Reapply 91184 with fixes and an addition to the testcase to cover the problem
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
1 Target Independent Opportunities:
2
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 Dead argument elimination should be enhanced to handle cases when an argument is
6 dead to an externally visible function.  Though the argument can't be removed
7 from the externally visible function, the caller doesn't need to pass it in.
8 For example in this testcase:
9
10   void foo(int X) __attribute__((noinline));
11   void foo(int X) { sideeffect(); }
12   void bar(int A) { foo(A+1); }
13
14 We compile bar to:
15
16 define void @bar(i32 %A) nounwind ssp {
17   %0 = add nsw i32 %A, 1                          ; <i32> [#uses=1]
18   tail call void @foo(i32 %0) nounwind noinline ssp
19   ret void
20 }
21
22 The add is dead, we could pass in 'i32 undef' instead.  This occurs for C++
23 templates etc, which usually have linkonce_odr/weak_odr linkage, not internal
24 linkage.
25
26 //===---------------------------------------------------------------------===//
27
28 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
29 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
30 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
31 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
32
33 This has a number of uses:
34
35 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
36    for their different impdef sets.
37 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
38    sets don't need copies of call instructions.
39 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
40    of calls.
41
42 //===---------------------------------------------------------------------===//
43
44 Make the PPC branch selector target independant
45
46 //===---------------------------------------------------------------------===//
47
48 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
49 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
50 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
51 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
52 right).
53
54 //===---------------------------------------------------------------------===//
55
56 Solve this DAG isel folding deficiency:
57
58 int X, Y;
59
60 void fn1(void)
61 {
62   X = X | (Y << 3);
63 }
64
65 compiles to
66
67 fn1:
68         movl Y, %eax
69         shll $3, %eax
70         orl X, %eax
71         movl %eax, X
72         ret
73
74 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
75 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
76
77 There are two ways to fix this:
78
79 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
80    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
81 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
82    disambiguate the pointers.
83
84 Number 1 is the preferred solution.
85
86 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
87 which will be removed once the proper fix is made.
88
89 //===---------------------------------------------------------------------===//
90
91 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
92
93 for (i = ...; ++i) {
94    x = 1ULL << i;
95
96 into:
97  long long tmp = 1;
98  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
99    x = tmp;
100
101 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
102
103 //===---------------------------------------------------------------------===//
104
105 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
106
107 //===---------------------------------------------------------------------===//
108
109 Reassociate should turn: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
110
111 //===---------------------------------------------------------------------===//
112
113 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
114
115 int bar(int x, int y) {
116   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
117 }
118 int foo(int z, int n) {
119   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
120 }
121
122 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
123
124 //===---------------------------------------------------------------------===//
125
126 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
127
128 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
129 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
130
131 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
132 for 1,2,4,8 bytes.
133
134 //===---------------------------------------------------------------------===//
135
136 It would be nice to revert this patch:
137 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
138
139 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
140 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
141 stuff too.
142
143 //===---------------------------------------------------------------------===//
144
145 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
146 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
147 specific vector types are target dependent.
148
149 //===---------------------------------------------------------------------===//
150
151 We should produce an unaligned load from code like this:
152
153 v4sf example(float *P) {
154   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
155 }
156
157 //===---------------------------------------------------------------------===//
158
159 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
160 of:
161
162         movl 136(%esp), %eax
163         cmpl $0, %eax
164         je LBB16_2      #cond_next
165 LBB16_1:        #cond_true
166         incl _foo
167 LBB16_2:        #cond_next
168
169 emit:
170         movl    _foo, %eax
171         cmpl    $1, %edi
172         sbbl    $-1, %eax
173         movl    %eax, _foo
174
175 //===---------------------------------------------------------------------===//
176
177 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
178
179 Expand these to calls of sin/cos and stores:
180       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
181       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
182       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
183
184 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
185 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
186
187 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
188 if anyone cared enough about sincos.
189
190 //===---------------------------------------------------------------------===//
191
192 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
193 unmodified):
194
195 define void @test(i32* %P) {
196         %tmp = load i32* %P
197         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
198         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
199         store i32 %tmp15, i32* %P
200         ret void
201 }
202
203 //===---------------------------------------------------------------------===//
204
205 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
206
207 Compile:
208
209 int bar(int x)
210 {
211   int t = __builtin_clz(x);
212   return -(t>>5);
213 }
214
215 to:
216
217 _bar:   addic r3,r3,-1
218         subfe r3,r3,r3
219         blr
220
221 //===---------------------------------------------------------------------===//
222
223 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
224
225       for(i=0; i<reg->size; i++)
226         {
227           /* Flip the target bit of each basis state */
228           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
229         } 
230
231 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
232 so cool to turn it into something like:
233
234    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
235    if (target < 32) {
236      for(i=0; i<reg->size; i++)
237        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
238    } else {
239      for(i=0; i<reg->size; i++)
240        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
241    }
242    
243 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
244
245 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
246 this requires TBAA.
247
248 //===---------------------------------------------------------------------===//
249
250 This should be optimized to one 'and' and one 'or', from PR4216:
251
252 define i32 @test_bitfield(i32 %bf.prev.low) nounwind ssp {
253 entry:
254   %bf.prev.lo.cleared10 = or i32 %bf.prev.low, 32962 ; <i32> [#uses=1]
255   %0 = and i32 %bf.prev.low, -65536               ; <i32> [#uses=1]
256   %1 = and i32 %bf.prev.lo.cleared10, 40186       ; <i32> [#uses=1]
257   %2 = or i32 %1, %0                              ; <i32> [#uses=1]
258   ret i32 %2
259 }
260
261 //===---------------------------------------------------------------------===//
262
263 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
264
265 unsigned long reverse(unsigned v) {
266     unsigned t;
267     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
268     t &= ~0xff0000;
269     v = (v << 24) | (v >> 8);
270     return v ^ (t >> 8);
271 }
272
273 //===---------------------------------------------------------------------===//
274
275 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
276
277 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
278   unsigned c;
279   for (c = 0; v; v >>= 1)
280     c += v & 1;
281   return c;
282 }
283 unsigned countbits_fast(unsigned v){
284   unsigned c;
285   for (c = 0; v; c++)
286     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
287   return c;
288 }
289
290 BITBOARD = unsigned long long
291 int PopCnt(register BITBOARD a) {
292   register int c=0;
293   while(a) {
294     c++;
295     a &= a - 1;
296   }
297   return c;
298 }
299 unsigned int popcount(unsigned int input) {
300   unsigned int count = 0;
301   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
302     count += (input >> i) & i;
303   return count;
304 }
305
306 This is a form of idiom recognition for loops, the same thing that could be
307 useful for recognizing memset/memcpy.
308
309 //===---------------------------------------------------------------------===//
310
311 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
312 processors.
313
314 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
315   return adr[0] | (adr[1] << 8);
316 }
317 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
318   return (adr[0] << 8) | adr[1];
319 }
320
321 //===---------------------------------------------------------------------===//
322
323 -instcombine should handle this transform:
324    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
325 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
326
327 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
328 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
329 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
330 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
331
332 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
333 this construct. 
334
335 //===---------------------------------------------------------------------===//
336
337 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
338 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
339 pass.
340
341 //===---------------------------------------------------------------------===//
342
343 Consider:
344
345 typedef unsigned U32;
346 typedef unsigned long long U64;
347 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
348     U64 effective_addr2;
349     U32 temp = *inst;
350     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
351     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
352     effective_addr2 = temp & 0xfff;
353     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
354     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
355     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
356     effective_addr2 &= regs[4];
357      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
358         return 1;
359     return 0;
360 }
361
362 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
363 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
364 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
365 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
366 when it is declared U32.
367
368 PHI Slicing could be extended to do this.
369
370 //===---------------------------------------------------------------------===//
371
372 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
373
374 volatile short X, Y; // globals
375
376 void foo(int N) {
377   int i;
378   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
379 }
380
381 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
382
383 LBB1_2:
384         ldr r3, LCPI1_0
385         ldr r3, [r3]
386         strh r2, [r3]
387         ldr r3, LCPI1_1
388         ldr r3, [r3]
389         strh r1, [r3]
390         add r1, r1, #4
391         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
392         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
393         cmp r0, #0
394         bne LBB1_2
395
396 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
397
398 //===---------------------------------------------------------------------===//
399
400 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
401 followed by an uncond branch to an exit block.
402
403 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
404 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
405 ; optimized out of the function after the taildup happened.
406 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
407
408 define i32 @t4(i32 %a) {
409 entry:
410         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
411         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
412         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
413
414 then.0:         ; preds = %entry
415         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
416         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
417         br label %return
418
419 else.0:         ; preds = %entry
420         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
421         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
422
423 then.1:         ; preds = %else.0
424         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
425         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
426         br label %return
427
428 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
429         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
430                             [ %tmp.9, %then.1 ]
431         ret i32 %result.0
432 }
433
434 //===---------------------------------------------------------------------===//
435
436 Tail recursion elimination should handle:
437
438 int pow2m1(int n) {
439  if (n == 0)
440    return 0;
441  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
442 }
443
444 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
445 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
446
447 //===---------------------------------------------------------------------===//
448
449 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
450 this:
451
452 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
453
454 define internal i32 @foo(i32* %x) {
455 entry:
456         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
457         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
458         ret i32 %tmp.foo
459 }
460
461 define i32 @bar(i32* %x) {
462 entry:
463         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
464         ret i32 %tmp3
465 }
466
467 //===---------------------------------------------------------------------===//
468
469 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
470 example in pic mode:
471
472 #include <assert.h>
473 void foo(int x) {
474   assert(x);
475   //...
476 }
477
478 we compile this to:
479 _foo:
480         subl    $28, %esp
481         call    "L1$pb"
482 "L1$pb":
483         popl    %eax
484         cmpl    $0, 32(%esp)
485         je      LBB1_2  # cond_true
486 LBB1_1: # return
487         # ...
488         addl    $28, %esp
489         ret
490 LBB1_2: # cond_true
491 ...
492
493 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
494 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
495 better to sink the picbase computation down into the block for the 
496 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
497 code with early outs.
498
499 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
500 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
501 function, they should be sunk into the ones that do.
502
503 In this case, whole-function-isel would also handle this.
504
505 //===---------------------------------------------------------------------===//
506
507 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
508 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
509
510 //===---------------------------------------------------------------------===//
511
512 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
513 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
514
515 double a[256];
516 void foo() {
517   int i, b;
518   for (b = 0; b < 10000000; b++)
519   for (i = 0; i < 256; i++)
520     a[i] = -a[i];
521 }
522
523 is twice as slow as this loop:
524
525 long long a[256];
526 void foo() {
527   int i, b;
528   for (b = 0; b < 10000000; b++)
529   for (i = 0; i < 256; i++)
530     a[i] ^= (1ULL << 63);
531 }
532
533 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
534 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
535 instructions.
536
537 //===---------------------------------------------------------------------===//
538
539 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
540 profitable.  For example, we compile this C++ example:
541
542 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
543 extern THotKey m_HotKey;
544 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
545
546 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
547
548 __Z9GetHotKeyv:
549         pushl   %esi
550         movl    8(%esp), %eax
551         movb    _m_HotKey+3, %cl
552         movb    _m_HotKey+4, %dl
553         movb    _m_HotKey+2, %ch
554         movw    _m_HotKey, %si
555         movw    %si, (%eax)
556         movb    %ch, 2(%eax)
557         movb    %cl, 3(%eax)
558         movb    %dl, 4(%eax)
559         popl    %esi
560         ret     $4
561
562 GCC produces:
563
564 __Z9GetHotKeyv:
565         movl    _m_HotKey, %edx
566         movl    4(%esp), %eax
567         movl    %edx, (%eax)
568         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
569         movw    %dx, 4(%eax)
570         ret     $4
571
572 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
573 merge the loads and stores into 4-byte loads:
574
575         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
576 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
577 ...
578         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
579         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
580         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
581         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
582
583 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
584 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
585 once.
586
587 //===---------------------------------------------------------------------===//
588
589 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
590 implementations of ceil/floor/rint.
591
592 //===---------------------------------------------------------------------===//
593
594 Consider:
595
596 int test() {
597   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
598   foo(input);
599 }
600
601 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
602 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
603 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
604 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
605 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
606
607         call    "L1$pb"
608 "L1$pb":
609         popl    %eax
610         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
611         movl    %ecx, 40(%esp)
612         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
613         movl    %ecx, 28(%esp)
614         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
615         movl    %ecx, 44(%esp)
616         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
617         movl    %ecx, 52(%esp)
618         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
619         movl    %ecx, 48(%esp)
620         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
621         movl    %ecx, 20(%esp)
622         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
623 ...
624
625 instead of:
626         movl    $1, 16(%esp)
627         movl    $0, 20(%esp)
628         movl    $1, 24(%esp)
629         movl    $0, 28(%esp)
630         movl    $1, 32(%esp)
631         movl    $0, 36(%esp)
632         ...
633
634 //===---------------------------------------------------------------------===//
635
636 http://llvm.org/PR717:
637
638 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
639 produces "ret int 0":
640
641 int f() {
642   int x = 4;
643   int y;
644   if (x == 3) y = 0;
645   return y;
646 }
647
648 //===---------------------------------------------------------------------===//
649
650 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
651 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
652 of some code within the loop.  One trivial example is:
653
654 #include <stdio.h>
655 int main() {
656     int nRet = 17;
657     int nLoop;
658     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
659         if ( nLoop & 1 )
660             nRet += 2;
661         else
662             nRet -= 1;
663     }
664     return nRet;
665 }
666
667 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
668 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
669 exit value computation.
670
671 //===---------------------------------------------------------------------===//
672
673 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
674 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
675 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
676 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
677
678 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
679   return (x << y) | (x >> 64-y); 
680
681 unsigned f2(unsigned x, int y){
682   return (x << y) | (x >> 32-y); 
683
684 unsigned long long f3(unsigned long long x){
685   int y = 9;
686   return (x << y) | (x >> 64-y); 
687
688 unsigned f4(unsigned x){
689   int y = 10;
690   return (x << y) | (x >> 32-y); 
691 }
692 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
693   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
694 }
695 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
696   switch(z) {
697   case 1:
698     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
699   case 2:
700     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
701   case 3:
702     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
703   case 4:
704     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
705   default:
706     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
707   }
708 }
709
710 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
711 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
712 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
713 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
714
715 //===---------------------------------------------------------------------===//
716
717 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
718 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
719 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
720 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
721
722 //===---------------------------------------------------------------------===//
723
724 Reassociate should turn things like:
725
726 int factorial(int X) {
727  return X*X*X*X*X*X*X*X;
728 }
729
730 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
731 multiplication trees.
732
733 //===---------------------------------------------------------------------===//
734
735 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
736
737 #include <cmath>
738 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
739
740 into:
741
742 __Z1fd:
743         subl    $12, %esp
744         movsd   16(%esp), %xmm0
745         movsd   %xmm0, (%esp)
746         movl    $4, 8(%esp)
747         call    L___powidf2$stub
748         addl    $12, %esp
749         ret
750
751 GCC produces:
752
753 __Z1fd:
754         subl    $12, %esp
755         movsd   16(%esp), %xmm0
756         mulsd   %xmm0, %xmm0
757         mulsd   %xmm0, %xmm0
758         movsd   %xmm0, (%esp)
759         fldl    (%esp)
760         addl    $12, %esp
761         ret
762
763 //===---------------------------------------------------------------------===//
764
765 We compile this program: (from GCC PR11680)
766 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
767
768 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
769 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
770
771 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
772 $ time ./a.out fast
773 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
774
775 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
776 $ time ./a.out fast
777 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
778
779 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
780 codegen badness or something else (haven't investigated).
781
782 //===---------------------------------------------------------------------===//
783
784 We miss some instcombines for stuff like this:
785 void bar (void);
786 void foo (unsigned int a) {
787   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
788   if ((a >> 2) >= 3)
789     bar ();
790 }
791
792 A few other related ones are in GCC PR14753.
793
794 //===---------------------------------------------------------------------===//
795
796 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
797 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
798
799 void bar(unsigned n) {
800   if (n % 3 == 0)
801     true();
802 }
803
804 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
805 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
806 void bar(unsigned n) {
807   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
808     true();
809 }
810
811 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
812 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
813 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
814 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
815 transformation probably isn't worthwhile.
816
817 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
818 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
819
820 //===---------------------------------------------------------------------===//
821
822 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
823 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
824
825 #include <cstdio>
826 struct test {
827     int val;
828     virtual ~test() {}
829 };
830
831 int main() {
832     test t;
833     std::scanf("%d", &t.val);
834     std::printf("%d\n", t.val);
835 }
836
837 //===---------------------------------------------------------------------===//
838
839 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
840
841 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
842   %A = icmp ult i8 %x, 250
843   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
844   ret i8 %B 
845 }
846
847 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
848   %A = zext i8 %x to i9
849   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
850   %C = lshr i9 %B, 8
851   %D = trunc i9 %C to i8
852   ret i8 %D
853 }
854
855 //===---------------------------------------------------------------------===//
856
857 From gcc bug 24696:
858 int
859 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
860 {
861   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
862 }
863 int
864 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
865 {
866   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
867 }
868 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
869 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
870
871 //===---------------------------------------------------------------------===//
872
873 From GCC Bug 20192:
874 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
875 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
876 {
877    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
878        f();
879 }
880 The expression should optimize to something like
881 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
882 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
883
884 //===---------------------------------------------------------------------===//
885
886 From GCC Bug 3756:
887 int
888 pn (int n)
889 {
890  return (n >= 0 ? 1 : -1);
891 }
892 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
893 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
894
895 //===---------------------------------------------------------------------===//
896
897 void a(int variable)
898 {
899  if (variable == 4 || variable == 6)
900    bar();
901 }
902 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
903 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
904
905 //===---------------------------------------------------------------------===//
906
907 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
908 i;}
909 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
910 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
911 produces better code on X86.
912
913 //===---------------------------------------------------------------------===//
914
915 From GCC Bug 15784:
916 #define abs(x) x>0?x:-x
917 int f(int x, int y)
918 {
919  return (abs(x)) >= 0;
920 }
921 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
922 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
923
924 //===---------------------------------------------------------------------===//
925
926 From GCC Bug 14753:
927 void
928 rotate_cst (unsigned int a)
929 {
930  a = (a << 10) | (a >> 22);
931  if (a == 123)
932    bar ();
933 }
934 void
935 minus_cst (unsigned int a)
936 {
937  unsigned int tem;
938
939  tem = 20 - a;
940  if (tem == 5)
941    bar ();
942 }
943 void
944 mask_gt (unsigned int a)
945 {
946  /* This is equivalent to a > 15.  */
947  if ((a & ~7) > 8)
948    bar ();
949 }
950 void
951 rshift_gt (unsigned int a)
952 {
953  /* This is equivalent to a > 23.  */
954  if ((a >> 2) > 5)
955    bar ();
956 }
957 All should simplify to a single comparison.  All of these are
958 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
959 -std-compile-opts".
960
961 //===---------------------------------------------------------------------===//
962
963 From GCC Bug 32605:
964 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
965 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
966 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
967
968 //===---------------------------------------------------------------------===//
969
970 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
971 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
972 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
973
974 //===---------------------------------------------------------------------===//
975
976 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
977 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
978 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
979
980 //===---------------------------------------------------------------------===//
981
982 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
983 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
984 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
985
986 //===---------------------------------------------------------------------===//
987
988 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
989 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
990 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
991
992 //===---------------------------------------------------------------------===//
993
994 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
995 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
996 | opt -std-compile-opts".
997
998 //===---------------------------------------------------------------------===//
999
1000 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1001 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1002 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1003
1004 //===---------------------------------------------------------------------===//
1005
1006 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1007 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1008 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1009
1010 //===---------------------------------------------------------------------===//
1011
1012 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1013 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1014 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1015
1016 //===---------------------------------------------------------------------===//
1017
1018 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1019 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1020 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1021
1022 //===---------------------------------------------------------------------===//
1023
1024 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1025 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1026 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1027
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1029
1030 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1031 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1032 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1033
1034 //===---------------------------------------------------------------------===//
1035
1036 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1037 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1038 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1039
1040 //===---------------------------------------------------------------------===//
1041
1042 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1043 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1044 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1045
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1047
1048 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1049 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1050 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1051
1052 //===---------------------------------------------------------------------===//
1053
1054 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1055 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1056 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1057
1058 //===---------------------------------------------------------------------===//
1059
1060 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1061
1062         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1063         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1064         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1065         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1066
1067 tmp1 should be simplified to something like:
1068   (!tmp || decl_context == 1)
1069
1070 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1071 the function, e.g. by:
1072
1073         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1074         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1075         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1076
1077 later.
1078
1079 //===---------------------------------------------------------------------===//
1080
1081 [STORE SINKING]
1082
1083 Store sinking: This code:
1084
1085 void f (int n, int *cond, int *res) {
1086     int i;
1087     *res = 0;
1088     for (i = 0; i < n; i++)
1089         if (*cond)
1090             *res ^= 234; /* (*) */
1091 }
1092
1093 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1094 moves the store out.  This gives us this code:
1095
1096 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1097         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1098         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1099         %1 = load i32* %cond, align 4
1100         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1101         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1102
1103 bb1:            ; preds = %bb
1104         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1105         store i32 %3, i32* %res, align 4
1106         br label %bb2
1107
1108 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1109         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1110         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1111         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1112         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1113
1114 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1115
1116 Here's another partial dead case:
1117 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1118
1119 //===---------------------------------------------------------------------===//
1120
1121 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1122
1123 int test (int a, int b, int c, int g) {
1124   int d, e;
1125   if (a)
1126     d = b * c;
1127   else
1128     d = b - c;
1129   e = b * c + g;
1130   return d + e;
1131 }
1132
1133 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1134 This is GCC PR38204.
1135
1136 //===---------------------------------------------------------------------===//
1137
1138 [STORE SINKING]
1139
1140 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1141 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1142 non-call path.
1143
1144 for () {
1145   *P += 1;
1146   if ()
1147     call();
1148   else
1149     ...
1150 ->
1151 tmp = *P
1152 for () {
1153   tmp += 1;
1154   if () {
1155     *P = tmp;
1156     call();
1157     tmp = *P;
1158   } else ...
1159 }
1160 *P = tmp;
1161
1162 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1163 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1164
1165 //===---------------------------------------------------------------------===//
1166
1167 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1168
1169 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1170 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1171 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1172
1173 bb2:            ; preds = %bb1
1174 ..
1175         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1176         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1177
1178 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1179         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1180         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1181         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1182         %11 = load i32* %10, align 4
1183
1184 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1185
1186 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1187
1188
1189 //===---------------------------------------------------------------------===//
1190
1191 [LOAD PRE]
1192
1193 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1194 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1195
1196 [CRIT EDGE BREAKING]
1197 loadpre3.c predcom-4.c
1198
1199 [PRE OF READONLY CALL]
1200 loadpre5.c
1201
1202 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1203 loadpre14.c loadpre15.c 
1204
1205 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1206
1207
1208 //===---------------------------------------------------------------------===//
1209
1210 [SCALAR PRE]
1211 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1212 GCC testsuite.
1213
1214 //===---------------------------------------------------------------------===//
1215
1216 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1217 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1218 miss the second one:
1219
1220 unsigned fib[1000];
1221 unsigned avg[1000];
1222
1223 __attribute__ ((noinline))
1224 void count_averages(int n) {
1225   int i;
1226   for (i = 1; i < n; i++)
1227     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1228 }
1229
1230 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1231
1232 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1233
1234 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1235 store->load.
1236
1237
1238 //===---------------------------------------------------------------------===//
1239
1240 Type based alias analysis:
1241 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1242
1243 //===---------------------------------------------------------------------===//
1244
1245 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1246 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1247 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1248
1249 struct X { int i; };
1250 int foo (int x) {
1251   struct X a;
1252   struct X b;
1253   struct X *p;
1254   a.i = 1;
1255   b.i = 2;
1256   if (x)
1257     p = &a;
1258   else
1259     p = &b;
1260   return p->i;
1261 }
1262
1263 //===---------------------------------------------------------------------===//
1264
1265 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1266 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1267 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1268              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1269 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1270 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1271
1272 //===---------------------------------------------------------------------===//
1273
1274 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1275 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1276
1277 struct S { int w, x, y, z; };
1278 struct T { int r; struct S s; };
1279 void bar (struct S, int);
1280 void foo (int a, struct T b)
1281 {
1282   struct S *c = 0;
1283   if (a)
1284     c = &b.s;
1285   bar (*c, a);
1286 }
1287
1288 //===---------------------------------------------------------------------===//
1289
1290 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1291
1292 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1293 strcspn("", x) -> 0
1294 strspn("", x) -> 0
1295 strspn(x, "") -> strlen(x)
1296 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1297
1298 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1299
1300 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1301                      int __reject3) {
1302   register size_t __result = 0;
1303   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1304          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1305     ++__result;
1306   return __result;
1307 }
1308
1309 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1310 codegen.
1311
1312 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1313
1314 //===---------------------------------------------------------------------===//
1315
1316 "gas" uses this idiom:
1317   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1318 ..
1319   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1320
1321 Those should be turned into a switch.
1322
1323 //===---------------------------------------------------------------------===//
1324
1325 252.eon contains this interesting code:
1326
1327         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1328         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1329         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1330         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1331         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1332           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1333         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1334         
1335 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1336
1337         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1338         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1339
1340 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1341 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1342 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1343
1344 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1345
1346         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1347
1348 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1349 in turn, can be constant folded to "4".
1350
1351 In other code, it contains:
1352
1353         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1354         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1355         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1356
1357 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1358 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1359
1360 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1361
1362 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1363         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1364         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1365         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1366         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1367         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1368
1369 bb9:            ; preds = %bb8
1370         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1371         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1372         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1373
1374 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1375         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1376
1377 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1378 improving perf on the bb8->9->10 path.
1379
1380 //===---------------------------------------------------------------------===//
1381
1382 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1383 which looks like:
1384        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1385  
1386
1387 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1388         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1389         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1390         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1391         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1392
1393 ...  no stores ...
1394        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1395
1396 bb65:           ; preds = %bb62
1397         store i8 0, i8* %173, align 1
1398         br label %bb72
1399
1400 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1401         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1402         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1403
1404 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1405 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1406 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1407 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1408 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1409 strlen!
1410
1411 This pattern repeats several times, basically doing:
1412
1413   A = strlen(P);
1414   P[A-1] = 0;
1415   B = strlen(P);
1416   where it is "obvious" that B = A-1.
1417
1418 //===---------------------------------------------------------------------===//
1419
1420 186.crafty contains this interesting pattern:
1421
1422 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1423                        i8* %30)
1424 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1425 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1426
1427 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1428         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1429
1430 This is basically:
1431   cststr = "abcdef";
1432   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1433      x = strlen(P);
1434      ...
1435
1436 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1437
1438 cststr = "abcdef";
1439 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1440   x = strlen(P);
1441
1442 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1443 redundant.
1444
1445 //===---------------------------------------------------------------------===//
1446
1447 186.crafty also contains this code:
1448
1449 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1450 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1451 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1452 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1453 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1454
1455 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1456
1457 //===---------------------------------------------------------------------===//
1458
1459 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1460
1461 call void @llvm.memcpy.i32(
1462         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1463        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1464 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1465
1466 It is basically doing:
1467
1468   memcpy(globalarray, "string");
1469   printf(...,  globalarray);
1470   
1471 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1472 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1473 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1474 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1475 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1476 globalopt to remove the "stored only" global.
1477
1478 //===---------------------------------------------------------------------===//
1479
1480 This code:
1481
1482 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1483   %tmp0 = load i8* %p
1484   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1485   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1486   ret i32 %tmp2
1487 }
1488
1489 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1490 For example, on x86 this currently gets this:
1491
1492         movb    (%eax), %al
1493         sarb    $5, %al
1494         movsbl  %al, %eax
1495
1496 while it could get this:
1497
1498         movsbl  (%eax), %eax
1499         sarl    $5, %eax
1500
1501 //===---------------------------------------------------------------------===//
1502
1503 GCC PR31029:
1504
1505 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1506 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1507
1508 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1509
1510 //===---------------------------------------------------------------------===//
1511
1512 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1513 for next field in struct (which is at same address).
1514
1515 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1516 the float directly.
1517
1518 //===---------------------------------------------------------------------===//
1519
1520 #include <math.h>
1521 double foo(double a) {    return sin(a); }
1522
1523 This compiles into this on x86-64 Linux:
1524 foo:
1525         subq    $8, %rsp
1526         call    sin
1527         addq    $8, %rsp
1528         ret
1529 vs:
1530
1531 foo:
1532         jmp sin
1533
1534 //===---------------------------------------------------------------------===//
1535
1536 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1537 stuff much more precise.
1538
1539 //===---------------------------------------------------------------------===//
1540
1541 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1542 branch (from gcc PR40072):
1543
1544 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1545 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1546
1547 //===---------------------------------------------------------------------===//
1548
1549 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1550
1551 Generates this:
1552
1553 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1554 entry:
1555   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1556   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1557   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1558   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1559   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1560   ret i32 %b_addr.0
1561 }
1562
1563 However, it's functionally equivalent to:
1564
1565          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1566
1567 Which generates this:
1568
1569 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1570 entry:
1571   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1572   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1573   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1574   ret i32 %2
1575 }
1576
1577 This can be generalized for other forms:
1578
1579      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1580
1581 //===---------------------------------------------------------------------===//
1582
1583 These two functions produce different code. They shouldn't:
1584
1585 #include <stdint.h>
1586  
1587 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1588   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1589   return (b);
1590 }
1591  
1592 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1593   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1594   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1595   return (b);
1596 }
1597
1598 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1599 entry:
1600   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1601   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1602   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1603   ret i8 %2
1604 }
1605
1606 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1607 entry:
1608   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1609   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1610   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1611   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1612   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1613   ret i8 %3
1614 }
1615
1616 //===---------------------------------------------------------------------===//
1617
1618 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1619 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1620 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1621 Specifically, it does nothing to:
1622
1623 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1624 entry:
1625   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1626   %1 = mul i32 %0, %x                             
1627   %2 = mul i32 %y, %z                             
1628   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1629   ret i32 %3
1630 }
1631
1632 define i32 @test2() nounwind {
1633 entry:
1634   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1635   ret i32 %0
1636 }
1637
1638 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1639 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1640 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1641 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1642 map.
1643
1644 //===---------------------------------------------------------------------===//
1645
1646 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1647 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1648 handle simple things like this:
1649
1650 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1651 int bar() { return foo("abcd"); }
1652
1653 //===---------------------------------------------------------------------===//
1654
1655 InstCombine should use SimplifyDemandedBits to remove the or instruction:
1656
1657 define i1 @test(i8 %x, i8 %y) {
1658   %A = or i8 %x, 1
1659   %B = icmp ugt i8 %A, 3
1660   ret i1 %B
1661 }
1662
1663 Currently instcombine calls SimplifyDemandedBits with either all bits or just
1664 the sign bit, if the comparison is obviously a sign test. In this case, we only
1665 need all but the bottom two bits from %A, and if we gave that mask to SDB it
1666 would delete the or instruction for us.
1667
1668 //===---------------------------------------------------------------------===//
1669
1670 FunctionAttrs is not marking this function as readnone (just readonly):
1671 $ clang t.c -emit-llvm -S -o - -O0 | opt -mem2reg -S -functionattrs
1672
1673 int t(int a, int b, int c) {
1674  int *p;
1675  if (a)
1676    p = &a;
1677  else
1678    p = &c;
1679  return *p;
1680 }
1681
1682 This is because we codegen this to:
1683
1684 define i32 @t(i32 %a, i32 %b, i32 %c) nounwind readonly ssp {
1685 entry:
1686   %a.addr = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=3]
1687   %c.addr = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=2]
1688 ...
1689
1690 if.end:
1691   %p.0 = phi i32* [ %a.addr, %if.then ], [ %c.addr, %if.else ]
1692   %tmp2 = load i32* %p.0                          ; <i32> [#uses=1]
1693   ret i32 %tmp2
1694 }
1695
1696 And functionattrs doesn't realize that the p.0 load points to function local
1697 memory.
1698
1699 Also, functionattrs doesn't know about memcpy/memset.  This function should be
1700 marked readnone, since it only twiddles local memory, but functionattrs doesn't
1701 handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1702
1703 struct X { int *p; int *q; };
1704 int foo() {
1705  int i = 0, j = 1;
1706  struct X x, y;
1707  int **p;
1708  y.p = &i;
1709  x.q = &j;
1710  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1711  return **p;
1712 }
1713
1714 //===---------------------------------------------------------------------===//
1715