980         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
2981          !OpInfo.isIndirect))
2982       return false;
2983   }
2984
2985   return true;
2986 }
2987
2988 /// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
2989 /// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
2990 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
2991 static bool FindAllMemoryUses(
2992     Instruction *I,
2993     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
2994     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
2995   // If we already considered this instruction, we're done.
2996   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
2997     return false;
2998
2999   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3000   if (!MightBeFoldableInst(I))
3001     return true;
3002
3003   // Loop over all the uses, recursively processing them.
3004   for (Use &U : I->uses()) {
3005     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3006
3007     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
3008       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
3009       continue;
3010     }
3011
3012     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
3013       unsigned opNo = U.getOperandNo();
3014       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
3015       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
3016       continue;
3017     }
3018
3019     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
3020       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
3021       if (!IA) return true;
3022
3023       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
3024       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
3025         return true;
3026       continue;
3027     }
3028
3029     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3030       return true;
3031   }
3032
3033   return false;
3034 }
3035
3036 /// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
3037 /// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
3038 /// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
3039 /// that we know are live at the instruction already.
3040 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
3041                                                    Value *KnownLive2) {
3042   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
3043   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
3044     return true;
3045
3046   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
3047   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
3048
3049   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
3050   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
3051   // live for the whole function.
3052   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
3053     if (AI->isStaticAlloca())
3054       return true;
3055
3056   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
3057   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
3058   // can reasonably fold it.
3059   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
3060 }
3061
3062 /// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
3063 /// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
3064 /// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
3065 /// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
3066 /// into the load.  For example, consider this code:
3067 ///
3068 ///     X = ...
3069 ///     Y = X+1
3070 ///     use(Y)   -> nonload/store
3071 ///     Z = Y+1
3072 ///     load Z
3073 ///
3074 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
3075 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
3076 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
3077 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
3078 /// number of computations either.
3079 ///
3080 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
3081 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
3082 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
3083 bool AddressingModeMatcher::
3084 IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
3085                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
3086   if (IgnoreProfitability) return true;
3087
3088   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
3089   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
3090   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
3091   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
3092   // address extends the lifetime of.
3093   //
3094   // Note that there are only two potential values being referenced here,
3095   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
3096   // folded immediates).
3097   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
3098
3099   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
3100   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
3101   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3102     BaseReg = nullptr;
3103   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3104     ScaledReg = nullptr;
3105
3106   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
3107   // ranges, we're ok with it.
3108   if (!BaseReg && !ScaledReg)
3109     return true;
3110
3111   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
3112   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
3113   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
3114   // uses.
3115   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
3116   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
3117   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3118     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
3119
3120   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
3121   // computation involving only operations that could theoretically be folded
3122   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
3123   // *actually* fold the instruction.
3124   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
3125   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
3126     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
3127     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
3128
3129     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
3130     // know what it accesses.
3131     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
3132     if (!Address->getType()->isPointerTy())
3133       return false;
3134     Type *AddressAccessTy = Address->getType()->getPointerElementType();
3135
3136     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
3137     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
3138     // *actually* cover the shared instruction.
3139     ExtAddrMode Result;
3140     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3141         TPT.getRestorationPoint();
3142     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy,
3143                                   MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
3144                                   PromotedInsts, TPT);
3145     Matcher.IgnoreProfitability = true;
3146     bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
3147     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3148
3149     // The match was to check the profitability, the changes made are not
3150     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
3151     // otherwise the original matcher will not present the right state.
3152     TPT.rollback(LastKnownGood);
3153
3154     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3155     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3156                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3157       return false;
3158
3159     MatchedAddrModeInsts.clear();
3160   }
3161
3162   return true;
3163 }
3164
3165 } // end anonymous namespace
3166
3167 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
3168 /// different basic block than BB.
3169 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3170   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3171     return I->getParent() != BB;
3172   return false;
3173 }
3174
3175 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
3176 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
3177 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
3178 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
3179 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
3180 /// stuff into the block as possible.
3181 ///
3182 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3183 /// operands.
3184 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3185                                         Type *AccessTy) {
3186   Value *Repl = Addr;
3187
3188   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3189   // unprofitable PRE transformations.
3190   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3191   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3192   worklist.push_back(Addr);
3193
3194   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3195   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3196   // are equivalent.
3197   Value *Consensus = nullptr;
3198   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3199   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3200   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3201   ExtAddrMode AddrMode;
3202   TypePromotionTransaction TPT;
3203   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3204       TPT.getRestorationPoint();
3205   while (!worklist.empty()) {
3206     Value *V = worklist.back();
3207     worklist.pop_back();
3208
3209     // Break use-def graph loops.
3210     if (!Visited.insert(V).second) {
3211       Consensus = nullptr;
3212       break;
3213     }
3214
3215     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3216     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3217       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
3218         worklist.push_back(IncValue);
3219       continue;
3220     }
3221
3222     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
3223     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3224     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3225         V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM, InsertedTruncsSet,
3226         PromotedInsts, TPT);
3227
3228     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3229     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3230     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3231     // regression.
3232     if (!Consensus) {
3233       Consensus = V;
3234       AddrMode = NewAddrMode;
3235       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3236       continue;
3237     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3238       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3239         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3240         IsNumUsesConsensusValid = true;
3241       }
3242
3243       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3244       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3245       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3246       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3247       // applicable.
3248       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3249       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3250         Consensus = V;
3251         NumUsesConsensus = NumUses;
3252         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3253       }
3254       continue;
3255     }
3256
3257     Consensus = nullptr;
3258     break;
3259   }
3260
3261   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3262   // ones were determined, bail out now.
3263   if (!Consensus) {
3264     TPT.rollback(LastKnownGood);
3265     return false;
3266   }
3267   TPT.commit();
3268
3269   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3270   // non-local to I's BB.
3271   bool AnyNonLocal = false;
3272   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3273     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3274       AnyNonLocal = true;
3275       break;
3276     }
3277   }
3278
3279   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3280   if (!AnyNonLocal) {
3281     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3282     return false;
3283   }
3284
3285   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3286   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3287   // guaranteed to happen later.
3288   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3289
3290   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3291   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3292   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3293   // computation.
3294   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3295   if (SunkAddr) {
3296     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3297                  << *MemoryInst << "\n");
3298     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3299       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3300   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3301              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3302               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3303                   ->useAA())) {
3304     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3305     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3306     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3307                  << *MemoryInst << "\n");
3308     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3309     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3310
3311     // First, find the pointer.
3312     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3313       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3314       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3315     }
3316
3317     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3318       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3319       // pointer (both of which seem meaningless).
3320       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3321         return false;
3322
3323       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3324       AddrMode.Scale = 0;
3325     }
3326
3327     if (AddrMode.BaseGV) {
3328       if (ResultPtr)
3329         return false;
3330
3331       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3332     }
3333
3334     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3335     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3336     // use it here.
3337     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3338       ResultPtr =
3339         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3340       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3341     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3342       ResultPtr =
3343         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3344       AddrMode.Scale = 0;
3345     }
3346
3347     if (!ResultPtr &&
3348         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3349       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3350     } else if (!ResultPtr) {
3351       return false;
3352     } else {
3353       Type *I8PtrTy =
3354           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3355       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
3356
3357       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3358       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3359       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3360       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3361       // we'd end up sinking both muls.
3362       if (AddrMode.BaseReg) {
3363         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3364         if (V->getType() != IntPtrTy)
3365           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3366
3367         ResultIndex = V;
3368       }
3369
3370       // Add the scale value.
3371       if (AddrMode.Scale) {
3372         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3373         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3374           // done.
3375         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3376                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3377           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3378         } else {
3379           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3380           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3381           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3382           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3383           // do not match instead of extending it.
3384           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3385           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3386             I->eraseFromParent();
3387           return false;
3388         }
3389
3390         if (AddrMode.Scale != 1)
3391           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3392                                 "sunkaddr");
3393         if (ResultIndex)
3394           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3395         else
3396           ResultIndex = V;
3397       }
3398
3399       // Add in the Base Offset if present.
3400       if (AddrMode.BaseOffs) {
3401         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3402         if (ResultIndex) {
3403           // We need to add this separately from the scale above to help with
3404           // SDAG consecutive load/store merging.
3405           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3406             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3407           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3408         }
3409
3410         ResultIndex = V;
3411       }
3412
3413       if (!ResultIndex) {
3414         SunkAddr = ResultPtr;
3415       } else {
3416         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3417           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3418         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3419       }
3420
3421       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3422         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3423     }
3424   } else {
3425     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3426                  << *MemoryInst << "\n");
3427     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3428     Value *Result = nullptr;
3429
3430     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3431     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3432     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3433     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3434     // we'd end up sinking both muls.
3435     if (AddrMode.BaseReg) {
3436       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3437       if (V->getType()->isPointerTy())
3438         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3439       if (V->getType() != IntPtrTy)
3440         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3441       Result = V;
3442     }
3443
3444     // Add the scale value.
3445     if (AddrMode.Scale) {
3446       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3447       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3448         // done.
3449       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3450         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3451       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3452                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3453         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3454       } else {
3455         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3456         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3457         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3458         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3459         // do not match instead of extending it.
3460         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3461         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3462           I->eraseFromParent();
3463         return false;
3464       }
3465       if (AddrMode.Scale != 1)
3466         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3467                               "sunkaddr");
3468       if (Result)
3469         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3470       else
3471         Result = V;
3472     }
3473
3474     // Add in the BaseGV if present.
3475     if (AddrMode.BaseGV) {
3476       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3477       if (Result)
3478         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3479       else
3480         Result = V;
3481     }
3482
3483     // Add in the Base Offset if present.
3484     if (AddrMode.BaseOffs) {
3485       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3486       if (Result)
3487         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3488       else
3489         Result = V;
3490     }
3491
3492     if (!Result)
3493       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3494     else
3495       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3496   }
3497
3498   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3499
3500   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3501   // using it.
3502   if (Repl->use_empty()) {
3503     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3504     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3505     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
3506     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3507
3508     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3509
3510     if (IterHandle != CurInstIterator) {
3511       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3512       // start of the block.
3513       CurInstIterator = BB->begin();
3514       SunkAddrs.clear();
3515     }
3516   }
3517   ++NumMemoryInsts;
3518   return true;
3519 }
3520
3521 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
3522 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
3523 /// possible / profitable.
3524 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3525   bool MadeChange = false;
3526
3527   const TargetRegisterInfo *TRI =
3528       TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
3529   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
3530     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(TRI, CS);
3531   unsigned ArgNo = 0;
3532   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3533     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3534
3535     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3536     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3537
3538     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3539         OpInfo.isIndirect) {
3540       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3541       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
3542     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3543       ArgNo++;
3544   }
3545
3546   return MadeChange;
3547 }
3548
3549 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3550 /// sign extensions.
3551 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3552   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3553   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3554   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3555   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3556   for (const User *U : Inst->users()) {
3557     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3558     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3559       return false;
3560     Type *CurTy = UI->getType();
3561     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3562     if (CurTy == ExtTy)
3563       continue;
3564
3565     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3566     // a = Inst
3567     // b = sext ty1 a to ty2
3568     // c = sext ty1 a to ty3
3569     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3570     // a = Inst
3571     // b = sext ty1 a to ty2
3572     // c = sext ty2 b to ty3
3573     // However, the last sext is not free.
3574     if (IsSExt)
3575       return false;
3576
3577     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3578     // In that case, we would not account for a different use.
3579     Type *NarrowTy;
3580     Type *LargeTy;
3581     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3582         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3583       NarrowTy = CurTy;
3584       LargeTy = ExtTy;
3585     } else {
3586       NarrowTy = ExtTy;
3587       LargeTy = CurTy;
3588     }
3589
3590     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3591       return false;
3592   }
3593   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3594   return true;
3595 }
3596
3597 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3598 /// load instruction.
3599 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3600 /// and \p Inst for the extension.
3601 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3602 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3603 /// revert them.
3604 ///
3605 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3606 /// opportunity, false otherwise.
3607 ///
3608 /// Example:
3609 /// \code
3610 /// %ld = load i32* %addr
3611 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3612 /// %zext = zext i32 %add to i64
3613 /// \endcode
3614 /// =>
3615 /// \code
3616 /// %ld = load i32* %addr
3617 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3618 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3619 /// \encode
3620 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3621 bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3622                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3623                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3624                                     unsigned CreatedInstsCost = 0) {
3625   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3626   for (auto I : Exts) {
3627     // Check if we directly have ext(load).
3628     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3629       Inst = I;
3630       // No promotion happened here.
3631       return false;
3632     }
3633     // Check whether or not we want to do any promotion.
3634     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3635       continue;
3636     // Get the action to perform the promotion.
3637     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3638         I, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
3639     // Check if we can promote.
3640     if (!TPH)
3641       continue;
3642     // Save the current state.
3643     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3644         TPT.getRestorationPoint();
3645     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3646     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
3647     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
3648     // Promote.
3649     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
3650                              &NewExts, nullptr, *TLI);
3651     assert(PromotedVal &&
3652            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3653
3654     // We would be able to merge only one extension in a load.
3655     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
3656     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
3657     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
3658     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
3659     // because the new extension may be removed too.
3660     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
3661     TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
3662     if (!StressExtLdPromotion &&
3663         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
3664          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
3665       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
3666       TPT.rollback(LastKnownGood);
3667       continue;
3668     }
3669     // The promotion is profitable.
3670     // Check if it exposes an ext(load).
3671     (void)ExtLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
3672     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
3673                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
3674                // extensions. We must make sure one of them is merged with
3675                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
3676                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
3677       // Promotion happened.
3678       return true;
3679     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
3680     TPT.rollback(LastKnownGood);
3681   }
3682   // None of the extension can form an ext(load).
3683   LI = nullptr;
3684   Inst = nullptr;
3685   return false;
3686 }
3687
3688 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
3689 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
3690 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
3691 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
3692 /// promotions apply.
3693 ///
3694 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
3695   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
3696   // an extended load.
3697   TypePromotionTransaction TPT;
3698   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3699     TPT.getRestorationPoint();
3700   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
3701   Exts.push_back(I);
3702   // Look for a load being extended.
3703   LoadInst *LI = nullptr;
3704   Instruction *OldExt = I;
3705   bool HasPromoted = ExtLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
3706   if (!LI || !I) {
3707     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
3708                                   "the code must remain the same");
3709     I = OldExt;
3710     return false;
3711   }
3712
3713   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
3714   // Make the cheap checks first if we did not promote.
3715   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
3716   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
3717     return false;
3718
3719   EVT VT = TLI->getValueType(I->getType());
3720   EVT LoadVT = TLI->getValueType(LI->getType());
3721
3722   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
3723   // isn't worthwhile.
3724   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
3725       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
3726       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
3727     I = OldExt;
3728     TPT.rollback(LastKnownGood);
3729     return false;
3730   }
3731
3732   // Check whether the target supports casts folded into loads.
3733   unsigned LType;
3734   if (isa<ZExtInst>(I))
3735     LType = ISD::ZEXTLOAD;
3736   else {
3737     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
3738     LType = ISD::SEXTLOAD;
3739   }
3740   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
3741     I = OldExt;
3742     TPT.rollback(LastKnownGood);
3743     return false;
3744   }
3745
3746   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
3747   // can fold it.
3748   TPT.commit();
3749   I->removeFromParent();
3750   I->insertAfter(LI);
3751   ++NumExtsMoved;
3752   return true;
3753 }
3754
3755 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
3756   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
3757
3758   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
3759   // other uses of the source with result of extension.
3760   Value *Src = I->getOperand(0);
3761   if (Src->hasOneUse())
3762     return false;
3763
3764   // Only do this xform if truncating is free.
3765   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
3766     return false;
3767
3768   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
3769   // this block.
3770   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
3771     return false;
3772
3773   bool DefIsLiveOut = false;
3774   for (User *U : I->users()) {
3775     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3776
3777     // Figure out which BB this ext is used in.
3778     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3779     if (UserBB == DefBB) continue;
3780     DefIsLiveOut = true;
3781     break;
3782   }
3783   if (!DefIsLiveOut)
3784     return false;
3785
3786   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
3787   for (User *U : Src->users()) {
3788     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3789     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3790     if (UserBB == DefBB) continue;
3791     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
3792     // reloads just before load / store instructions.
3793     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
3794       return false;
3795   }
3796
3797   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
3798   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
3799
3800   bool MadeChange = false;
3801   for (Use &U : Src->uses()) {
3802     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
3803
3804     // Figure out which BB this ext is used in.
3805     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
3806     if (UserBB == DefBB) continue;
3807
3808     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
3809     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
3810
3811     if (!InsertedTrunc) {
3812       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3813       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
3814       InsertedTruncsSet.insert(InsertedTrunc);
3815     }
3816
3817     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
3818     U = InsertedTrunc;
3819     ++NumExtUses;
3820     MadeChange = true;
3821   }
3822
3823   return MadeChange;
3824 }
3825
3826 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
3827 /// turned into an explicit branch.
3828 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
3829   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
3830   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
3831   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
3832   // case currently.
3833
3834   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
3835
3836   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
3837   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
3838   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
3839   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
3840   // branch.
3841   if (!Cmp)
3842     return false;
3843
3844   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
3845   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
3846
3847   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
3848   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
3849   return Cmp->hasOneUse() &&
3850          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
3851           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
3852 }
3853
3854
3855 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
3856 /// turn it into a branch.
3857 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
3858   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
3859
3860   // Can we convert the 'select' to CF ?
3861   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
3862     return false;
3863
3864   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
3865   if (VectorCond)
3866     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
3867   else if (SI->getType()->isVectorTy())
3868     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
3869   else
3870     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
3871
3872   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
3873   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
3874     // We have efficient codegen support for the select instruction.
3875     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
3876     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
3877         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
3878       return false;
3879   }
3880
3881   ModifiedDT = true;
3882
3883   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
3884   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
3885   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
3886   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
3887
3888   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
3889   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
3890                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
3891
3892   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
3893   // landing pad block.
3894   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
3895   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
3896
3897   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
3898   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
3899
3900   // The select itself is replaced with a PHI Node.
3901   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
3902   PN->takeName(SI);
3903   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
3904   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
3905   SI->replaceAllUsesWith(PN);
3906   SI->eraseFromParent();
3907
3908   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
3909   CurInstIterator = StartBlock->end();
3910   ++NumSelectsExpanded;
3911   return true;
3912 }
3913
3914 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
3915   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
3916   int SplatElem = -1;
3917   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
3918     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
3919       return false;
3920     SplatElem = Mask[i];
3921   }
3922
3923   return true;
3924 }
3925
3926 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
3927 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
3928 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
3929 /// codegen can spot all lanes are identical.
3930 bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
3931   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
3932
3933   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
3934   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
3935     return false;
3936
3937   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
3938   // constant splat.
3939   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
3940     return false;
3941
3942   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
3943   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
3944
3945   bool MadeChange = false;
3946   for (User *U : SVI->users()) {
3947     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3948
3949     // Figure out which BB this ext is used in.
3950     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3951     if (UserBB == DefBB) continue;
3952
3953     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
3954     if (!UI->isShift()) continue;
3955
3956     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
3957     // already have a copy.
3958     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
3959
3960     if (!InsertedShuffle) {
3961       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3962       InsertedShuffle = new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0),
3963                                               SVI->getOperand(1),
3964                                               SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
3965     }
3966
3967     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
3968     MadeChange = true;
3969   }
3970
3971   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
3972   if (SVI->use_empty()) {
3973     SVI->eraseFromParent();
3974     MadeChange = true;
3975   }
3976
3977   return MadeChange;
3978 }
3979
3980 namespace {
3981 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
3982 /// This class is used to move downward extractelement transition.
3983 /// E.g.,
3984 /// a = vector_op <2 x i32>
3985 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
3986 /// c = scalar_op b
3987 /// store c
3988 ///
3989 /// =>
3990 /// a = vector_op <2 x i32>
3991 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
3992 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
3993 /// * store d
3994 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
3995 /// transition.
3996 class VectorPromoteHelper {
3997   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
3998   const TargetLowering &TLI;
3999
4000   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
4001   const TargetTransformInfo &TTI;
4002
4003   /// The transition being moved downwards.
4004   Instruction *Transition;
4005   /// The sequence of instructions to be promoted.
4006   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
4007   /// Cost of combining a store and an extract.
4008   unsigned StoreExtractCombineCost;
4009   /// Instruction that will be combined with the transition.
4010   Instruction *CombineInst;
4011
4012   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
4013   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
4014   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
4015   Instruction *getEndOfTransition() const {
4016     if (InstsToBePromoted.empty())
4017       return Transition;
4018     return InstsToBePromoted.back();
4019   }
4020
4021   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
4022   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
4023   /// c, is at index 0.
4024   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
4025     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4026            "Other kind of transitions are not supported yet");
4027     return 0;
4028   }
4029
4030   /// \brief Return the index of the index in the transition.
4031   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
4032   /// is at index 1.
4033   unsigned getTransitionIdx() const {
4034     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4035            "Other kind of transitions are not supported yet");
4036     return 1;
4037   }
4038
4039   /// \brief Get the type of the transition.
4040   /// This is the type of the original value.
4041   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
4042   /// transition is <2 x i32>.
4043   Type *getTransitionType() const {
4044     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
4045   }
4046
4047   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
4048   /// I.e., we have the following sequence:
4049   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
4050   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
4051   /// =>
4052   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
4053   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
4054   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
4055
4056   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
4057   /// instructions enqueued to be promoted.
4058   bool isProfitableToPromote() {
4059     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4060     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
4061                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
4062                          : -1;
4063     Type *PromotedType = getTransitionType();
4064
4065     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
4066     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
4067     unsigned Align = ST->getAlignment();
4068     // Check if this store is supported.
4069     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
4070             TLI.getValueType(ST->getValueOperand()->getType()), AS, Align)) {
4071       // If this is not supported, there is no way we can combine
4072       // the extract with the store.
4073       return false;
4074     }
4075
4076     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
4077     // scalar to vector.
4078     // The vector chain has to account for the combining cost.
4079     uint64_t ScalarCost =
4080         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
4081     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
4082     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
4083       // Compute the cost.
4084       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
4085       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
4086       // constant.
4087       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
4088       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
4089                             isa<ConstantFP>(Arg0);
4090       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
4091           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4092                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4093       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
4094           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4095                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4096       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
4097           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
4098       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
4099                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
4100     }
4101     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
4102                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
4103     return ScalarCost > VectorCost;
4104   }
4105
4106   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
4107   /// number of elements as the transition.
4108   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
4109   /// accross the whole vector.
4110   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
4111   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
4112   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
4113   /// used at the index of the extract.
4114   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
4115     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
4116     if (!UseSplat) {
4117       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
4118       // use a splat constant.
4119       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
4120       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
4121         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
4122       else
4123         UseSplat = true;
4124     }
4125
4126     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
4127     if (UseSplat)
4128       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
4129
4130     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
4131     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
4132     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
4133       if (Idx == ExtractIdx)
4134         ConstVec.push_back(Val);
4135       else
4136         ConstVec.push_back(UndefVal);
4137     }
4138     return ConstantVector::get(ConstVec);
4139   }
4140
4141   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
4142   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
4143   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
4144                                         unsigned OperandIdx) {
4145     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
4146     // the right hand side of a division-like instruction.
4147     if (OperandIdx != 1)
4148       return false;
4149     switch (Use->getOpcode()) {
4150     default:
4151       return false;
4152     case Instruction::SDiv:
4153     case Instruction::UDiv:
4154     case Instruction::SRem:
4155     case Instruction::URem:
4156       return true;
4157     case Instruction::FDiv:
4158     case Instruction::FRem:
4159       return !Use->hasNoNaNs();
4160     }
4161     llvm_unreachable(nullptr);
4162   }
4163
4164 public:
4165   VectorPromoteHelper(const TargetLowering &TLI, const TargetTransformInfo &TTI,
4166                       Instruction *Transition, unsigned CombineCost)
4167       : TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
4168         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
4169     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
4170   }
4171
4172   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
4173   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4174     // We could support CastInst too.
4175     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
4176   }
4177
4178   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
4179   /// by moving downward the transition through.
4180   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4181     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
4182     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
4183     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4184       const Value *Val = U.get();
4185       if (Val == getEndOfTransition()) {
4186         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
4187         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
4188         // division by zero.
4189         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
4190           return false;
4191         continue;
4192       }
4193       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
4194           !isa<ConstantFP>(Val))
4195         return false;
4196     }
4197     // Check that the resulting operation is legal.
4198     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
4199     if (!ISDOpcode)
4200       return false;
4201     return StressStoreExtract ||
4202            TLI.isOperationLegalOrCustom(
4203                ISDOpcode, TLI.getValueType(getTransitionType(), true));
4204   }
4205
4206   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
4207   /// with the transition.
4208   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
4209   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
4210
4211   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
4212   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
4213     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
4214   }
4215
4216   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
4217   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
4218     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
4219     CombineInst = ToBeCombined;
4220   }
4221
4222   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
4223   /// is profitable.
4224   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
4225   bool promote() {
4226     // Check if there is something to promote.
4227     // Right now, if we do not have anything to combine with,
4228     // we assume the promotion is not profitable.
4229     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
4230       return false;
4231
4232     // Check cost.
4233     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
4234       return false;
4235
4236     // Promote.
4237     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
4238       promoteImpl(ToBePromoted);
4239     InstsToBePromoted.clear();
4240     return true;
4241   }
4242 };
4243 } // End of anonymous namespace.
4244
4245 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
4246   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
4247   // can be statically promoted.
4248   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
4249   // b = ToBePromoted ty1 a
4250   // Def = Transition ty1 b to ty2
4251   // Move the transition down.
4252   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
4253   // = ... b => = ... Def.
4254   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
4255          "The type of the result of the transition does not match "
4256          "the final type");
4257   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
4258   // 2. Update the type of the uses.
4259   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
4260   Type *TransitionTy = getTransitionType();
4261   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
4262   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
4263   // operands.
4264   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
4265   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4266     Value *Val = U.get();
4267     Value *NewVal = nullptr;
4268     if (Val == Transition)
4269       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4270     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
4271              isa<ConstantFP>(Val)) {
4272       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
4273       NewVal = getConstantVector(
4274           cast<Constant>(Val),
4275           isa<UndefValue>(Val) ||
4276               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
4277     } else
4278       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
4279                        "this?");
4280     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
4281   }
4282   Transition->removeFromParent();
4283   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
4284   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
4285 }
4286
4287 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4288 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4289 /// has this feature and this is profitable.
4290 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4291   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4292   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4293       (!StressStoreExtract &&
4294        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4295                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4296     return false;
4297
4298   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4299   // Try to move it down the def-use chain, until:
4300   // - We can combine the transition with its single use
4301   //   => we got rid of the transition.
4302   // - We escape the current basic block
4303   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4304   //      we do not do that for now.
4305   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4306   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4307   VectorPromoteHelper VPH(*TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4308   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4309   // beneficial.
4310   while (Inst->hasOneUse()) {
4311     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4312     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4313
4314     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4315       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4316                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4317                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4318       return false;
4319     }
4320
4321     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4322       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4323                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4324       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4325       bool Changed = VPH.promote();
4326       NumStoreExtractExposed += Changed;
4327       return Changed;
4328     }
4329
4330     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4331     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4332       return false;
4333
4334     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4335
4336     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4337     Inst = ToBePromoted;
4338   }
4339   return false;
4340 }
4341
4342 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4343   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4344     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4345     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4346     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4347     const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
4348     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, DL, TLInfo, nullptr)) {
4349       P->replaceAllUsesWith(V);
4350       P->eraseFromParent();
4351       ++NumPHIsElim;
4352       return true;
4353     }
4354     return false;
4355   }
4356
4357   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4358     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4359     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4360     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4361     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4362     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4363     // want to forward-subst the cast.
4364     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4365       return false;
4366
4367     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
4368       return true;
4369
4370     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4371       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4372       /// fit in one register
4373       if (TLI && TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4374                                     TLI->getValueType(CI->getType())) ==
4375                      TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4376         return SinkCast(CI);
4377       } else {
4378         bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
4379         return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
4380       }
4381     }
4382     return false;
4383   }
4384
4385   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4386     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4387       return OptimizeCmpExpression(CI);
4388
4389   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4390     if (TLI)
4391       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
4392     return false;
4393   }
4394
4395   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4396     if (TLI)
4397       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4398                                 SI->getOperand(0)->getType());
4399     return false;
4400   }
4401
4402   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4403
4404   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4405                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4406     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4407     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4408       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI);
4409
4410     return false;
4411   }
4412
4413   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4414     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4415       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4416       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4417                                         GEPI->getName(), GEPI);
4418       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4419       GEPI->eraseFromParent();
4420       ++NumGEPsElim;
4421       OptimizeInst(NC, ModifiedDT);
4422       return true;
4423     }
4424     return false;
4425   }
4426
4427   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4428     return OptimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4429
4430   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4431     return OptimizeSelectInst(SI);
4432
4433   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4434     return OptimizeShuffleVectorInst(SVI);
4435
4436   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4437     return OptimizeExtractElementInst(I);
4438
4439   return false;
4440 }
4441
4442 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4443 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4444 // selection.
4445 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4446   SunkAddrs.clear();
4447   bool MadeChange = false;
4448
4449   CurInstIterator = BB.begin();
4450   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4451     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
4452     if (ModifiedDT)
4453       return true;
4454   }
4455   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4456
4457   return MadeChange;
4458 }
4459
4460 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4461 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4462 // find a node corresponding to the value.
4463 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
4464   bool MadeChange = false;
4465   for (BasicBlock &BB : F) {
4466     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4467     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4468       Instruction *Insn = BI++;
4469       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4470       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4471       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4472       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4473       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4474       // where said address is used.
4475       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4476         PrevNonDbgInst = Insn;
4477         continue;
4478       }
4479
4480       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4481       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4482         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4483         DVI->removeFromParent();
4484         if (isa<PHINode>(VI))
4485           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4486         else
4487           DVI->insertAfter(VI);
4488         MadeChange = true;
4489         ++NumDbgValueMoved;
4490       }
4491     }
4492   }
4493   return MadeChange;
4494 }
4495
4496 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4497 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4498 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4499 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4500 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4501 // searched for.
4502 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4503   if (!EnableAndCmpSinking)
4504     return false;
4505   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4506     return false;
4507   bool MadeChange = false;
4508   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
4509     BasicBlock *BB = I++;
4510
4511     // Does this BB end with the following?
4512     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
4513     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
4514     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
4515     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4516     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
4517       continue;
4518     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
4519     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
4520       continue;
4521     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
4522     if (!Zero || !Zero->isZero())
4523       continue;
4524     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
4525     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
4526       continue;
4527     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
4528     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
4529       continue;
4530     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
4531
4532     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
4533     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
4534     // track of which BBs we insert into.
4535     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
4536          UI != E; ) {
4537       Use &TheUse = *UI;
4538       // Find brcc use.
4539       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
4540       ++UI;
4541       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
4542         continue;
4543       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
4544       if (UserBB == BB) continue;
4545       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
4546
4547       // Sink the "and; icmp" to use.
4548       MadeChange = true;
4549       BinaryOperator *NewAnd =
4550         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
4551                                   BrccUser);
4552       CmpInst *NewCmp =
4553         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
4554                         "", BrccUser);
4555       TheUse = NewCmp;
4556       ++NumAndCmpsMoved;
4557       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
4558     }
4559   }
4560   return MadeChange;
4561 }
4562
4563 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
4564 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
4565 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
4566                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
4567   assert(BI->isConditional() &&
4568          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
4569   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
4570   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
4571     return false;
4572
4573   const auto *CITrue =
4574       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
4575   const auto *CIFalse =
4576       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
4577   if (!CITrue || !CIFalse)
4578     return false;
4579
4580   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
4581   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
4582
4583   return true;
4584 }
4585
4586 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
4587 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
4588   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
4589   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
4590   NewTrue = NewTrue / Scale;
4591   NewFalse = NewFalse / Scale;
4592 }
4593
4594 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
4595 /// \code
4596 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
4597 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
4598 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
4599 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
4600 /// \endcode
4601 /// into multiple branch instructions like:
4602 /// \code
4603 ///   bb1:
4604 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
4605 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
4606 ///   bb2:
4607 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
4608 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
4609 /// \endcode
4610 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
4611 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
4612 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
4613 ///
4614 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
4615 ///
4616 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
4617   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
4618     return false;
4619
4620   bool MadeChange = false;
4621   for (auto &BB : F) {
4622     // Does this BB end with the following?
4623     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4624     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4625     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
4626     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
4627     BinaryOperator *LogicOp;
4628     BasicBlock *TBB, *FBB;
4629     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
4630       continue;
4631
4632     unsigned Opc;
4633     Value *Cond1, *Cond2;
4634     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4635                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4636       Opc = Instruction::And;
4637     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4638                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4639       Opc = Instruction::Or;
4640     else
4641       continue;
4642
4643     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
4644         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
4645       continue;
4646
4647     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
4648
4649     // Create a new BB.
4650     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
4651         .getNodePtrUnchecked();
4652     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
4653                                     BB.getName() + ".cond.split",
4654                                     BB.getParent(), InsertBefore);
4655
4656     // Update original basic block by using the first condition directly by the
4657     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
4658     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
4659     Br1->setCondition(Cond1);
4660     LogicOp->eraseFromParent();
4661
4662     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
4663     // successor of the original branch instruction.
4664     if (Opc == Instruction::And)
4665       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
4666     else
4667       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
4668
4669     // Fill in the new basic block.
4670     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
4671     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
4672       I->removeFromParent();
4673       I->insertBefore(Br2);
4674     }
4675
4676     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
4677     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
4678     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
4679     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
4680     // now the same successor. Depending on the original branch condition
4681     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
4682     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
4683     // This doesn't change the successor order of the just created branch
4684     // instruction (or any other instruction).
4685     if (Opc == Instruction::Or)
4686       std::swap(TBB, FBB);
4687
4688     // Replace the old BB with the new BB.
4689     for (auto &I : *TBB) {
4690       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4691       if (!PN)
4692         break;
4693       int i;
4694       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
4695         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
4696     }
4697
4698     // Add another incoming edge form the new BB.
4699     for (auto &I : *FBB) {
4700       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4701       if (!PN)
4702         break;
4703       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
4704       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
4705     }
4706
4707     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
4708     // FindMergedConditions).
4709     if (Opc == Instruction::Or) {
4710       // Codegen X | Y as:
4711       // BB1:
4712       //   jmp_if_X TBB
4713       //   jmp TmpBB
4714       // TmpBB:
4715       //   jmp_if_Y TBB
4716       //   jmp FBB
4717       //
4718
4719       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
4720       // The requirement is that
4721       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
4722       //     = TrueProb for orignal BB.
4723       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4724       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
4725       // assumes that
4726       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
4727       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
4728       // TmpBB, but the math is more complicated.
4729       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4730       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4731         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
4732         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
4733         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4734         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4735                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4736
4737         NewTrueWeight = TrueWeight;
4738         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
4739         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4740         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4741                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4742       }
4743     } else {
4744       // Codegen X & Y as:
4745       // BB1:
4746       //   jmp_if_X TmpBB
4747       //   jmp FBB
4748       // TmpBB:
4749       //   jmp_if_Y TBB
4750       //   jmp FBB
4751       //
4752       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
4753
4754       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
4755       // The requirement is that
4756       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
4757       //     = FalseProb for orignal BB.
4758       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4759       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
4760       // assumes that
4761       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
4762       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4763       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4764         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
4765         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
4766         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4767         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4768                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4769
4770         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
4771         NewFalseWeight = FalseWeight;
4772         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4773         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4774                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4775       }
4776     }
4777
4778     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
4779     // available to CodeGenPrepare.
4780     ModifiedDT = true;
4781
4782     MadeChange = true;
4783
4784     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
4785           TmpBB->dump());
4786   }
4787   return MadeChange;
4788 }