e5eca96c5a317666a3cc2c2b124bf616d0bbaa48
[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 add 'unaligned load/store' nodes, and produce them from code like
129 this:
130
131 v4sf example(float *P) {
132   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
133 }
134
135 //===---------------------------------------------------------------------===//
136
137 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
138 of:
139
140         movl 136(%esp), %eax
141         cmpl $0, %eax
142         je LBB16_2      #cond_next
143 LBB16_1:        #cond_true
144         incl _foo
145 LBB16_2:        #cond_next
146
147 emit:
148         movl    _foo, %eax
149         cmpl    $1, %edi
150         sbbl    $-1, %eax
151         movl    %eax, _foo
152
153 //===---------------------------------------------------------------------===//
154
155 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
156
157 Expand these to calls of sin/cos and stores:
158       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
159       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
160       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
161
162 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
163 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
164
165 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
166 if anyone cared enough about sincos.
167
168 //===---------------------------------------------------------------------===//
169
170 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
171 unmodified):
172
173 define void @test(i32* %P) {
174         %tmp = load i32* %P
175         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
176         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
177         store i32 %tmp15, i32* %P
178         ret void
179 }
180
181 //===---------------------------------------------------------------------===//
182
183 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
184
185 Compile:
186
187 int bar(int x)
188 {
189   int t = __builtin_clz(x);
190   return -(t>>5);
191 }
192
193 to:
194
195 _bar:   addic r3,r3,-1
196         subfe r3,r3,r3
197         blr
198
199 //===---------------------------------------------------------------------===//
200
201 Legalize should lower ctlz like this:
202   ctlz(x) = popcnt((x-1) & ~x)
203
204 on targets that have popcnt but not ctlz.  itanium, what else?
205
206 //===---------------------------------------------------------------------===//
207
208 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
209
210       for(i=0; i<reg->size; i++)
211         {
212           /* Flip the target bit of each basis state */
213           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
214         } 
215
216 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
217 so cool to turn it into something like:
218
219    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
220    if (target < 32) {
221      for(i=0; i<reg->size; i++)
222        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
223    } else {
224      for(i=0; i<reg->size; i++)
225        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
226    }
227    
228 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
229
230 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
231 alas...
232
233 //===---------------------------------------------------------------------===//
234
235 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
236
237 unsigned long reverse(unsigned v) {
238     unsigned t;
239     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
240     t &= ~0xff0000;
241     v = (v << 24) | (v >> 8);
242     return v ^ (t >> 8);
243 }
244
245 //===---------------------------------------------------------------------===//
246
247 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
248
249 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
250   unsigned c;
251   for (c = 0; v; v >>= 1)
252     c += v & 1;
253   return c;
254 }
255 unsigned countbits_fast(unsigned v){
256   unsigned c;
257   for (c = 0; v; c++)
258     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
259   return c;
260 }
261
262 BITBOARD = unsigned long long
263 int PopCnt(register BITBOARD a) {
264   register int c=0;
265   while(a) {
266     c++;
267     a &= a - 1;
268   }
269   return c;
270 }
271 unsigned int popcount(unsigned int input) {
272   unsigned int count = 0;
273   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
274     count += (input >> i) & i;
275   return count;
276 }
277
278 //===---------------------------------------------------------------------===//
279
280 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
281 processors.
282
283 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
284   return adr[0] | (adr[1] << 8);
285 }
286 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
287   return (adr[0] << 8) | adr[1];
288 }
289
290 //===---------------------------------------------------------------------===//
291
292 -instcombine should handle this transform:
293    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
294 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
295
296 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
297 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
298 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
299 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
300
301 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
302 this construct. 
303
304 //===---------------------------------------------------------------------===//
305
306 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
307 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
308 pass.
309
310 //===---------------------------------------------------------------------===//
311
312 Consider:
313
314 typedef unsigned U32;
315 typedef unsigned long long U64;
316 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
317     U64 effective_addr2;
318     U32 temp = *inst;
319     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
320     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
321     effective_addr2 = temp & 0xfff;
322     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
323     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
324     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
325     effective_addr2 &= regs[4];
326      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
327         return 1;
328     return 0;
329 }
330
331 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
332 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
333 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
334 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
335 when it is declared U32.
336
337 //===---------------------------------------------------------------------===//
338
339 Promote for i32 bswap can use i64 bswap + shr.  Useful on targets with 64-bit
340 regs and bswap, like itanium.
341
342 //===---------------------------------------------------------------------===//
343
344 LSR should know what GPR types a target has.  This code:
345
346 volatile short X, Y; // globals
347
348 void foo(int N) {
349   int i;
350   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
351 }
352
353 produces two identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
354
355 LBB1_1: @bb.preheader
356         mov r3, #0
357         mov r2, r3
358         mov r1, r3
359 LBB1_2: @bb
360         ldr r12, LCPI1_0
361         ldr r12, [r12]
362         strh r2, [r12]
363         ldr r12, LCPI1_1
364         ldr r12, [r12]
365         strh r3, [r12]
366         add r1, r1, #1    <- [0,+,1]
367         add r3, r3, #4
368         add r2, r2, #1    <- [0,+,1]
369         cmp r1, r0
370         bne LBB1_2      @bb
371
372
373 //===---------------------------------------------------------------------===//
374
375 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
376 followed by an uncond branch to an exit block.
377
378 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
379 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
380 ; optimized out of the function after the taildup happened.
381 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
382
383 define i32 @t4(i32 %a) {
384 entry:
385         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
386         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
387         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
388
389 then.0:         ; preds = %entry
390         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
391         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
392         br label %return
393
394 else.0:         ; preds = %entry
395         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
396         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
397
398 then.1:         ; preds = %else.0
399         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
400         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
401         br label %return
402
403 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
404         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
405                             [ %tmp.9, %then.1 ]
406         ret i32 %result.0
407 }
408
409 //===---------------------------------------------------------------------===//
410
411 Tail recursion elimination is not transforming this function, because it is
412 returning n, which fails the isDynamicConstant check in the accumulator 
413 recursion checks.
414
415 long long fib(const long long n) {
416   switch(n) {
417     case 0:
418     case 1:
419       return n;
420     default:
421       return fib(n-1) + fib(n-2);
422   }
423 }
424
425 //===---------------------------------------------------------------------===//
426
427 Tail recursion elimination should handle:
428
429 int pow2m1(int n) {
430  if (n == 0)
431    return 0;
432  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
433 }
434
435 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
436 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
437
438 //===---------------------------------------------------------------------===//
439
440 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
441 this:
442
443 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
444
445 define internal i32 @foo(i32* %x) {
446 entry:
447         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
448         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
449         ret i32 %tmp.foo
450 }
451
452 define i32 @bar(i32* %x) {
453 entry:
454         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
455         ret i32 %tmp3
456 }
457
458 //===---------------------------------------------------------------------===//
459
460 "basicaa" should know how to look through "or" instructions that act like add
461 instructions.  For example in this code, the x*4+1 is turned into x*4 | 1, and
462 basicaa can't analyze the array subscript, leading to duplicated loads in the
463 generated code:
464
465 void test(int X, int Y, int a[]) {
466 int i;
467   for (i=2; i<1000; i+=4) {
468   a[i+0] = a[i-1+0]*a[i-2+0];
469   a[i+1] = a[i-1+1]*a[i-2+1];
470   a[i+2] = a[i-1+2]*a[i-2+2];
471   a[i+3] = a[i-1+3]*a[i-2+3];
472   }
473 }
474
475 BasicAA also doesn't do this for add.  It needs to know that &A[i+1] != &A[i].
476
477 //===---------------------------------------------------------------------===//
478
479 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
480 example in pic mode:
481
482 #include <assert.h>
483 void foo(int x) {
484   assert(x);
485   //...
486 }
487
488 we compile this to:
489 _foo:
490         subl    $28, %esp
491         call    "L1$pb"
492 "L1$pb":
493         popl    %eax
494         cmpl    $0, 32(%esp)
495         je      LBB1_2  # cond_true
496 LBB1_1: # return
497         # ...
498         addl    $28, %esp
499         ret
500 LBB1_2: # cond_true
501 ...
502
503 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
504 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
505 better to sink the picbase computation down into the block for the 
506 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
507 code with early outs.
508
509 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
510 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
511 function, they should be sunk into the ones that do.
512
513 In this case, whole-function-isel would also handle this.
514
515 //===---------------------------------------------------------------------===//
516
517 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
518 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
519
520 //===---------------------------------------------------------------------===//
521
522 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
523 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
524
525 double 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] = -a[i];
531 }
532
533 is twice as slow as this loop:
534
535 long long a[256];
536 void foo() {
537   int i, b;
538   for (b = 0; b < 10000000; b++)
539   for (i = 0; i < 256; i++)
540     a[i] ^= (1ULL << 63);
541 }
542
543 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
544 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
545 instructions.
546
547 //===---------------------------------------------------------------------===//
548
549 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
550 profitable.  For example, we compile this C++ example:
551
552 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
553 extern THotKey m_HotKey;
554 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
555
556 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
557
558 __Z9GetHotKeyv:
559         pushl   %esi
560         movl    8(%esp), %eax
561         movb    _m_HotKey+3, %cl
562         movb    _m_HotKey+4, %dl
563         movb    _m_HotKey+2, %ch
564         movw    _m_HotKey, %si
565         movw    %si, (%eax)
566         movb    %ch, 2(%eax)
567         movb    %cl, 3(%eax)
568         movb    %dl, 4(%eax)
569         popl    %esi
570         ret     $4
571
572 GCC produces:
573
574 __Z9GetHotKeyv:
575         movl    _m_HotKey, %edx
576         movl    4(%esp), %eax
577         movl    %edx, (%eax)
578         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
579         movw    %dx, 4(%eax)
580         ret     $4
581
582 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
583 merge the loads and stores into 4-byte loads:
584
585         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
586 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
587 ...
588         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
589         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
590         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
591         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
592
593 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
594 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
595 once.
596
597 //===---------------------------------------------------------------------===//
598
599 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
600 implementations of ceil/floor/rint.
601
602 //===---------------------------------------------------------------------===//
603
604 This GCC bug: http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34043
605 contains a testcase that compiles down to:
606
607         %struct.XMM128 = type { <4 x float> }
608 ..
609         %src = alloca %struct.XMM128
610 ..
611         %tmp6263 = bitcast %struct.XMM128* %src to <2 x i64>*
612         %tmp65 = getelementptr %struct.XMM128* %src, i32 0, i32 0
613         store <2 x i64> %tmp5899, <2 x i64>* %tmp6263, align 16
614         %tmp66 = load <4 x float>* %tmp65, align 16             
615         %tmp71 = add <4 x float> %tmp66, %tmp66         
616
617 If the mid-level optimizer turned the bitcast of pointer + store of tmp5899
618 into a bitcast of the vector value and a store to the pointer, then the 
619 store->load could be easily removed.
620
621 //===---------------------------------------------------------------------===//
622
623 Consider:
624
625 int test() {
626   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
627   foo(input);
628 }
629
630 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
631 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
632 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
633 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
634 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
635
636         call    "L1$pb"
637 "L1$pb":
638         popl    %eax
639         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
640         movl    %ecx, 40(%esp)
641         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
642         movl    %ecx, 28(%esp)
643         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
644         movl    %ecx, 44(%esp)
645         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
646         movl    %ecx, 52(%esp)
647         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
648         movl    %ecx, 48(%esp)
649         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
650         movl    %ecx, 20(%esp)
651         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
652 ...
653
654 instead of:
655         movl    $1, 16(%esp)
656         movl    $0, 20(%esp)
657         movl    $1, 24(%esp)
658         movl    $0, 28(%esp)
659         movl    $1, 32(%esp)
660         movl    $0, 36(%esp)
661         ...
662
663 //===---------------------------------------------------------------------===//
664
665 http://llvm.org/PR717:
666
667 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
668 produces "ret int 0":
669
670 int f() {
671   int x = 4;
672   int y;
673   if (x == 3) y = 0;
674   return y;
675 }
676
677 //===---------------------------------------------------------------------===//
678
679 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
680 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
681 of some code within the loop.  One trivial example is:
682
683 #include <stdio.h>
684 int main() {
685     int nRet = 17;
686     int nLoop;
687     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
688         if ( nLoop & 1 )
689             nRet += 2;
690         else
691             nRet -= 1;
692     }
693     return nRet;
694 }
695
696 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
697 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
698 exit value computation.
699
700 //===---------------------------------------------------------------------===//
701
702 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
703 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
704 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
705 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
706
707 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
708   return (x << y) | (x >> 64-y); 
709
710 unsigned f2(unsigned x, int y){
711   return (x << y) | (x >> 32-y); 
712
713 unsigned long long f3(unsigned long long x){
714   int y = 9;
715   return (x << y) | (x >> 64-y); 
716
717 unsigned f4(unsigned x){
718   int y = 10;
719   return (x << y) | (x >> 32-y); 
720 }
721 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
722   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
723 }
724 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
725   switch(z) {
726   case 1:
727     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
728   case 2:
729     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
730   case 3:
731     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
732   case 4:
733     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
734   default:
735     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
736   }
737 }
738
739 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
740 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
741 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
742 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
743
744 //===---------------------------------------------------------------------===//
745
746 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
747 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
748 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
749 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
750
751 //===---------------------------------------------------------------------===//
752
753 We should be able to evaluate this loop:
754
755 int test(int x_offs) {
756   while (x_offs > 4)
757      x_offs -= 4;
758   return x_offs;
759 }
760
761 //===---------------------------------------------------------------------===//
762
763 Reassociate should turn things like:
764
765 int factorial(int X) {
766  return X*X*X*X*X*X*X*X;
767 }
768
769 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
770 multiplication trees.
771
772 //===---------------------------------------------------------------------===//
773
774 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
775
776 #include <cmath>
777 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
778
779 into:
780
781 __Z1fd:
782         subl    $12, %esp
783         movsd   16(%esp), %xmm0
784         movsd   %xmm0, (%esp)
785         movl    $4, 8(%esp)
786         call    L___powidf2$stub
787         addl    $12, %esp
788         ret
789
790 GCC produces:
791
792 __Z1fd:
793         subl    $12, %esp
794         movsd   16(%esp), %xmm0
795         mulsd   %xmm0, %xmm0
796         mulsd   %xmm0, %xmm0
797         movsd   %xmm0, (%esp)
798         fldl    (%esp)
799         addl    $12, %esp
800         ret
801
802 //===---------------------------------------------------------------------===//
803
804 We compile this program: (from GCC PR11680)
805 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
806
807 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
808 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
809
810 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
811 $ time ./a.out fast
812 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
813
814 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
815 $ time ./a.out fast
816 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
817
818 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
819 codegen badness or something else (haven't investigated).
820
821 //===---------------------------------------------------------------------===//
822
823 We miss some instcombines for stuff like this:
824 void bar (void);
825 void foo (unsigned int a) {
826   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
827   if ((a >> 2) >= 3)
828     bar ();
829 }
830
831 A few other related ones are in GCC PR14753.
832
833 //===---------------------------------------------------------------------===//
834
835 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
836 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
837
838 void bar(unsigned n) {
839   if (n % 3 == 0)
840     true();
841 }
842
843 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
844 multiply hi's into a comparison against the mullo.
845
846 //===---------------------------------------------------------------------===//
847
848 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
849 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
850
851 #include <cstdio>
852 struct test {
853     int val;
854     virtual ~test() {}
855 };
856
857 int main() {
858     test t;
859     std::scanf("%d", &t.val);
860     std::printf("%d\n", t.val);
861 }
862
863 //===---------------------------------------------------------------------===//
864
865 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
866 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
867
868 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
869
870 define i1 @test(i8 %x) {
871   %A = icmp uge i8 %x, 5
872   %B = icmp slt i8 %x, 20
873   %C = and i1 %A, %B
874   ret i1 %C
875 }
876
877 //===---------------------------------------------------------------------===//
878
879 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
880
881 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
882   %A = icmp ult i8 %x, 250
883   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
884   ret i8 %B 
885 }
886
887 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
888   %A = zext i8 %x to i9
889   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
890   %C = lshr i9 %B, 8
891   %D = trunc i9 %C to i8
892   ret i8 %D
893 }
894
895 //===---------------------------------------------------------------------===//
896
897 From gcc bug 24696:
898 int
899 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
900 {
901   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
902 }
903 int
904 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
905 {
906   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
907 }
908 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
909 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
910
911 //===---------------------------------------------------------------------===//
912
913 From GCC Bug 20192:
914 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
915 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
916 {
917    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
918        f();
919 }
920 The expression should optimize to something like
921 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
922 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
923
924 //===---------------------------------------------------------------------===//
925
926 From GCC Bug 15241:
927 unsigned int
928 foo (unsigned int a, unsigned int b)
929 {
930  if (a <= 7 && b <= 7)
931    baz ();
932 }
933 Should combine to "(a|b) <= 7".  Currently not optimized with "clang
934 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
935
936 //===---------------------------------------------------------------------===//
937
938 From GCC Bug 3756:
939 int
940 pn (int n)
941 {
942  return (n >= 0 ? 1 : -1);
943 }
944 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
945 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
946
947 //===---------------------------------------------------------------------===//
948
949 From GCC Bug 28685:
950 int test(int a, int b)
951 {
952  int lt = a < b;
953  int eq = a == b;
954
955  return (lt || eq);
956 }
957 Should combine to "a <= b".  Currently not optimized with "clang
958 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
959
960 //===---------------------------------------------------------------------===//
961
962 void a(int variable)
963 {
964  if (variable == 4 || variable == 6)
965    bar();
966 }
967 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
968 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
969
970 //===---------------------------------------------------------------------===//
971
972 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
973 i;}
974 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
975 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
976 produces better code on X86.
977
978 //===---------------------------------------------------------------------===//
979
980 From GCC Bug 15784:
981 #define abs(x) x>0?x:-x
982 int f(int x, int y)
983 {
984  return (abs(x)) >= 0;
985 }
986 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
987 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
988
989 //===---------------------------------------------------------------------===//
990
991 From GCC Bug 14753:
992 void
993 rotate_cst (unsigned int a)
994 {
995  a = (a << 10) | (a >> 22);
996  if (a == 123)
997    bar ();
998 }
999 void
1000 minus_cst (unsigned int a)
1001 {
1002  unsigned int tem;
1003
1004  tem = 20 - a;
1005  if (tem == 5)
1006    bar ();
1007 }
1008 void
1009 mask_gt (unsigned int a)
1010 {
1011  /* This is equivalent to a > 15.  */
1012  if ((a & ~7) > 8)
1013    bar ();
1014 }
1015 void
1016 rshift_gt (unsigned int a)
1017 {
1018  /* This is equivalent to a > 23.  */
1019  if ((a >> 2) > 5)
1020    bar ();
1021 }
1022 All should simplify to a single comparison.  All of these are
1023 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
1024 -std-compile-opts".
1025
1026 //===---------------------------------------------------------------------===//
1027
1028 From GCC Bug 32605:
1029 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
1030 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
1031 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
1032
1033 //===---------------------------------------------------------------------===//
1034
1035 int a(unsigned char* b) {return *b > 99;}
1036 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1037 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1038
1039 //===---------------------------------------------------------------------===//
1040
1041 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
1042 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
1043 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1044
1045 //===---------------------------------------------------------------------===//
1046
1047 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
1048 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
1049 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1050
1051 //===---------------------------------------------------------------------===//
1052
1053 unsigned a(unsigned a) {return ((a | 1) & 3) | (a & -4);}
1054 Should combine to "a | 1".  Currently not optimized with "clang
1055 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1056
1057 //===---------------------------------------------------------------------===//
1058
1059 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
1060 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
1061 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1062
1063 //===---------------------------------------------------------------------===//
1064
1065 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1066 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1067 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1068
1069 //===---------------------------------------------------------------------===//
1070
1071 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1072 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1073 | opt -std-compile-opts".
1074
1075 //===---------------------------------------------------------------------===//
1076
1077 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1078 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1079 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1080
1081 //===---------------------------------------------------------------------===//
1082
1083 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1084 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1085 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1086
1087 //===---------------------------------------------------------------------===//
1088
1089 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1090 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1091 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1092
1093 //===---------------------------------------------------------------------===//
1094
1095 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1096 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1097 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1098
1099 //===---------------------------------------------------------------------===//
1100
1101 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1102 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1103 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1104
1105 //===---------------------------------------------------------------------===//
1106
1107 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1108 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1109 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1110
1111 //===---------------------------------------------------------------------===//
1112
1113 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1114 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1115 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1116
1117 //===---------------------------------------------------------------------===//
1118
1119 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1120 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1121 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1122
1123 //===---------------------------------------------------------------------===//
1124
1125 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1126 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1127 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1128
1129 //===---------------------------------------------------------------------===//
1130
1131 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1132 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1133 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1134
1135 //===---------------------------------------------------------------------===//
1136
1137 We would like to do the following transform in the instcombiner:
1138
1139   -X/C -> X/-C
1140
1141 However, this isn't valid if (-X) overflows. We can implement this when we
1142 have the concept of a "C signed subtraction" operator that which is undefined
1143 on overflow.
1144
1145 //===---------------------------------------------------------------------===//
1146
1147 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1148
1149         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1150         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1151         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1152         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1153
1154 tmp1 should be simplified to something like:
1155   (!tmp || decl_context == 1)
1156
1157 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1158 the function, e.g. by:
1159
1160         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1161         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1162         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1163
1164 later.
1165
1166 //===---------------------------------------------------------------------===//
1167
1168 Store sinking: This code:
1169
1170 void f (int n, int *cond, int *res) {
1171     int i;
1172     *res = 0;
1173     for (i = 0; i < n; i++)
1174         if (*cond)
1175             *res ^= 234; /* (*) */
1176 }
1177
1178 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1179 moves the store out.  This gives us this code:
1180
1181 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1182         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1183         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1184         %1 = load i32* %cond, align 4
1185         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1186         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1187
1188 bb1:            ; preds = %bb
1189         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1190         store i32 %3, i32* %res, align 4
1191         br label %bb2
1192
1193 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1194         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1195         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1196         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1197         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1198
1199 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1200
1201 Here's another partial dead case:
1202 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1203
1204 //===---------------------------------------------------------------------===//
1205
1206 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1207
1208 int test (int a, int b, int c, int g) {
1209   int d, e;
1210   if (a)
1211     d = b * c;
1212   else
1213     d = b - c;
1214   e = b * c + g;
1215   return d + e;
1216 }
1217
1218 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1219 This is GCC PR38204.
1220
1221 //===---------------------------------------------------------------------===//
1222
1223 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1224 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1225 non-call path.
1226
1227 for () {
1228   *P += 1;
1229   if ()
1230     call();
1231   else
1232     ...
1233 ->
1234 tmp = *P
1235 for () {
1236   tmp += 1;
1237   if () {
1238     *P = tmp;
1239     call();
1240     tmp = *P;
1241   } else ...
1242 }
1243 *P = tmp;
1244
1245 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1246 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1247
1248 //===---------------------------------------------------------------------===//
1249
1250 [PHI TRANSLATE GEPs]
1251
1252 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1253 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1254 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1255
1256 bb2:            ; preds = %bb1
1257 ..
1258         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1259         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1260
1261 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1262         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1263         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1264         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1265         %11 = load i32* %10, align 4
1266
1267 %11 is fully redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1268
1269 GCC PR33344 is a similar case.
1270
1271 //===---------------------------------------------------------------------===//
1272
1273 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1274 GCC testsuite.  There are many pre testcases as ssa-pre-*.c
1275
1276 //===---------------------------------------------------------------------===//
1277
1278 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1279 GCC testsuite.  For example, predcom-1.c is:
1280
1281  for (i = 2; i < 1000; i++)
1282     fib[i] = (fib[i-1] + fib[i - 2]) & 0xffff;
1283
1284 which compiles into:
1285
1286 bb1:            ; preds = %bb1, %bb1.thread
1287         %indvar = phi i32 [ 0, %bb1.thread ], [ %0, %bb1 ]      
1288         %i.0.reg2mem.0 = add i32 %indvar, 2             
1289         %0 = add i32 %indvar, 1         ; <i32> [#uses=3]
1290         %1 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %0            
1291         %2 = load i32* %1, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1292         %3 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %indvar       
1293         %4 = load i32* %3, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1294         %5 = add i32 %4, %2             ; <i32> [#uses=1]
1295         %6 = and i32 %5, 65535          ; <i32> [#uses=1]
1296         %7 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %i.0.reg2mem.0
1297         store i32 %6, i32* %7, align 4
1298         %exitcond = icmp eq i32 %0, 998         ; <i1> [#uses=1]
1299         br i1 %exitcond, label %return, label %bb1
1300
1301 This is basically:
1302   LOAD fib[i+1]
1303   LOAD fib[i]
1304   STORE fib[i+2]
1305
1306 instead of handling this as a loop or other xform, all we'd need to do is teach
1307 load PRE to phi translate the %0 add (i+1) into the predecessor as (i'+1+1) =
1308 (i'+2) (where i' is the previous iteration of i).  This would find the store
1309 which feeds it.
1310
1311 predcom-2.c is apparently the same as predcom-1.c
1312 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1313 store->load.
1314 predcom-4.c seems the same as the rest.
1315
1316
1317 //===---------------------------------------------------------------------===//
1318
1319 Other simple load PRE cases:
1320 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=35287 [LPRE crit edge splitting]
1321
1322 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34677 (licm does this, LPRE crit edge)
1323   llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | opt -mem2reg -simplifycfg -gvn | llvm-dis
1324
1325 //===---------------------------------------------------------------------===//
1326
1327 Type based alias analysis:
1328 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1329
1330 //===---------------------------------------------------------------------===//
1331
1332 When GVN/PRE finds a store of float* to a must aliases pointer when expecting
1333 an int*, it should turn it into a bitcast.  This is a nice generalization of
1334 the SROA hack that would apply to other cases, e.g.:
1335
1336 int foo(int C, int *P, float X) {
1337   if (C) {
1338     bar();
1339     *P = 42;
1340   } else
1341     *(float*)P = X;
1342
1343    return *P;
1344 }
1345
1346
1347 One example (that requires crazy phi translation) is:
1348 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16799 [BITCAST PHI TRANS]
1349
1350 //===---------------------------------------------------------------------===//
1351
1352 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1353 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1354 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1355
1356
1357
1358 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1359 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1360 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1361              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1362 we miss it because we need 1) GEP PHI TRAN, 2) CRIT EDGE 3) MULTIPLE DIFFERENT
1363 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1364
1365 //===---------------------------------------------------------------------===//
1366
1367 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1368 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1369
1370 struct S { int w, x, y, z; };
1371 struct T { int r; struct S s; };
1372 void bar (struct S, int);
1373 void foo (int a, struct T b)
1374 {
1375   struct S *c = 0;
1376   if (a)
1377     c = &b.s;
1378   bar (*c, a);
1379 }
1380
1381 //===---------------------------------------------------------------------===//
1382
1383 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1384
1385 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1386 strcspn("", x) -> 0
1387 strspn("", x) -> 0
1388 strspn(x, "") -> strlen(x)
1389 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1390
1391 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1392
1393 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1394                      int __reject3) {
1395   register size_t __result = 0;
1396   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1397          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1398     ++__result;
1399   return __result;
1400 }
1401
1402 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1403 codegen.
1404
1405 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1406
1407 //===---------------------------------------------------------------------===//
1408
1409 "gas" uses this idiom:
1410   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1411 ..
1412   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1413
1414 Those should be turned into a switch.
1415
1416 //===---------------------------------------------------------------------===//
1417
1418 252.eon contains this interesting code:
1419
1420         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1421         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1422         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1423         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1424         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1425           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1426         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1427         
1428 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1429
1430         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1431         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1432
1433 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1434 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1435 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1436
1437 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1438
1439         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1440
1441 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1442 in turn, can be constant folded to "4".
1443
1444 In other code, it contains:
1445
1446         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1447         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1448         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1449
1450 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1451 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1452
1453 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1454
1455 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1456         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1457         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1458         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1459         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1460         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1461
1462 bb9:            ; preds = %bb8
1463         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1464         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1465         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1466
1467 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1468         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1469
1470 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1471 improving perf on the bb8->9->10 path.
1472
1473 //===---------------------------------------------------------------------===//
1474
1475 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1476 which looks like:
1477        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1478  
1479
1480 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1481         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1482         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1483         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1484         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1485
1486 ...  no stores ...
1487        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1488
1489 bb65:           ; preds = %bb62
1490         store i8 0, i8* %173, align 1
1491         br label %bb72
1492
1493 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1494         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1495         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1496
1497 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1498 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1499 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1500 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1501 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1502 strlen!
1503
1504 This pattern repeats several times, basically doing:
1505
1506   A = strlen(P);
1507   P[A-1] = 0;
1508   B = strlen(P);
1509   where it is "obvious" that B = A-1.
1510
1511 //===---------------------------------------------------------------------===//
1512
1513 186.crafty contains this interesting pattern:
1514
1515 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1516                        i8* %30)
1517 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1518 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1519
1520 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1521         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1522
1523 This is basically:
1524   cststr = "abcdef";
1525   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1526      x = strlen(P);
1527      ...
1528
1529 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1530
1531 cststr = "abcdef";
1532 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1533   x = strlen(P);
1534
1535 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1536 redundant.
1537
1538 //===---------------------------------------------------------------------===//
1539
1540 186.crafty also contains this code:
1541
1542 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1543 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1544 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1545 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1546 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1547
1548 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1549
1550 //===---------------------------------------------------------------------===//
1551
1552 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1553
1554 call void @llvm.memcpy.i32(
1555         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1556        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1557 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1558
1559 It is basically doing:
1560
1561   memcpy(globalarray, "string");
1562   printf(...,  globalarray);
1563   
1564 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1565 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1566 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1567 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1568 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1569 globalopt to remove the "stored only" global.
1570
1571 //===---------------------------------------------------------------------===//
1572
1573 This code:
1574
1575 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1576   %tmp0 = load i8* %p
1577   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1578   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1579   ret i32 %tmp2
1580 }
1581
1582 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1583 For example, on x86 this currently gets this:
1584
1585         movb    (%eax), %al
1586         sarb    $5, %al
1587         movsbl  %al, %eax
1588
1589 while it could get this:
1590
1591         movsbl  (%eax), %eax
1592         sarl    $5, %eax
1593
1594 //===---------------------------------------------------------------------===//
1595
1596 GCC PR31029:
1597
1598 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1599 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1600
1601 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1602
1603 //===---------------------------------------------------------------------===//
1604
1605 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1606 for next field in struct (which is at same address).
1607
1608 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1609 the float directly.
1610
1611 //===---------------------------------------------------------------------===//
1612
1613 #include <math.h>
1614 double foo(double a) {    return sin(a); }
1615
1616 This compiles into this on x86-64 Linux:
1617 foo:
1618         subq    $8, %rsp
1619         call    sin
1620         addq    $8, %rsp
1621         ret
1622 vs:
1623
1624 foo:
1625         jmp sin
1626
1627 //===---------------------------------------------------------------------===//
1628
1629 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1630 stuff much more precise.
1631
1632 //===---------------------------------------------------------------------===//
1633
1634 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1635 branch (from gcc PR40072):
1636
1637 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1638 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1639
1640 //===---------------------------------------------------------------------===//
1641
1642 Instcombine should replace the load with a constant in:
1643
1644   static const char x[4] = {'a', 'b', 'c', 'd'};
1645   
1646   unsigned int y(void) {
1647     return *(unsigned int *)x;
1648   }
1649
1650 It currently only does this transformation when the size of the constant 
1651 is the same as the size of the integer (so, try x[5]) and the last byte 
1652 is a null (making it a C string). There's no need for these restrictions.
1653
1654 //===---------------------------------------------------------------------===//
1655
1656 InstCombine's "turn load from constant into constant" optimization should be
1657 more aggressive in the presence of bitcasts.  For example, because of unions,
1658 this code:
1659
1660 union vec2d {
1661     double e[2];
1662     double v __attribute__((vector_size(16)));
1663 };
1664 typedef union vec2d vec2d;
1665
1666 static vec2d a={{1,2}}, b={{3,4}};
1667     
1668 vec2d foo () {
1669     return (vec2d){ .v = a.v + b.v * (vec2d){{5,5}}.v };
1670 }
1671
1672 Compiles into:
1673
1674 @a = internal constant %0 { [2 x double] 
1675            [double 1.000000e+00, double 2.000000e+00] }, align 16
1676 @b = internal constant %0 { [2 x double]
1677            [double 3.000000e+00, double 4.000000e+00] }, align 16
1678 ...
1679 define void @foo(%struct.vec2d* noalias nocapture sret %agg.result) nounwind {
1680 entry:
1681         %0 = load <2 x double>* getelementptr (%struct.vec2d* 
1682            bitcast (%0* @a to %struct.vec2d*), i32 0, i32 0), align 16
1683         %1 = load <2 x double>* getelementptr (%struct.vec2d* 
1684            bitcast (%0* @b to %struct.vec2d*), i32 0, i32 0), align 16
1685
1686
1687 Instcombine should be able to optimize away the loads (and thus the globals).
1688
1689
1690 //===---------------------------------------------------------------------===//