[SeparateConstOffsetFromGEP] garbage-collect intermediate instructions
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / SeparateConstOffsetFromGEP.cpp
1 //===-- SeparateConstOffsetFromGEP.cpp - ------------------------*- C++ -*-===//
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 // Loop unrolling may create many similar GEPs for array accesses.
11 // e.g., a 2-level loop
12 //
13 // float a[32][32]; // global variable
14 //
15 // for (int i = 0; i < 2; ++i) {
16 //   for (int j = 0; j < 2; ++j) {
17 //     ...
18 //     ... = a[x + i][y + j];
19 //     ...
20 //   }
21 // }
22 //
23 // will probably be unrolled to:
24 //
25 // gep %a, 0, %x, %y; load
26 // gep %a, 0, %x, %y + 1; load
27 // gep %a, 0, %x + 1, %y; load
28 // gep %a, 0, %x + 1, %y + 1; load
29 //
30 // LLVM's GVN does not use partial redundancy elimination yet, and is thus
31 // unable to reuse (gep %a, 0, %x, %y). As a result, this misoptimization incurs
32 // significant slowdown in targets with limited addressing modes. For instance,
33 // because the PTX target does not support the reg+reg addressing mode, the
34 // NVPTX backend emits PTX code that literally computes the pointer address of
35 // each GEP, wasting tons of registers. It emits the following PTX for the
36 // first load and similar PTX for other loads.
37 //
38 // mov.u32         %r1, %x;
39 // mov.u32         %r2, %y;
40 // mul.wide.u32    %rl2, %r1, 128;
41 // mov.u64         %rl3, a;
42 // add.s64         %rl4, %rl3, %rl2;
43 // mul.wide.u32    %rl5, %r2, 4;
44 // add.s64         %rl6, %rl4, %rl5;
45 // ld.global.f32   %f1, [%rl6];
46 //
47 // To reduce the register pressure, the optimization implemented in this file
48 // merges the common part of a group of GEPs, so we can compute each pointer
49 // address by adding a simple offset to the common part, saving many registers.
50 //
51 // It works by splitting each GEP into a variadic base and a constant offset.
52 // The variadic base can be computed once and reused by multiple GEPs, and the
53 // constant offsets can be nicely folded into the reg+immediate addressing mode
54 // (supported by most targets) without using any extra register.
55 //
56 // For instance, we transform the four GEPs and four loads in the above example
57 // into:
58 //
59 // base = gep a, 0, x, y
60 // load base
61 // laod base + 1  * sizeof(float)
62 // load base + 32 * sizeof(float)
63 // load base + 33 * sizeof(float)
64 //
65 // Given the transformed IR, a backend that supports the reg+immediate
66 // addressing mode can easily fold the pointer arithmetics into the loads. For
67 // example, the NVPTX backend can easily fold the pointer arithmetics into the
68 // ld.global.f32 instructions, and the resultant PTX uses much fewer registers.
69 //
70 // mov.u32         %r1, %tid.x;
71 // mov.u32         %r2, %tid.y;
72 // mul.wide.u32    %rl2, %r1, 128;
73 // mov.u64         %rl3, a;
74 // add.s64         %rl4, %rl3, %rl2;
75 // mul.wide.u32    %rl5, %r2, 4;
76 // add.s64         %rl6, %rl4, %rl5;
77 // ld.global.f32   %f1, [%rl6]; // so far the same as unoptimized PTX
78 // ld.global.f32   %f2, [%rl6+4]; // much better
79 // ld.global.f32   %f3, [%rl6+128]; // much better
80 // ld.global.f32   %f4, [%rl6+132]; // much better
81 //
82 // Another improvement enabled by the LowerGEP flag is to lower a GEP with
83 // multiple indices to either multiple GEPs with a single index or arithmetic
84 // operations (depending on whether the target uses alias analysis in codegen).
85 // Such transformation can have following benefits:
86 // (1) It can always extract constants in the indices of structure type.
87 // (2) After such Lowering, there are more optimization opportunities such as
88 //     CSE, LICM and CGP.
89 //
90 // E.g. The following GEPs have multiple indices:
91 //  BB1:
92 //    %p = getelementptr [10 x %struct]* %ptr, i64 %i, i64 %j1, i32 3
93 //    load %p
94 //    ...
95 //  BB2:
96 //    %p2 = getelementptr [10 x %struct]* %ptr, i64 %i, i64 %j1, i32 2
97 //    load %p2
98 //    ...
99 //
100 // We can not do CSE for to the common part related to index "i64 %i". Lowering
101 // GEPs can achieve such goals.
102 // If the target does not use alias analysis in codegen, this pass will
103 // lower a GEP with multiple indices into arithmetic operations:
104 //  BB1:
105 //    %1 = ptrtoint [10 x %struct]* %ptr to i64    ; CSE opportunity
106 //    %2 = mul i64 %i, length_of_10xstruct         ; CSE opportunity
107 //    %3 = add i64 %1, %2                          ; CSE opportunity
108 //    %4 = mul i64 %j1, length_of_struct
109 //    %5 = add i64 %3, %4
110 //    %6 = add i64 %3, struct_field_3              ; Constant offset
111 //    %p = inttoptr i64 %6 to i32*
112 //    load %p
113 //    ...
114 //  BB2:
115 //    %7 = ptrtoint [10 x %struct]* %ptr to i64    ; CSE opportunity
116 //    %8 = mul i64 %i, length_of_10xstruct         ; CSE opportunity
117 //    %9 = add i64 %7, %8                          ; CSE opportunity
118 //    %10 = mul i64 %j2, length_of_struct
119 //    %11 = add i64 %9, %10
120 //    %12 = add i64 %11, struct_field_2            ; Constant offset
121 //    %p = inttoptr i64 %12 to i32*
122 //    load %p2
123 //    ...
124 //
125 // If the target uses alias analysis in codegen, this pass will lower a GEP
126 // with multiple indices into multiple GEPs with a single index:
127 //  BB1:
128 //    %1 = bitcast [10 x %struct]* %ptr to i8*     ; CSE opportunity
129 //    %2 = mul i64 %i, length_of_10xstruct         ; CSE opportunity
130 //    %3 = getelementptr i8* %1, i64 %2            ; CSE opportunity
131 //    %4 = mul i64 %j1, length_of_struct
132 //    %5 = getelementptr i8* %3, i64 %4
133 //    %6 = getelementptr i8* %5, struct_field_3    ; Constant offset
134 //    %p = bitcast i8* %6 to i32*
135 //    load %p
136 //    ...
137 //  BB2:
138 //    %7 = bitcast [10 x %struct]* %ptr to i8*     ; CSE opportunity
139 //    %8 = mul i64 %i, length_of_10xstruct         ; CSE opportunity
140 //    %9 = getelementptr i8* %7, i64 %8            ; CSE opportunity
141 //    %10 = mul i64 %j2, length_of_struct
142 //    %11 = getelementptr i8* %9, i64 %10
143 //    %12 = getelementptr i8* %11, struct_field_2  ; Constant offset
144 //    %p2 = bitcast i8* %12 to i32*
145 //    load %p2
146 //    ...
147 //
148 // Lowering GEPs can also benefit other passes such as LICM and CGP.
149 // LICM (Loop Invariant Code Motion) can not hoist/sink a GEP of multiple
150 // indices if one of the index is variant. If we lower such GEP into invariant
151 // parts and variant parts, LICM can hoist/sink those invariant parts.
152 // CGP (CodeGen Prepare) tries to sink address calculations that match the
153 // target's addressing modes. A GEP with multiple indices may not match and will
154 // not be sunk. If we lower such GEP into smaller parts, CGP may sink some of
155 // them. So we end up with a better addressing mode.
156 //
157 //===----------------------------------------------------------------------===//
158
159 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
160 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
161 #include "llvm/IR/Constants.h"
162 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
163 #include "llvm/IR/Instructions.h"
164 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
165 #include "llvm/IR/Module.h"
166 #include "llvm/IR/Operator.h"
167 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
168 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
169 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
170 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
171 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
172 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
173 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
174
175 using namespace llvm;
176
177 static cl::opt<bool> DisableSeparateConstOffsetFromGEP(
178     "disable-separate-const-offset-from-gep", cl::init(false),
179     cl::desc("Do not separate the constant offset from a GEP instruction"),
180     cl::Hidden);
181 // Setting this flag may emit false positives when the input module already
182 // contains dead instructions. Therefore, we set it only in unit tests that are
183 // free of dead code.
184 static cl::opt<bool>
185     VerifyNoDeadCode("reassociate-geps-verify-no-dead-code", cl::init(false),
186                      cl::desc("Verify this pass produces no dead code"),
187                      cl::Hidden);
188
189 namespace {
190
191 /// \brief A helper class for separating a constant offset from a GEP index.
192 ///
193 /// In real programs, a GEP index may be more complicated than a simple addition
194 /// of something and a constant integer which can be trivially splitted. For
195 /// example, to split ((a << 3) | 5) + b, we need to search deeper for the
196 /// constant offset, so that we can separate the index to (a << 3) + b and 5.
197 ///
198 /// Therefore, this class looks into the expression that computes a given GEP
199 /// index, and tries to find a constant integer that can be hoisted to the
200 /// outermost level of the expression as an addition. Not every constant in an
201 /// expression can jump out. e.g., we cannot transform (b * (a + 5)) to (b * a +
202 /// 5); nor can we transform (3 * (a + 5)) to (3 * a + 5), however in this case,
203 /// -instcombine probably already optimized (3 * (a + 5)) to (3 * a + 15).
204 class ConstantOffsetExtractor {
205  public:
206   /// Extracts a constant offset from the given GEP index. It returns the
207   /// new index representing the remainder (equal to the original index minus
208   /// the constant offset), or nullptr if we cannot extract a constant offset.
209   /// \p Idx The given GEP index
210   /// \p GEP The given GEP
211   /// \p UserChainTail Outputs the tail of UserChain so that we can
212   ///                  garbage-collect unused instructions in UserChain.
213    static Value *Extract(Value *Idx, GetElementPtrInst *GEP,
214                          User *&UserChainTail);
215   /// Looks for a constant offset from the given GEP index without extracting
216   /// it. It returns the numeric value of the extracted constant offset (0 if
217   /// failed). The meaning of the arguments are the same as Extract.
218    static int64_t Find(Value *Idx, GetElementPtrInst *GEP);
219
220  private:
221    ConstantOffsetExtractor(Instruction *InsertionPt) : IP(InsertionPt) {}
222   /// Searches the expression that computes V for a non-zero constant C s.t.
223   /// V can be reassociated into the form V' + C. If the searching is
224   /// successful, returns C and update UserChain as a def-use chain from C to V;
225   /// otherwise, UserChain is empty.
226   ///
227   /// \p V            The given expression
228   /// \p SignExtended Whether V will be sign-extended in the computation of the
229   ///                 GEP index
230   /// \p ZeroExtended Whether V will be zero-extended in the computation of the
231   ///                 GEP index
232   /// \p NonNegative  Whether V is guaranteed to be non-negative. For example,
233   ///                 an index of an inbounds GEP is guaranteed to be
234   ///                 non-negative. Levaraging this, we can better split
235   ///                 inbounds GEPs.
236   APInt find(Value *V, bool SignExtended, bool ZeroExtended, bool NonNegative);
237   /// A helper function to look into both operands of a binary operator.
238   APInt findInEitherOperand(BinaryOperator *BO, bool SignExtended,
239                             bool ZeroExtended);
240   /// After finding the constant offset C from the GEP index I, we build a new
241   /// index I' s.t. I' + C = I. This function builds and returns the new
242   /// index I' according to UserChain produced by function "find".
243   ///
244   /// The building conceptually takes two steps:
245   /// 1) iteratively distribute s/zext towards the leaves of the expression tree
246   /// that computes I
247   /// 2) reassociate the expression tree to the form I' + C.
248   ///
249   /// For example, to extract the 5 from sext(a + (b + 5)), we first distribute
250   /// sext to a, b and 5 so that we have
251   ///   sext(a) + (sext(b) + 5).
252   /// Then, we reassociate it to
253   ///   (sext(a) + sext(b)) + 5.
254   /// Given this form, we know I' is sext(a) + sext(b).
255   Value *rebuildWithoutConstOffset();
256   /// After the first step of rebuilding the GEP index without the constant
257   /// offset, distribute s/zext to the operands of all operators in UserChain.
258   /// e.g., zext(sext(a + (b + 5)) (assuming no overflow) =>
259   /// zext(sext(a)) + (zext(sext(b)) + zext(sext(5))).
260   ///
261   /// The function also updates UserChain to point to new subexpressions after
262   /// distributing s/zext. e.g., the old UserChain of the above example is
263   /// 5 -> b + 5 -> a + (b + 5) -> sext(...) -> zext(sext(...)),
264   /// and the new UserChain is
265   /// zext(sext(5)) -> zext(sext(b)) + zext(sext(5)) ->
266   ///   zext(sext(a)) + (zext(sext(b)) + zext(sext(5))
267   ///
268   /// \p ChainIndex The index to UserChain. ChainIndex is initially
269   ///               UserChain.size() - 1, and is decremented during
270   ///               the recursion.
271   Value *distributeExtsAndCloneChain(unsigned ChainIndex);
272   /// Reassociates the GEP index to the form I' + C and returns I'.
273   Value *removeConstOffset(unsigned ChainIndex);
274   /// A helper function to apply ExtInsts, a list of s/zext, to value V.
275   /// e.g., if ExtInsts = [sext i32 to i64, zext i16 to i32], this function
276   /// returns "sext i32 (zext i16 V to i32) to i64".
277   Value *applyExts(Value *V);
278
279   /// Returns true if LHS and RHS have no bits in common, i.e., LHS | RHS == 0.
280   bool NoCommonBits(Value *LHS, Value *RHS) const;
281   /// Computes which bits are known to be one or zero.
282   /// \p KnownOne Mask of all bits that are known to be one.
283   /// \p KnownZero Mask of all bits that are known to be zero.
284   void ComputeKnownBits(Value *V, APInt &KnownOne, APInt &KnownZero) const;
285   /// A helper function that returns whether we can trace into the operands
286   /// of binary operator BO for a constant offset.
287   ///
288   /// \p SignExtended Whether BO is surrounded by sext
289   /// \p ZeroExtended Whether BO is surrounded by zext
290   /// \p NonNegative Whether BO is known to be non-negative, e.g., an in-bound
291   ///                array index.
292   bool CanTraceInto(bool SignExtended, bool ZeroExtended, BinaryOperator *BO,
293                     bool NonNegative);
294
295   /// The path from the constant offset to the old GEP index. e.g., if the GEP
296   /// index is "a * b + (c + 5)". After running function find, UserChain[0] will
297   /// be the constant 5, UserChain[1] will be the subexpression "c + 5", and
298   /// UserChain[2] will be the entire expression "a * b + (c + 5)".
299   ///
300   /// This path helps to rebuild the new GEP index.
301   SmallVector<User *, 8> UserChain;
302   /// A data structure used in rebuildWithoutConstOffset. Contains all
303   /// sext/zext instructions along UserChain.
304   SmallVector<CastInst *, 16> ExtInsts;
305   Instruction *IP;  /// Insertion position of cloned instructions.
306 };
307
308 /// \brief A pass that tries to split every GEP in the function into a variadic
309 /// base and a constant offset. It is a FunctionPass because searching for the
310 /// constant offset may inspect other basic blocks.
311 class SeparateConstOffsetFromGEP : public FunctionPass {
312  public:
313   static char ID;
314   SeparateConstOffsetFromGEP(const TargetMachine *TM = nullptr,
315                              bool LowerGEP = false)
316       : FunctionPass(ID), TM(TM), LowerGEP(LowerGEP) {
317     initializeSeparateConstOffsetFromGEPPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
318   }
319
320   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
321     AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
322     AU.setPreservesCFG();
323   }
324
325   bool runOnFunction(Function &F) override;
326
327  private:
328   /// Tries to split the given GEP into a variadic base and a constant offset,
329   /// and returns true if the splitting succeeds.
330   bool splitGEP(GetElementPtrInst *GEP);
331   /// Lower a GEP with multiple indices into multiple GEPs with a single index.
332   /// Function splitGEP already split the original GEP into a variadic part and
333   /// a constant offset (i.e., AccumulativeByteOffset). This function lowers the
334   /// variadic part into a set of GEPs with a single index and applies
335   /// AccumulativeByteOffset to it.
336   /// \p Variadic                  The variadic part of the original GEP.
337   /// \p AccumulativeByteOffset    The constant offset.
338   void lowerToSingleIndexGEPs(GetElementPtrInst *Variadic,
339                               int64_t AccumulativeByteOffset);
340   /// Lower a GEP with multiple indices into ptrtoint+arithmetics+inttoptr form.
341   /// Function splitGEP already split the original GEP into a variadic part and
342   /// a constant offset (i.e., AccumulativeByteOffset). This function lowers the
343   /// variadic part into a set of arithmetic operations and applies
344   /// AccumulativeByteOffset to it.
345   /// \p Variadic                  The variadic part of the original GEP.
346   /// \p AccumulativeByteOffset    The constant offset.
347   void lowerToArithmetics(GetElementPtrInst *Variadic,
348                           int64_t AccumulativeByteOffset);
349   /// Finds the constant offset within each index and accumulates them. If
350   /// LowerGEP is true, it finds in indices of both sequential and structure
351   /// types, otherwise it only finds in sequential indices. The output
352   /// NeedsExtraction indicates whether we successfully find a non-zero constant
353   /// offset.
354   int64_t accumulateByteOffset(GetElementPtrInst *GEP, bool &NeedsExtraction);
355   /// Canonicalize array indices to pointer-size integers. This helps to
356   /// simplify the logic of splitting a GEP. For example, if a + b is a
357   /// pointer-size integer, we have
358   ///   gep base, a + b = gep (gep base, a), b
359   /// However, this equality may not hold if the size of a + b is smaller than
360   /// the pointer size, because LLVM conceptually sign-extends GEP indices to
361   /// pointer size before computing the address
362   /// (http://llvm.org/docs/LangRef.html#id181).
363   ///
364   /// This canonicalization is very likely already done in clang and
365   /// instcombine. Therefore, the program will probably remain the same.
366   ///
367   /// Returns true if the module changes.
368   ///
369   /// Verified in @i32_add in split-gep.ll
370   bool canonicalizeArrayIndicesToPointerSize(GetElementPtrInst *GEP);
371   /// Verify F is free of dead code.
372   void verifyNoDeadCode(Function &F);
373
374   const TargetMachine *TM;
375   /// Whether to lower a GEP with multiple indices into arithmetic operations or
376   /// multiple GEPs with a single index.
377   bool LowerGEP;
378 };
379 }  // anonymous namespace
380
381 char SeparateConstOffsetFromGEP::ID = 0;
382 INITIALIZE_PASS_BEGIN(
383     SeparateConstOffsetFromGEP, "separate-const-offset-from-gep",
384     "Split GEPs to a variadic base and a constant offset for better CSE", false,
385     false)
386 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
387 INITIALIZE_PASS_END(
388     SeparateConstOffsetFromGEP, "separate-const-offset-from-gep",
389     "Split GEPs to a variadic base and a constant offset for better CSE", false,
390     false)
391
392 FunctionPass *
393 llvm::createSeparateConstOffsetFromGEPPass(const TargetMachine *TM,
394                                            bool LowerGEP) {
395   return new SeparateConstOffsetFromGEP(TM, LowerGEP);
396 }
397
398 bool ConstantOffsetExtractor::CanTraceInto(bool SignExtended,
399                                             bool ZeroExtended,
400                                             BinaryOperator *BO,
401                                             bool NonNegative) {
402   // We only consider ADD, SUB and OR, because a non-zero constant found in
403   // expressions composed of these operations can be easily hoisted as a
404   // constant offset by reassociation.
405   if (BO->getOpcode() != Instruction::Add &&
406       BO->getOpcode() != Instruction::Sub &&
407       BO->getOpcode() != Instruction::Or) {
408     return false;
409   }
410
411   Value *LHS = BO->getOperand(0), *RHS = BO->getOperand(1);
412   // Do not trace into "or" unless it is equivalent to "add". If LHS and RHS
413   // don't have common bits, (LHS | RHS) is equivalent to (LHS + RHS).
414   if (BO->getOpcode() == Instruction::Or && !NoCommonBits(LHS, RHS))
415     return false;
416
417   // In addition, tracing into BO requires that its surrounding s/zext (if
418   // any) is distributable to both operands.
419   //
420   // Suppose BO = A op B.
421   //  SignExtended | ZeroExtended | Distributable?
422   // --------------+--------------+----------------------------------
423   //       0       |      0       | true because no s/zext exists
424   //       0       |      1       | zext(BO) == zext(A) op zext(B)
425   //       1       |      0       | sext(BO) == sext(A) op sext(B)
426   //       1       |      1       | zext(sext(BO)) ==
427   //               |              |     zext(sext(A)) op zext(sext(B))
428   if (BO->getOpcode() == Instruction::Add && !ZeroExtended && NonNegative) {
429     // If a + b >= 0 and (a >= 0 or b >= 0), then
430     //   sext(a + b) = sext(a) + sext(b)
431     // even if the addition is not marked nsw.
432     //
433     // Leveraging this invarient, we can trace into an sext'ed inbound GEP
434     // index if the constant offset is non-negative.
435     //
436     // Verified in @sext_add in split-gep.ll.
437     if (ConstantInt *ConstLHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS)) {
438       if (!ConstLHS->isNegative())
439         return true;
440     }
441     if (ConstantInt *ConstRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
442       if (!ConstRHS->isNegative())
443         return true;
444     }
445   }
446
447   // sext (add/sub nsw A, B) == add/sub nsw (sext A), (sext B)
448   // zext (add/sub nuw A, B) == add/sub nuw (zext A), (zext B)
449   if (BO->getOpcode() == Instruction::Add ||
450       BO->getOpcode() == Instruction::Sub) {
451     if (SignExtended && !BO->hasNoSignedWrap())
452       return false;
453     if (ZeroExtended && !BO->hasNoUnsignedWrap())
454       return false;
455   }
456
457   return true;
458 }
459
460 APInt ConstantOffsetExtractor::findInEitherOperand(BinaryOperator *BO,
461                                                    bool SignExtended,
462                                                    bool ZeroExtended) {
463   // BO being non-negative does not shed light on whether its operands are
464   // non-negative. Clear the NonNegative flag here.
465   APInt ConstantOffset = find(BO->getOperand(0), SignExtended, ZeroExtended,
466                               /* NonNegative */ false);
467   // If we found a constant offset in the left operand, stop and return that.
468   // This shortcut might cause us to miss opportunities of combining the
469   // constant offsets in both operands, e.g., (a + 4) + (b + 5) => (a + b) + 9.
470   // However, such cases are probably already handled by -instcombine,
471   // given this pass runs after the standard optimizations.
472   if (ConstantOffset != 0) return ConstantOffset;
473   ConstantOffset = find(BO->getOperand(1), SignExtended, ZeroExtended,
474                         /* NonNegative */ false);
475   // If U is a sub operator, negate the constant offset found in the right
476   // operand.
477   if (BO->getOpcode() == Instruction::Sub)
478     ConstantOffset = -ConstantOffset;
479   return ConstantOffset;
480 }
481
482 APInt ConstantOffsetExtractor::find(Value *V, bool SignExtended,
483                                     bool ZeroExtended, bool NonNegative) {
484   // TODO(jingyue): We could trace into integer/pointer casts, such as
485   // inttoptr, ptrtoint, bitcast, and addrspacecast. We choose to handle only
486   // integers because it gives good enough results for our benchmarks.
487   unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
488
489   // We cannot do much with Values that are not a User, such as an Argument.
490   User *U = dyn_cast<User>(V);
491   if (U == nullptr) return APInt(BitWidth, 0);
492
493   APInt ConstantOffset(BitWidth, 0);
494   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
495     // Hooray, we found it!
496     ConstantOffset = CI->getValue();
497   } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
498     // Trace into subexpressions for more hoisting opportunities.
499     if (CanTraceInto(SignExtended, ZeroExtended, BO, NonNegative)) {
500       ConstantOffset = findInEitherOperand(BO, SignExtended, ZeroExtended);
501     }
502   } else if (isa<SExtInst>(V)) {
503     ConstantOffset = find(U->getOperand(0), /* SignExtended */ true,
504                           ZeroExtended, NonNegative).sext(BitWidth);
505   } else if (isa<ZExtInst>(V)) {
506     // As an optimization, we can clear the SignExtended flag because
507     // sext(zext(a)) = zext(a). Verified in @sext_zext in split-gep.ll.
508     //
509     // Clear the NonNegative flag, because zext(a) >= 0 does not imply a >= 0.
510     ConstantOffset =
511         find(U->getOperand(0), /* SignExtended */ false,
512              /* ZeroExtended */ true, /* NonNegative */ false).zext(BitWidth);
513   }
514
515   // If we found a non-zero constant offset, add it to the path for
516   // rebuildWithoutConstOffset. Zero is a valid constant offset, but doesn't
517   // help this optimization.
518   if (ConstantOffset != 0)
519     UserChain.push_back(U);
520   return ConstantOffset;
521 }
522
523 Value *ConstantOffsetExtractor::applyExts(Value *V) {
524   Value *Current = V;
525   // ExtInsts is built in the use-def order. Therefore, we apply them to V
526   // in the reversed order.
527   for (auto I = ExtInsts.rbegin(), E = ExtInsts.rend(); I != E; ++I) {
528     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Current)) {
529       // If Current is a constant, apply s/zext using ConstantExpr::getCast.
530       // ConstantExpr::getCast emits a ConstantInt if C is a ConstantInt.
531       Current = ConstantExpr::getCast((*I)->getOpcode(), C, (*I)->getType());
532     } else {
533       Instruction *Ext = (*I)->clone();
534       Ext->setOperand(0, Current);
535       Ext->insertBefore(IP);
536       Current = Ext;
537     }
538   }
539   return Current;
540 }
541
542 Value *ConstantOffsetExtractor::rebuildWithoutConstOffset() {
543   distributeExtsAndCloneChain(UserChain.size() - 1);
544   // Remove all nullptrs (used to be s/zext) from UserChain.
545   unsigned NewSize = 0;
546   for (auto I = UserChain.begin(), E = UserChain.end(); I != E; ++I) {
547     if (*I != nullptr) {
548       UserChain[NewSize] = *I;
549       NewSize++;
550     }
551   }
552   UserChain.resize(NewSize);
553   return removeConstOffset(UserChain.size() - 1);
554 }
555
556 Value *
557 ConstantOffsetExtractor::distributeExtsAndCloneChain(unsigned ChainIndex) {
558   User *U = UserChain[ChainIndex];
559   if (ChainIndex == 0) {
560     assert(isa<ConstantInt>(U));
561     // If U is a ConstantInt, applyExts will return a ConstantInt as well.
562     return UserChain[ChainIndex] = cast<ConstantInt>(applyExts(U));
563   }
564
565   if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(U)) {
566     assert((isa<SExtInst>(Cast) || isa<ZExtInst>(Cast)) &&
567            "We only traced into two types of CastInst: sext and zext");
568     ExtInsts.push_back(Cast);
569     UserChain[ChainIndex] = nullptr;
570     return distributeExtsAndCloneChain(ChainIndex - 1);
571   }
572
573   // Function find only trace into BinaryOperator and CastInst.
574   BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(U);
575   // OpNo = which operand of BO is UserChain[ChainIndex - 1]
576   unsigned OpNo = (BO->getOperand(0) == UserChain[ChainIndex - 1] ? 0 : 1);
577   Value *TheOther = applyExts(BO->getOperand(1 - OpNo));
578   Value *NextInChain = distributeExtsAndCloneChain(ChainIndex - 1);
579
580   BinaryOperator *NewBO = nullptr;
581   if (OpNo == 0) {
582     NewBO = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NextInChain, TheOther,
583                                    BO->getName(), IP);
584   } else {
585     NewBO = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TheOther, NextInChain,
586                                    BO->getName(), IP);
587   }
588   return UserChain[ChainIndex] = NewBO;
589 }
590
591 Value *ConstantOffsetExtractor::removeConstOffset(unsigned ChainIndex) {
592   if (ChainIndex == 0) {
593     assert(isa<ConstantInt>(UserChain[ChainIndex]));
594     return ConstantInt::getNullValue(UserChain[ChainIndex]->getType());
595   }
596
597   BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(UserChain[ChainIndex]);
598   assert(BO->getNumUses() <= 1 &&
599          "distributeExtsAndCloneChain clones each BinaryOperator in "
600          "UserChain, so no one should be used more than "
601          "once");
602
603   unsigned OpNo = (BO->getOperand(0) == UserChain[ChainIndex - 1] ? 0 : 1);
604   assert(BO->getOperand(OpNo) == UserChain[ChainIndex - 1]);
605   Value *NextInChain = removeConstOffset(ChainIndex - 1);
606   Value *TheOther = BO->getOperand(1 - OpNo);
607
608   // If NextInChain is 0 and not the LHS of a sub, we can simplify the
609   // sub-expression to be just TheOther.
610   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NextInChain)) {
611     if (CI->isZero() && !(BO->getOpcode() == Instruction::Sub && OpNo == 0))
612       return TheOther;
613   }
614
615   BinaryOperator::BinaryOps NewOp = BO->getOpcode();
616   if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
617     // Rebuild "or" as "add", because "or" may be invalid for the new
618     // epxression.
619     //
620     // For instance, given
621     //   a | (b + 5) where a and b + 5 have no common bits,
622     // we can extract 5 as the constant offset.
623     //
624     // However, reusing the "or" in the new index would give us
625     //   (a | b) + 5
626     // which does not equal a | (b + 5).
627     //
628     // Replacing the "or" with "add" is fine, because
629     //   a | (b + 5) = a + (b + 5) = (a + b) + 5
630     NewOp = Instruction::Add;
631   }
632
633   BinaryOperator *NewBO;
634   if (OpNo == 0) {
635     NewBO = BinaryOperator::Create(NewOp, NextInChain, TheOther, "", IP);
636   } else {
637     NewBO = BinaryOperator::Create(NewOp, TheOther, NextInChain, "", IP);
638   }
639   NewBO->takeName(BO);
640   return NewBO;
641 }
642
643 Value *ConstantOffsetExtractor::Extract(Value *Idx, GetElementPtrInst *GEP,
644                                         User *&UserChainTail) {
645   ConstantOffsetExtractor Extractor(GEP);
646   // Find a non-zero constant offset first.
647   APInt ConstantOffset =
648       Extractor.find(Idx, /* SignExtended */ false, /* ZeroExtended */ false,
649                      GEP->isInBounds());
650   if (ConstantOffset == 0) {
651     UserChainTail = nullptr;
652     return nullptr;
653   }
654   // Separates the constant offset from the GEP index.
655   Value *IdxWithoutConstOffset = Extractor.rebuildWithoutConstOffset();
656   UserChainTail = Extractor.UserChain.back();
657   return IdxWithoutConstOffset;
658 }
659
660 int64_t ConstantOffsetExtractor::Find(Value *Idx, GetElementPtrInst *GEP) {
661   // If Idx is an index of an inbound GEP, Idx is guaranteed to be non-negative.
662   return ConstantOffsetExtractor(GEP)
663       .find(Idx, /* SignExtended */ false, /* ZeroExtended */ false,
664             GEP->isInBounds())
665       .getSExtValue();
666 }
667
668 void ConstantOffsetExtractor::ComputeKnownBits(Value *V, APInt &KnownOne,
669                                                APInt &KnownZero) const {
670   IntegerType *IT = cast<IntegerType>(V->getType());
671   KnownOne = APInt(IT->getBitWidth(), 0);
672   KnownZero = APInt(IT->getBitWidth(), 0);
673   const DataLayout &DL = IP->getModule()->getDataLayout();
674   llvm::computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, 0);
675 }
676
677 bool ConstantOffsetExtractor::NoCommonBits(Value *LHS, Value *RHS) const {
678   assert(LHS->getType() == RHS->getType() &&
679          "LHS and RHS should have the same type");
680   APInt LHSKnownOne, LHSKnownZero, RHSKnownOne, RHSKnownZero;
681   ComputeKnownBits(LHS, LHSKnownOne, LHSKnownZero);
682   ComputeKnownBits(RHS, RHSKnownOne, RHSKnownZero);
683   return (LHSKnownZero | RHSKnownZero).isAllOnesValue();
684 }
685
686 bool SeparateConstOffsetFromGEP::canonicalizeArrayIndicesToPointerSize(
687     GetElementPtrInst *GEP) {
688   bool Changed = false;
689   const DataLayout &DL = GEP->getModule()->getDataLayout();
690   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(GEP->getType());
691   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(*GEP);
692   for (User::op_iterator I = GEP->op_begin() + 1, E = GEP->op_end();
693        I != E; ++I, ++GTI) {
694     // Skip struct member indices which must be i32.
695     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
696       if ((*I)->getType() != IntPtrTy) {
697         *I = CastInst::CreateIntegerCast(*I, IntPtrTy, true, "idxprom", GEP);
698         Changed = true;
699       }
700     }
701   }
702   return Changed;
703 }
704
705 int64_t
706 SeparateConstOffsetFromGEP::accumulateByteOffset(GetElementPtrInst *GEP,
707                                                  bool &NeedsExtraction) {
708   NeedsExtraction = false;
709   int64_t AccumulativeByteOffset = 0;
710   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(*GEP);
711   const DataLayout &DL = GEP->getModule()->getDataLayout();
712   for (unsigned I = 1, E = GEP->getNumOperands(); I != E; ++I, ++GTI) {
713     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
714       // Tries to extract a constant offset from this GEP index.
715       int64_t ConstantOffset =
716           ConstantOffsetExtractor::Find(GEP->getOperand(I), GEP);
717       if (ConstantOffset != 0) {
718         NeedsExtraction = true;
719         // A GEP may have multiple indices.  We accumulate the extracted
720         // constant offset to a byte offset, and later offset the remainder of
721         // the original GEP with this byte offset.
722         AccumulativeByteOffset +=
723             ConstantOffset * DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
724       }
725     } else if (LowerGEP) {
726       StructType *StTy = cast<StructType>(*GTI);
727       uint64_t Field = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(I))->getZExtValue();
728       // Skip field 0 as the offset is always 0.
729       if (Field != 0) {
730         NeedsExtraction = true;
731         AccumulativeByteOffset +=
732             DL.getStructLayout(StTy)->getElementOffset(Field);
733       }
734     }
735   }
736   return AccumulativeByteOffset;
737 }
738
739 void SeparateConstOffsetFromGEP::lowerToSingleIndexGEPs(
740     GetElementPtrInst *Variadic, int64_t AccumulativeByteOffset) {
741   IRBuilder<> Builder(Variadic);
742   const DataLayout &DL = Variadic->getModule()->getDataLayout();
743   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(Variadic->getType());
744
745   Type *I8PtrTy =
746       Builder.getInt8PtrTy(Variadic->getType()->getPointerAddressSpace());
747   Value *ResultPtr = Variadic->getOperand(0);
748   if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
749     ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
750
751   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(*Variadic);
752   // Create an ugly GEP for each sequential index. We don't create GEPs for
753   // structure indices, as they are accumulated in the constant offset index.
754   for (unsigned I = 1, E = Variadic->getNumOperands(); I != E; ++I, ++GTI) {
755     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
756       Value *Idx = Variadic->getOperand(I);
757       // Skip zero indices.
758       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx))
759         if (CI->isZero())
760           continue;
761
762       APInt ElementSize = APInt(IntPtrTy->getIntegerBitWidth(),
763                                 DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
764       // Scale the index by element size.
765       if (ElementSize != 1) {
766         if (ElementSize.isPowerOf2()) {
767           Idx = Builder.CreateShl(
768               Idx, ConstantInt::get(IntPtrTy, ElementSize.logBase2()));
769         } else {
770           Idx = Builder.CreateMul(Idx, ConstantInt::get(IntPtrTy, ElementSize));
771         }
772       }
773       // Create an ugly GEP with a single index for each index.
774       ResultPtr =
775           Builder.CreateGEP(Builder.getInt8Ty(), ResultPtr, Idx, "uglygep");
776     }
777   }
778
779   // Create a GEP with the constant offset index.
780   if (AccumulativeByteOffset != 0) {
781     Value *Offset = ConstantInt::get(IntPtrTy, AccumulativeByteOffset);
782     ResultPtr =
783         Builder.CreateGEP(Builder.getInt8Ty(), ResultPtr, Offset, "uglygep");
784   }
785   if (ResultPtr->getType() != Variadic->getType())
786     ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, Variadic->getType());
787
788   Variadic->replaceAllUsesWith(ResultPtr);
789   Variadic->eraseFromParent();
790 }
791
792 void
793 SeparateConstOffsetFromGEP::lowerToArithmetics(GetElementPtrInst *Variadic,
794                                                int64_t AccumulativeByteOffset) {
795   IRBuilder<> Builder(Variadic);
796   const DataLayout &DL = Variadic->getModule()->getDataLayout();
797   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(Variadic->getType());
798
799   Value *ResultPtr = Builder.CreatePtrToInt(Variadic->getOperand(0), IntPtrTy);
800   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(*Variadic);
801   // Create ADD/SHL/MUL arithmetic operations for each sequential indices. We
802   // don't create arithmetics for structure indices, as they are accumulated
803   // in the constant offset index.
804   for (unsigned I = 1, E = Variadic->getNumOperands(); I != E; ++I, ++GTI) {
805     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
806       Value *Idx = Variadic->getOperand(I);
807       // Skip zero indices.
808       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx))
809         if (CI->isZero())
810           continue;
811
812       APInt ElementSize = APInt(IntPtrTy->getIntegerBitWidth(),
813                                 DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
814       // Scale the index by element size.
815       if (ElementSize != 1) {
816         if (ElementSize.isPowerOf2()) {
817           Idx = Builder.CreateShl(
818               Idx, ConstantInt::get(IntPtrTy, ElementSize.logBase2()));
819         } else {
820           Idx = Builder.CreateMul(Idx, ConstantInt::get(IntPtrTy, ElementSize));
821         }
822       }
823       // Create an ADD for each index.
824       ResultPtr = Builder.CreateAdd(ResultPtr, Idx);
825     }
826   }
827
828   // Create an ADD for the constant offset index.
829   if (AccumulativeByteOffset != 0) {
830     ResultPtr = Builder.CreateAdd(
831         ResultPtr, ConstantInt::get(IntPtrTy, AccumulativeByteOffset));
832   }
833
834   ResultPtr = Builder.CreateIntToPtr(ResultPtr, Variadic->getType());
835   Variadic->replaceAllUsesWith(ResultPtr);
836   Variadic->eraseFromParent();
837 }
838
839 bool SeparateConstOffsetFromGEP::splitGEP(GetElementPtrInst *GEP) {
840   // Skip vector GEPs.
841   if (GEP->getType()->isVectorTy())
842     return false;
843
844   // The backend can already nicely handle the case where all indices are
845   // constant.
846   if (GEP->hasAllConstantIndices())
847     return false;
848
849   bool Changed = canonicalizeArrayIndicesToPointerSize(GEP);
850
851   bool NeedsExtraction;
852   int64_t AccumulativeByteOffset = accumulateByteOffset(GEP, NeedsExtraction);
853
854   if (!NeedsExtraction)
855     return Changed;
856   // If LowerGEP is disabled, before really splitting the GEP, check whether the
857   // backend supports the addressing mode we are about to produce. If no, this
858   // splitting probably won't be beneficial.
859   // If LowerGEP is enabled, even the extracted constant offset can not match
860   // the addressing mode, we can still do optimizations to other lowered parts
861   // of variable indices. Therefore, we don't check for addressing modes in that
862   // case.
863   if (!LowerGEP) {
864     TargetTransformInfo &TTI =
865         getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(
866             *GEP->getParent()->getParent());
867     if (!TTI.isLegalAddressingMode(GEP->getType()->getElementType(),
868                                    /*BaseGV=*/nullptr, AccumulativeByteOffset,
869                                    /*HasBaseReg=*/true, /*Scale=*/0)) {
870       return Changed;
871     }
872   }
873
874   // Remove the constant offset in each sequential index. The resultant GEP
875   // computes the variadic base.
876   // Notice that we don't remove struct field indices here. If LowerGEP is
877   // disabled, a structure index is not accumulated and we still use the old
878   // one. If LowerGEP is enabled, a structure index is accumulated in the
879   // constant offset. LowerToSingleIndexGEPs or lowerToArithmetics will later
880   // handle the constant offset and won't need a new structure index.
881   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(*GEP);
882   for (unsigned I = 1, E = GEP->getNumOperands(); I != E; ++I, ++GTI) {
883     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
884       // Splits this GEP index into a variadic part and a constant offset, and
885       // uses the variadic part as the new index.
886       Value *OldIdx = GEP->getOperand(I);
887       User *UserChainTail;
888       Value *NewIdx =
889           ConstantOffsetExtractor::Extract(OldIdx, GEP, UserChainTail);
890       if (NewIdx != nullptr) {
891         // Switches to the index with the constant offset removed.
892         GEP->setOperand(I, NewIdx);
893         // After switching to the new index, we can garbage-collect UserChain
894         // and the old index if they are not used.
895         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(UserChainTail);
896         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldIdx);
897       }
898     }
899   }
900
901   // Clear the inbounds attribute because the new index may be off-bound.
902   // e.g.,
903   //
904   // b = add i64 a, 5
905   // addr = gep inbounds float* p, i64 b
906   //
907   // is transformed to:
908   //
909   // addr2 = gep float* p, i64 a
910   // addr = gep float* addr2, i64 5
911   //
912   // If a is -4, although the old index b is in bounds, the new index a is
913   // off-bound. http://llvm.org/docs/LangRef.html#id181 says "if the
914   // inbounds keyword is not present, the offsets are added to the base
915   // address with silently-wrapping two's complement arithmetic".
916   // Therefore, the final code will be a semantically equivalent.
917   //
918   // TODO(jingyue): do some range analysis to keep as many inbounds as
919   // possible. GEPs with inbounds are more friendly to alias analysis.
920   GEP->setIsInBounds(false);
921
922   // Lowers a GEP to either GEPs with a single index or arithmetic operations.
923   if (LowerGEP) {
924     // As currently BasicAA does not analyze ptrtoint/inttoptr, do not lower to
925     // arithmetic operations if the target uses alias analysis in codegen.
926     if (TM && TM->getSubtargetImpl(*GEP->getParent()->getParent())->useAA())
927       lowerToSingleIndexGEPs(GEP, AccumulativeByteOffset);
928     else
929       lowerToArithmetics(GEP, AccumulativeByteOffset);
930     return true;
931   }
932
933   // No need to create another GEP if the accumulative byte offset is 0.
934   if (AccumulativeByteOffset == 0)
935     return true;
936
937   // Offsets the base with the accumulative byte offset.
938   //
939   //   %gep                        ; the base
940   //   ... %gep ...
941   //
942   // => add the offset
943   //
944   //   %gep2                       ; clone of %gep
945   //   %new.gep = gep %gep2, <offset / sizeof(*%gep)>
946   //   %gep                        ; will be removed
947   //   ... %gep ...
948   //
949   // => replace all uses of %gep with %new.gep and remove %gep
950   //
951   //   %gep2                       ; clone of %gep
952   //   %new.gep = gep %gep2, <offset / sizeof(*%gep)>
953   //   ... %new.gep ...
954   //
955   // If AccumulativeByteOffset is not a multiple of sizeof(*%gep), we emit an
956   // uglygep (http://llvm.org/docs/GetElementPtr.html#what-s-an-uglygep):
957   // bitcast %gep2 to i8*, add the offset, and bitcast the result back to the
958   // type of %gep.
959   //
960   //   %gep2                       ; clone of %gep
961   //   %0       = bitcast %gep2 to i8*
962   //   %uglygep = gep %0, <offset>
963   //   %new.gep = bitcast %uglygep to <type of %gep>
964   //   ... %new.gep ...
965   Instruction *NewGEP = GEP->clone();
966   NewGEP->insertBefore(GEP);
967
968   // Per ANSI C standard, signed / unsigned = unsigned and signed % unsigned =
969   // unsigned.. Therefore, we cast ElementTypeSizeOfGEP to signed because it is
970   // used with unsigned integers later.
971   const DataLayout &DL = GEP->getModule()->getDataLayout();
972   int64_t ElementTypeSizeOfGEP = static_cast<int64_t>(
973       DL.getTypeAllocSize(GEP->getType()->getElementType()));
974   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(GEP->getType());
975   if (AccumulativeByteOffset % ElementTypeSizeOfGEP == 0) {
976     // Very likely. As long as %gep is natually aligned, the byte offset we
977     // extracted should be a multiple of sizeof(*%gep).
978     int64_t Index = AccumulativeByteOffset / ElementTypeSizeOfGEP;
979     NewGEP = GetElementPtrInst::Create(GEP->getResultElementType(), NewGEP,
980                                        ConstantInt::get(IntPtrTy, Index, true),
981                                        GEP->getName(), GEP);
982   } else {
983     // Unlikely but possible. For example,
984     // #pragma pack(1)
985     // struct S {
986     //   int a[3];
987     //   int64 b[8];
988     // };
989     // #pragma pack()
990     //
991     // Suppose the gep before extraction is &s[i + 1].b[j + 3]. After
992     // extraction, it becomes &s[i].b[j] and AccumulativeByteOffset is
993     // sizeof(S) + 3 * sizeof(int64) = 100, which is not a multiple of
994     // sizeof(int64).
995     //
996     // Emit an uglygep in this case.
997     Type *I8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(GEP->getContext(),
998                                        GEP->getPointerAddressSpace());
999     NewGEP = new BitCastInst(NewGEP, I8PtrTy, "", GEP);
1000     NewGEP = GetElementPtrInst::Create(
1001         Type::getInt8Ty(GEP->getContext()), NewGEP,
1002         ConstantInt::get(IntPtrTy, AccumulativeByteOffset, true), "uglygep",
1003         GEP);
1004     if (GEP->getType() != I8PtrTy)
1005       NewGEP = new BitCastInst(NewGEP, GEP->getType(), GEP->getName(), GEP);
1006   }
1007
1008   GEP->replaceAllUsesWith(NewGEP);
1009   GEP->eraseFromParent();
1010
1011   return true;
1012 }
1013
1014 bool SeparateConstOffsetFromGEP::runOnFunction(Function &F) {
1015   if (skipOptnoneFunction(F))
1016     return false;
1017
1018   if (DisableSeparateConstOffsetFromGEP)
1019     return false;
1020
1021   bool Changed = false;
1022   for (Function::iterator B = F.begin(), BE = F.end(); B != BE; ++B) {
1023     for (BasicBlock::iterator I = B->begin(), IE = B->end(); I != IE; ) {
1024       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I++)) {
1025         Changed |= splitGEP(GEP);
1026       }
1027       // No need to split GEP ConstantExprs because all its indices are constant
1028       // already.
1029     }
1030   }
1031
1032   if (VerifyNoDeadCode)
1033     verifyNoDeadCode(F);
1034
1035   return Changed;
1036 }
1037
1038 void SeparateConstOffsetFromGEP::verifyNoDeadCode(Function &F) {
1039   for (auto &B : F) {
1040     for (auto &I : B) {
1041       if (isInstructionTriviallyDead(&I)) {
1042         std::string ErrMessage;
1043         raw_string_ostream RSO(ErrMessage);
1044         RSO << "Dead instruction detected!\n" << I << "\n";
1045         llvm_unreachable(RSO.str().c_str());
1046       }
1047     }
1048   }
1049 }