6bac630f50300d12a2a4397a7bd5a170a8fb746a
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
1 Target Independent Opportunities:
2
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
6 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
7 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
8 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
9
10 This has a number of uses:
11
12 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
13    for their different impdef sets.
14 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
15    sets don't need copies of call instructions.
16 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
17    of calls.
18
19 //===---------------------------------------------------------------------===//
20
21 Make the PPC branch selector target independant
22
23 //===---------------------------------------------------------------------===//
24
25 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
26 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
27 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
28 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
29 right).
30
31 //===---------------------------------------------------------------------===//
32
33 Solve this DAG isel folding deficiency:
34
35 int X, Y;
36
37 void fn1(void)
38 {
39   X = X | (Y << 3);
40 }
41
42 compiles to
43
44 fn1:
45         movl Y, %eax
46         shll $3, %eax
47         orl X, %eax
48         movl %eax, X
49         ret
50
51 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
52 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
53
54 There are two ways to fix this:
55
56 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
57    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
58 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
59    disambiguate the pointers.
60
61 Number 1 is the preferred solution.
62
63 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
64 which will be removed once the proper fix is made.
65
66 //===---------------------------------------------------------------------===//
67
68 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
69
70 for (i = ...; ++i) {
71    x = 1ULL << i;
72
73 into:
74  long long tmp = 1;
75  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
76    x = tmp;
77
78 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
79
80 //===---------------------------------------------------------------------===//
81
82 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
83
84 //===---------------------------------------------------------------------===//
85
86 Reassociate should turn: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
87
88 //===---------------------------------------------------------------------===//
89
90 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
91
92 int bar(int x, int y) {
93   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
94 }
95 int foo(int z, int n) {
96   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
97 }
98
99 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
100
101 //===---------------------------------------------------------------------===//
102
103 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
104
105 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
106 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
107
108 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
109 for 1,2,4,8 bytes.
110
111 //===---------------------------------------------------------------------===//
112
113 It would be nice to revert this patch:
114 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
115
116 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
117 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
118 stuff too.
119
120 //===---------------------------------------------------------------------===//
121
122 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
123 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
124 specific vector types are target dependent.
125
126 //===---------------------------------------------------------------------===//
127
128 We should produce an unaligned load from code like this:
129
130 v4sf example(float *P) {
131   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
132 }
133
134 //===---------------------------------------------------------------------===//
135
136 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
137 of:
138
139         movl 136(%esp), %eax
140         cmpl $0, %eax
141         je LBB16_2      #cond_next
142 LBB16_1:        #cond_true
143         incl _foo
144 LBB16_2:        #cond_next
145
146 emit:
147         movl    _foo, %eax
148         cmpl    $1, %edi
149         sbbl    $-1, %eax
150         movl    %eax, _foo
151
152 //===---------------------------------------------------------------------===//
153
154 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
155
156 Expand these to calls of sin/cos and stores:
157       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
158       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
159       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
160
161 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
162 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
163
164 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
165 if anyone cared enough about sincos.
166
167 //===---------------------------------------------------------------------===//
168
169 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
170 unmodified):
171
172 define void @test(i32* %P) {
173         %tmp = load i32* %P
174         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
175         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
176         store i32 %tmp15, i32* %P
177         ret void
178 }
179
180 //===---------------------------------------------------------------------===//
181
182 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
183
184 Compile:
185
186 int bar(int x)
187 {
188   int t = __builtin_clz(x);
189   return -(t>>5);
190 }
191
192 to:
193
194 _bar:   addic r3,r3,-1
195         subfe r3,r3,r3
196         blr
197
198 //===---------------------------------------------------------------------===//
199
200 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
201
202       for(i=0; i<reg->size; i++)
203         {
204           /* Flip the target bit of each basis state */
205           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
206         } 
207
208 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
209 so cool to turn it into something like:
210
211    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
212    if (target < 32) {
213      for(i=0; i<reg->size; i++)
214        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
215    } else {
216      for(i=0; i<reg->size; i++)
217        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
218    }
219    
220 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
221
222 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
223 this requires TBAA.
224
225 //===---------------------------------------------------------------------===//
226
227 This should be optimized to one 'and' and one 'or', from PR4216:
228
229 define i32 @test_bitfield(i32 %bf.prev.low) nounwind ssp {
230 entry:
231   %bf.prev.lo.cleared10 = or i32 %bf.prev.low, 32962 ; <i32> [#uses=1]
232   %0 = and i32 %bf.prev.low, -65536               ; <i32> [#uses=1]
233   %1 = and i32 %bf.prev.lo.cleared10, 40186       ; <i32> [#uses=1]
234   %2 = or i32 %1, %0                              ; <i32> [#uses=1]
235   ret i32 %2
236 }
237
238 //===---------------------------------------------------------------------===//
239
240 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
241
242 unsigned long reverse(unsigned v) {
243     unsigned t;
244     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
245     t &= ~0xff0000;
246     v = (v << 24) | (v >> 8);
247     return v ^ (t >> 8);
248 }
249
250 //===---------------------------------------------------------------------===//
251
252 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
253
254 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
255   unsigned c;
256   for (c = 0; v; v >>= 1)
257     c += v & 1;
258   return c;
259 }
260 unsigned countbits_fast(unsigned v){
261   unsigned c;
262   for (c = 0; v; c++)
263     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
264   return c;
265 }
266
267 BITBOARD = unsigned long long
268 int PopCnt(register BITBOARD a) {
269   register int c=0;
270   while(a) {
271     c++;
272     a &= a - 1;
273   }
274   return c;
275 }
276 unsigned int popcount(unsigned int input) {
277   unsigned int count = 0;
278   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
279     count += (input >> i) & i;
280   return count;
281 }
282
283 This is a form of idiom recognition for loops, the same thing that could be
284 useful for recognizing memset/memcpy.
285
286 //===---------------------------------------------------------------------===//
287
288 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
289 processors.
290
291 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
292   return adr[0] | (adr[1] << 8);
293 }
294 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
295   return (adr[0] << 8) | adr[1];
296 }
297
298 //===---------------------------------------------------------------------===//
299
300 -instcombine should handle this transform:
301    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
302 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
303
304 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
305 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
306 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
307 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
308
309 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
310 this construct. 
311
312 //===---------------------------------------------------------------------===//
313
314 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
315 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
316 pass.
317
318 //===---------------------------------------------------------------------===//
319
320 Consider:
321
322 typedef unsigned U32;
323 typedef unsigned long long U64;
324 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
325     U64 effective_addr2;
326     U32 temp = *inst;
327     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
328     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
329     effective_addr2 = temp & 0xfff;
330     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
331     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
332     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
333     effective_addr2 &= regs[4];
334      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
335         return 1;
336     return 0;
337 }
338
339 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
340 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
341 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
342 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
343 when it is declared U32.
344
345 PHI Slicing could be extended to do this.
346
347 //===---------------------------------------------------------------------===//
348
349 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
350
351 volatile short X, Y; // globals
352
353 void foo(int N) {
354   int i;
355   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
356 }
357
358 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
359
360 LBB1_2:
361         ldr r3, LCPI1_0
362         ldr r3, [r3]
363         strh r2, [r3]
364         ldr r3, LCPI1_1
365         ldr r3, [r3]
366         strh r1, [r3]
367         add r1, r1, #4
368         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
369         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
370         cmp r0, #0
371         bne LBB1_2
372
373 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
374
375 //===---------------------------------------------------------------------===//
376
377 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
378 followed by an uncond branch to an exit block.
379
380 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
381 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
382 ; optimized out of the function after the taildup happened.
383 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
384
385 define i32 @t4(i32 %a) {
386 entry:
387         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
388         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
389         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
390
391 then.0:         ; preds = %entry
392         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
393         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
394         br label %return
395
396 else.0:         ; preds = %entry
397         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
398         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
399
400 then.1:         ; preds = %else.0
401         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
402         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
403         br label %return
404
405 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
406         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
407                             [ %tmp.9, %then.1 ]
408         ret i32 %result.0
409 }
410
411 //===---------------------------------------------------------------------===//
412
413 Tail recursion elimination should handle:
414
415 int pow2m1(int n) {
416  if (n == 0)
417    return 0;
418  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
419 }
420
421 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
422 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
423
424 //===---------------------------------------------------------------------===//
425
426 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
427 this:
428
429 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
430
431 define internal i32 @foo(i32* %x) {
432 entry:
433         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
434         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
435         ret i32 %tmp.foo
436 }
437
438 define i32 @bar(i32* %x) {
439 entry:
440         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
441         ret i32 %tmp3
442 }
443
444 //===---------------------------------------------------------------------===//
445
446 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
447 example in pic mode:
448
449 #include <assert.h>
450 void foo(int x) {
451   assert(x);
452   //...
453 }
454
455 we compile this to:
456 _foo:
457         subl    $28, %esp
458         call    "L1$pb"
459 "L1$pb":
460         popl    %eax
461         cmpl    $0, 32(%esp)
462         je      LBB1_2  # cond_true
463 LBB1_1: # return
464         # ...
465         addl    $28, %esp
466         ret
467 LBB1_2: # cond_true
468 ...
469
470 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
471 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
472 better to sink the picbase computation down into the block for the 
473 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
474 code with early outs.
475
476 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
477 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
478 function, they should be sunk into the ones that do.
479
480 In this case, whole-function-isel would also handle this.
481
482 //===---------------------------------------------------------------------===//
483
484 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
485 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
486
487 //===---------------------------------------------------------------------===//
488
489 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
490 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
491
492 double a[256];
493 void foo() {
494   int i, b;
495   for (b = 0; b < 10000000; b++)
496   for (i = 0; i < 256; i++)
497     a[i] = -a[i];
498 }
499
500 is twice as slow as this loop:
501
502 long long a[256];
503 void foo() {
504   int i, b;
505   for (b = 0; b < 10000000; b++)
506   for (i = 0; i < 256; i++)
507     a[i] ^= (1ULL << 63);
508 }
509
510 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
511 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
512 instructions.
513
514 //===---------------------------------------------------------------------===//
515
516 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
517 profitable.  For example, we compile this C++ example:
518
519 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
520 extern THotKey m_HotKey;
521 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
522
523 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
524
525 __Z9GetHotKeyv:
526         pushl   %esi
527         movl    8(%esp), %eax
528         movb    _m_HotKey+3, %cl
529         movb    _m_HotKey+4, %dl
530         movb    _m_HotKey+2, %ch
531         movw    _m_HotKey, %si
532         movw    %si, (%eax)
533         movb    %ch, 2(%eax)
534         movb    %cl, 3(%eax)
535         movb    %dl, 4(%eax)
536         popl    %esi
537         ret     $4
538
539 GCC produces:
540
541 __Z9GetHotKeyv:
542         movl    _m_HotKey, %edx
543         movl    4(%esp), %eax
544         movl    %edx, (%eax)
545         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
546         movw    %dx, 4(%eax)
547         ret     $4
548
549 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
550 merge the loads and stores into 4-byte loads:
551
552         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
553 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
554 ...
555         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
556         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
557         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
558         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
559
560 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
561 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
562 once.
563
564 //===---------------------------------------------------------------------===//
565
566 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
567 implementations of ceil/floor/rint.
568
569 //===---------------------------------------------------------------------===//
570
571 Consider:
572
573 int test() {
574   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
575   foo(input);
576 }
577
578 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
579 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
580 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
581 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
582 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
583
584         call    "L1$pb"
585 "L1$pb":
586         popl    %eax
587         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
588         movl    %ecx, 40(%esp)
589         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
590         movl    %ecx, 28(%esp)
591         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
592         movl    %ecx, 44(%esp)
593         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
594         movl    %ecx, 52(%esp)
595         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
596         movl    %ecx, 48(%esp)
597         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
598         movl    %ecx, 20(%esp)
599         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
600 ...
601
602 instead of:
603         movl    $1, 16(%esp)
604         movl    $0, 20(%esp)
605         movl    $1, 24(%esp)
606         movl    $0, 28(%esp)
607         movl    $1, 32(%esp)
608         movl    $0, 36(%esp)
609         ...
610
611 //===---------------------------------------------------------------------===//
612
613 http://llvm.org/PR717:
614
615 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
616 produces "ret int 0":
617
618 int f() {
619   int x = 4;
620   int y;
621   if (x == 3) y = 0;
622   return y;
623 }
624
625 //===---------------------------------------------------------------------===//
626
627 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
628 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
629 of some code within the loop.  One trivial example is:
630
631 #include <stdio.h>
632 int main() {
633     int nRet = 17;
634     int nLoop;
635     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
636         if ( nLoop & 1 )
637             nRet += 2;
638         else
639             nRet -= 1;
640     }
641     return nRet;
642 }
643
644 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
645 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
646 exit value computation.
647
648 //===---------------------------------------------------------------------===//
649
650 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
651 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
652 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
653 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
654
655 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
656   return (x << y) | (x >> 64-y); 
657
658 unsigned f2(unsigned x, int y){
659   return (x << y) | (x >> 32-y); 
660
661 unsigned long long f3(unsigned long long x){
662   int y = 9;
663   return (x << y) | (x >> 64-y); 
664
665 unsigned f4(unsigned x){
666   int y = 10;
667   return (x << y) | (x >> 32-y); 
668 }
669 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
670   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
671 }
672 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
673   switch(z) {
674   case 1:
675     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
676   case 2:
677     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
678   case 3:
679     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
680   case 4:
681     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
682   default:
683     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
684   }
685 }
686
687 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
688 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
689 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
690 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
691
692 //===---------------------------------------------------------------------===//
693
694 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
695 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
696 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
697 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
698
699 //===---------------------------------------------------------------------===//
700
701 Reassociate should turn things like:
702
703 int factorial(int X) {
704  return X*X*X*X*X*X*X*X;
705 }
706
707 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
708 multiplication trees.
709
710 //===---------------------------------------------------------------------===//
711
712 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
713
714 #include <cmath>
715 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
716
717 into:
718
719 __Z1fd:
720         subl    $12, %esp
721         movsd   16(%esp), %xmm0
722         movsd   %xmm0, (%esp)
723         movl    $4, 8(%esp)
724         call    L___powidf2$stub
725         addl    $12, %esp
726         ret
727
728 GCC produces:
729
730 __Z1fd:
731         subl    $12, %esp
732         movsd   16(%esp), %xmm0
733         mulsd   %xmm0, %xmm0
734         mulsd   %xmm0, %xmm0
735         movsd   %xmm0, (%esp)
736         fldl    (%esp)
737         addl    $12, %esp
738         ret
739
740 //===---------------------------------------------------------------------===//
741
742 We compile this program: (from GCC PR11680)
743 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
744
745 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
746 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
747
748 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
749 $ time ./a.out fast
750 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
751
752 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
753 $ time ./a.out fast
754 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
755
756 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
757 codegen badness or something else (haven't investigated).
758
759 //===---------------------------------------------------------------------===//
760
761 We miss some instcombines for stuff like this:
762 void bar (void);
763 void foo (unsigned int a) {
764   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
765   if ((a >> 2) >= 3)
766     bar ();
767 }
768
769 A few other related ones are in GCC PR14753.
770
771 //===---------------------------------------------------------------------===//
772
773 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
774 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
775
776 void bar(unsigned n) {
777   if (n % 3 == 0)
778     true();
779 }
780
781 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
782 multiply hi's into a comparison against the mullo.
783
784 //===---------------------------------------------------------------------===//
785
786 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
787 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
788
789 #include <cstdio>
790 struct test {
791     int val;
792     virtual ~test() {}
793 };
794
795 int main() {
796     test t;
797     std::scanf("%d", &t.val);
798     std::printf("%d\n", t.val);
799 }
800
801 //===---------------------------------------------------------------------===//
802
803 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
804 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
805
806 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
807
808 define i1 @test(i8 %x) {
809   %A = icmp uge i8 %x, 5
810   %B = icmp slt i8 %x, 20
811   %C = and i1 %A, %B
812   ret i1 %C
813 }
814
815 //===---------------------------------------------------------------------===//
816
817 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
818
819 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
820   %A = icmp ult i8 %x, 250
821   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
822   ret i8 %B 
823 }
824
825 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
826   %A = zext i8 %x to i9
827   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
828   %C = lshr i9 %B, 8
829   %D = trunc i9 %C to i8
830   ret i8 %D
831 }
832
833 //===---------------------------------------------------------------------===//
834
835 From gcc bug 24696:
836 int
837 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
838 {
839   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
840 }
841 int
842 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
843 {
844   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
845 }
846 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
847 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
848
849 //===---------------------------------------------------------------------===//
850
851 From GCC Bug 20192:
852 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
853 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
854 {
855    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
856        f();
857 }
858 The expression should optimize to something like
859 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
860 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
861
862 //===---------------------------------------------------------------------===//
863
864 From GCC Bug 15241:
865 unsigned int
866 foo (unsigned int a, unsigned int b)
867 {
868  if (a <= 7 && b <= 7)
869    baz ();
870 }
871 Should combine to "(a|b) <= 7".  Currently not optimized with "clang
872 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
873
874 //===---------------------------------------------------------------------===//
875
876 From GCC Bug 3756:
877 int
878 pn (int n)
879 {
880  return (n >= 0 ? 1 : -1);
881 }
882 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
883 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
884
885 //===---------------------------------------------------------------------===//
886
887 From GCC Bug 28685:
888 int test(int a, int b)
889 {
890  int lt = a < b;
891  int eq = a == b;
892
893  return (lt || eq);
894 }
895 Should combine to "a <= b".  Currently not optimized with "clang
896 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
897
898 //===---------------------------------------------------------------------===//
899
900 void a(int variable)
901 {
902  if (variable == 4 || variable == 6)
903    bar();
904 }
905 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
906 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
907
908 //===---------------------------------------------------------------------===//
909
910 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
911 i;}
912 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
913 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
914 produces better code on X86.
915
916 //===---------------------------------------------------------------------===//
917
918 From GCC Bug 15784:
919 #define abs(x) x>0?x:-x
920 int f(int x, int y)
921 {
922  return (abs(x)) >= 0;
923 }
924 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
925 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
926
927 //===---------------------------------------------------------------------===//
928
929 From GCC Bug 14753:
930 void
931 rotate_cst (unsigned int a)
932 {
933  a = (a << 10) | (a >> 22);
934  if (a == 123)
935    bar ();
936 }
937 void
938 minus_cst (unsigned int a)
939 {
940  unsigned int tem;
941
942  tem = 20 - a;
943  if (tem == 5)
944    bar ();
945 }
946 void
947 mask_gt (unsigned int a)
948 {
949  /* This is equivalent to a > 15.  */
950  if ((a & ~7) > 8)
951    bar ();
952 }
953 void
954 rshift_gt (unsigned int a)
955 {
956  /* This is equivalent to a > 23.  */
957  if ((a >> 2) > 5)
958    bar ();
959 }
960 All should simplify to a single comparison.  All of these are
961 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
962 -std-compile-opts".
963
964 //===---------------------------------------------------------------------===//
965
966 From GCC Bug 32605:
967 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
968 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
969 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
970
971 //===---------------------------------------------------------------------===//
972
973 int a(unsigned char* b) {return *b > 99;}
974 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
975 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
976
977 //===---------------------------------------------------------------------===//
978
979 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
980 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
981 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
982
983 //===---------------------------------------------------------------------===//
984
985 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
986 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
987 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
988
989 //===---------------------------------------------------------------------===//
990
991 unsigned a(unsigned a) {return ((a | 1) & 3) | (a & -4);}
992 Should combine to "a | 1".  Currently not optimized with "clang
993 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
994
995 //===---------------------------------------------------------------------===//
996
997 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
998 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
999 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1000
1001 //===---------------------------------------------------------------------===//
1002
1003 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1004 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1005 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1006
1007 //===---------------------------------------------------------------------===//
1008
1009 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1010 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1011 | opt -std-compile-opts".
1012
1013 //===---------------------------------------------------------------------===//
1014
1015 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1016 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1017 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1018
1019 //===---------------------------------------------------------------------===//
1020
1021 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1022 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1023 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1024
1025 //===---------------------------------------------------------------------===//
1026
1027 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1028 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1029 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1030
1031 //===---------------------------------------------------------------------===//
1032
1033 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1034 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1035 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1036
1037 //===---------------------------------------------------------------------===//
1038
1039 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1040 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1041 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1042
1043 //===---------------------------------------------------------------------===//
1044
1045 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1046 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1047 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1048
1049 //===---------------------------------------------------------------------===//
1050
1051 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1052 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1053 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1054
1055 //===---------------------------------------------------------------------===//
1056
1057 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1058 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1059 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1060
1061 //===---------------------------------------------------------------------===//
1062
1063 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1064 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1065 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1066
1067 //===---------------------------------------------------------------------===//
1068
1069 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1070 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1071 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1072
1073 //===---------------------------------------------------------------------===//
1074
1075 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1076
1077         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1078         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1079         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1080         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1081
1082 tmp1 should be simplified to something like:
1083   (!tmp || decl_context == 1)
1084
1085 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1086 the function, e.g. by:
1087
1088         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1089         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1090         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1091
1092 later.
1093
1094 //===---------------------------------------------------------------------===//
1095
1096 Store sinking: This code:
1097
1098 void f (int n, int *cond, int *res) {
1099     int i;
1100     *res = 0;
1101     for (i = 0; i < n; i++)
1102         if (*cond)
1103             *res ^= 234; /* (*) */
1104 }
1105
1106 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1107 moves the store out.  This gives us this code:
1108
1109 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1110         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1111         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1112         %1 = load i32* %cond, align 4
1113         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1114         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1115
1116 bb1:            ; preds = %bb
1117         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1118         store i32 %3, i32* %res, align 4
1119         br label %bb2
1120
1121 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1122         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1123         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1124         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1125         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1126
1127 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1128
1129 Here's another partial dead case:
1130 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1131
1132 //===---------------------------------------------------------------------===//
1133
1134 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1135
1136 int test (int a, int b, int c, int g) {
1137   int d, e;
1138   if (a)
1139     d = b * c;
1140   else
1141     d = b - c;
1142   e = b * c + g;
1143   return d + e;
1144 }
1145
1146 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1147 This is GCC PR38204.
1148
1149 //===---------------------------------------------------------------------===//
1150
1151 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1152 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1153 non-call path.
1154
1155 for () {
1156   *P += 1;
1157   if ()
1158     call();
1159   else
1160     ...
1161 ->
1162 tmp = *P
1163 for () {
1164   tmp += 1;
1165   if () {
1166     *P = tmp;
1167     call();
1168     tmp = *P;
1169   } else ...
1170 }
1171 *P = tmp;
1172
1173 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1174 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1175
1176 //===---------------------------------------------------------------------===//
1177
1178 [PHI TRANSLATE GEPs]
1179
1180 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1181 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1182 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1183
1184 bb2:            ; preds = %bb1
1185 ..
1186         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1187         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1188
1189 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1190         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1191         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1192         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1193         %11 = load i32* %10, align 4
1194
1195 %11 is fully redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1196
1197 GCC PR33344 is a similar case.
1198
1199 //===---------------------------------------------------------------------===//
1200
1201 [PHI TRANSLATE INDEXED GEPs]  PR5313
1202
1203 Load redundancy elimination for simple loop.  This loop:
1204
1205 void append_text(const char* text,unsigned char * const  io) {
1206   while(*text)
1207     *io=*text++;
1208 }
1209
1210 Compiles to have a fully redundant load in the loop (%2):
1211
1212 define void @append_text(i8* nocapture %text, i8* nocapture %io) nounwind {
1213 entry:
1214   %0 = load i8* %text, align 1                    ; <i8> [#uses=1]
1215   %1 = icmp eq i8 %0, 0                           ; <i1> [#uses=1]
1216   br i1 %1, label %return, label %bb
1217
1218 bb:                                               ; preds = %bb, %entry
1219   %indvar = phi i32 [ 0, %entry ], [ %tmp, %bb ]  ; <i32> [#uses=2]
1220   %text_addr.04 = getelementptr i8* %text, i32 %indvar ; <i8*> [#uses=1]
1221   %2 = load i8* %text_addr.04, align 1            ; <i8> [#uses=1]
1222   store i8 %2, i8* %io, align 1
1223   %tmp = add i32 %indvar, 1                       ; <i32> [#uses=2]
1224   %scevgep = getelementptr i8* %text, i32 %tmp    ; <i8*> [#uses=1]
1225   %3 = load i8* %scevgep, align 1                 ; <i8> [#uses=1]
1226   %4 = icmp eq i8 %3, 0                           ; <i1> [#uses=1]
1227   br i1 %4, label %return, label %bb
1228
1229 return:                                           ; preds = %bb, %entry
1230   ret void
1231 }
1232
1233 //===---------------------------------------------------------------------===//
1234
1235 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1236 GCC testsuite.  There are many pre testcases as ssa-pre-*.c
1237
1238 //===---------------------------------------------------------------------===//
1239
1240 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1241 GCC testsuite.  For example, predcom-1.c is:
1242
1243  for (i = 2; i < 1000; i++)
1244     fib[i] = (fib[i-1] + fib[i - 2]) & 0xffff;
1245
1246 which compiles into:
1247
1248 bb1:            ; preds = %bb1, %bb1.thread
1249         %indvar = phi i32 [ 0, %bb1.thread ], [ %0, %bb1 ]      
1250         %i.0.reg2mem.0 = add i32 %indvar, 2             
1251         %0 = add i32 %indvar, 1         ; <i32> [#uses=3]
1252         %1 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %0            
1253         %2 = load i32* %1, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1254         %3 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %indvar       
1255         %4 = load i32* %3, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1256         %5 = add i32 %4, %2             ; <i32> [#uses=1]
1257         %6 = and i32 %5, 65535          ; <i32> [#uses=1]
1258         %7 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %i.0.reg2mem.0
1259         store i32 %6, i32* %7, align 4
1260         %exitcond = icmp eq i32 %0, 998         ; <i1> [#uses=1]
1261         br i1 %exitcond, label %return, label %bb1
1262
1263 This is basically:
1264   LOAD fib[i+1]
1265   LOAD fib[i]
1266   STORE fib[i+2]
1267
1268 instead of handling this as a loop or other xform, all we'd need to do is teach
1269 load PRE to phi translate the %0 add (i+1) into the predecessor as (i'+1+1) =
1270 (i'+2) (where i' is the previous iteration of i).  This would find the store
1271 which feeds it.
1272
1273 predcom-2.c is apparently the same as predcom-1.c
1274 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1275 store->load.
1276 predcom-4.c seems the same as the rest.
1277
1278
1279 //===---------------------------------------------------------------------===//
1280
1281 Other simple load PRE cases:
1282 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=35287 [LPRE crit edge splitting]
1283
1284 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34677 (licm does this, LPRE crit edge)
1285   llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | opt -mem2reg -simplifycfg -gvn | llvm-dis
1286
1287 //===---------------------------------------------------------------------===//
1288
1289 Type based alias analysis:
1290 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1291
1292 //===---------------------------------------------------------------------===//
1293
1294 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1295 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1296 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1297
1298 struct X { int i; };
1299 int foo (int x) {
1300   struct X a;
1301   struct X b;
1302   struct X *p;
1303   a.i = 1;
1304   b.i = 2;
1305   if (x)
1306     p = &a;
1307   else
1308     p = &b;
1309   return p->i;
1310 }
1311
1312 //===---------------------------------------------------------------------===//
1313
1314 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1315 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1316 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1317              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1318 we miss it because we need 1) GEP PHI TRAN, 2) CRIT EDGE 3) MULTIPLE DIFFERENT
1319 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1320
1321 //===---------------------------------------------------------------------===//
1322
1323 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1324 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1325
1326 struct S { int w, x, y, z; };
1327 struct T { int r; struct S s; };
1328 void bar (struct S, int);
1329 void foo (int a, struct T b)
1330 {
1331   struct S *c = 0;
1332   if (a)
1333     c = &b.s;
1334   bar (*c, a);
1335 }
1336
1337 //===---------------------------------------------------------------------===//
1338
1339 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1340
1341 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1342 strcspn("", x) -> 0
1343 strspn("", x) -> 0
1344 strspn(x, "") -> strlen(x)
1345 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1346
1347 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1348
1349 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1350                      int __reject3) {
1351   register size_t __result = 0;
1352   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1353          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1354     ++__result;
1355   return __result;
1356 }
1357
1358 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1359 codegen.
1360
1361 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1362
1363 //===---------------------------------------------------------------------===//
1364
1365 "gas" uses this idiom:
1366   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1367 ..
1368   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1369
1370 Those should be turned into a switch.
1371
1372 //===---------------------------------------------------------------------===//
1373
1374 252.eon contains this interesting code:
1375
1376         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1377         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1378         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1379         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1380         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1381           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1382         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1383         
1384 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1385
1386         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1387         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1388
1389 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1390 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1391 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1392
1393 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1394
1395         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1396
1397 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1398 in turn, can be constant folded to "4".
1399
1400 In other code, it contains:
1401
1402         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1403         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1404         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1405
1406 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1407 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1408
1409 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1410
1411 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1412         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1413         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1414         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1415         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1416         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1417
1418 bb9:            ; preds = %bb8
1419         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1420         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1421         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1422
1423 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1424         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1425
1426 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1427 improving perf on the bb8->9->10 path.
1428
1429 //===---------------------------------------------------------------------===//
1430
1431 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1432 which looks like:
1433        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1434  
1435
1436 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1437         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1438         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1439         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1440         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1441
1442 ...  no stores ...
1443        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1444
1445 bb65:           ; preds = %bb62
1446         store i8 0, i8* %173, align 1
1447         br label %bb72
1448
1449 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1450         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1451         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1452
1453 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1454 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1455 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1456 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1457 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1458 strlen!
1459
1460 This pattern repeats several times, basically doing:
1461
1462   A = strlen(P);
1463   P[A-1] = 0;
1464   B = strlen(P);
1465   where it is "obvious" that B = A-1.
1466
1467 //===---------------------------------------------------------------------===//
1468
1469 186.crafty contains this interesting pattern:
1470
1471 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1472                        i8* %30)
1473 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1474 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1475
1476 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1477         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1478
1479 This is basically:
1480   cststr = "abcdef";
1481   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1482      x = strlen(P);
1483      ...
1484
1485 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1486
1487 cststr = "abcdef";
1488 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1489   x = strlen(P);
1490
1491 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1492 redundant.
1493
1494 //===---------------------------------------------------------------------===//
1495
1496 186.crafty also contains this code:
1497
1498 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1499 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1500 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1501 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1502 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1503
1504 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1505
1506 //===---------------------------------------------------------------------===//
1507
1508 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1509
1510 call void @llvm.memcpy.i32(
1511         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1512        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1513 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1514
1515 It is basically doing:
1516
1517   memcpy(globalarray, "string");
1518   printf(...,  globalarray);
1519   
1520 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1521 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1522 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1523 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1524 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1525 globalopt to remove the "stored only" global.
1526
1527 //===---------------------------------------------------------------------===//
1528
1529 This code:
1530
1531 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1532   %tmp0 = load i8* %p
1533   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1534   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1535   ret i32 %tmp2
1536 }
1537
1538 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1539 For example, on x86 this currently gets this:
1540
1541         movb    (%eax), %al
1542         sarb    $5, %al
1543         movsbl  %al, %eax
1544
1545 while it could get this:
1546
1547         movsbl  (%eax), %eax
1548         sarl    $5, %eax
1549
1550 //===---------------------------------------------------------------------===//
1551
1552 GCC PR31029:
1553
1554 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1555 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1556
1557 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1558
1559 //===---------------------------------------------------------------------===//
1560
1561 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1562 for next field in struct (which is at same address).
1563
1564 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1565 the float directly.
1566
1567 //===---------------------------------------------------------------------===//
1568
1569 #include <math.h>
1570 double foo(double a) {    return sin(a); }
1571
1572 This compiles into this on x86-64 Linux:
1573 foo:
1574         subq    $8, %rsp
1575         call    sin
1576         addq    $8, %rsp
1577         ret
1578 vs:
1579
1580 foo:
1581         jmp sin
1582
1583 //===---------------------------------------------------------------------===//
1584
1585 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1586 stuff much more precise.
1587
1588 //===---------------------------------------------------------------------===//
1589
1590 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1591 branch (from gcc PR40072):
1592
1593 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1594 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1595
1596 //===---------------------------------------------------------------------===//
1597
1598 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1599
1600 Generates this:
1601
1602 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1603 entry:
1604   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1605   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1606   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1607   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1608   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1609   ret i32 %b_addr.0
1610 }
1611
1612 However, it's functionally equivalent to:
1613
1614          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1615
1616 Which generates this:
1617
1618 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1619 entry:
1620   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1621   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1622   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1623   ret i32 %2
1624 }
1625
1626 This can be generalized for other forms:
1627
1628      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1629
1630 //===---------------------------------------------------------------------===//
1631
1632 These two functions produce different code. They shouldn't:
1633
1634 #include <stdint.h>
1635  
1636 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1637   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1638   return (b);
1639 }
1640  
1641 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1642   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1643   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1644   return (b);
1645 }
1646
1647 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1648 entry:
1649   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1650   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1651   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1652   ret i8 %2
1653 }
1654
1655 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1656 entry:
1657   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1658   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1659   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1660   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1661   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1662   ret i8 %3
1663 }
1664
1665 //===---------------------------------------------------------------------===//
1666
1667 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1668 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1669 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1670 Specifically, it does nothing to:
1671
1672 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1673 entry:
1674   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1675   %1 = mul i32 %0, %x                             
1676   %2 = mul i32 %y, %z                             
1677   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1678   ret i32 %3
1679 }
1680
1681 define i32 @test2() nounwind {
1682 entry:
1683   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1684   ret i32 %0
1685 }
1686
1687 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1688 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1689 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1690 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1691 map.
1692
1693 //===---------------------------------------------------------------------===//
1694
1695 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1696 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1697 handle simple things like this:
1698
1699 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1700 int bar() { return foo("abcd"); }
1701
1702 //===---------------------------------------------------------------------===//
1703
1704 InstCombine should use SimplifyDemandedBits to remove the or instruction:
1705
1706 define i1 @test(i8 %x, i8 %y) {
1707   %A = or i8 %x, 1
1708   %B = icmp ugt i8 %A, 3
1709   ret i1 %B
1710 }
1711
1712 Currently instcombine calls SimplifyDemandedBits with either all bits or just
1713 the sign bit, if the comparison is obviously a sign test. In this case, we only
1714 need all but the bottom two bits from %A, and if we gave that mask to SDB it
1715 would delete the or instruction for us.
1716
1717 //===---------------------------------------------------------------------===//