lib/Transforms/Scalar/SimplifyLibCalls.cpp

   1 //===- SimplifyLibCalls.cpp - Optimize specific well-known library calls --===//
   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 file implements a simple pass that applies a variety of small
  11 // optimizations for calls to specific well-known function calls (e.g. runtime
  12 // library functions).   Any optimization that takes the very simple form
  13 // "replace call to library function with simpler code that provides the same
  14 // result" belongs in this file.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "simplify-libcalls"
  19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  20 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  21 #include "llvm/IRBuilder.h"
  22 #include "llvm/Intrinsics.h"
  23 #include "llvm/LLVMContext.h"
  24 #include "llvm/Module.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34 #include "llvm/DataLayout.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  36 #include "llvm/Config/config.h"            // FIXME: Shouldn't depend on host!
  37 using namespace llvm;
  38
  39 STATISTIC(NumSimplified, "Number of library calls simplified");
  40 STATISTIC(NumAnnotated, "Number of attributes added to library functions");
  41
  42 static cl::opt<bool> UnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
  43                                    cl::init(false),
  44                                    cl::desc("Enable unsafe double to float "
  45                                             "shrinking for math lib calls"));
  46 //===----------------------------------------------------------------------===//
  47 // Optimizer Base Class
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49
  50 /// This class is the abstract base class for the set of optimizations that
  51 /// corresponds to one library call.
  52 namespace {
  53 class LibCallOptimization {
  54 protected:
  55   Function *Caller;
  56   const DataLayout *TD;
  57   const TargetLibraryInfo *TLI;
  58   LLVMContext* Context;
  59 public:
  60   LibCallOptimization() { }
  61   virtual ~LibCallOptimization() {}
  62
  63   /// CallOptimizer - This pure virtual method is implemented by base classes to
  64   /// do various optimizations.  If this returns null then no transformation was
  65   /// performed.  If it returns CI, then it transformed the call and CI is to be
  66   /// deleted.  If it returns something else, replace CI with the new value and
  67   /// delete CI.
  68   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B)
  69     =0;
  70
  71   Value *OptimizeCall(CallInst *CI, const DataLayout *TD,
  72                       const TargetLibraryInfo *TLI, IRBuilder<> &B) {
  73     Caller = CI->getParent()->getParent();
  74     this->TD = TD;
  75     this->TLI = TLI;
  76     if (CI->getCalledFunction())
  77       Context = &CI->getCalledFunction()->getContext();
  78
  79     // We never change the calling convention.
  80     if (CI->getCallingConv() != llvm::CallingConv::C)
  81       return NULL;
  82
  83     return CallOptimizer(CI->getCalledFunction(), CI, B);
  84   }
  85 };
  86 } // End anonymous namespace.
  87
  88
  89 //===----------------------------------------------------------------------===//
  90 // Helper Functions
  91 //===----------------------------------------------------------------------===//
  92
  93 static bool CallHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
  94   for (CallInst::const_op_iterator it = CI->op_begin(), e = CI->op_end();
  95        it != e; ++it) {
  96     if ((*it)->getType()->isFloatingPointTy())
  97       return true;
  98   }
  99   return false;
 100 }
 101
 102 /// IsOnlyUsedInEqualityComparison - Return true if it is only used in equality
 103 /// comparisons with With.
 104 static bool IsOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
 105   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
 106        UI != E; ++UI) {
 107     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(*UI))
 108       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
 109         continue;
 110     // Unknown instruction.
 111     return false;
 112   }
 113   return true;
 114 }
 115
 116 //===----------------------------------------------------------------------===//
 117 // String and Memory LibCall Optimizations
 118 //===----------------------------------------------------------------------===//
 119
 120 namespace {
 121 //===---------------------------------------===//
 122 // 'strcspn' Optimizations
 123
 124 struct StrCSpnOpt : public LibCallOptimization {
 125   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 126     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 127     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 128         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 129         FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 130         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 131       return 0;
 132
 133     StringRef S1, S2;
 134     bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 135     bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 136
 137     // strcspn("", s) -> 0
 138     if (HasS1 && S1.empty())
 139       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 140
 141     // Constant folding.
 142     if (HasS1 && HasS2) {
 143       size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
 144       if (Pos == StringRef::npos) Pos = S1.size();
 145       return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 146     }
 147
 148     // strcspn(s, "") -> strlen(s)
 149     if (TD && HasS2 && S2.empty())
 150       return EmitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 151
 152     return 0;
 153   }
 154 };
 155
 156 //===---------------------------------------===//
 157 // 'strstr' Optimizations
 158
 159 struct StrStrOpt : public LibCallOptimization {
 160   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 161     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 162     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 163         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 164         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 165         !FT->getReturnType()->isPointerTy())
 166       return 0;
 167
 168     // fold strstr(x, x) -> x.
 169     if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
 170       return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 171
 172     // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
 173     if (TD && IsOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
 174       Value *StrLen = EmitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 175       if (!StrLen)
 176         return 0;
 177       Value *StrNCmp = EmitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 178                                    StrLen, B, TD, TLI);
 179       if (!StrNCmp)
 180         return 0;
 181       for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), UE = CI->use_end();
 182            UI != UE; ) {
 183         ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
 184         Value *Cmp = B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
 185                                   ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()),
 186                                   "cmp");
 187         Old->replaceAllUsesWith(Cmp);
 188         Old->eraseFromParent();
 189       }
 190       return CI;
 191     }
 192
 193     // See if either input string is a constant string.
 194     StringRef SearchStr, ToFindStr;
 195     bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
 196     bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
 197
 198     // fold strstr(x, "") -> x.
 199     if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
 200       return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 201
 202     // If both strings are known, constant fold it.
 203     if (HasStr1 && HasStr2) {
 204       std::string::size_type Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
 205
 206       if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
 207         return Constant::getNullValue(CI->getType());
 208
 209       // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
 210       Value *Result = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 211       Result = B.CreateConstInBoundsGEP1_64(Result, Offset, "strstr");
 212       return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
 213     }
 214
 215     // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
 216     if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
 217       Value *StrChr= EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TD, TLI);
 218       return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : 0;
 219     }
 220     return 0;
 221   }
 222 };
 223
 224
 225 //===---------------------------------------===//
 226 // 'memcmp' Optimizations
 227
 228 struct MemCmpOpt : public LibCallOptimization {
 229   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 230     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 231     if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 232         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 233         !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32))
 234       return 0;
 235
 236     Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
 237
 238     if (LHS == RHS)  // memcmp(s,s,x) -> 0
 239       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 240
 241     // Make sure we have a constant length.
 242     ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 243     if (!LenC) return 0;
 244     uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
 245
 246     if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
 247       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 248
 249     // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
 250     if (Len == 1) {
 251       Value *LHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(LHS, B), "lhsc"),
 252                                  CI->getType(), "lhsv");
 253       Value *RHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(RHS, B), "rhsc"),
 254                                  CI->getType(), "rhsv");
 255       return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
 256     }
 257
 258     // Constant folding: memcmp(x, y, l) -> cnst (all arguments are constant)
 259     StringRef LHSStr, RHSStr;
 260     if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
 261         getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
 262       // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
 263       if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
 264         return 0;
 265       uint64_t Ret = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
 266       return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
 267     }
 268
 269     return 0;
 270   }
 271 };
 272
 273 //===---------------------------------------===//
 274 // 'memcpy' Optimizations
 275
 276 struct MemCpyOpt : public LibCallOptimization {
 277   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 278     // These optimizations require DataLayout.
 279     if (!TD) return 0;
 280
 281     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 282     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 283         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 284         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 285         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(*Context))
 286       return 0;
 287
 288     // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(x, y, n, 1)
 289     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 290                    CI->getArgOperand(2), 1);
 291     return CI->getArgOperand(0);
 292   }
 293 };
 294
 295 //===---------------------------------------===//
 296 // 'memmove' Optimizations
 297
 298 struct MemMoveOpt : public LibCallOptimization {
 299   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 300     // These optimizations require DataLayout.
 301     if (!TD) return 0;
 302
 303     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 304     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 305         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 306         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 307         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(*Context))
 308       return 0;
 309
 310     // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(x, y, n, 1)
 311     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 312                     CI->getArgOperand(2), 1);
 313     return CI->getArgOperand(0);
 314   }
 315 };
 316
 317 //===---------------------------------------===//
 318 // 'memset' Optimizations
 319
 320 struct MemSetOpt : public LibCallOptimization {
 321   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 322     // These optimizations require DataLayout.
 323     if (!TD) return 0;
 324
 325     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 326     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 327         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 328         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
 329         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(*Context))
 330       return 0;
 331
 332     // memset(p, v, n) -> llvm.memset(p, v, n, 1)
 333     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
 334     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
 335     return CI->getArgOperand(0);
 336   }
 337 };
 338
 339 //===----------------------------------------------------------------------===//
 340 // Math Library Optimizations
 341 //===----------------------------------------------------------------------===//
 342
 343 //===---------------------------------------===//
 344 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Unary Functions like 'floor'
 345
 346 struct UnaryDoubleFPOpt : public LibCallOptimization {
 347   bool CheckRetType;
 348   UnaryDoubleFPOpt(bool CheckReturnType): CheckRetType(CheckReturnType) {}
 349   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 350     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 351     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isDoubleTy() ||
 352         !FT->getParamType(0)->isDoubleTy())
 353       return 0;
 354
 355     if (CheckRetType) {
 356       // Check if all the uses for function like 'sin' are converted to float.
 357       for (Value::use_iterator UseI = CI->use_begin(); UseI != CI->use_end();
 358           ++UseI) {
 359         FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(*UseI);
 360         if (Cast == 0 || !Cast->getType()->isFloatTy())
 361           return 0;
 362       }
 363     }
 364
 365     // If this is something like 'floor((double)floatval)', convert to floorf.
 366     FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(CI->getArgOperand(0));
 367     if (Cast == 0 || !Cast->getOperand(0)->getType()->isFloatTy())
 368       return 0;
 369
 370     // floor((double)floatval) -> (double)floorf(floatval)
 371     Value *V = Cast->getOperand(0);
 372     V = EmitUnaryFloatFnCall(V, Callee->getName(), B, Callee->getAttributes());
 373     return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
 374   }
 375 };
 376
 377 //===---------------------------------------===//
 378 // 'cos*' Optimizations
 379 struct CosOpt : public LibCallOptimization {
 380   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 381     Value *Ret = NULL;
 382     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "cos" &&
 383         TLI->has(LibFunc::cosf)) {
 384       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 385       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 386     }
 387
 388     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 389     // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
 390     // result type.
 391     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 392         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 393       return Ret;
 394
 395     // cos(-x) -> cos(x)
 396     Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
 397     if (BinaryOperator::isFNeg(Op1)) {
 398       BinaryOperator *BinExpr = cast<BinaryOperator>(Op1);
 399       return B.CreateCall(Callee, BinExpr->getOperand(1), "cos");
 400     }
 401     return Ret;
 402   }
 403 };
 404
 405 //===---------------------------------------===//
 406 // 'pow*' Optimizations
 407
 408 struct PowOpt : public LibCallOptimization {
 409   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 410     Value *Ret = NULL;
 411     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "pow" &&
 412         TLI->has(LibFunc::powf)) {
 413       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 414       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 415     }
 416
 417     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 418     // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 419     // result type.
 420     if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 421         FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 422         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 423       return Ret;
 424
 425     Value *Op1 = CI->getArgOperand(0), *Op2 = CI->getArgOperand(1);
 426     if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 427       if (Op1C->isExactlyValue(1.0))  // pow(1.0, x) -> 1.0
 428         return Op1C;
 429       if (Op1C->isExactlyValue(2.0))  // pow(2.0, x) -> exp2(x)
 430         return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, "exp2", B, Callee->getAttributes());
 431     }
 432
 433     ConstantFP *Op2C = dyn_cast<ConstantFP>(Op2);
 434     if (Op2C == 0) return Ret;
 435
 436     if (Op2C->getValueAPF().isZero())  // pow(x, 0.0) -> 1.0
 437       return ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0);
 438
 439     if (Op2C->isExactlyValue(0.5)) {
 440       // Expand pow(x, 0.5) to (x == -infinity ? +infinity : fabs(sqrt(x))).
 441       // This is faster than calling pow, and still handles negative zero
 442       // and negative infinity correctly.
 443       // TODO: In fast-math mode, this could be just sqrt(x).
 444       // TODO: In finite-only mode, this could be just fabs(sqrt(x)).
 445       Value *Inf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType());
 446       Value *NegInf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType(), true);
 447       Value *Sqrt = EmitUnaryFloatFnCall(Op1, "sqrt", B,
 448                                          Callee->getAttributes());
 449       Value *FAbs = EmitUnaryFloatFnCall(Sqrt, "fabs", B,
 450                                          Callee->getAttributes());
 451       Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Op1, NegInf);
 452       Value *Sel = B.CreateSelect(FCmp, Inf, FAbs);
 453       return Sel;
 454     }
 455
 456     if (Op2C->isExactlyValue(1.0))  // pow(x, 1.0) -> x
 457       return Op1;
 458     if (Op2C->isExactlyValue(2.0))  // pow(x, 2.0) -> x*x
 459       return B.CreateFMul(Op1, Op1, "pow2");
 460     if (Op2C->isExactlyValue(-1.0)) // pow(x, -1.0) -> 1.0/x
 461       return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0),
 462                           Op1, "powrecip");
 463     return 0;
 464   }
 465 };
 466
 467 //===---------------------------------------===//
 468 // 'exp2' Optimizations
 469
 470 struct Exp2Opt : public LibCallOptimization {
 471   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 472     Value *Ret = NULL;
 473     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "exp2" &&
 474         TLI->has(LibFunc::exp2)) {
 475       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 476       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 477     }
 478
 479     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 480     // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
 481     // result type.
 482     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 483         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 484       return Ret;
 485
 486     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 487     // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
 488     // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
 489     Value *LdExpArg = 0;
 490     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
 491       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
 492         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
 493     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
 494       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
 495         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
 496     }
 497
 498     if (LdExpArg) {
 499       const char *Name;
 500       if (Op->getType()->isFloatTy())
 501         Name = "ldexpf";
 502       else if (Op->getType()->isDoubleTy())
 503         Name = "ldexp";
 504       else
 505         Name = "ldexpl";
 506
 507       Constant *One = ConstantFP::get(*Context, APFloat(1.0f));
 508       if (!Op->getType()->isFloatTy())
 509         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
 510
 511       Module *M = Caller->getParent();
 512       Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, Op->getType(),
 513                                              Op->getType(),
 514                                              B.getInt32Ty(), NULL);
 515       CallInst *CI = B.CreateCall2(Callee, One, LdExpArg);
 516       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
 517         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
 518
 519       return CI;
 520     }
 521     return Ret;
 522   }
 523 };
 524
 525 //===----------------------------------------------------------------------===//
 526 // Integer Optimizations
 527 //===----------------------------------------------------------------------===//
 528
 529 //===---------------------------------------===//
 530 // 'ffs*' Optimizations
 531
 532 struct FFSOpt : public LibCallOptimization {
 533   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 534     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 535     // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 536     // result type.
 537     if (FT->getNumParams() != 1 ||
 538         !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
 539         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy())
 540       return 0;
 541
 542     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 543
 544     // Constant fold.
 545     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
 546       if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
 547         return B.getInt32(0);
 548       // ffs(c) -> cttz(c)+1
 549       return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
 550     }
 551
 552     // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
 553     Type *ArgType = Op->getType();
 554     Value *F = Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(),
 555                                          Intrinsic::cttz, ArgType);
 556     Value *V = B.CreateCall2(F, Op, B.getFalse(), "cttz");
 557     V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
 558     V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
 559
 560     Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
 561     return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
 562   }
 563 };
 564
 565 //===---------------------------------------===//
 566 // 'isdigit' Optimizations
 567
 568 struct IsDigitOpt : public LibCallOptimization {
 569   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 570     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 571     // We require integer(i32)
 572     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 573         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 574       return 0;
 575
 576     // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
 577     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 578     Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
 579     Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
 580     return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
 581   }
 582 };
 583
 584 //===---------------------------------------===//
 585 // 'isascii' Optimizations
 586
 587 struct IsAsciiOpt : public LibCallOptimization {
 588   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 589     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 590     // We require integer(i32)
 591     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 592         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 593       return 0;
 594
 595     // isascii(c) -> c <u 128
 596     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 597     Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
 598     return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
 599   }
 600 };
 601
 602 //===---------------------------------------===//
 603 // 'abs', 'labs', 'llabs' Optimizations
 604
 605 struct AbsOpt : public LibCallOptimization {
 606   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 607     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 608     // We require integer(integer) where the types agree.
 609     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 610         FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
 611       return 0;
 612
 613     // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
 614     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 615     Value *Pos = B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()),
 616                                  "ispos");
 617     Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
 618     return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
 619   }
 620 };
 621
 622
 623 //===---------------------------------------===//
 624 // 'toascii' Optimizations
 625
 626 struct ToAsciiOpt : public LibCallOptimization {
 627   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 628     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 629     // We require i32(i32)
 630     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 631         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 632       return 0;
 633
 634     // isascii(c) -> c & 0x7f
 635     return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
 636                        ConstantInt::get(CI->getType(),0x7F));
 637   }
 638 };
 639
 640 //===----------------------------------------------------------------------===//
 641 // Formatting and IO Optimizations
 642 //===----------------------------------------------------------------------===//
 643
 644 //===---------------------------------------===//
 645 // 'printf' Optimizations
 646
 647 struct PrintFOpt : public LibCallOptimization {
 648   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 649                                    IRBuilder<> &B) {
 650     // Check for a fixed format string.
 651     StringRef FormatStr;
 652     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
 653       return 0;
 654
 655     // Empty format string -> noop.
 656     if (FormatStr.empty())  // Tolerate printf's declared void.
 657       return CI->use_empty() ? (Value*)CI :
 658                                ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 659
 660     // Do not do any of the following transformations if the printf return value
 661     // is used, in general the printf return value is not compatible with either
 662     // putchar() or puts().
 663     if (!CI->use_empty())
 664       return 0;
 665
 666     // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
 667     if (FormatStr.size() == 1) {
 668       Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TD, TLI);
 669       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 670       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 671     }
 672
 673     // printf("foo\n") --> puts("foo")
 674     if (FormatStr[FormatStr.size()-1] == '\n' &&
 675         FormatStr.find('%') == std::string::npos) {  // no format characters.
 676       // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
 677       // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
 678       FormatStr = FormatStr.drop_back();
 679       Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
 680       Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TD, TLI);
 681       return (CI->use_empty() || !NewCI) ?
 682               NewCI :
 683               ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size()+1);
 684     }
 685
 686     // Optimize specific format strings.
 687     // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
 688     if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
 689         CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
 690       Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 691
 692       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 693       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 694     }
 695
 696     // printf("%s\n", str) --> puts(str)
 697     if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
 698         CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
 699       return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 700     }
 701     return 0;
 702   }
 703
 704   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 705     // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
 706     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 707     if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 708         !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 709           FT->getReturnType()->isVoidTy()))
 710       return 0;
 711
 712     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 713       return V;
 714     }
 715
 716     // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
 717     // arguments.
 718     if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 719       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 720       Constant *IPrintFFn =
 721         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
 722       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 723       New->setCalledFunction(IPrintFFn);
 724       B.Insert(New);
 725       return New;
 726     }
 727     return 0;
 728   }
 729 };
 730
 731 //===---------------------------------------===//
 732 // 'sprintf' Optimizations
 733
 734 struct SPrintFOpt : public LibCallOptimization {
 735   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 736                                    IRBuilder<> &B) {
 737     // Check for a fixed format string.
 738     StringRef FormatStr;
 739     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
 740       return 0;
 741
 742     // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
 743     if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
 744       // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
 745       // %% -> % in the future if we cared.
 746       for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
 747         if (FormatStr[i] == '%')
 748           return 0; // we found a format specifier, bail out.
 749
 750       // These optimizations require DataLayout.
 751       if (!TD) return 0;
 752
 753       // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
 754       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 755                      ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(*Context), // Copy the
 756                                       FormatStr.size() + 1), 1);   // nul byte.
 757       return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
 758     }
 759
 760     // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
 761     // and have an extra operand.
 762     if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
 763         CI->getNumArgOperands() < 3)
 764       return 0;
 765
 766     // Decode the second character of the format string.
 767     if (FormatStr[1] == 'c') {
 768       // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
 769       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy()) return 0;
 770       Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
 771       Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 772       B.CreateStore(V, Ptr);
 773       Ptr = B.CreateGEP(Ptr, B.getInt32(1), "nul");
 774       B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
 775
 776       return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
 777     }
 778
 779     if (FormatStr[1] == 's') {
 780       // These optimizations require DataLayout.
 781       if (!TD) return 0;
 782
 783       // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
 784       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy()) return 0;
 785
 786       Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, TD, TLI);
 787       if (!Len)
 788         return 0;
 789       Value *IncLen = B.CreateAdd(Len,
 790                                   ConstantInt::get(Len->getType(), 1),
 791                                   "leninc");
 792       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
 793
 794       // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
 795       return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
 796     }
 797     return 0;
 798   }
 799
 800   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 801     // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
 802     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 803     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 804         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 805         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 806       return 0;
 807
 808     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 809       return V;
 810     }
 811
 812     // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
 813     // point arguments.
 814     if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 815       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 816       Constant *SIPrintFFn =
 817         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
 818       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 819       New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
 820       B.Insert(New);
 821       return New;
 822     }
 823     return 0;
 824   }
 825 };
 826
 827 //===---------------------------------------===//
 828 // 'fwrite' Optimizations
 829
 830 struct FWriteOpt : public LibCallOptimization {
 831   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 832     // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
 833     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 834     if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 835         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
 836         !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
 837         !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
 838         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 839       return 0;
 840
 841     // Get the element size and count.
 842     ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
 843     ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 844     if (!SizeC || !CountC) return 0;
 845     uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue()*CountC->getZExtValue();
 846
 847     // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
 848     if (Bytes == 0)
 849       return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 850
 851     // If this is writing one byte, turn it into fputc.
 852     // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
 853     if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) {  // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
 854       Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
 855       Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TD, TLI);
 856       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : 0;
 857     }
 858
 859     return 0;
 860   }
 861 };
 862
 863 //===---------------------------------------===//
 864 // 'fputs' Optimizations
 865
 866 struct FPutsOpt : public LibCallOptimization {
 867   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 868     // These optimizations require DataLayout.
 869     if (!TD) return 0;
 870
 871     // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
 872     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 873     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 874         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 875         !CI->use_empty())
 876       return 0;
 877
 878     // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
 879     uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
 880     if (!Len) return 0;
 881     // Known to have no uses (see above).
 882     return EmitFWrite(CI->getArgOperand(0),
 883                       ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(*Context), Len-1),
 884                       CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 885   }
 886 };
 887
 888 //===---------------------------------------===//
 889 // 'fprintf' Optimizations
 890
 891 struct FPrintFOpt : public LibCallOptimization {
 892   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 893                                    IRBuilder<> &B) {
 894     // All the optimizations depend on the format string.
 895     StringRef FormatStr;
 896     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
 897       return 0;
 898
 899     // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
 900     if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
 901       for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
 902         if (FormatStr[i] == '%')  // Could handle %% -> % if we cared.
 903           return 0; // We found a format specifier.
 904
 905       // These optimizations require DataLayout.
 906       if (!TD) return 0;
 907
 908       Value *NewCI = EmitFWrite(CI->getArgOperand(1),
 909                                 ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(*Context),
 910                                                  FormatStr.size()),
 911                                 CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 912       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size()) : 0;
 913     }
 914
 915     // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
 916     // and have an extra operand.
 917     if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
 918         CI->getNumArgOperands() < 3)
 919       return 0;
 920
 921     // Decode the second character of the format string.
 922     if (FormatStr[1] == 'c') {
 923       // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
 924       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy()) return 0;
 925       Value *NewCI = EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B,
 926                                TD, TLI);
 927       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : 0;
 928     }
 929
 930     if (FormatStr[1] == 's') {
 931       // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
 932       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy() || !CI->use_empty())
 933         return 0;
 934       return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 935     }
 936     return 0;
 937   }
 938
 939   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 940     // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
 941     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 942     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 943         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 944         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 945       return 0;
 946
 947     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 948       return V;
 949     }
 950
 951     // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
 952     // floating point arguments.
 953     if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 954       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 955       Constant *FIPrintFFn =
 956         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
 957       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 958       New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
 959       B.Insert(New);
 960       return New;
 961     }
 962     return 0;
 963   }
 964 };
 965
 966 //===---------------------------------------===//
 967 // 'puts' Optimizations
 968
 969 struct PutsOpt : public LibCallOptimization {
 970   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 971     // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
 972     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 973     if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 974         !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 975           FT->getReturnType()->isVoidTy()))
 976       return 0;
 977
 978     // Check for a constant string.
 979     StringRef Str;
 980     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
 981       return 0;
 982
 983     if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
 984       // puts("") -> putchar('\n')
 985       Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TD, TLI);
 986       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 987       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 988     }
 989
 990     return 0;
 991   }
 992 };
 993
 994 } // end anonymous namespace.
 995
 996 //===----------------------------------------------------------------------===//
 997 // SimplifyLibCalls Pass Implementation
 998 //===----------------------------------------------------------------------===//
 999
1000 namespace {
1001   /// This pass optimizes well known library functions from libc and libm.
1002   ///
1003   class SimplifyLibCalls : public FunctionPass {
1004     TargetLibraryInfo *TLI;
1005
1006     StringMap<LibCallOptimization*> Optimizations;
1007     // String and Memory LibCall Optimizations
1008     StrCSpnOpt StrCSpn; StrStrOpt StrStr;
1009     MemCmpOpt MemCmp; MemCpyOpt MemCpy; MemMoveOpt MemMove; MemSetOpt MemSet;
1010     // Math Library Optimizations
1011     CosOpt Cos; PowOpt Pow; Exp2Opt Exp2;
1012     UnaryDoubleFPOpt UnaryDoubleFP, UnsafeUnaryDoubleFP;
1013     // Integer Optimizations
1014     FFSOpt FFS; AbsOpt Abs; IsDigitOpt IsDigit; IsAsciiOpt IsAscii;
1015     ToAsciiOpt ToAscii;
1016     // Formatting and IO Optimizations
1017     SPrintFOpt SPrintF; PrintFOpt PrintF;
1018     FWriteOpt FWrite; FPutsOpt FPuts; FPrintFOpt FPrintF;
1019     PutsOpt Puts;
1020
1021     bool Modified;  // This is only used by doInitialization.
1022   public:
1023     static char ID; // Pass identification
1024     SimplifyLibCalls() : FunctionPass(ID), UnaryDoubleFP(false),
1025                          UnsafeUnaryDoubleFP(true) {
1026       initializeSimplifyLibCallsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1027     }
1028     void AddOpt(LibFunc::Func F, LibCallOptimization* Opt);
1029     void AddOpt(LibFunc::Func F1, LibFunc::Func F2, LibCallOptimization* Opt);
1030
1031     void InitOptimizations();
1032     bool runOnFunction(Function &F);
1033
1034     void setDoesNotAccessMemory(Function &F);
1035     void setOnlyReadsMemory(Function &F);
1036     void setDoesNotThrow(Function &F);
1037     void setDoesNotCapture(Function &F, unsigned n);
1038     void setDoesNotAlias(Function &F, unsigned n);
1039     bool doInitialization(Module &M);
1040
1041     void inferPrototypeAttributes(Function &F);
1042     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1043       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
1044     }
1045   };
1046 } // end anonymous namespace.
1047
1048 char SimplifyLibCalls::ID = 0;
1049
1050 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SimplifyLibCalls, "simplify-libcalls",
1051                       "Simplify well-known library calls", false, false)
1052 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
1053 INITIALIZE_PASS_END(SimplifyLibCalls, "simplify-libcalls",
1054                     "Simplify well-known library calls", false, false)
1055
1056 // Public interface to the Simplify LibCalls pass.
1057 FunctionPass *llvm::createSimplifyLibCallsPass() {
1058   return new SimplifyLibCalls();
1059 }
1060
1061 void SimplifyLibCalls::AddOpt(LibFunc::Func F, LibCallOptimization* Opt) {
1062   if (TLI->has(F))
1063     Optimizations[TLI->getName(F)] = Opt;
1064 }
1065
1066 void SimplifyLibCalls::AddOpt(LibFunc::Func F1, LibFunc::Func F2,
1067                               LibCallOptimization* Opt) {
1068   if (TLI->has(F1) && TLI->has(F2))
1069     Optimizations[TLI->getName(F1)] = Opt;
1070 }
1071
1072 /// Optimizations - Populate the Optimizations map with all the optimizations
1073 /// we know.
1074 void SimplifyLibCalls::InitOptimizations() {
1075   // String and Memory LibCall Optimizations
1076   Optimizations["strcspn"] = &StrCSpn;
1077   Optimizations["strstr"] = &StrStr;
1078   Optimizations["memcmp"] = &MemCmp;
1079   AddOpt(LibFunc::memcpy, &MemCpy);
1080   Optimizations["memmove"] = &MemMove;
1081   AddOpt(LibFunc::memset, &MemSet);
1082
1083   // Math Library Optimizations
1084   Optimizations["cosf"] = &Cos;
1085   Optimizations["cos"] = &Cos;
1086   Optimizations["cosl"] = &Cos;
1087   Optimizations["powf"] = &Pow;
1088   Optimizations["pow"] = &Pow;
1089   Optimizations["powl"] = &Pow;
1090   Optimizations["llvm.pow.f32"] = &Pow;
1091   Optimizations["llvm.pow.f64"] = &Pow;
1092   Optimizations["llvm.pow.f80"] = &Pow;
1093   Optimizations["llvm.pow.f128"] = &Pow;
1094   Optimizations["llvm.pow.ppcf128"] = &Pow;
1095   Optimizations["exp2l"] = &Exp2;
1096   Optimizations["exp2"] = &Exp2;
1097   Optimizations["exp2f"] = &Exp2;
1098   Optimizations["llvm.exp2.ppcf128"] = &Exp2;
1099   Optimizations["llvm.exp2.f128"] = &Exp2;
1100   Optimizations["llvm.exp2.f80"] = &Exp2;
1101   Optimizations["llvm.exp2.f64"] = &Exp2;
1102   Optimizations["llvm.exp2.f32"] = &Exp2;
1103
1104   AddOpt(LibFunc::ceil, LibFunc::ceilf, &UnaryDoubleFP);
1105   AddOpt(LibFunc::fabs, LibFunc::fabsf, &UnaryDoubleFP);
1106   AddOpt(LibFunc::floor, LibFunc::floorf, &UnaryDoubleFP);
1107   AddOpt(LibFunc::rint, LibFunc::rintf, &UnaryDoubleFP);
1108   AddOpt(LibFunc::round, LibFunc::roundf, &UnaryDoubleFP);
1109   AddOpt(LibFunc::nearbyint, LibFunc::nearbyintf, &UnaryDoubleFP);
1110   AddOpt(LibFunc::trunc, LibFunc::truncf, &UnaryDoubleFP);
1111
1112   if(UnsafeFPShrink) {
1113     AddOpt(LibFunc::acos, LibFunc::acosf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1114     AddOpt(LibFunc::acosh, LibFunc::acoshf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1115     AddOpt(LibFunc::asin, LibFunc::asinf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1116     AddOpt(LibFunc::asinh, LibFunc::asinhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1117     AddOpt(LibFunc::atan, LibFunc::atanf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1118     AddOpt(LibFunc::atanh, LibFunc::atanhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1119     AddOpt(LibFunc::cbrt, LibFunc::cbrtf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1120     AddOpt(LibFunc::cosh, LibFunc::coshf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1121     AddOpt(LibFunc::exp, LibFunc::expf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1122     AddOpt(LibFunc::exp10, LibFunc::exp10f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1123     AddOpt(LibFunc::expm1, LibFunc::expm1f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1124     AddOpt(LibFunc::log, LibFunc::logf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1125     AddOpt(LibFunc::log10, LibFunc::log10f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1126     AddOpt(LibFunc::log1p, LibFunc::log1pf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1127     AddOpt(LibFunc::log2, LibFunc::log2f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1128     AddOpt(LibFunc::logb, LibFunc::logbf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1129     AddOpt(LibFunc::sin, LibFunc::sinf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1130     AddOpt(LibFunc::sinh, LibFunc::sinhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1131     AddOpt(LibFunc::sqrt, LibFunc::sqrtf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1132     AddOpt(LibFunc::tan, LibFunc::tanf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1133     AddOpt(LibFunc::tanh, LibFunc::tanhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1134   }
1135
1136   // Integer Optimizations
1137   Optimizations["ffs"] = &FFS;
1138   Optimizations["ffsl"] = &FFS;
1139   Optimizations["ffsll"] = &FFS;
1140   Optimizations["abs"] = &Abs;
1141   Optimizations["labs"] = &Abs;
1142   Optimizations["llabs"] = &Abs;
1143   Optimizations["isdigit"] = &IsDigit;
1144   Optimizations["isascii"] = &IsAscii;
1145   Optimizations["toascii"] = &ToAscii;
1146
1147   // Formatting and IO Optimizations
1148   Optimizations["sprintf"] = &SPrintF;
1149   Optimizations["printf"] = &PrintF;
1150   AddOpt(LibFunc::fwrite, &FWrite);
1151   AddOpt(LibFunc::fputs, &FPuts);
1152   Optimizations["fprintf"] = &FPrintF;
1153   Optimizations["puts"] = &Puts;
1154 }
1155
1156
1157 /// runOnFunction - Top level algorithm.
1158 ///
1159 bool SimplifyLibCalls::runOnFunction(Function &F) {
1160   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
1161
1162   if (Optimizations.empty())
1163     InitOptimizations();
1164
1165   const DataLayout *TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
1166
1167   IRBuilder<> Builder(F.getContext());
1168
1169   bool Changed = false;
1170   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
1171     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
1172       // Ignore non-calls.
1173       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I++);
1174       if (!CI) continue;
1175
1176       // Ignore indirect calls and calls to non-external functions.
1177       Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1178       if (Callee == 0 || !Callee->isDeclaration() ||
1179           !(Callee->hasExternalLinkage() || Callee->hasDLLImportLinkage()))
1180         continue;
1181
1182       // Ignore unknown calls.
1183       LibCallOptimization *LCO = Optimizations.lookup(Callee->getName());
1184       if (!LCO) continue;
1185
1186       // Set the builder to the instruction after the call.
1187       Builder.SetInsertPoint(BB, I);
1188
1189       // Use debug location of CI for all new instructions.
1190       Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1191
1192       // Try to optimize this call.
1193       Value *Result = LCO->OptimizeCall(CI, TD, TLI, Builder);
1194       if (Result == 0) continue;
1195
1196       DEBUG(dbgs() << "SimplifyLibCalls simplified: " << *CI;
1197             dbgs() << "  into: " << *Result << "\n");
1198
1199       // Something changed!
1200       Changed = true;
1201       ++NumSimplified;
1202
1203       // Inspect the instruction after the call (which was potentially just
1204       // added) next.
1205       I = CI; ++I;
1206
1207       if (CI != Result && !CI->use_empty()) {
1208         CI->replaceAllUsesWith(Result);
1209         if (!Result->hasName())
1210           Result->takeName(CI);
1211       }
1212       CI->eraseFromParent();
1213     }
1214   }
1215   return Changed;
1216 }
1217
1218 // Utility methods for doInitialization.
1219
1220 void SimplifyLibCalls::setDoesNotAccessMemory(Function &F) {
1221   if (!F.doesNotAccessMemory()) {
1222     F.setDoesNotAccessMemory();
1223     ++NumAnnotated;
1224     Modified = true;
1225   }
1226 }
1227 void SimplifyLibCalls::setOnlyReadsMemory(Function &F) {
1228   if (!F.onlyReadsMemory()) {
1229     F.setOnlyReadsMemory();
1230     ++NumAnnotated;
1231     Modified = true;
1232   }
1233 }
1234 void SimplifyLibCalls::setDoesNotThrow(Function &F) {
1235   if (!F.doesNotThrow()) {
1236     F.setDoesNotThrow();
1237     ++NumAnnotated;
1238     Modified = true;
1239   }
1240 }
1241 void SimplifyLibCalls::setDoesNotCapture(Function &F, unsigned n) {
1242   if (!F.doesNotCapture(n)) {
1243     F.setDoesNotCapture(n);
1244     ++NumAnnotated;
1245     Modified = true;
1246   }
1247 }
1248 void SimplifyLibCalls::setDoesNotAlias(Function &F, unsigned n) {
1249   if (!F.doesNotAlias(n)) {
1250     F.setDoesNotAlias(n);
1251     ++NumAnnotated;
1252     Modified = true;
1253   }
1254 }
1255
1256
1257 void SimplifyLibCalls::inferPrototypeAttributes(Function &F) {
1258   FunctionType *FTy = F.getFunctionType();
1259
1260   StringRef Name = F.getName();
1261   switch (Name[0]) {
1262   case 's':
1263     if (Name == "strlen") {
1264       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1265         return;
1266       setOnlyReadsMemory(F);
1267       setDoesNotThrow(F);
1268       setDoesNotCapture(F, 1);
1269     } else if (Name == "strchr" ||
1270                Name == "strrchr") {
1271       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1272           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1273           !FTy->getParamType(1)->isIntegerTy())
1274         return;
1275       setOnlyReadsMemory(F);
1276       setDoesNotThrow(F);
1277     } else if (Name == "strcpy" ||
1278                Name == "stpcpy" ||
1279                Name == "strcat" ||
1280                Name == "strtol" ||
1281                Name == "strtod" ||
1282                Name == "strtof" ||
1283                Name == "strtoul" ||
1284                Name == "strtoll" ||
1285                Name == "strtold" ||
1286                Name == "strncat" ||
1287                Name == "strncpy" ||
1288                Name == "stpncpy" ||
1289                Name == "strtoull") {
1290       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1291           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1292         return;
1293       setDoesNotThrow(F);
1294       setDoesNotCapture(F, 2);
1295     } else if (Name == "strxfrm") {
1296       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1297           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1298           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1299         return;
1300       setDoesNotThrow(F);
1301       setDoesNotCapture(F, 1);
1302       setDoesNotCapture(F, 2);
1303     } else if (Name == "strcmp" ||
1304                Name == "strspn" ||
1305                Name == "strncmp" ||
1306                Name == "strcspn" ||
1307                Name == "strcoll" ||
1308                Name == "strcasecmp" ||
1309                Name == "strncasecmp") {
1310       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1311           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1312           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1313         return;
1314       setOnlyReadsMemory(F);
1315       setDoesNotThrow(F);
1316       setDoesNotCapture(F, 1);
1317       setDoesNotCapture(F, 2);
1318     } else if (Name == "strstr" ||
1319                Name == "strpbrk") {
1320       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1321         return;
1322       setOnlyReadsMemory(F);
1323       setDoesNotThrow(F);
1324       setDoesNotCapture(F, 2);
1325     } else if (Name == "strtok" ||
1326                Name == "strtok_r") {
1327       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1328         return;
1329       setDoesNotThrow(F);
1330       setDoesNotCapture(F, 2);
1331     } else if (Name == "scanf" ||
1332                Name == "setbuf" ||
1333                Name == "setvbuf") {
1334       if (FTy->getNumParams() < 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1335         return;
1336       setDoesNotThrow(F);
1337       setDoesNotCapture(F, 1);
1338     } else if (Name == "strdup" ||
1339                Name == "strndup") {
1340       if (FTy->getNumParams() < 1 || !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1341           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1342         return;
1343       setDoesNotThrow(F);
1344       setDoesNotAlias(F, 0);
1345       setDoesNotCapture(F, 1);
1346     } else if (Name == "stat" ||
1347                Name == "sscanf" ||
1348                Name == "sprintf" ||
1349                Name == "statvfs") {
1350       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1351           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1352           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1353         return;
1354       setDoesNotThrow(F);
1355       setDoesNotCapture(F, 1);
1356       setDoesNotCapture(F, 2);
1357     } else if (Name == "snprintf") {
1358       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1359           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1360           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1361         return;
1362       setDoesNotThrow(F);
1363       setDoesNotCapture(F, 1);
1364       setDoesNotCapture(F, 3);
1365     } else if (Name == "setitimer") {
1366       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1367           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1368           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1369         return;
1370       setDoesNotThrow(F);
1371       setDoesNotCapture(F, 2);
1372       setDoesNotCapture(F, 3);
1373     } else if (Name == "system") {
1374       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1375           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1376         return;
1377       // May throw; "system" is a valid pthread cancellation point.
1378       setDoesNotCapture(F, 1);
1379     }
1380     break;
1381   case 'm':
1382     if (Name == "malloc") {
1383       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1384           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1385         return;
1386       setDoesNotThrow(F);
1387       setDoesNotAlias(F, 0);
1388     } else if (Name == "memcmp") {
1389       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1390           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1391           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1392         return;
1393       setOnlyReadsMemory(F);
1394       setDoesNotThrow(F);
1395       setDoesNotCapture(F, 1);
1396       setDoesNotCapture(F, 2);
1397     } else if (Name == "memchr" ||
1398                Name == "memrchr") {
1399       if (FTy->getNumParams() != 3)
1400         return;
1401       setOnlyReadsMemory(F);
1402       setDoesNotThrow(F);
1403     } else if (Name == "modf" ||
1404                Name == "modff" ||
1405                Name == "modfl" ||
1406                Name == "memcpy" ||
1407                Name == "memccpy" ||
1408                Name == "memmove") {
1409       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1410           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1411         return;
1412       setDoesNotThrow(F);
1413       setDoesNotCapture(F, 2);
1414     } else if (Name == "memalign") {
1415       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1416         return;
1417       setDoesNotAlias(F, 0);
1418     } else if (Name == "mkdir" ||
1419                Name == "mktime") {
1420       if (FTy->getNumParams() == 0 ||
1421           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1422         return;
1423       setDoesNotThrow(F);
1424       setDoesNotCapture(F, 1);
1425     }
1426     break;
1427   case 'r':
1428     if (Name == "realloc") {
1429       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1430           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1431           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1432         return;
1433       setDoesNotThrow(F);
1434       setDoesNotAlias(F, 0);
1435       setDoesNotCapture(F, 1);
1436     } else if (Name == "read") {
1437       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1438           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1439         return;
1440       // May throw; "read" is a valid pthread cancellation point.
1441       setDoesNotCapture(F, 2);
1442     } else if (Name == "rmdir" ||
1443                Name == "rewind" ||
1444                Name == "remove" ||
1445                Name == "realpath") {
1446       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1447           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1448         return;
1449       setDoesNotThrow(F);
1450       setDoesNotCapture(F, 1);
1451     } else if (Name == "rename" ||
1452                Name == "readlink") {
1453       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1454           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1455           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1456         return;
1457       setDoesNotThrow(F);
1458       setDoesNotCapture(F, 1);
1459       setDoesNotCapture(F, 2);
1460     }
1461     break;
1462   case 'w':
1463     if (Name == "write") {
1464       if (FTy->getNumParams() != 3 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1465         return;
1466       // May throw; "write" is a valid pthread cancellation point.
1467       setDoesNotCapture(F, 2);
1468     }
1469     break;
1470   case 'b':
1471     if (Name == "bcopy") {
1472       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1473           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1474           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1475         return;
1476       setDoesNotThrow(F);
1477       setDoesNotCapture(F, 1);
1478       setDoesNotCapture(F, 2);
1479     } else if (Name == "bcmp") {
1480       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1481           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1482           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1483         return;
1484       setDoesNotThrow(F);
1485       setOnlyReadsMemory(F);
1486       setDoesNotCapture(F, 1);
1487       setDoesNotCapture(F, 2);
1488     } else if (Name == "bzero") {
1489       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1490         return;
1491       setDoesNotThrow(F);
1492       setDoesNotCapture(F, 1);
1493     }
1494     break;
1495   case 'c':
1496     if (Name == "calloc") {
1497       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1498           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1499         return;
1500       setDoesNotThrow(F);
1501       setDoesNotAlias(F, 0);
1502     } else if (Name == "chmod" ||
1503                Name == "chown" ||
1504                Name == "ctermid" ||
1505                Name == "clearerr" ||
1506                Name == "closedir") {
1507       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1508         return;
1509       setDoesNotThrow(F);
1510       setDoesNotCapture(F, 1);
1511     }
1512     break;
1513   case 'a':
1514     if (Name == "atoi" ||
1515         Name == "atol" ||
1516         Name == "atof" ||
1517         Name == "atoll") {
1518       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1519         return;
1520       setDoesNotThrow(F);
1521       setOnlyReadsMemory(F);
1522       setDoesNotCapture(F, 1);
1523     } else if (Name == "access") {
1524       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1525         return;
1526       setDoesNotThrow(F);
1527       setDoesNotCapture(F, 1);
1528     }
1529     break;
1530   case 'f':
1531     if (Name == "fopen") {
1532       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1533           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1534           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1535           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1536         return;
1537       setDoesNotThrow(F);
1538       setDoesNotAlias(F, 0);
1539       setDoesNotCapture(F, 1);
1540       setDoesNotCapture(F, 2);
1541     } else if (Name == "fdopen") {
1542       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1543           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1544           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1545         return;
1546       setDoesNotThrow(F);
1547       setDoesNotAlias(F, 0);
1548       setDoesNotCapture(F, 2);
1549     } else if (Name == "feof" ||
1550                Name == "free" ||
1551                Name == "fseek" ||
1552                Name == "ftell" ||
1553                Name == "fgetc" ||
1554                Name == "fseeko" ||
1555                Name == "ftello" ||
1556                Name == "fileno" ||
1557                Name == "fflush" ||
1558                Name == "fclose" ||
1559                Name == "fsetpos" ||
1560                Name == "flockfile" ||
1561                Name == "funlockfile" ||
1562                Name == "ftrylockfile") {
1563       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1564         return;
1565       setDoesNotThrow(F);
1566       setDoesNotCapture(F, 1);
1567     } else if (Name == "ferror") {
1568       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1569         return;
1570       setDoesNotThrow(F);
1571       setDoesNotCapture(F, 1);
1572       setOnlyReadsMemory(F);
1573     } else if (Name == "fputc" ||
1574                Name == "fstat" ||
1575                Name == "frexp" ||
1576                Name == "frexpf" ||
1577                Name == "frexpl" ||
1578                Name == "fstatvfs") {
1579       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1580         return;
1581       setDoesNotThrow(F);
1582       setDoesNotCapture(F, 2);
1583     } else if (Name == "fgets") {
1584       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1585           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1586           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1587         return;
1588       setDoesNotThrow(F);
1589       setDoesNotCapture(F, 3);
1590     } else if (Name == "fread" ||
1591                Name == "fwrite") {
1592       if (FTy->getNumParams() != 4 ||
1593           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1594           !FTy->getParamType(3)->isPointerTy())
1595         return;
1596       setDoesNotThrow(F);
1597       setDoesNotCapture(F, 1);
1598       setDoesNotCapture(F, 4);
1599     } else if (Name == "fputs" ||
1600                Name == "fscanf" ||
1601                Name == "fprintf" ||
1602                Name == "fgetpos") {
1603       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1604           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1605           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1606         return;
1607       setDoesNotThrow(F);
1608       setDoesNotCapture(F, 1);
1609       setDoesNotCapture(F, 2);
1610     }
1611     break;
1612   case 'g':
1613     if (Name == "getc" ||
1614         Name == "getlogin_r" ||
1615         Name == "getc_unlocked") {
1616       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1617         return;
1618       setDoesNotThrow(F);
1619       setDoesNotCapture(F, 1);
1620     } else if (Name == "getenv") {
1621       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1622         return;
1623       setDoesNotThrow(F);
1624       setOnlyReadsMemory(F);
1625       setDoesNotCapture(F, 1);
1626     } else if (Name == "gets" ||
1627                Name == "getchar") {
1628       setDoesNotThrow(F);
1629     } else if (Name == "getitimer") {
1630       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1631         return;
1632       setDoesNotThrow(F);
1633       setDoesNotCapture(F, 2);
1634     } else if (Name == "getpwnam") {
1635       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1636         return;
1637       setDoesNotThrow(F);
1638       setDoesNotCapture(F, 1);
1639     }
1640     break;
1641   case 'u':
1642     if (Name == "ungetc") {
1643       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1644         return;
1645       setDoesNotThrow(F);
1646       setDoesNotCapture(F, 2);
1647     } else if (Name == "uname" ||
1648                Name == "unlink" ||
1649                Name == "unsetenv") {
1650       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1651         return;
1652       setDoesNotThrow(F);
1653       setDoesNotCapture(F, 1);
1654     } else if (Name == "utime" ||
1655                Name == "utimes") {
1656       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1657           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1658           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1659         return;
1660       setDoesNotThrow(F);
1661       setDoesNotCapture(F, 1);
1662       setDoesNotCapture(F, 2);
1663     }
1664     break;
1665   case 'p':
1666     if (Name == "putc") {
1667       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1668         return;
1669       setDoesNotThrow(F);
1670       setDoesNotCapture(F, 2);
1671     } else if (Name == "puts" ||
1672                Name == "printf" ||
1673                Name == "perror") {
1674       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1675         return;
1676       setDoesNotThrow(F);
1677       setDoesNotCapture(F, 1);
1678     } else if (Name == "pread" ||
1679                Name == "pwrite") {
1680       if (FTy->getNumParams() != 4 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1681         return;
1682       // May throw; these are valid pthread cancellation points.
1683       setDoesNotCapture(F, 2);
1684     } else if (Name == "putchar") {
1685       setDoesNotThrow(F);
1686     } else if (Name == "popen") {
1687       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1688           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1689           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1690           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1691         return;
1692       setDoesNotThrow(F);
1693       setDoesNotAlias(F, 0);
1694       setDoesNotCapture(F, 1);
1695       setDoesNotCapture(F, 2);
1696     } else if (Name == "pclose") {
1697       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1698         return;
1699       setDoesNotThrow(F);
1700       setDoesNotCapture(F, 1);
1701     }
1702     break;
1703   case 'v':
1704     if (Name == "vscanf") {
1705       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1706         return;
1707       setDoesNotThrow(F);
1708       setDoesNotCapture(F, 1);
1709     } else if (Name == "vsscanf" ||
1710                Name == "vfscanf") {
1711       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1712           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1713           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1714         return;
1715       setDoesNotThrow(F);
1716       setDoesNotCapture(F, 1);
1717       setDoesNotCapture(F, 2);
1718     } else if (Name == "valloc") {
1719       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1720         return;
1721       setDoesNotThrow(F);
1722       setDoesNotAlias(F, 0);
1723     } else if (Name == "vprintf") {
1724       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1725         return;
1726       setDoesNotThrow(F);
1727       setDoesNotCapture(F, 1);
1728     } else if (Name == "vfprintf" ||
1729                Name == "vsprintf") {
1730       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1731           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1732           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1733         return;
1734       setDoesNotThrow(F);
1735       setDoesNotCapture(F, 1);
1736       setDoesNotCapture(F, 2);
1737     } else if (Name == "vsnprintf") {
1738       if (FTy->getNumParams() != 4 ||
1739           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1740           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1741         return;
1742       setDoesNotThrow(F);
1743       setDoesNotCapture(F, 1);
1744       setDoesNotCapture(F, 3);
1745     }
1746     break;
1747   case 'o':
1748     if (Name == "open") {
1749       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1750         return;
1751       // May throw; "open" is a valid pthread cancellation point.
1752       setDoesNotCapture(F, 1);
1753     } else if (Name == "opendir") {
1754       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1755           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1756           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1757         return;
1758       setDoesNotThrow(F);
1759       setDoesNotAlias(F, 0);
1760       setDoesNotCapture(F, 1);
1761     }
1762     break;
1763   case 't':
1764     if (Name == "tmpfile") {
1765       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1766         return;
1767       setDoesNotThrow(F);
1768       setDoesNotAlias(F, 0);
1769     } else if (Name == "times") {
1770       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1771         return;
1772       setDoesNotThrow(F);
1773       setDoesNotCapture(F, 1);
1774     }
1775     break;
1776   case 'h':
1777     if (Name == "htonl" ||
1778         Name == "htons") {
1779       setDoesNotThrow(F);
1780       setDoesNotAccessMemory(F);
1781     }
1782     break;
1783   case 'n':
1784     if (Name == "ntohl" ||
1785         Name == "ntohs") {
1786       setDoesNotThrow(F);
1787       setDoesNotAccessMemory(F);
1788     }
1789     break;
1790   case 'l':
1791     if (Name == "lstat") {
1792       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1793           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1794           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1795         return;
1796       setDoesNotThrow(F);
1797       setDoesNotCapture(F, 1);
1798       setDoesNotCapture(F, 2);
1799     } else if (Name == "lchown") {
1800       if (FTy->getNumParams() != 3 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1801         return;
1802       setDoesNotThrow(F);
1803       setDoesNotCapture(F, 1);
1804     }
1805     break;
1806   case 'q':
1807     if (Name == "qsort") {
1808       if (FTy->getNumParams() != 4 || !FTy->getParamType(3)->isPointerTy())
1809         return;
1810       // May throw; places call through function pointer.
1811       setDoesNotCapture(F, 4);
1812     }
1813     break;
1814   case '_':
1815     if (Name == "__strdup" ||
1816         Name == "__strndup") {
1817       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1818           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1819           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1820         return;
1821       setDoesNotThrow(F);
1822       setDoesNotAlias(F, 0);
1823       setDoesNotCapture(F, 1);
1824     } else if (Name == "__strtok_r") {
1825       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1826           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1827         return;
1828       setDoesNotThrow(F);
1829       setDoesNotCapture(F, 2);
1830     } else if (Name == "_IO_getc") {
1831       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1832         return;
1833       setDoesNotThrow(F);
1834       setDoesNotCapture(F, 1);
1835     } else if (Name == "_IO_putc") {
1836       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1837         return;
1838       setDoesNotThrow(F);
1839       setDoesNotCapture(F, 2);
1840     }
1841     break;
1842   case 1:
1843     if (Name == "\1__isoc99_scanf") {
1844       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1845           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1846         return;
1847       setDoesNotThrow(F);
1848       setDoesNotCapture(F, 1);
1849     } else if (Name == "\1stat64" ||
1850                Name == "\1lstat64" ||
1851                Name == "\1statvfs64" ||
1852                Name == "\1__isoc99_sscanf") {
1853       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1854           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1855           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1856         return;
1857       setDoesNotThrow(F);
1858       setDoesNotCapture(F, 1);
1859       setDoesNotCapture(F, 2);
1860     } else if (Name == "\1fopen64") {
1861       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1862           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1863           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1864           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1865         return;
1866       setDoesNotThrow(F);
1867       setDoesNotAlias(F, 0);
1868       setDoesNotCapture(F, 1);
1869       setDoesNotCapture(F, 2);
1870     } else if (Name == "\1fseeko64" ||
1871                Name == "\1ftello64") {
1872       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1873         return;
1874       setDoesNotThrow(F);
1875       setDoesNotCapture(F, 1);
1876     } else if (Name == "\1tmpfile64") {
1877       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1878         return;
1879       setDoesNotThrow(F);
1880       setDoesNotAlias(F, 0);
1881     } else if (Name == "\1fstat64" ||
1882                Name == "\1fstatvfs64") {
1883       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1884         return;
1885       setDoesNotThrow(F);
1886       setDoesNotCapture(F, 2);
1887     } else if (Name == "\1open64") {
1888       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1889         return;
1890       // May throw; "open" is a valid pthread cancellation point.
1891       setDoesNotCapture(F, 1);
1892     }
1893     break;
1894   }
1895 }
1896
1897 /// doInitialization - Add attributes to well-known functions.
1898 ///
1899 bool SimplifyLibCalls::doInitialization(Module &M) {
1900   Modified = false;
1901   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
1902     Function &F = *I;
1903     if (F.isDeclaration() && F.hasName())
1904       inferPrototypeAttributes(F);
1905   }
1906   return Modified;
1907 }
1908
1909 // TODO:
1910 //   Additional cases that we need to add to this file:
1911 //
1912 // cbrt:
1913 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
1914 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
1915 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/9)
1916 //
1917 // exp, expf, expl:
1918 //   * exp(log(x))  -> x
1919 //
1920 // log, logf, logl:
1921 //   * log(exp(x))   -> x
1922 //   * log(x**y)     -> y*log(x)
1923 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
1924 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
1925 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
1926 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
1927 //   * log(pow(x,y)) -> y*log(x)
1928 //
1929 // lround, lroundf, lroundl:
1930 //   * lround(cnst) -> cnst'
1931 //
1932 // pow, powf, powl:
1933 //   * pow(exp(x),y)  -> exp(x*y)
1934 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
1935 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
1936 //
1937 // round, roundf, roundl:
1938 //   * round(cnst) -> cnst'
1939 //
1940 // signbit:
1941 //   * signbit(cnst) -> cnst'
1942 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
1943 //
1944 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
1945 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
1946 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
1947 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
1948 //
1949 // strchr:
1950 //   * strchr(p, 0) -> strlen(p)
1951 // tan, tanf, tanl:
1952 //   * tan(atan(x)) -> x
1953 //
1954 // trunc, truncf, truncl:
1955 //   * trunc(cnst) -> cnst'
1956 //
1957 //