lib/Transforms/Scalar/CodeGenPrepare.cpp

   1 //===- CodeGenPrepare.cpp - Prepare a function for code generation --------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This pass munges the code in the input function to better prepare it for
  11 // SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
  12 // basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
  17 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  18 #include "llvm/Constants.h"
  19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  20 #include "llvm/Function.h"
  21 #include "llvm/IRBuilder.h"
  22 #include "llvm/InlineAsm.h"
  23 #include "llvm/Instructions.h"
  24 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  30 #include "llvm/Analysis/DominatorInternals.h"
  31 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  32 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
  33 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  34 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  36 #include "llvm/Support/Debug.h"
  37 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  38 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  39 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  41 #include "llvm/DataLayout.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/AddrModeMatcher.h"
  45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  46 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  47 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
  48 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  49 using namespace llvm;
  50 using namespace llvm::PatternMatch;
  51
  52 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
  53 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
  54 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
  55 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
  56                       "sunken Cmps");
  57 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
  58                        "of sunken Casts");
  59 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
  60                           "computations were sunk");
  61 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
  62 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
  63 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
  64 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
  65 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
  66
  67 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
  68   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
  69   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
  70
  71 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
  72   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
  73   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
  74
  75 namespace {
  76   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
  77     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
  78     /// transformation profitability.
  79     const TargetLowering *TLI;
  80     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
  81     DominatorTree *DT;
  82     ProfileInfo *PFI;
  83
  84     /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
  85     /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
  86     /// update it.
  87     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
  88
  89     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
  90     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
  91     /// multiple load/stores of the same address.
  92     DenseMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
  93
  94     /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway, dominator tree may need to
  95     /// be updated.
  96     bool ModifiedDT;
  97
  98     /// OptSize - True if optimizing for size.
  99     bool OptSize;
 100
 101   public:
 102     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 103     explicit CodeGenPrepare(const TargetLowering *tli = 0)
 104       : FunctionPass(ID), TLI(tli) {
 105         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 106       }
 107     bool runOnFunction(Function &F);
 108
 109     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 110       AU.addPreserved<DominatorTree>();
 111       AU.addPreserved<ProfileInfo>();
 112       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
 113     }
 114
 115   private:
 116     bool EliminateFallThrough(Function &F);
 117     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
 118     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
 119     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
 120     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB);
 121     bool OptimizeInst(Instruction *I);
 122     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
 123     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
 124     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI);
 125     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I);
 126     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
 127     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
 128     bool DupRetToEnableTailCallOpts(ReturnInst *RI);
 129     bool PlaceDbgValues(Function &F);
 130   };
 131 }
 132
 133 char CodeGenPrepare::ID = 0;
 134 INITIALIZE_PASS_BEGIN(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
 135                 "Optimize for code generation", false, false)
 136 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
 137 INITIALIZE_PASS_END(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
 138                 "Optimize for code generation", false, false)
 139
 140 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetLowering *TLI) {
 141   return new CodeGenPrepare(TLI);
 142 }
 143
 144 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
 145   bool EverMadeChange = false;
 146
 147   ModifiedDT = false;
 148   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
 149   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
 150   PFI = getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
 151   OptSize = F.getFnAttributes().hasAttribute(Attributes::OptimizeForSize);
 152
 153   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
 154   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
 155   if (TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
 156     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
 157        TLI->getBypassSlowDivWidths();
 158     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
 159       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
 160   }
 161
 162   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
 163   // unconditional branch.
 164   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
 165
 166   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
 167   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
 168   // find a node corresponding to the value.
 169   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
 170
 171   bool MadeChange = true;
 172   while (MadeChange) {
 173     MadeChange = false;
 174     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
 175       BasicBlock *BB = I++;
 176       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
 177     }
 178     EverMadeChange |= MadeChange;
 179   }
 180
 181   SunkAddrs.clear();
 182
 183   if (!DisableBranchOpts) {
 184     MadeChange = false;
 185     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
 186     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
 187       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
 188       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
 189       if (!MadeChange) continue;
 190
 191       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
 192              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
 193         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
 194           WorkList.insert(*II);
 195     }
 196
 197     for (SmallPtrSet<BasicBlock*, 8>::iterator
 198            I = WorkList.begin(), E = WorkList.end(); I != E; ++I)
 199       DeleteDeadBlock(*I);
 200
 201     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
 202     // a single edge.
 203     if (EverMadeChange || MadeChange)
 204       MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
 205
 206     if (MadeChange)
 207       ModifiedDT = true;
 208     EverMadeChange |= MadeChange;
 209   }
 210
 211   if (ModifiedDT && DT)
 212     DT->DT->recalculate(F);
 213
 214   return EverMadeChange;
 215 }
 216
 217 /// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
 218 /// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
 219 /// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
 220 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
 221   bool Changed = false;
 222   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
 223   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
 224     BasicBlock *BB = I++;
 225     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
 226     // edge, just collapse it.
 227     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
 228
 229     // Don't merge if BB's address is taken.
 230     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
 231
 232     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
 233     if (Term && !Term->isConditional()) {
 234       Changed = true;
 235       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
 236       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
 237       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
 238       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 239       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, this);
 240
 241       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 242         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 243
 244       // We have erased a block. Update the iterator.
 245       I = BB;
 246     }
 247   }
 248   return Changed;
 249 }
 250
 251 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
 252 /// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
 253 /// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
 254 /// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
 255 /// want them.
 256 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
 257   bool MadeChange = false;
 258   // Note that this intentionally skips the entry block.
 259   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
 260     BasicBlock *BB = I++;
 261
 262     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
 263     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 264     if (!BI || !BI->isUnconditional())
 265       continue;
 266
 267     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
 268     // node, then other stuff is happening here.
 269     BasicBlock::iterator BBI = BI;
 270     if (BBI != BB->begin()) {
 271       --BBI;
 272       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
 273         if (BBI == BB->begin())
 274           break;
 275         --BBI;
 276       }
 277       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
 278         continue;
 279     }
 280
 281     // Do not break infinite loops.
 282     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 283     if (DestBB == BB)
 284       continue;
 285
 286     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
 287       continue;
 288
 289     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
 290     MadeChange = true;
 291   }
 292   return MadeChange;
 293 }
 294
 295 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
 296 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
 297 /// instructions.
 298 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
 299                                     const BasicBlock *DestBB) const {
 300   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
 301   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
 302   // don't mess around with them.
 303   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
 304   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
 305     for (Value::const_use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
 306          UI != E; ++UI) {
 307       const Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 308       if (User->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(User))
 309         return false;
 310       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
 311       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
 312       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
 313       if (User->getParent() == DestBB) {
 314         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(User))
 315           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
 316             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
 317             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
 318                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
 319               return false;
 320           }
 321       }
 322     }
 323   }
 324
 325   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
 326   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
 327   // can't merge the block.
 328   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
 329   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
 330
 331   // Collect the preds of BB.
 332   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
 333   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 334     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
 335     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 336       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
 337   } else {
 338     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
 339   }
 340
 341   // Walk the preds of DestBB.
 342   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 343     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
 344     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
 345       BBI = DestBB->begin();
 346       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
 347         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
 348         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
 349
 350         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
 351         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
 352           if (V2PN->getParent() == BB)
 353             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
 354
 355         // If there is a conflict, bail out.
 356         if (V1 != V2) return false;
 357       }
 358     }
 359   }
 360
 361   return true;
 362 }
 363
 364
 365 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
 366 /// an unconditional branch in it.
 367 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
 368   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
 369   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 370
 371   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
 372
 373   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
 374   // just collapse it.
 375   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
 376     if (SinglePred != DestBB) {
 377       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
 378       // will need to move BB back to the entry position.
 379       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
 380       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, this);
 381
 382       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
 383         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 384
 385       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 386       return;
 387     }
 388   }
 389
 390   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
 391   // to handle the new incoming edges it is about to have.
 392   PHINode *PN;
 393   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
 394        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
 395     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
 396     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
 397
 398     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
 399     // value that dominates BB.
 400     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
 401     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
 402       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
 403       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 404         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
 405                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
 406     } else {
 407       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
 408       // we will be adding.
 409       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 410         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 411           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
 412       } else {
 413         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
 414           PN->addIncoming(InVal, *PI);
 415       }
 416     }
 417   }
 418
 419   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
 420   // DestBB and remove BB.
 421   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
 422   if (DT && !ModifiedDT) {
 423     BasicBlock *BBIDom  = DT->getNode(BB)->getIDom()->getBlock();
 424     BasicBlock *DestBBIDom = DT->getNode(DestBB)->getIDom()->getBlock();
 425     BasicBlock *NewIDom = DT->findNearestCommonDominator(BBIDom, DestBBIDom);
 426     DT->changeImmediateDominator(DestBB, NewIDom);
 427     DT->eraseNode(BB);
 428   }
 429   if (PFI) {
 430     PFI->replaceAllUses(BB, DestBB);
 431     PFI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(BB, DestBB));
 432   }
 433   BB->eraseFromParent();
 434   ++NumBlocksElim;
 435
 436   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 437 }
 438
 439 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
 440 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
 441 /// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
 442 /// registers that must be created and coalesced.
 443 ///
 444 /// Return true if any changes are made.
 445 ///
 446 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
 447   // If this is a noop copy,
 448   EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
 449   EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
 450
 451   // This is an fp<->int conversion?
 452   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
 453     return false;
 454
 455   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
 456   // isn't a noop.
 457   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
 458
 459   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
 460   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
 461   // are.
 462   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
 463       TargetLowering::TypePromoteInteger)
 464     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
 465   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
 466       TargetLowering::TypePromoteInteger)
 467     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
 468
 469   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
 470   if (SrcVT != DstVT)
 471     return false;
 472
 473   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 474
 475   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
 476   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
 477
 478   bool MadeChange = false;
 479   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 480        UI != E; ) {
 481     Use &TheUse = UI.getUse();
 482     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 483
 484     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
 485     // appropriate predecessor block.
 486     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
 487     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
 488       UserBB = PN->getIncomingBlock(UI);
 489     }
 490
 491     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
 492     ++UI;
 493
 494     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
 495     if (UserBB == DefBB) continue;
 496
 497     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
 498     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
 499
 500     if (!InsertedCast) {
 501       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
 502       InsertedCast =
 503         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
 504                          InsertPt);
 505       MadeChange = true;
 506     }
 507
 508     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
 509     TheUse = InsertedCast;
 510     ++NumCastUses;
 511   }
 512
 513   // If we removed all uses, nuke the cast.
 514   if (CI->use_empty()) {
 515     CI->eraseFromParent();
 516     MadeChange = true;
 517   }
 518
 519   return MadeChange;
 520 }
 521
 522 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
 523 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
 524 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
 525 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
 526 ///
 527 /// Return true if any changes are made.
 528 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
 529   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 530
 531   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
 532   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
 533
 534   bool MadeChange = false;
 535   for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 536        UI != E; ) {
 537     Use &TheUse = UI.getUse();
 538     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 539
 540     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
 541     ++UI;
 542
 543     // Don't bother for PHI nodes.
 544     if (isa<PHINode>(User))
 545       continue;
 546
 547     // Figure out which BB this cmp is used in.
 548     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
 549
 550     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
 551     if (UserBB == DefBB) continue;
 552
 553     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
 554     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
 555
 556     if (!InsertedCmp) {
 557       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
 558       InsertedCmp =
 559         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
 560                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
 561                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
 562       MadeChange = true;
 563     }
 564
 565     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
 566     TheUse = InsertedCmp;
 567     ++NumCmpUses;
 568   }
 569
 570   // If we removed all uses, nuke the cmp.
 571   if (CI->use_empty())
 572     CI->eraseFromParent();
 573
 574   return MadeChange;
 575 }
 576
 577 namespace {
 578 class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
 579 protected:
 580   void replaceCall(Value *With) {
 581     CI->replaceAllUsesWith(With);
 582     CI->eraseFromParent();
 583   }
 584   bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const {
 585       if (ConstantInt *SizeCI =
 586                              dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
 587         return SizeCI->isAllOnesValue();
 588     return false;
 589   }
 590 };
 591 } // end anonymous namespace
 592
 593 bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
 594   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 595
 596   // Lower inline assembly if we can.
 597   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
 598   // lower it to normal LLVM code, do so now.
 599   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
 600     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
 601       // Avoid invalidating the iterator.
 602       CurInstIterator = BB->begin();
 603       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
 604       // reuse before a value is defined.
 605       SunkAddrs.clear();
 606       return true;
 607     }
 608     // Sink address computing for memory operands into the block.
 609     if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
 610       return true;
 611   }
 612
 613   // Lower all uses of llvm.objectsize.*
 614   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
 615   if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
 616     bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
 617     Type *ReturnTy = CI->getType();
 618     Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
 619
 620     // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
 621     // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
 622     // happens.
 623     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
 624
 625     replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLI ? TLI->getDataLayout() : 0,
 626                                   TLInfo, ModifiedDT ? 0 : DT);
 627
 628     // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
 629     // start of the block.
 630     if (IterHandle != CurInstIterator) {
 631       CurInstIterator = BB->begin();
 632       SunkAddrs.clear();
 633     }
 634     return true;
 635   }
 636
 637   if (II && TLI) {
 638     SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
 639     Type *AccessTy;
 640     if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
 641       while (!PtrOps.empty())
 642         if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
 643           return true;
 644   }
 645
 646   // From here on out we're working with named functions.
 647   if (CI->getCalledFunction() == 0) return false;
 648
 649   // We'll need DataLayout from here on out.
 650   const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : 0;
 651   if (!TD) return false;
 652
 653   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
 654   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
 655   // that have the default "don't know" as the objectsize.  Anything else
 656   // should be left alone.
 657   CodeGenPrepareFortifiedLibCalls Simplifier;
 658   return Simplifier.fold(CI, TD, TLInfo);
 659 }
 660
 661 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
 662 /// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
 663 /// case it is currently looking for is:
 664 /// @code
 665 /// bb0:
 666 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
 667 ///   br label %return
 668 /// bb1:
 669 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
 670 ///   br label %return
 671 /// bb2:
 672 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 673 ///   br label %return
 674 /// return:
 675 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
 676 ///   ret i32 %retval
 677 /// @endcode
 678 ///
 679 /// =>
 680 ///
 681 /// @code
 682 /// bb0:
 683 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
 684 ///   ret i32 %tmp0
 685 /// bb1:
 686 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
 687 ///   ret i32 %tmp1
 688 /// bb2:
 689 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 690 ///   ret i32 %tmp2
 691 /// @endcode
 692 bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(ReturnInst *RI) {
 693   if (!TLI)
 694     return false;
 695
 696   PHINode *PN = 0;
 697   BitCastInst *BCI = 0;
 698   Value *V = RI->getReturnValue();
 699   if (V) {
 700     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
 701     if (BCI)
 702       V = BCI->getOperand(0);
 703
 704     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
 705     if (!PN)
 706       return false;
 707   }
 708
 709   BasicBlock *BB = RI->getParent();
 710   if (PN && PN->getParent() != BB)
 711     return false;
 712
 713   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
 714   // See llvm::isInTailCallPosition().
 715   const Function *F = BB->getParent();
 716   Attributes CallerRetAttr = F->getAttributes().getRetAttributes();
 717   if (CallerRetAttr.hasAttribute(Attributes::ZExt) ||
 718       CallerRetAttr.hasAttribute(Attributes::SExt))
 719     return false;
 720
 721   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
 722   // return is the first instruction in the block.
 723   if (PN) {
 724     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
 725     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
 726     if (&*BI == BCI)
 727       // Also skip over the bitcast.
 728       ++BI;
 729     if (&*BI != RI)
 730       return false;
 731   } else {
 732     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
 733     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
 734     if (&*BI != RI)
 735       return false;
 736   }
 737
 738   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
 739   /// call.
 740   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
 741   if (PN) {
 742     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
 743       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
 744       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
 745       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
 746           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
 747         TailCalls.push_back(CI);
 748     }
 749   } else {
 750     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
 751     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
 752       if (!VisitedBBs.insert(*PI))
 753         continue;
 754
 755       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
 756       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
 757       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
 758       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
 759       if (RI == RE)
 760         continue;
 761
 762       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
 763       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
 764         TailCalls.push_back(CI);
 765     }
 766   }
 767
 768   bool Changed = false;
 769   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
 770     CallInst *CI = TailCalls[i];
 771     CallSite CS(CI);
 772
 773     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
 774     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
 775     Attributes CalleeRetAttr = CS.getAttributes().getRetAttributes();
 776     if (AttrBuilder(CalleeRetAttr).
 777           removeAttribute(Attributes::NoAlias) !=
 778         AttrBuilder(CallerRetAttr).
 779           removeAttribute(Attributes::NoAlias))
 780       continue;
 781
 782     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
 783     // the return block.
 784     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
 785     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
 786     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
 787       continue;
 788
 789     // Duplicate the return into CallBB.
 790     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
 791     ModifiedDT = Changed = true;
 792     ++NumRetsDup;
 793   }
 794
 795   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
 796   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
 797     BB->eraseFromParent();
 798
 799   return Changed;
 800 }
 801
 802 //===----------------------------------------------------------------------===//
 803 // Memory Optimization
 804 //===----------------------------------------------------------------------===//
 805
 806 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
 807 /// different basic block than BB.
 808 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
 809   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 810     return I->getParent() != BB;
 811   return false;
 812 }
 813
 814 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
 815 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
 816 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
 817 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
 818 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
 819 /// stuff into the block as possible.
 820 ///
 821 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
 822 /// operands.
 823 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
 824                                         Type *AccessTy) {
 825   Value *Repl = Addr;
 826
 827   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
 828   // unprofitable PRE transformations.
 829   SmallVector<Value*, 8> worklist;
 830   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
 831   worklist.push_back(Addr);
 832
 833   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
 834   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
 835   // are equivalent.
 836   Value *Consensus = 0;
 837   unsigned NumUsesConsensus = 0;
 838   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
 839   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
 840   ExtAddrMode AddrMode;
 841   while (!worklist.empty()) {
 842     Value *V = worklist.back();
 843     worklist.pop_back();
 844
 845     // Break use-def graph loops.
 846     if (!Visited.insert(V)) {
 847       Consensus = 0;
 848       break;
 849     }
 850
 851     // For a PHI node, push all of its incoming values.
 852     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
 853       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 854         worklist.push_back(P->getIncomingValue(i));
 855       continue;
 856     }
 857
 858     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
 859     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
 860     ExtAddrMode NewAddrMode =
 861       AddressingModeMatcher::Match(V, AccessTy, MemoryInst,
 862                                    NewAddrModeInsts, *TLI);
 863
 864     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
 865     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
 866     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
 867     // regression.
 868     if (!Consensus) {
 869       Consensus = V;
 870       AddrMode = NewAddrMode;
 871       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
 872       continue;
 873     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
 874       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
 875         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
 876         IsNumUsesConsensusValid = true;
 877       }
 878
 879       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
 880       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
 881       // such root as representative, select the one with the most uses in order
 882       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
 883       // applicable.
 884       unsigned NumUses = V->getNumUses();
 885       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
 886         Consensus = V;
 887         NumUsesConsensus = NumUses;
 888         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
 889       }
 890       continue;
 891     }
 892
 893     Consensus = 0;
 894     break;
 895   }
 896
 897   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
 898   // ones were determined, bail out now.
 899   if (!Consensus) return false;
 900
 901   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
 902   // non-local to I's BB.
 903   bool AnyNonLocal = false;
 904   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
 905     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
 906       AnyNonLocal = true;
 907       break;
 908     }
 909   }
 910
 911   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
 912   if (!AnyNonLocal) {
 913     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
 914     return false;
 915   }
 916
 917   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
 918   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
 919   // guaranteed to happen later.
 920   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
 921
 922   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
 923   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
 924   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
 925   // computation.
 926   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
 927   if (SunkAddr) {
 928     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
 929                  << *MemoryInst);
 930     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
 931       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
 932   } else {
 933     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
 934                  << *MemoryInst);
 935     Type *IntPtrTy =
 936           TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
 937
 938     Value *Result = 0;
 939
 940     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
 941     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
 942     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
 943     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
 944     // we'd end up sinking both muls.
 945     if (AddrMode.BaseReg) {
 946       Value *V = AddrMode.BaseReg;
 947       if (V->getType()->isPointerTy())
 948         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 949       if (V->getType() != IntPtrTy)
 950         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
 951       Result = V;
 952     }
 953
 954     // Add the scale value.
 955     if (AddrMode.Scale) {
 956       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
 957       if (V->getType() == IntPtrTy) {
 958         // done.
 959       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
 960         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 961       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
 962                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
 963         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 964       } else {
 965         V = Builder.CreateSExt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
 966       }
 967       if (AddrMode.Scale != 1)
 968         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
 969                               "sunkaddr");
 970       if (Result)
 971         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
 972       else
 973         Result = V;
 974     }
 975
 976     // Add in the BaseGV if present.
 977     if (AddrMode.BaseGV) {
 978       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
 979       if (Result)
 980         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
 981       else
 982         Result = V;
 983     }
 984
 985     // Add in the Base Offset if present.
 986     if (AddrMode.BaseOffs) {
 987       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
 988       if (Result)
 989         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
 990       else
 991         Result = V;
 992     }
 993
 994     if (Result == 0)
 995       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
 996     else
 997       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
 998   }
 999
1000   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
1001
1002   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
1003   // using it.
1004   if (Repl->use_empty()) {
1005     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
1006     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
1007     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1008     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
1009
1010     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
1011
1012     if (IterHandle != CurInstIterator) {
1013       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1014       // start of the block.
1015       CurInstIterator = BB->begin();
1016       SunkAddrs.clear();
1017     } else {
1018       // This address is now available for reassignment, so erase the table
1019       // entry; we don't want to match some completely different instruction.
1020       SunkAddrs[Addr] = 0;
1021     }
1022   }
1023   ++NumMemoryInsts;
1024   return true;
1025 }
1026
1027 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
1028 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
1029 /// possible / profitable.
1030 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
1031   bool MadeChange = false;
1032
1033   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
1034     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(CS);
1035   unsigned ArgNo = 0;
1036   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
1037     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
1038
1039     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
1040     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
1041
1042     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
1043         OpInfo.isIndirect) {
1044       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
1045       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
1046     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
1047       ArgNo++;
1048   }
1049
1050   return MadeChange;
1051 }
1052
1053 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
1054 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
1055 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
1056 ///
1057 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
1058   // Look for a load being extended.
1059   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0));
1060   if (!LI) return false;
1061
1062   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
1063   if (LI->getParent() == I->getParent())
1064     return false;
1065
1066   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
1067   // isn't worthwhile.
1068   if (!LI->hasOneUse() &&
1069       TLI && (TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(LI->getType())) ||
1070               !TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(I->getType()))) &&
1071       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
1072     return false;
1073
1074   // Check whether the target supports casts folded into loads.
1075   unsigned LType;
1076   if (isa<ZExtInst>(I))
1077     LType = ISD::ZEXTLOAD;
1078   else {
1079     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
1080     LType = ISD::SEXTLOAD;
1081   }
1082   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, TLI->getValueType(LI->getType())))
1083     return false;
1084
1085   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
1086   // can fold it.
1087   I->removeFromParent();
1088   I->insertAfter(LI);
1089   ++NumExtsMoved;
1090   return true;
1091 }
1092
1093 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
1094   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
1095
1096   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
1097   // other uses of the source with result of extension.
1098   Value *Src = I->getOperand(0);
1099   if (Src->hasOneUse())
1100     return false;
1101
1102   // Only do this xform if truncating is free.
1103   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
1104     return false;
1105
1106   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
1107   // this block.
1108   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
1109     return false;
1110
1111   bool DefIsLiveOut = false;
1112   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1113        UI != E; ++UI) {
1114     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1115
1116     // Figure out which BB this ext is used in.
1117     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1118     if (UserBB == DefBB) continue;
1119     DefIsLiveOut = true;
1120     break;
1121   }
1122   if (!DefIsLiveOut)
1123     return false;
1124
1125   // Make sure non of the uses are PHI nodes.
1126   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1127        UI != E; ++UI) {
1128     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1129     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1130     if (UserBB == DefBB) continue;
1131     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
1132     // reloads just before load / store instructions.
1133     if (isa<PHINode>(User) || isa<LoadInst>(User) || isa<StoreInst>(User))
1134       return false;
1135   }
1136
1137   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
1138   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
1139
1140   bool MadeChange = false;
1141   for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
1142        UI != E; ++UI) {
1143     Use &TheUse = UI.getUse();
1144     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1145
1146     // Figure out which BB this ext is used in.
1147     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1148     if (UserBB == DefBB) continue;
1149
1150     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
1151     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
1152
1153     if (!InsertedTrunc) {
1154       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1155       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
1156     }
1157
1158     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
1159     TheUse = InsertedTrunc;
1160     ++NumExtUses;
1161     MadeChange = true;
1162   }
1163
1164   return MadeChange;
1165 }
1166
1167 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
1168 /// turned into an explicit branch.
1169 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
1170   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
1171   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
1172   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
1173   // case currently.
1174
1175   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1176
1177   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
1178   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
1179   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
1180   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
1181   // branch.
1182   if (!Cmp)
1183     return false;
1184
1185   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
1186   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
1187
1188   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
1189   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
1190   return Cmp->hasOneUse() &&
1191          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
1192           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
1193 }
1194
1195
1196 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
1197 /// turn it into a branch.
1198 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
1199   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
1200
1201   // Can we convert the 'select' to CF ?
1202   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
1203     return false;
1204
1205   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
1206   if (VectorCond)
1207     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
1208   else if (SI->getType()->isVectorTy())
1209     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
1210   else
1211     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
1212
1213   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
1214   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
1215     // We have efficient codegen support for the select instruction.
1216     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
1217     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
1218         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
1219       return false;
1220   }
1221
1222   ModifiedDT = true;
1223
1224   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
1225   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
1226   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
1227   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
1228
1229   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
1230   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
1231                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
1232
1233   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
1234   // landing pad block.
1235   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1236   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
1237
1238   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
1239   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
1240
1241   // The select itself is replaced with a PHI Node.
1242   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
1243   PN->takeName(SI);
1244   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
1245   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
1246   SI->replaceAllUsesWith(PN);
1247   SI->eraseFromParent();
1248
1249   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
1250   CurInstIterator = StartBlock->end();
1251   ++NumSelectsExpanded;
1252   return true;
1253 }
1254
1255 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
1256   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1257     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
1258     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
1259     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
1260     if (Value *V = SimplifyInstruction(P)) {
1261       P->replaceAllUsesWith(V);
1262       P->eraseFromParent();
1263       ++NumPHIsElim;
1264       return true;
1265     }
1266     return false;
1267   }
1268
1269   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
1270     // If the source of the cast is a constant, then this should have
1271     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
1272     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
1273     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
1274     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
1275     // want to forward-subst the cast.
1276     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
1277       return false;
1278
1279     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
1280       return true;
1281
1282     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
1283       bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
1284       return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
1285     }
1286     return false;
1287   }
1288
1289   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
1290     return OptimizeCmpExpression(CI);
1291
1292   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1293     if (TLI)
1294       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
1295     return false;
1296   }
1297
1298   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
1299     if (TLI)
1300       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
1301                                 SI->getOperand(0)->getType());
1302     return false;
1303   }
1304
1305   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
1306     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
1307       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
1308       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
1309                                         GEPI->getName(), GEPI);
1310       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
1311       GEPI->eraseFromParent();
1312       ++NumGEPsElim;
1313       OptimizeInst(NC);
1314       return true;
1315     }
1316     return false;
1317   }
1318
1319   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1320     return OptimizeCallInst(CI);
1321
1322   if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(I))
1323     return DupRetToEnableTailCallOpts(RI);
1324
1325   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
1326     return OptimizeSelectInst(SI);
1327
1328   return false;
1329 }
1330
1331 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
1332 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
1333 // selection.
1334 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
1335   SunkAddrs.clear();
1336   bool MadeChange = false;
1337
1338   CurInstIterator = BB.begin();
1339   while (CurInstIterator != BB.end())
1340     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++);
1341
1342   return MadeChange;
1343 }
1344
1345 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
1346 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
1347 // find a node corresponding to the value.
1348 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
1349   bool MadeChange = false;
1350   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
1351     Instruction *PrevNonDbgInst = NULL;
1352     for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE;) {
1353       Instruction *Insn = BI; ++BI;
1354       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
1355       if (!DVI) {
1356         PrevNonDbgInst = Insn;
1357         continue;
1358       }
1359
1360       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
1361       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
1362         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
1363         DVI->removeFromParent();
1364         if (isa<PHINode>(VI))
1365           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
1366         else
1367           DVI->insertAfter(VI);
1368         MadeChange = true;
1369         ++NumDbgValueMoved;
1370       }
1371     }
1372   }
1373   return MadeChange;
1374 }