lib/Transforms/Vectorize/SLPVectorizer.cpp

   1 //===- SLPVectorizer.cpp - A bottom up SLP Vectorizer ---------------------===//
   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 // This pass implements the Bottom Up SLP vectorizer. It detects consecutive
  10 // stores that can be put together into vector-stores. Next, it attempts to
  11 // construct vectorizable tree using the use-def chains. If a profitable tree
  12 // was found, the SLP vectorizer performs vectorization on the tree.
  13 //
  14 // The pass is inspired by the work described in the paper:
  15 //  "Loop-Aware SLP in GCC" by Ira Rosen, Dorit Nuzman, Ayal Zaks.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
  19 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
  20 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
  21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
  22 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  23 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  24 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  26 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  27 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  29 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  30 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  32 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  33 #include "llvm/IR/Module.h"
  34 #include "llvm/IR/NoFolder.h"
  35 #include "llvm/IR/Type.h"
  36 #include "llvm/IR/Value.h"
  37 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  38 #include "llvm/Pass.h"
  39 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  40 #include "llvm/Support/Debug.h"
  41 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  42 #include "llvm/Transforms/Utils/VectorUtils.h"
  43 #include <algorithm>
  44 #include <map>
  45
  46 using namespace llvm;
  47
  48 #define SV_NAME "slp-vectorizer"
  49 #define DEBUG_TYPE "SLP"
  50
  51 static cl::opt<int>
  52     SLPCostThreshold("slp-threshold", cl::init(0), cl::Hidden,
  53                      cl::desc("Only vectorize if you gain more than this "
  54                               "number "));
  55
  56 static cl::opt<bool>
  57 ShouldVectorizeHor("slp-vectorize-hor", cl::init(false), cl::Hidden,
  58                    cl::desc("Attempt to vectorize horizontal reductions"));
  59
  60 static cl::opt<bool> ShouldStartVectorizeHorAtStore(
  61     "slp-vectorize-hor-store", cl::init(false), cl::Hidden,
  62     cl::desc(
  63         "Attempt to vectorize horizontal reductions feeding into a store"));
  64
  65 namespace {
  66
  67 static const unsigned MinVecRegSize = 128;
  68
  69 static const unsigned RecursionMaxDepth = 12;
  70
  71 /// A helper class for numbering instructions in multiple blocks.
  72 /// Numbers start at zero for each basic block.
  73 struct BlockNumbering {
  74
  75   BlockNumbering(BasicBlock *Bb) : BB(Bb), Valid(false) {}
  76
  77   void numberInstructions() {
  78     unsigned Loc = 0;
  79     InstrIdx.clear();
  80     InstrVec.clear();
  81     // Number the instructions in the block.
  82     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
  83       InstrIdx[it] = Loc++;
  84       InstrVec.push_back(it);
  85       assert(InstrVec[InstrIdx[it]] == it && "Invalid allocation");
  86     }
  87     Valid = true;
  88   }
  89
  90   int getIndex(Instruction *I) {
  91     assert(I->getParent() == BB && "Invalid instruction");
  92     if (!Valid)
  93       numberInstructions();
  94     assert(InstrIdx.count(I) && "Unknown instruction");
  95     return InstrIdx[I];
  96   }
  97
  98   Instruction *getInstruction(unsigned loc) {
  99     if (!Valid)
 100       numberInstructions();
 101     assert(InstrVec.size() > loc && "Invalid Index");
 102     return InstrVec[loc];
 103   }
 104
 105   void forget() { Valid = false; }
 106
 107 private:
 108   /// The block we are numbering.
 109   BasicBlock *BB;
 110   /// Is the block numbered.
 111   bool Valid;
 112   /// Maps instructions to numbers and back.
 113   SmallDenseMap<Instruction *, int> InstrIdx;
 114   /// Maps integers to Instructions.
 115   SmallVector<Instruction *, 32> InstrVec;
 116 };
 117
 118 /// \returns the parent basic block if all of the instructions in \p VL
 119 /// are in the same block or null otherwise.
 120 static BasicBlock *getSameBlock(ArrayRef<Value *> VL) {
 121   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
 122   if (!I0)
 123     return nullptr;
 124   BasicBlock *BB = I0->getParent();
 125   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
 126     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
 127     if (!I)
 128       return nullptr;
 129
 130     if (BB != I->getParent())
 131       return nullptr;
 132   }
 133   return BB;
 134 }
 135
 136 /// \returns True if all of the values in \p VL are constants.
 137 static bool allConstant(ArrayRef<Value *> VL) {
 138   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
 139     if (!isa<Constant>(VL[i]))
 140       return false;
 141   return true;
 142 }
 143
 144 /// \returns True if all of the values in \p VL are identical.
 145 static bool isSplat(ArrayRef<Value *> VL) {
 146   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
 147     if (VL[i] != VL[0])
 148       return false;
 149   return true;
 150 }
 151
 152 /// \returns The opcode if all of the Instructions in \p VL have the same
 153 /// opcode, or zero.
 154 static unsigned getSameOpcode(ArrayRef<Value *> VL) {
 155   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
 156   if (!I0)
 157     return 0;
 158   unsigned Opcode = I0->getOpcode();
 159   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
 160     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
 161     if (!I || Opcode != I->getOpcode())
 162       return 0;
 163   }
 164   return Opcode;
 165 }
 166
 167 /// \returns \p I after propagating metadata from \p VL.
 168 static Instruction *propagateMetadata(Instruction *I, ArrayRef<Value *> VL) {
 169   Instruction *I0 = cast<Instruction>(VL[0]);
 170   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> Metadata;
 171   I0->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
 172
 173   for (unsigned i = 0, n = Metadata.size(); i != n; ++i) {
 174     unsigned Kind = Metadata[i].first;
 175     MDNode *MD = Metadata[i].second;
 176
 177     for (int i = 1, e = VL.size(); MD && i != e; i++) {
 178       Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
 179       MDNode *IMD = I->getMetadata(Kind);
 180
 181       switch (Kind) {
 182       default:
 183         MD = nullptr; // Remove unknown metadata
 184         break;
 185       case LLVMContext::MD_tbaa:
 186         MD = MDNode::getMostGenericTBAA(MD, IMD);
 187         break;
 188       case LLVMContext::MD_fpmath:
 189         MD = MDNode::getMostGenericFPMath(MD, IMD);
 190         break;
 191       }
 192     }
 193     I->setMetadata(Kind, MD);
 194   }
 195   return I;
 196 }
 197
 198 /// \returns The type that all of the values in \p VL have or null if there
 199 /// are different types.
 200 static Type* getSameType(ArrayRef<Value *> VL) {
 201   Type *Ty = VL[0]->getType();
 202   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++)
 203     if (VL[i]->getType() != Ty)
 204       return nullptr;
 205
 206   return Ty;
 207 }
 208
 209 /// \returns True if the ExtractElement instructions in VL can be vectorized
 210 /// to use the original vector.
 211 static bool CanReuseExtract(ArrayRef<Value *> VL) {
 212   assert(Instruction::ExtractElement == getSameOpcode(VL) && "Invalid opcode");
 213   // Check if all of the extracts come from the same vector and from the
 214   // correct offset.
 215   Value *VL0 = VL[0];
 216   ExtractElementInst *E0 = cast<ExtractElementInst>(VL0);
 217   Value *Vec = E0->getOperand(0);
 218
 219   // We have to extract from the same vector type.
 220   unsigned NElts = Vec->getType()->getVectorNumElements();
 221
 222   if (NElts != VL.size())
 223     return false;
 224
 225   // Check that all of the indices extract from the correct offset.
 226   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E0->getOperand(1));
 227   if (!CI || CI->getZExtValue())
 228     return false;
 229
 230   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 231     ExtractElementInst *E = cast<ExtractElementInst>(VL[i]);
 232     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E->getOperand(1));
 233
 234     if (!CI || CI->getZExtValue() != i || E->getOperand(0) != Vec)
 235       return false;
 236   }
 237
 238   return true;
 239 }
 240
 241 static void reorderInputsAccordingToOpcode(ArrayRef<Value *> VL,
 242                                            SmallVectorImpl<Value *> &Left,
 243                                            SmallVectorImpl<Value *> &Right) {
 244
 245   SmallVector<Value *, 16> OrigLeft, OrigRight;
 246
 247   bool AllSameOpcodeLeft = true;
 248   bool AllSameOpcodeRight = true;
 249   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 250     Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
 251     Value *V0 = I->getOperand(0);
 252     Value *V1 = I->getOperand(1);
 253
 254     OrigLeft.push_back(V0);
 255     OrigRight.push_back(V1);
 256
 257     Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(V0);
 258     Instruction *I1 = dyn_cast<Instruction>(V1);
 259
 260     // Check whether all operands on one side have the same opcode. In this case
 261     // we want to preserve the original order and not make things worse by
 262     // reordering.
 263     AllSameOpcodeLeft = I0;
 264     AllSameOpcodeRight = I1;
 265
 266     if (i && AllSameOpcodeLeft) {
 267       if(Instruction *P0 = dyn_cast<Instruction>(OrigLeft[i-1])) {
 268         if(P0->getOpcode() != I0->getOpcode())
 269           AllSameOpcodeLeft = false;
 270       } else
 271         AllSameOpcodeLeft = false;
 272     }
 273     if (i && AllSameOpcodeRight) {
 274       if(Instruction *P1 = dyn_cast<Instruction>(OrigRight[i-1])) {
 275         if(P1->getOpcode() != I1->getOpcode())
 276           AllSameOpcodeRight = false;
 277       } else
 278         AllSameOpcodeRight = false;
 279     }
 280
 281     // Sort two opcodes. In the code below we try to preserve the ability to use
 282     // broadcast of values instead of individual inserts.
 283     // vl1 = load
 284     // vl2 = phi
 285     // vr1 = load
 286     // vr2 = vr2
 287     //    = vl1 x vr1
 288     //    = vl2 x vr2
 289     // If we just sorted according to opcode we would leave the first line in
 290     // tact but we would swap vl2 with vr2 because opcode(phi) > opcode(load).
 291     //    = vl1 x vr1
 292     //    = vr2 x vl2
 293     // Because vr2 and vr1 are from the same load we loose the opportunity of a
 294     // broadcast for the packed right side in the backend: we have [vr1, vl2]
 295     // instead of [vr1, vr2=vr1].
 296     if (I0 && I1) {
 297        if(!i && I0->getOpcode() > I1->getOpcode()) {
 298          Left.push_back(I1);
 299          Right.push_back(I0);
 300        } else if (i && I0->getOpcode() > I1->getOpcode() && Right[i-1] != I1) {
 301          // Try not to destroy a broad cast for no apparent benefit.
 302          Left.push_back(I1);
 303          Right.push_back(I0);
 304        } else if (i && I0->getOpcode() == I1->getOpcode() && Right[i-1] ==  I0) {
 305          // Try preserve broadcasts.
 306          Left.push_back(I1);
 307          Right.push_back(I0);
 308        } else if (i && I0->getOpcode() == I1->getOpcode() && Left[i-1] == I1) {
 309          // Try preserve broadcasts.
 310          Left.push_back(I1);
 311          Right.push_back(I0);
 312        } else {
 313          Left.push_back(I0);
 314          Right.push_back(I1);
 315        }
 316        continue;
 317     }
 318     // One opcode, put the instruction on the right.
 319     if (I0) {
 320       Left.push_back(V1);
 321       Right.push_back(I0);
 322       continue;
 323     }
 324     Left.push_back(V0);
 325     Right.push_back(V1);
 326   }
 327
 328   bool LeftBroadcast = isSplat(Left);
 329   bool RightBroadcast = isSplat(Right);
 330
 331   // Don't reorder if the operands where good to begin with.
 332   if (!(LeftBroadcast || RightBroadcast) &&
 333       (AllSameOpcodeRight || AllSameOpcodeLeft)) {
 334     Left = OrigLeft;
 335     Right = OrigRight;
 336   }
 337 }
 338
 339 /// Bottom Up SLP Vectorizer.
 340 class BoUpSLP {
 341 public:
 342   typedef SmallVector<Value *, 8> ValueList;
 343   typedef SmallVector<Instruction *, 16> InstrList;
 344   typedef SmallPtrSet<Value *, 16> ValueSet;
 345   typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
 346
 347   BoUpSLP(Function *Func, ScalarEvolution *Se, const DataLayout *Dl,
 348           TargetTransformInfo *Tti, TargetLibraryInfo *TLi, AliasAnalysis *Aa,
 349           LoopInfo *Li, DominatorTree *Dt)
 350       : F(Func), SE(Se), DL(Dl), TTI(Tti), TLI(TLi), AA(Aa), LI(Li), DT(Dt),
 351         Builder(Se->getContext()) {}
 352
 353   /// \brief Vectorize the tree that starts with the elements in \p VL.
 354   /// Returns the vectorized root.
 355   Value *vectorizeTree();
 356
 357   /// \returns the vectorization cost of the subtree that starts at \p VL.
 358   /// A negative number means that this is profitable.
 359   int getTreeCost();
 360
 361   /// Construct a vectorizable tree that starts at \p Roots, ignoring users for
 362   /// the purpose of scheduling and extraction in the \p UserIgnoreLst.
 363   void buildTree(ArrayRef<Value *> Roots,
 364                  ArrayRef<Value *> UserIgnoreLst = None);
 365
 366   /// Clear the internal data structures that are created by 'buildTree'.
 367   void deleteTree() {
 368     VectorizableTree.clear();
 369     ScalarToTreeEntry.clear();
 370     MustGather.clear();
 371     ExternalUses.clear();
 372     MemBarrierIgnoreList.clear();
 373   }
 374
 375   /// \returns true if the memory operations A and B are consecutive.
 376   bool isConsecutiveAccess(Value *A, Value *B);
 377
 378   /// \brief Perform LICM and CSE on the newly generated gather sequences.
 379   void optimizeGatherSequence();
 380 private:
 381   struct TreeEntry;
 382
 383   /// \returns the cost of the vectorizable entry.
 384   int getEntryCost(TreeEntry *E);
 385
 386   /// This is the recursive part of buildTree.
 387   void buildTree_rec(ArrayRef<Value *> Roots, unsigned Depth);
 388
 389   /// Vectorize a single entry in the tree.
 390   Value *vectorizeTree(TreeEntry *E);
 391
 392   /// Vectorize a single entry in the tree, starting in \p VL.
 393   Value *vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL);
 394
 395   /// \returns the pointer to the vectorized value if \p VL is already
 396   /// vectorized, or NULL. They may happen in cycles.
 397   Value *alreadyVectorized(ArrayRef<Value *> VL) const;
 398
 399   /// \brief Take the pointer operand from the Load/Store instruction.
 400   /// \returns NULL if this is not a valid Load/Store instruction.
 401   static Value *getPointerOperand(Value *I);
 402
 403   /// \brief Take the address space operand from the Load/Store instruction.
 404   /// \returns -1 if this is not a valid Load/Store instruction.
 405   static unsigned getAddressSpaceOperand(Value *I);
 406
 407   /// \returns the scalarization cost for this type. Scalarization in this
 408   /// context means the creation of vectors from a group of scalars.
 409   int getGatherCost(Type *Ty);
 410
 411   /// \returns the scalarization cost for this list of values. Assuming that
 412   /// this subtree gets vectorized, we may need to extract the values from the
 413   /// roots. This method calculates the cost of extracting the values.
 414   int getGatherCost(ArrayRef<Value *> VL);
 415
 416   /// \returns the AA location that is being access by the instruction.
 417   AliasAnalysis::Location getLocation(Instruction *I);
 418
 419   /// \brief Checks if it is possible to sink an instruction from
 420   /// \p Src to \p Dst.
 421   /// \returns the pointer to the barrier instruction if we can't sink.
 422   Value *getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst);
 423
 424   /// \returns the index of the last instruction in the BB from \p VL.
 425   int getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL);
 426
 427   /// \returns the Instruction in the bundle \p VL.
 428   Instruction *getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL);
 429
 430   /// \brief Set the Builder insert point to one after the last instruction in
 431   /// the bundle
 432   void setInsertPointAfterBundle(ArrayRef<Value *> VL);
 433
 434   /// \returns a vector from a collection of scalars in \p VL.
 435   Value *Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty);
 436
 437   /// \returns whether the VectorizableTree is fully vectoriable and will
 438   /// be beneficial even the tree height is tiny.
 439   bool isFullyVectorizableTinyTree();
 440
 441   struct TreeEntry {
 442     TreeEntry() : Scalars(), VectorizedValue(nullptr), LastScalarIndex(0),
 443     NeedToGather(0) {}
 444
 445     /// \returns true if the scalars in VL are equal to this entry.
 446     bool isSame(ArrayRef<Value *> VL) const {
 447       assert(VL.size() == Scalars.size() && "Invalid size");
 448       return std::equal(VL.begin(), VL.end(), Scalars.begin());
 449     }
 450
 451     /// A vector of scalars.
 452     ValueList Scalars;
 453
 454     /// The Scalars are vectorized into this value. It is initialized to Null.
 455     Value *VectorizedValue;
 456
 457     /// The index in the basic block of the last scalar.
 458     int LastScalarIndex;
 459
 460     /// Do we need to gather this sequence ?
 461     bool NeedToGather;
 462   };
 463
 464   /// Create a new VectorizableTree entry.
 465   TreeEntry *newTreeEntry(ArrayRef<Value *> VL, bool Vectorized) {
 466     VectorizableTree.push_back(TreeEntry());
 467     int idx = VectorizableTree.size() - 1;
 468     TreeEntry *Last = &VectorizableTree[idx];
 469     Last->Scalars.insert(Last->Scalars.begin(), VL.begin(), VL.end());
 470     Last->NeedToGather = !Vectorized;
 471     if (Vectorized) {
 472       Last->LastScalarIndex = getLastIndex(VL);
 473       for (int i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 474         assert(!ScalarToTreeEntry.count(VL[i]) && "Scalar already in tree!");
 475         ScalarToTreeEntry[VL[i]] = idx;
 476       }
 477     } else {
 478       Last->LastScalarIndex = 0;
 479       MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
 480     }
 481     return Last;
 482   }
 483
 484   /// -- Vectorization State --
 485   /// Holds all of the tree entries.
 486   std::vector<TreeEntry> VectorizableTree;
 487
 488   /// Maps a specific scalar to its tree entry.
 489   SmallDenseMap<Value*, int> ScalarToTreeEntry;
 490
 491   /// A list of scalars that we found that we need to keep as scalars.
 492   ValueSet MustGather;
 493
 494   /// This POD struct describes one external user in the vectorized tree.
 495   struct ExternalUser {
 496     ExternalUser (Value *S, llvm::User *U, int L) :
 497       Scalar(S), User(U), Lane(L){};
 498     // Which scalar in our function.
 499     Value *Scalar;
 500     // Which user that uses the scalar.
 501     llvm::User *User;
 502     // Which lane does the scalar belong to.
 503     int Lane;
 504   };
 505   typedef SmallVector<ExternalUser, 16> UserList;
 506
 507   /// A list of values that need to extracted out of the tree.
 508   /// This list holds pairs of (Internal Scalar : External User).
 509   UserList ExternalUses;
 510
 511   /// A list of instructions to ignore while sinking
 512   /// memory instructions. This map must be reset between runs of getCost.
 513   ValueSet MemBarrierIgnoreList;
 514
 515   /// Holds all of the instructions that we gathered.
 516   SetVector<Instruction *> GatherSeq;
 517   /// A list of blocks that we are going to CSE.
 518   SetVector<BasicBlock *> CSEBlocks;
 519
 520   /// Numbers instructions in different blocks.
 521   DenseMap<BasicBlock *, BlockNumbering> BlocksNumbers;
 522
 523   /// \brief Get the corresponding instruction numbering list for a given
 524   /// BasicBlock. The list is allocated lazily.
 525   BlockNumbering &getBlockNumbering(BasicBlock *BB) {
 526     auto I = BlocksNumbers.insert(std::make_pair(BB, BlockNumbering(BB)));
 527     return I.first->second;
 528   }
 529
 530   /// List of users to ignore during scheduling and that don't need extracting.
 531   ArrayRef<Value *> UserIgnoreList;
 532
 533   // Analysis and block reference.
 534   Function *F;
 535   ScalarEvolution *SE;
 536   const DataLayout *DL;
 537   TargetTransformInfo *TTI;
 538   TargetLibraryInfo *TLI;
 539   AliasAnalysis *AA;
 540   LoopInfo *LI;
 541   DominatorTree *DT;
 542   /// Instruction builder to construct the vectorized tree.
 543   IRBuilder<> Builder;
 544 };
 545
 546 void BoUpSLP::buildTree(ArrayRef<Value *> Roots,
 547                         ArrayRef<Value *> UserIgnoreLst) {
 548   deleteTree();
 549   UserIgnoreList = UserIgnoreLst;
 550   if (!getSameType(Roots))
 551     return;
 552   buildTree_rec(Roots, 0);
 553
 554   // Collect the values that we need to extract from the tree.
 555   for (int EIdx = 0, EE = VectorizableTree.size(); EIdx < EE; ++EIdx) {
 556     TreeEntry *Entry = &VectorizableTree[EIdx];
 557
 558     // For each lane:
 559     for (int Lane = 0, LE = Entry->Scalars.size(); Lane != LE; ++Lane) {
 560       Value *Scalar = Entry->Scalars[Lane];
 561
 562       // No need to handle users of gathered values.
 563       if (Entry->NeedToGather)
 564         continue;
 565
 566       for (User *U : Scalar->users()) {
 567         DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking user:" << *U << ".\n");
 568
 569         // Skip in-tree scalars that become vectors.
 570         if (ScalarToTreeEntry.count(U)) {
 571           DEBUG(dbgs() << "SLP: \tInternal user will be removed:" <<
 572                 *U << ".\n");
 573           int Idx = ScalarToTreeEntry[U]; (void) Idx;
 574           assert(!VectorizableTree[Idx].NeedToGather && "Bad state");
 575           continue;
 576         }
 577         Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(U);
 578         if (!UserInst)
 579           continue;
 580
 581         // Ignore users in the user ignore list.
 582         if (std::find(UserIgnoreList.begin(), UserIgnoreList.end(), UserInst) !=
 583             UserIgnoreList.end())
 584           continue;
 585
 586         DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to extract:" << *U << " from lane " <<
 587               Lane << " from " << *Scalar << ".\n");
 588         ExternalUses.push_back(ExternalUser(Scalar, U, Lane));
 589       }
 590     }
 591   }
 592 }
 593
 594
 595 void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
 596   bool SameTy = getSameType(VL); (void)SameTy;
 597   assert(SameTy && "Invalid types!");
 598
 599   if (Depth == RecursionMaxDepth) {
 600     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to max recursion depth.\n");
 601     newTreeEntry(VL, false);
 602     return;
 603   }
 604
 605   // Don't handle vectors.
 606   if (VL[0]->getType()->isVectorTy()) {
 607     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to vector type.\n");
 608     newTreeEntry(VL, false);
 609     return;
 610   }
 611
 612   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
 613     if (SI->getValueOperand()->getType()->isVectorTy()) {
 614       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to store vector type.\n");
 615       newTreeEntry(VL, false);
 616       return;
 617     }
 618
 619   // If all of the operands are identical or constant we have a simple solution.
 620   if (allConstant(VL) || isSplat(VL) || !getSameBlock(VL) ||
 621       !getSameOpcode(VL)) {
 622     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to C,S,B,O. \n");
 623     newTreeEntry(VL, false);
 624     return;
 625   }
 626
 627   // We now know that this is a vector of instructions of the same type from
 628   // the same block.
 629
 630   // Check if this is a duplicate of another entry.
 631   if (ScalarToTreeEntry.count(VL[0])) {
 632     int Idx = ScalarToTreeEntry[VL[0]];
 633     TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
 634     for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 635       DEBUG(dbgs() << "SLP: \tChecking bundle: " << *VL[i] << ".\n");
 636       if (E->Scalars[i] != VL[i]) {
 637         DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to partial overlap.\n");
 638         newTreeEntry(VL, false);
 639         return;
 640       }
 641     }
 642     DEBUG(dbgs() << "SLP: Perfect diamond merge at " << *VL[0] << ".\n");
 643     return;
 644   }
 645
 646   // Check that none of the instructions in the bundle are already in the tree.
 647   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 648     if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i])) {
 649       DEBUG(dbgs() << "SLP: The instruction (" << *VL[i] <<
 650             ") is already in tree.\n");
 651       newTreeEntry(VL, false);
 652       return;
 653     }
 654   }
 655
 656   // If any of the scalars appears in the table OR it is marked as a value that
 657   // needs to stat scalar then we need to gather the scalars.
 658   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 659     if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i]) || MustGather.count(VL[i])) {
 660       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to gathered scalar. \n");
 661       newTreeEntry(VL, false);
 662       return;
 663     }
 664   }
 665
 666   // Check that all of the users of the scalars that we want to vectorize are
 667   // schedulable.
 668   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
 669   int MyLastIndex = getLastIndex(VL);
 670   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL0)->getParent();
 671
 672   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
 673     Instruction *Scalar = cast<Instruction>(VL[i]);
 674     DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking users of  " << *Scalar << ". \n");
 675     for (User *U : Scalar->users()) {
 676       DEBUG(dbgs() << "SLP: \tUser " << *U << ". \n");
 677       Instruction *UI = dyn_cast<Instruction>(U);
 678       if (!UI) {
 679         DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due unknown user. \n");
 680         newTreeEntry(VL, false);
 681         return;
 682       }
 683
 684       // We don't care if the user is in a different basic block.
 685       BasicBlock *UserBlock = UI->getParent();
 686       if (UserBlock != BB) {
 687         DEBUG(dbgs() << "SLP: User from a different basic block "
 688               << *UI << ". \n");
 689         continue;
 690       }
 691
 692       // If this is a PHINode within this basic block then we can place the
 693       // extract wherever we want.
 694       if (isa<PHINode>(*UI)) {
 695         DEBUG(dbgs() << "SLP: \tWe can schedule PHIs:" << *UI << ". \n");
 696         continue;
 697       }
 698
 699       // Check if this is a safe in-tree user.
 700       if (ScalarToTreeEntry.count(UI)) {
 701         int Idx = ScalarToTreeEntry[UI];
 702         int VecLocation = VectorizableTree[Idx].LastScalarIndex;
 703         if (VecLocation <= MyLastIndex) {
 704           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to unschedulable vector. \n");
 705           newTreeEntry(VL, false);
 706           return;
 707         }
 708         DEBUG(dbgs() << "SLP: In-tree user (" << *UI << ") at #" <<
 709               VecLocation << " vector value (" << *Scalar << ") at #"
 710               << MyLastIndex << ".\n");
 711         continue;
 712       }
 713
 714       // Ignore users in the user ignore list.
 715       if (std::find(UserIgnoreList.begin(), UserIgnoreList.end(), UI) !=
 716           UserIgnoreList.end())
 717         continue;
 718
 719       // Make sure that we can schedule this unknown user.
 720       BlockNumbering &BN = getBlockNumbering(BB);
 721       int UserIndex = BN.getIndex(UI);
 722       if (UserIndex < MyLastIndex) {
 723
 724         DEBUG(dbgs() << "SLP: Can't schedule extractelement for "
 725               << *UI << ". \n");
 726         newTreeEntry(VL, false);
 727         return;
 728       }
 729     }
 730   }
 731
 732   // Check that every instructions appears once in this bundle.
 733   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
 734     for (unsigned j = i+1; j < e; ++j)
 735       if (VL[i] == VL[j]) {
 736         DEBUG(dbgs() << "SLP: Scalar used twice in bundle.\n");
 737         newTreeEntry(VL, false);
 738         return;
 739       }
 740
 741   // Check that instructions in this bundle don't reference other instructions.
 742   // The runtime of this check is O(N * N-1 * uses(N)) and a typical N is 4.
 743   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 744     for (User *U : VL[i]->users()) {
 745       for (unsigned j = 0; j < e; ++j) {
 746         if (i != j && U == VL[j]) {
 747           DEBUG(dbgs() << "SLP: Intra-bundle dependencies!" << *U << ". \n");
 748           newTreeEntry(VL, false);
 749           return;
 750         }
 751       }
 752     }
 753   }
 754
 755   DEBUG(dbgs() << "SLP: We are able to schedule this bundle.\n");
 756
 757   unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
 758
 759   // Check if it is safe to sink the loads or the stores.
 760   if (Opcode == Instruction::Load || Opcode == Instruction::Store) {
 761     Instruction *Last = getLastInstruction(VL);
 762
 763     for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 764       if (VL[i] == Last)
 765         continue;
 766       Value *Barrier = getSinkBarrier(cast<Instruction>(VL[i]), Last);
 767       if (Barrier) {
 768         DEBUG(dbgs() << "SLP: Can't sink " << *VL[i] << "\n down to " << *Last
 769               << "\n because of " << *Barrier << ".  Gathering.\n");
 770         newTreeEntry(VL, false);
 771         return;
 772       }
 773     }
 774   }
 775
 776   switch (Opcode) {
 777     case Instruction::PHI: {
 778       PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
 779
 780       // Check for terminator values (e.g. invoke).
 781       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 782         for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
 783           TerminatorInst *Term = dyn_cast<TerminatorInst>(
 784               cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValueForBlock(PH->getIncomingBlock(i)));
 785           if (Term) {
 786             DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to swizzle PHINodes (TerminatorInst use).\n");
 787             newTreeEntry(VL, false);
 788             return;
 789           }
 790         }
 791
 792       newTreeEntry(VL, true);
 793       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of PHINodes.\n");
 794
 795       for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
 796         ValueList Operands;
 797         // Prepare the operand vector.
 798         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 799           Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValueForBlock(
 800               PH->getIncomingBlock(i)));
 801
 802         buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
 803       }
 804       return;
 805     }
 806     case Instruction::ExtractElement: {
 807       bool Reuse = CanReuseExtract(VL);
 808       if (Reuse) {
 809         DEBUG(dbgs() << "SLP: Reusing extract sequence.\n");
 810       }
 811       newTreeEntry(VL, Reuse);
 812       return;
 813     }
 814     case Instruction::Load: {
 815       // Check if the loads are consecutive or of we need to swizzle them.
 816       for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i) {
 817         LoadInst *L = cast<LoadInst>(VL[i]);
 818         if (!L->isSimple() || !isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
 819           newTreeEntry(VL, false);
 820           DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to swizzle loads.\n");
 821           return;
 822         }
 823       }
 824       newTreeEntry(VL, true);
 825       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of loads.\n");
 826       return;
 827     }
 828     case Instruction::ZExt:
 829     case Instruction::SExt:
 830     case Instruction::FPToUI:
 831     case Instruction::FPToSI:
 832     case Instruction::FPExt:
 833     case Instruction::PtrToInt:
 834     case Instruction::IntToPtr:
 835     case Instruction::SIToFP:
 836     case Instruction::UIToFP:
 837     case Instruction::Trunc:
 838     case Instruction::FPTrunc:
 839     case Instruction::BitCast: {
 840       Type *SrcTy = VL0->getOperand(0)->getType();
 841       for (unsigned i = 0; i < VL.size(); ++i) {
 842         Type *Ty = cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(0)->getType();
 843         if (Ty != SrcTy || Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy()) {
 844           newTreeEntry(VL, false);
 845           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering casts with different src types.\n");
 846           return;
 847         }
 848       }
 849       newTreeEntry(VL, true);
 850       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of casts.\n");
 851
 852       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 853         ValueList Operands;
 854         // Prepare the operand vector.
 855         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 856           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 857
 858         buildTree_rec(Operands, Depth+1);
 859       }
 860       return;
 861     }
 862     case Instruction::ICmp:
 863     case Instruction::FCmp: {
 864       // Check that all of the compares have the same predicate.
 865       CmpInst::Predicate P0 = dyn_cast<CmpInst>(VL0)->getPredicate();
 866       Type *ComparedTy = cast<Instruction>(VL[0])->getOperand(0)->getType();
 867       for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i) {
 868         CmpInst *Cmp = cast<CmpInst>(VL[i]);
 869         if (Cmp->getPredicate() != P0 ||
 870             Cmp->getOperand(0)->getType() != ComparedTy) {
 871           newTreeEntry(VL, false);
 872           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering cmp with different predicate.\n");
 873           return;
 874         }
 875       }
 876
 877       newTreeEntry(VL, true);
 878       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of compares.\n");
 879
 880       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 881         ValueList Operands;
 882         // Prepare the operand vector.
 883         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 884           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 885
 886         buildTree_rec(Operands, Depth+1);
 887       }
 888       return;
 889     }
 890     case Instruction::Select:
 891     case Instruction::Add:
 892     case Instruction::FAdd:
 893     case Instruction::Sub:
 894     case Instruction::FSub:
 895     case Instruction::Mul:
 896     case Instruction::FMul:
 897     case Instruction::UDiv:
 898     case Instruction::SDiv:
 899     case Instruction::FDiv:
 900     case Instruction::URem:
 901     case Instruction::SRem:
 902     case Instruction::FRem:
 903     case Instruction::Shl:
 904     case Instruction::LShr:
 905     case Instruction::AShr:
 906     case Instruction::And:
 907     case Instruction::Or:
 908     case Instruction::Xor: {
 909       newTreeEntry(VL, true);
 910       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of bin op.\n");
 911
 912       // Sort operands of the instructions so that each side is more likely to
 913       // have the same opcode.
 914       if (isa<BinaryOperator>(VL0) && VL0->isCommutative()) {
 915         ValueList Left, Right;
 916         reorderInputsAccordingToOpcode(VL, Left, Right);
 917         BasicBlock *LeftBB = getSameBlock(Left);
 918         BasicBlock *RightBB = getSameBlock(Right);
 919         // If we have common uses on separate paths in the tree make sure we
 920         // process the one with greater common depth first.
 921         // We can use block numbering to determine the subtree traversal as
 922         // earler user has to come in between the common use and the later user.
 923         if (LeftBB && RightBB && LeftBB == RightBB &&
 924             getLastIndex(Right) > getLastIndex(Left)) {
 925           buildTree_rec(Right, Depth + 1);
 926           buildTree_rec(Left, Depth + 1);
 927         } else {
 928           buildTree_rec(Left, Depth + 1);
 929           buildTree_rec(Right, Depth + 1);
 930         }
 931         return;
 932       }
 933
 934       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 935         ValueList Operands;
 936         // Prepare the operand vector.
 937         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 938           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 939
 940         buildTree_rec(Operands, Depth+1);
 941       }
 942       return;
 943     }
 944     case Instruction::GetElementPtr: {
 945       // We don't combine GEPs with complicated (nested) indexing.
 946       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
 947         if (cast<Instruction>(VL[j])->getNumOperands() != 2) {
 948           DEBUG(dbgs() << "SLP: not-vectorizable GEP (nested indexes).\n");
 949           newTreeEntry(VL, false);
 950           return;
 951         }
 952       }
 953
 954       // We can't combine several GEPs into one vector if they operate on
 955       // different types.
 956       Type *Ty0 = cast<Instruction>(VL0)->getOperand(0)->getType();
 957       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
 958         Type *CurTy = cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0)->getType();
 959         if (Ty0 != CurTy) {
 960           DEBUG(dbgs() << "SLP: not-vectorizable GEP (different types).\n");
 961           newTreeEntry(VL, false);
 962           return;
 963         }
 964       }
 965
 966       // We don't combine GEPs with non-constant indexes.
 967       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
 968         auto Op = cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(1);
 969         if (!isa<ConstantInt>(Op)) {
 970           DEBUG(
 971               dbgs() << "SLP: not-vectorizable GEP (non-constant indexes).\n");
 972           newTreeEntry(VL, false);
 973           return;
 974         }
 975       }
 976
 977       newTreeEntry(VL, true);
 978       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of GEPs.\n");
 979       for (unsigned i = 0, e = 2; i < e; ++i) {
 980         ValueList Operands;
 981         // Prepare the operand vector.
 982         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
 983           Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
 984
 985         buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
 986       }
 987       return;
 988     }
 989     case Instruction::Store: {
 990       // Check if the stores are consecutive or of we need to swizzle them.
 991       for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i)
 992         if (!isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
 993           newTreeEntry(VL, false);
 994           DEBUG(dbgs() << "SLP: Non-consecutive store.\n");
 995           return;
 996         }
 997
 998       newTreeEntry(VL, true);
 999       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of stores.\n");
1000
1001       ValueList Operands;
1002       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
1003         Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0));
1004
1005       // We can ignore these values because we are sinking them down.
1006       MemBarrierIgnoreList.insert(VL.begin(), VL.end());
1007       buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
1008       return;
1009     }
1010     case Instruction::Call: {
1011       // Check if the calls are all to the same vectorizable intrinsic.
1012       CallInst *CI = cast<CallInst>(VL[0]);
1013       // Check if this is an Intrinsic call or something that can be
1014       // represented by an intrinsic call
1015       Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
1016       if (!isTriviallyVectorizable(ID)) {
1017         newTreeEntry(VL, false);
1018         DEBUG(dbgs() << "SLP: Non-vectorizable call.\n");
1019         return;
1020       }
1021       Function *Int = CI->getCalledFunction();
1022       Value *A1I = nullptr;
1023       if (hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, 1))
1024         A1I = CI->getArgOperand(1);
1025       for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i != e; ++i) {
1026         CallInst *CI2 = dyn_cast<CallInst>(VL[i]);
1027         if (!CI2 || CI2->getCalledFunction() != Int ||
1028             getIntrinsicIDForCall(CI2, TLI) != ID) {
1029           newTreeEntry(VL, false);
1030           DEBUG(dbgs() << "SLP: mismatched calls:" << *CI << "!=" << *VL[i]
1031                        << "\n");
1032           return;
1033         }
1034         // ctlz,cttz and powi are special intrinsics whose second argument
1035         // should be same in order for them to be vectorized.
1036         if (hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, 1)) {
1037           Value *A1J = CI2->getArgOperand(1);
1038           if (A1I != A1J) {
1039             newTreeEntry(VL, false);
1040             DEBUG(dbgs() << "SLP: mismatched arguments in call:" << *CI
1041                          << " argument "<< A1I<<"!=" << A1J
1042                          << "\n");
1043             return;
1044           }
1045         }
1046       }
1047
1048       newTreeEntry(VL, true);
1049       for (unsigned i = 0, e = CI->getNumArgOperands(); i != e; ++i) {
1050         ValueList Operands;
1051         // Prepare the operand vector.
1052         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
1053           CallInst *CI2 = dyn_cast<CallInst>(VL[j]);
1054           Operands.push_back(CI2->getArgOperand(i));
1055         }
1056         buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
1057       }
1058       return;
1059     }
1060     default:
1061       newTreeEntry(VL, false);
1062       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering unknown instruction.\n");
1063       return;
1064   }
1065 }
1066
1067 int BoUpSLP::getEntryCost(TreeEntry *E) {
1068   ArrayRef<Value*> VL = E->Scalars;
1069
1070   Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
1071   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
1072     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
1073   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
1074
1075   if (E->NeedToGather) {
1076     if (allConstant(VL))
1077       return 0;
1078     if (isSplat(VL)) {
1079       return TTI->getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VecTy, 0);
1080     }
1081     return getGatherCost(E->Scalars);
1082   }
1083
1084   assert(getSameOpcode(VL) && getSameType(VL) && getSameBlock(VL) &&
1085          "Invalid VL");
1086   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
1087   unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
1088   switch (Opcode) {
1089     case Instruction::PHI: {
1090       return 0;
1091     }
1092     case Instruction::ExtractElement: {
1093       if (CanReuseExtract(VL)) {
1094         int DeadCost = 0;
1095         for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
1096           ExtractElementInst *E = cast<ExtractElementInst>(VL[i]);
1097           if (E->hasOneUse())
1098             // Take credit for instruction that will become dead.
1099             DeadCost +=
1100                 TTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, VecTy, i);
1101         }
1102         return -DeadCost;
1103       }
1104       return getGatherCost(VecTy);
1105     }
1106     case Instruction::ZExt:
1107     case Instruction::SExt:
1108     case Instruction::FPToUI:
1109     case Instruction::FPToSI:
1110     case Instruction::FPExt:
1111     case Instruction::PtrToInt:
1112     case Instruction::IntToPtr:
1113     case Instruction::SIToFP:
1114     case Instruction::UIToFP:
1115     case Instruction::Trunc:
1116     case Instruction::FPTrunc:
1117     case Instruction::BitCast: {
1118       Type *SrcTy = VL0->getOperand(0)->getType();
1119
1120       // Calculate the cost of this instruction.
1121       int ScalarCost = VL.size() * TTI->getCastInstrCost(VL0->getOpcode(),
1122                                                          VL0->getType(), SrcTy);
1123
1124       VectorType *SrcVecTy = VectorType::get(SrcTy, VL.size());
1125       int VecCost = TTI->getCastInstrCost(VL0->getOpcode(), VecTy, SrcVecTy);
1126       return VecCost - ScalarCost;
1127     }
1128     case Instruction::FCmp:
1129     case Instruction::ICmp:
1130     case Instruction::Select:
1131     case Instruction::Add:
1132     case Instruction::FAdd:
1133     case Instruction::Sub:
1134     case Instruction::FSub:
1135     case Instruction::Mul:
1136     case Instruction::FMul:
1137     case Instruction::UDiv:
1138     case Instruction::SDiv:
1139     case Instruction::FDiv:
1140     case Instruction::URem:
1141     case Instruction::SRem:
1142     case Instruction::FRem:
1143     case Instruction::Shl:
1144     case Instruction::LShr:
1145     case Instruction::AShr:
1146     case Instruction::And:
1147     case Instruction::Or:
1148     case Instruction::Xor: {
1149       // Calculate the cost of this instruction.
1150       int ScalarCost = 0;
1151       int VecCost = 0;
1152       if (Opcode == Instruction::FCmp || Opcode == Instruction::ICmp ||
1153           Opcode == Instruction::Select) {
1154         VectorType *MaskTy = VectorType::get(Builder.getInt1Ty(), VL.size());
1155         ScalarCost = VecTy->getNumElements() *
1156         TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ScalarTy, Builder.getInt1Ty());
1157         VecCost = TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, VecTy, MaskTy);
1158       } else {
1159         // Certain instructions can be cheaper to vectorize if they have a
1160         // constant second vector operand.
1161         TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1162             TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1163         TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1164             TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1165
1166         // If all operands are exactly the same ConstantInt then set the
1167         // operand kind to OK_UniformConstantValue.
1168         // If instead not all operands are constants, then set the operand kind
1169         // to OK_AnyValue. If all operands are constants but not the same,
1170         // then set the operand kind to OK_NonUniformConstantValue.
1171         ConstantInt *CInt = nullptr;
1172         for (unsigned i = 0; i < VL.size(); ++i) {
1173           const Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
1174           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1175             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1176             break;
1177           }
1178           if (i == 0) {
1179             CInt = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1180             continue;
1181           }
1182           if (Op2VK == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue &&
1183               CInt != cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
1184             Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
1185         }
1186
1187         ScalarCost =
1188             VecTy->getNumElements() *
1189             TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, ScalarTy, Op1VK, Op2VK);
1190         VecCost = TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, VecTy, Op1VK, Op2VK);
1191       }
1192       return VecCost - ScalarCost;
1193     }
1194     case Instruction::GetElementPtr: {
1195       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
1196           TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
1197       TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
1198           TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
1199
1200       int ScalarCost =
1201           VecTy->getNumElements() *
1202           TTI->getArithmeticInstrCost(Instruction::Add, ScalarTy, Op1VK, Op2VK);
1203       int VecCost =
1204           TTI->getArithmeticInstrCost(Instruction::Add, VecTy, Op1VK, Op2VK);
1205
1206       return VecCost - ScalarCost;
1207     }
1208     case Instruction::Load: {
1209       // Cost of wide load - cost of scalar loads.
1210       int ScalarLdCost = VecTy->getNumElements() *
1211       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
1212       int VecLdCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, VecTy, 1, 0);
1213       return VecLdCost - ScalarLdCost;
1214     }
1215     case Instruction::Store: {
1216       // We know that we can merge the stores. Calculate the cost.
1217       int ScalarStCost = VecTy->getNumElements() *
1218       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
1219       int VecStCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, VecTy, 1, 0);
1220       return VecStCost - ScalarStCost;
1221     }
1222     case Instruction::Call: {
1223       CallInst *CI = cast<CallInst>(VL0);
1224       Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
1225
1226       // Calculate the cost of the scalar and vector calls.
1227       SmallVector<Type*, 4> ScalarTys, VecTys;
1228       for (unsigned op = 0, opc = CI->getNumArgOperands(); op!= opc; ++op) {
1229         ScalarTys.push_back(CI->getArgOperand(op)->getType());
1230         VecTys.push_back(VectorType::get(CI->getArgOperand(op)->getType(),
1231                                          VecTy->getNumElements()));
1232       }
1233
1234       int ScalarCallCost = VecTy->getNumElements() *
1235           TTI->getIntrinsicInstrCost(ID, ScalarTy, ScalarTys);
1236
1237       int VecCallCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(ID, VecTy, VecTys);
1238
1239       DEBUG(dbgs() << "SLP: Call cost "<< VecCallCost - ScalarCallCost
1240             << " (" << VecCallCost  << "-" <<  ScalarCallCost << ")"
1241             << " for " << *CI << "\n");
1242
1243       return VecCallCost - ScalarCallCost;
1244     }
1245     default:
1246       llvm_unreachable("Unknown instruction");
1247   }
1248 }
1249
1250 bool BoUpSLP::isFullyVectorizableTinyTree() {
1251   DEBUG(dbgs() << "SLP: Check whether the tree with height " <<
1252         VectorizableTree.size() << " is fully vectorizable .\n");
1253
1254   // We only handle trees of height 2.
1255   if (VectorizableTree.size() != 2)
1256     return false;
1257
1258   // Handle splat stores.
1259   if (!VectorizableTree[0].NeedToGather && isSplat(VectorizableTree[1].Scalars))
1260     return true;
1261
1262   // Gathering cost would be too much for tiny trees.
1263   if (VectorizableTree[0].NeedToGather || VectorizableTree[1].NeedToGather)
1264     return false;
1265
1266   return true;
1267 }
1268
1269 int BoUpSLP::getTreeCost() {
1270   int Cost = 0;
1271   DEBUG(dbgs() << "SLP: Calculating cost for tree of size " <<
1272         VectorizableTree.size() << ".\n");
1273
1274   // We only vectorize tiny trees if it is fully vectorizable.
1275   if (VectorizableTree.size() < 3 && !isFullyVectorizableTinyTree()) {
1276     if (!VectorizableTree.size()) {
1277       assert(!ExternalUses.size() && "We should not have any external users");
1278     }
1279     return INT_MAX;
1280   }
1281
1282   unsigned BundleWidth = VectorizableTree[0].Scalars.size();
1283
1284   for (unsigned i = 0, e = VectorizableTree.size(); i != e; ++i) {
1285     int C = getEntryCost(&VectorizableTree[i]);
1286     DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding cost " << C << " for bundle that starts with "
1287           << *VectorizableTree[i].Scalars[0] << " .\n");
1288     Cost += C;
1289   }
1290
1291   SmallSet<Value *, 16> ExtractCostCalculated;
1292   int ExtractCost = 0;
1293   for (UserList::iterator I = ExternalUses.begin(), E = ExternalUses.end();
1294        I != E; ++I) {
1295     // We only add extract cost once for the same scalar.
1296     if (!ExtractCostCalculated.insert(I->Scalar))
1297       continue;
1298
1299     VectorType *VecTy = VectorType::get(I->Scalar->getType(), BundleWidth);
1300     ExtractCost += TTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, VecTy,
1301                                            I->Lane);
1302   }
1303
1304   DEBUG(dbgs() << "SLP: Total Cost " << Cost + ExtractCost<< ".\n");
1305   return  Cost + ExtractCost;
1306 }
1307
1308 int BoUpSLP::getGatherCost(Type *Ty) {
1309   int Cost = 0;
1310   for (unsigned i = 0, e = cast<VectorType>(Ty)->getNumElements(); i < e; ++i)
1311     Cost += TTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
1312   return Cost;
1313 }
1314
1315 int BoUpSLP::getGatherCost(ArrayRef<Value *> VL) {
1316   // Find the type of the operands in VL.
1317   Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
1318   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
1319     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
1320   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
1321   // Find the cost of inserting/extracting values from the vector.
1322   return getGatherCost(VecTy);
1323 }
1324
1325 AliasAnalysis::Location BoUpSLP::getLocation(Instruction *I) {
1326   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
1327     return AA->getLocation(SI);
1328   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1329     return AA->getLocation(LI);
1330   return AliasAnalysis::Location();
1331 }
1332
1333 Value *BoUpSLP::getPointerOperand(Value *I) {
1334   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1335     return LI->getPointerOperand();
1336   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
1337     return SI->getPointerOperand();
1338   return nullptr;
1339 }
1340
1341 unsigned BoUpSLP::getAddressSpaceOperand(Value *I) {
1342   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I))
1343     return L->getPointerAddressSpace();
1344   if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I))
1345     return S->getPointerAddressSpace();
1346   return -1;
1347 }
1348
1349 bool BoUpSLP::isConsecutiveAccess(Value *A, Value *B) {
1350   Value *PtrA = getPointerOperand(A);
1351   Value *PtrB = getPointerOperand(B);
1352   unsigned ASA = getAddressSpaceOperand(A);
1353   unsigned ASB = getAddressSpaceOperand(B);
1354
1355   // Check that the address spaces match and that the pointers are valid.
1356   if (!PtrA || !PtrB || (ASA != ASB))
1357     return false;
1358
1359   // Make sure that A and B are different pointers of the same type.
1360   if (PtrA == PtrB || PtrA->getType() != PtrB->getType())
1361     return false;
1362
1363   unsigned PtrBitWidth = DL->getPointerSizeInBits(ASA);
1364   Type *Ty = cast<PointerType>(PtrA->getType())->getElementType();
1365   APInt Size(PtrBitWidth, DL->getTypeStoreSize(Ty));
1366
1367   APInt OffsetA(PtrBitWidth, 0), OffsetB(PtrBitWidth, 0);
1368   PtrA = PtrA->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, OffsetA);
1369   PtrB = PtrB->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, OffsetB);
1370
1371   APInt OffsetDelta = OffsetB - OffsetA;
1372
1373   // Check if they are based on the same pointer. That makes the offsets
1374   // sufficient.
1375   if (PtrA == PtrB)
1376     return OffsetDelta == Size;
1377
1378   // Compute the necessary base pointer delta to have the necessary final delta
1379   // equal to the size.
1380   APInt BaseDelta = Size - OffsetDelta;
1381
1382   // Otherwise compute the distance with SCEV between the base pointers.
1383   const SCEV *PtrSCEVA = SE->getSCEV(PtrA);
1384   const SCEV *PtrSCEVB = SE->getSCEV(PtrB);
1385   const SCEV *C = SE->getConstant(BaseDelta);
1386   const SCEV *X = SE->getAddExpr(PtrSCEVA, C);
1387   return X == PtrSCEVB;
1388 }
1389
1390 Value *BoUpSLP::getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst) {
1391   assert(Src->getParent() == Dst->getParent() && "Not the same BB");
1392   BasicBlock::iterator I = Src, E = Dst;
1393   /// Scan all of the instruction from SRC to DST and check if
1394   /// the source may alias.
1395   for (++I; I != E; ++I) {
1396     // Ignore store instructions that are marked as 'ignore'.
1397     if (MemBarrierIgnoreList.count(I))
1398       continue;
1399     if (Src->mayWriteToMemory()) /* Write */ {
1400       if (!I->mayReadOrWriteMemory())
1401         continue;
1402     } else /* Read */ {
1403       if (!I->mayWriteToMemory())
1404         continue;
1405     }
1406     AliasAnalysis::Location A = getLocation(&*I);
1407     AliasAnalysis::Location B = getLocation(Src);
1408
1409     if (!A.Ptr || !B.Ptr || AA->alias(A, B))
1410       return I;
1411   }
1412   return nullptr;
1413 }
1414
1415 int BoUpSLP::getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL) {
1416   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
1417   assert(BB == getSameBlock(VL) && "Invalid block");
1418   BlockNumbering &BN = getBlockNumbering(BB);
1419
1420   int MaxIdx = BN.getIndex(BB->getFirstNonPHI());
1421   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
1422     MaxIdx = std::max(MaxIdx, BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[i])));
1423   return MaxIdx;
1424 }
1425
1426 Instruction *BoUpSLP::getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL) {
1427   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
1428   assert(BB == getSameBlock(VL) && "Invalid block");
1429   BlockNumbering &BN = getBlockNumbering(BB);
1430
1431   int MaxIdx = BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[0]));
1432   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
1433     MaxIdx = std::max(MaxIdx, BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[i])));
1434   Instruction *I = BN.getInstruction(MaxIdx);
1435   assert(I && "bad location");
1436   return I;
1437 }
1438
1439 void BoUpSLP::setInsertPointAfterBundle(ArrayRef<Value *> VL) {
1440   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
1441   Instruction *LastInst = getLastInstruction(VL);
1442   BasicBlock::iterator NextInst = LastInst;
1443   ++NextInst;
1444   Builder.SetInsertPoint(VL0->getParent(), NextInst);
1445   Builder.SetCurrentDebugLocation(VL0->getDebugLoc());
1446 }
1447
1448 Value *BoUpSLP::Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty) {
1449   Value *Vec = UndefValue::get(Ty);
1450   // Generate the 'InsertElement' instruction.
1451   for (unsigned i = 0; i < Ty->getNumElements(); ++i) {
1452     Vec = Builder.CreateInsertElement(Vec, VL[i], Builder.getInt32(i));
1453     if (Instruction *Insrt = dyn_cast<Instruction>(Vec)) {
1454       GatherSeq.insert(Insrt);
1455       CSEBlocks.insert(Insrt->getParent());
1456
1457       // Add to our 'need-to-extract' list.
1458       if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i])) {
1459         int Idx = ScalarToTreeEntry[VL[i]];
1460         TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
1461         // Find which lane we need to extract.
1462         int FoundLane = -1;
1463         for (unsigned Lane = 0, LE = VL.size(); Lane != LE; ++Lane) {
1464           // Is this the lane of the scalar that we are looking for ?
1465           if (E->Scalars[Lane] == VL[i]) {
1466             FoundLane = Lane;
1467             break;
1468           }
1469         }
1470         assert(FoundLane >= 0 && "Could not find the correct lane");
1471         ExternalUses.push_back(ExternalUser(VL[i], Insrt, FoundLane));
1472       }
1473     }
1474   }
1475
1476   return Vec;
1477 }
1478
1479 Value *BoUpSLP::alreadyVectorized(ArrayRef<Value *> VL) const {
1480   SmallDenseMap<Value*, int>::const_iterator Entry
1481     = ScalarToTreeEntry.find(VL[0]);
1482   if (Entry != ScalarToTreeEntry.end()) {
1483     int Idx = Entry->second;
1484     const TreeEntry *En = &VectorizableTree[Idx];
1485     if (En->isSame(VL) && En->VectorizedValue)
1486       return En->VectorizedValue;
1487   }
1488   return nullptr;
1489 }
1490
1491 Value *BoUpSLP::vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL) {
1492   if (ScalarToTreeEntry.count(VL[0])) {
1493     int Idx = ScalarToTreeEntry[VL[0]];
1494     TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
1495     if (E->isSame(VL))
1496       return vectorizeTree(E);
1497   }
1498
1499   Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
1500   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
1501     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
1502   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
1503
1504   return Gather(VL, VecTy);
1505 }
1506
1507 Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
1508   IRBuilder<>::InsertPointGuard Guard(Builder);
1509
1510   if (E->VectorizedValue) {
1511     DEBUG(dbgs() << "SLP: Diamond merged for " << *E->Scalars[0] << ".\n");
1512     return E->VectorizedValue;
1513   }
1514
1515   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(E->Scalars[0]);
1516   Type *ScalarTy = VL0->getType();
1517   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL0))
1518     ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
1519   VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, E->Scalars.size());
1520
1521   if (E->NeedToGather) {
1522     setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1523     return Gather(E->Scalars, VecTy);
1524   }
1525
1526   unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
1527   assert(Opcode == getSameOpcode(E->Scalars) && "Invalid opcode");
1528
1529   switch (Opcode) {
1530     case Instruction::PHI: {
1531       PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
1532       Builder.SetInsertPoint(PH->getParent()->getFirstNonPHI());
1533       Builder.SetCurrentDebugLocation(PH->getDebugLoc());
1534       PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, PH->getNumIncomingValues());
1535       E->VectorizedValue = NewPhi;
1536
1537       // PHINodes may have multiple entries from the same block. We want to
1538       // visit every block once.
1539       SmallSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1540
1541       for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
1542         ValueList Operands;
1543         BasicBlock *IBB = PH->getIncomingBlock(i);
1544
1545         if (!VisitedBBs.insert(IBB)) {
1546           NewPhi->addIncoming(NewPhi->getIncomingValueForBlock(IBB), IBB);
1547           continue;
1548         }
1549
1550         // Prepare the operand vector.
1551         for (unsigned j = 0; j < E->Scalars.size(); ++j)
1552           Operands.push_back(cast<PHINode>(E->Scalars[j])->
1553                              getIncomingValueForBlock(IBB));
1554
1555         Builder.SetInsertPoint(IBB->getTerminator());
1556         Builder.SetCurrentDebugLocation(PH->getDebugLoc());
1557         Value *Vec = vectorizeTree(Operands);
1558         NewPhi->addIncoming(Vec, IBB);
1559       }
1560
1561       assert(NewPhi->getNumIncomingValues() == PH->getNumIncomingValues() &&
1562              "Invalid number of incoming values");
1563       return NewPhi;
1564     }
1565
1566     case Instruction::ExtractElement: {
1567       if (CanReuseExtract(E->Scalars)) {
1568         Value *V = VL0->getOperand(0);
1569         E->VectorizedValue = V;
1570         return V;
1571       }
1572       return Gather(E->Scalars, VecTy);
1573     }
1574     case Instruction::ZExt:
1575     case Instruction::SExt:
1576     case Instruction::FPToUI:
1577     case Instruction::FPToSI:
1578     case Instruction::FPExt:
1579     case Instruction::PtrToInt:
1580     case Instruction::IntToPtr:
1581     case Instruction::SIToFP:
1582     case Instruction::UIToFP:
1583     case Instruction::Trunc:
1584     case Instruction::FPTrunc:
1585     case Instruction::BitCast: {
1586       ValueList INVL;
1587       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
1588         INVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1589
1590       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1591
1592       Value *InVec = vectorizeTree(INVL);
1593
1594       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1595         return V;
1596
1597       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(VL0);
1598       Value *V = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), InVec, VecTy);
1599       E->VectorizedValue = V;
1600       return V;
1601     }
1602     case Instruction::FCmp:
1603     case Instruction::ICmp: {
1604       ValueList LHSV, RHSV;
1605       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1606         LHSV.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1607         RHSV.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
1608       }
1609
1610       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1611
1612       Value *L = vectorizeTree(LHSV);
1613       Value *R = vectorizeTree(RHSV);
1614
1615       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1616         return V;
1617
1618       CmpInst::Predicate P0 = dyn_cast<CmpInst>(VL0)->getPredicate();
1619       Value *V;
1620       if (Opcode == Instruction::FCmp)
1621         V = Builder.CreateFCmp(P0, L, R);
1622       else
1623         V = Builder.CreateICmp(P0, L, R);
1624
1625       E->VectorizedValue = V;
1626       return V;
1627     }
1628     case Instruction::Select: {
1629       ValueList TrueVec, FalseVec, CondVec;
1630       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1631         CondVec.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1632         TrueVec.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
1633         FalseVec.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(2));
1634       }
1635
1636       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1637
1638       Value *Cond = vectorizeTree(CondVec);
1639       Value *True = vectorizeTree(TrueVec);
1640       Value *False = vectorizeTree(FalseVec);
1641
1642       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1643         return V;
1644
1645       Value *V = Builder.CreateSelect(Cond, True, False);
1646       E->VectorizedValue = V;
1647       return V;
1648     }
1649     case Instruction::Add:
1650     case Instruction::FAdd:
1651     case Instruction::Sub:
1652     case Instruction::FSub:
1653     case Instruction::Mul:
1654     case Instruction::FMul:
1655     case Instruction::UDiv:
1656     case Instruction::SDiv:
1657     case Instruction::FDiv:
1658     case Instruction::URem:
1659     case Instruction::SRem:
1660     case Instruction::FRem:
1661     case Instruction::Shl:
1662     case Instruction::LShr:
1663     case Instruction::AShr:
1664     case Instruction::And:
1665     case Instruction::Or:
1666     case Instruction::Xor: {
1667       ValueList LHSVL, RHSVL;
1668       if (isa<BinaryOperator>(VL0) && VL0->isCommutative())
1669         reorderInputsAccordingToOpcode(E->Scalars, LHSVL, RHSVL);
1670       else
1671         for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1672           LHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1673           RHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
1674         }
1675
1676       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1677
1678       Value *LHS = vectorizeTree(LHSVL);
1679       Value *RHS = vectorizeTree(RHSVL);
1680
1681       if (LHS == RHS && isa<Instruction>(LHS)) {
1682         assert((VL0->getOperand(0) == VL0->getOperand(1)) && "Invalid order");
1683       }
1684
1685       if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
1686         return V;
1687
1688       BinaryOperator *BinOp = cast<BinaryOperator>(VL0);
1689       Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), LHS, RHS);
1690       E->VectorizedValue = V;
1691
1692       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1693         return propagateMetadata(I, E->Scalars);
1694
1695       return V;
1696     }
1697     case Instruction::Load: {
1698       // Loads are inserted at the head of the tree because we don't want to
1699       // sink them all the way down past store instructions.
1700       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1701
1702       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(VL0);
1703       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
1704
1705       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(LI->getPointerOperand(),
1706                                             VecTy->getPointerTo(AS));
1707       unsigned Alignment = LI->getAlignment();
1708       LI = Builder.CreateLoad(VecPtr);
1709       if (!Alignment)
1710         Alignment = DL->getABITypeAlignment(LI->getPointerOperand()->getType());
1711       LI->setAlignment(Alignment);
1712       E->VectorizedValue = LI;
1713       return propagateMetadata(LI, E->Scalars);
1714     }
1715     case Instruction::Store: {
1716       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(VL0);
1717       unsigned Alignment = SI->getAlignment();
1718       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
1719
1720       ValueList ValueOp;
1721       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
1722         ValueOp.push_back(cast<StoreInst>(E->Scalars[i])->getValueOperand());
1723
1724       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1725
1726       Value *VecValue = vectorizeTree(ValueOp);
1727       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(SI->getPointerOperand(),
1728                                             VecTy->getPointerTo(AS));
1729       StoreInst *S = Builder.CreateStore(VecValue, VecPtr);
1730       if (!Alignment)
1731         Alignment = DL->getABITypeAlignment(SI->getPointerOperand()->getType());
1732       S->setAlignment(Alignment);
1733       E->VectorizedValue = S;
1734       return propagateMetadata(S, E->Scalars);
1735     }
1736     case Instruction::GetElementPtr: {
1737       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1738
1739       ValueList Op0VL;
1740       for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
1741         Op0VL.push_back(cast<GetElementPtrInst>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
1742
1743       Value *Op0 = vectorizeTree(Op0VL);
1744
1745       std::vector<Value *> OpVecs;
1746       for (int j = 1, e = cast<GetElementPtrInst>(VL0)->getNumOperands(); j < e;
1747            ++j) {
1748         ValueList OpVL;
1749         for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
1750           OpVL.push_back(cast<GetElementPtrInst>(E->Scalars[i])->getOperand(j));
1751
1752         Value *OpVec = vectorizeTree(OpVL);
1753         OpVecs.push_back(OpVec);
1754       }
1755
1756       Value *V = Builder.CreateGEP(Op0, OpVecs);
1757       E->VectorizedValue = V;
1758
1759       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1760         return propagateMetadata(I, E->Scalars);
1761
1762       return V;
1763     }
1764     case Instruction::Call: {
1765       CallInst *CI = cast<CallInst>(VL0);
1766       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
1767       Function *FI;
1768       Intrinsic::ID IID  = Intrinsic::not_intrinsic;
1769       if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
1770         IID = (Intrinsic::ID) FI->getIntrinsicID();
1771       }
1772       std::vector<Value *> OpVecs;
1773       for (int j = 0, e = CI->getNumArgOperands(); j < e; ++j) {
1774         ValueList OpVL;
1775         // ctlz,cttz and powi are special intrinsics whose second argument is
1776         // a scalar. This argument should not be vectorized.
1777         if (hasVectorInstrinsicScalarOpd(IID, 1) && j == 1) {
1778           CallInst *CEI = cast<CallInst>(E->Scalars[0]);
1779           OpVecs.push_back(CEI->getArgOperand(j));
1780           continue;
1781         }
1782         for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
1783           CallInst *CEI = cast<CallInst>(E->Scalars[i]);
1784           OpVL.push_back(CEI->getArgOperand(j));
1785         }
1786
1787         Value *OpVec = vectorizeTree(OpVL);
1788         DEBUG(dbgs() << "SLP: OpVec[" << j << "]: " << *OpVec << "\n");
1789         OpVecs.push_back(OpVec);
1790       }
1791
1792       Module *M = F->getParent();
1793       Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
1794       Type *Tys[] = { VectorType::get(CI->getType(), E->Scalars.size()) };
1795       Function *CF = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
1796       Value *V = Builder.CreateCall(CF, OpVecs);
1797       E->VectorizedValue = V;
1798       return V;
1799     }
1800     default:
1801     llvm_unreachable("unknown inst");
1802   }
1803   return nullptr;
1804 }
1805
1806 Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
1807   Builder.SetInsertPoint(F->getEntryBlock().begin());
1808   vectorizeTree(&VectorizableTree[0]);
1809
1810   DEBUG(dbgs() << "SLP: Extracting " << ExternalUses.size() << " values .\n");
1811
1812   // Extract all of the elements with the external uses.
1813   for (UserList::iterator it = ExternalUses.begin(), e = ExternalUses.end();
1814        it != e; ++it) {
1815     Value *Scalar = it->Scalar;
1816     llvm::User *User = it->User;
1817
1818     // Skip users that we already RAUW. This happens when one instruction
1819     // has multiple uses of the same value.
1820     if (std::find(Scalar->user_begin(), Scalar->user_end(), User) ==
1821         Scalar->user_end())
1822       continue;
1823     assert(ScalarToTreeEntry.count(Scalar) && "Invalid scalar");
1824
1825     int Idx = ScalarToTreeEntry[Scalar];
1826     TreeEntry *E = &VectorizableTree[Idx];
1827     assert(!E->NeedToGather && "Extracting from a gather list");
1828
1829     Value *Vec = E->VectorizedValue;
1830     assert(Vec && "Can't find vectorizable value");
1831
1832     Value *Lane = Builder.getInt32(it->Lane);
1833     // Generate extracts for out-of-tree users.
1834     // Find the insertion point for the extractelement lane.
1835     if (isa<Instruction>(Vec)){
1836       if (PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1837         for (int i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1838           if (PH->getIncomingValue(i) == Scalar) {
1839             Builder.SetInsertPoint(PH->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
1840             Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1841             CSEBlocks.insert(PH->getIncomingBlock(i));
1842             PH->setOperand(i, Ex);
1843           }
1844         }
1845       } else {
1846         Builder.SetInsertPoint(cast<Instruction>(User));
1847         Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1848         CSEBlocks.insert(cast<Instruction>(User)->getParent());
1849         User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
1850      }
1851     } else {
1852       Builder.SetInsertPoint(F->getEntryBlock().begin());
1853       Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
1854       CSEBlocks.insert(&F->getEntryBlock());
1855       User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
1856     }
1857
1858     DEBUG(dbgs() << "SLP: Replaced:" << *User << ".\n");
1859   }
1860
1861   // For each vectorized value:
1862   for (int EIdx = 0, EE = VectorizableTree.size(); EIdx < EE; ++EIdx) {
1863     TreeEntry *Entry = &VectorizableTree[EIdx];
1864
1865     // For each lane:
1866     for (int Lane = 0, LE = Entry->Scalars.size(); Lane != LE; ++Lane) {
1867       Value *Scalar = Entry->Scalars[Lane];
1868
1869       // No need to handle users of gathered values.
1870       if (Entry->NeedToGather)
1871         continue;
1872
1873       assert(Entry->VectorizedValue && "Can't find vectorizable value");
1874
1875       Type *Ty = Scalar->getType();
1876       if (!Ty->isVoidTy()) {
1877 #ifndef NDEBUG
1878         for (User *U : Scalar->users()) {
1879           DEBUG(dbgs() << "SLP: \tvalidating user:" << *U << ".\n");
1880
1881           assert((ScalarToTreeEntry.count(U) ||
1882                   // It is legal to replace users in the ignorelist by undef.
1883                   (std::find(UserIgnoreList.begin(), UserIgnoreList.end(), U) !=
1884                    UserIgnoreList.end())) &&
1885                  "Replacing out-of-tree value with undef");
1886         }
1887 #endif
1888         Value *Undef = UndefValue::get(Ty);
1889         Scalar->replaceAllUsesWith(Undef);
1890       }
1891       DEBUG(dbgs() << "SLP: \tErasing scalar:" << *Scalar << ".\n");
1892       cast<Instruction>(Scalar)->eraseFromParent();
1893     }
1894   }
1895
1896   for (auto &BN : BlocksNumbers)
1897     BN.second.forget();
1898
1899   Builder.ClearInsertionPoint();
1900
1901   return VectorizableTree[0].VectorizedValue;
1902 }
1903
1904 void BoUpSLP::optimizeGatherSequence() {
1905   DEBUG(dbgs() << "SLP: Optimizing " << GatherSeq.size()
1906         << " gather sequences instructions.\n");
1907   // LICM InsertElementInst sequences.
1908   for (SetVector<Instruction *>::iterator it = GatherSeq.begin(),
1909        e = GatherSeq.end(); it != e; ++it) {
1910     InsertElementInst *Insert = dyn_cast<InsertElementInst>(*it);
1911
1912     if (!Insert)
1913       continue;
1914
1915     // Check if this block is inside a loop.
1916     Loop *L = LI->getLoopFor(Insert->getParent());
1917     if (!L)
1918       continue;
1919
1920     // Check if it has a preheader.
1921     BasicBlock *PreHeader = L->getLoopPreheader();
1922     if (!PreHeader)
1923       continue;
1924
1925     // If the vector or the element that we insert into it are
1926     // instructions that are defined in this basic block then we can't
1927     // hoist this instruction.
1928     Instruction *CurrVec = dyn_cast<Instruction>(Insert->getOperand(0));
1929     Instruction *NewElem = dyn_cast<Instruction>(Insert->getOperand(1));
1930     if (CurrVec && L->contains(CurrVec))
1931       continue;
1932     if (NewElem && L->contains(NewElem))
1933       continue;
1934
1935     // We can hoist this instruction. Move it to the pre-header.
1936     Insert->moveBefore(PreHeader->getTerminator());
1937   }
1938
1939   // Make a list of all reachable blocks in our CSE queue.
1940   SmallVector<const DomTreeNode *, 8> CSEWorkList;
1941   CSEWorkList.reserve(CSEBlocks.size());
1942   for (BasicBlock *BB : CSEBlocks)
1943     if (DomTreeNode *N = DT->getNode(BB)) {
1944       assert(DT->isReachableFromEntry(N));
1945       CSEWorkList.push_back(N);
1946     }
1947
1948   // Sort blocks by domination. This ensures we visit a block after all blocks
1949   // dominating it are visited.
1950   std::stable_sort(CSEWorkList.begin(), CSEWorkList.end(),
1951                    [this](const DomTreeNode *A, const DomTreeNode *B) {
1952     return DT->properlyDominates(A, B);
1953   });
1954
1955   // Perform O(N^2) search over the gather sequences and merge identical
1956   // instructions. TODO: We can further optimize this scan if we split the
1957   // instructions into different buckets based on the insert lane.
1958   SmallVector<Instruction *, 16> Visited;
1959   for (auto I = CSEWorkList.begin(), E = CSEWorkList.end(); I != E; ++I) {
1960     assert((I == CSEWorkList.begin() || !DT->dominates(*I, *std::prev(I))) &&
1961            "Worklist not sorted properly!");
1962     BasicBlock *BB = (*I)->getBlock();
1963     // For all instructions in blocks containing gather sequences:
1964     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e;) {
1965       Instruction *In = it++;
1966       if (!isa<InsertElementInst>(In) && !isa<ExtractElementInst>(In))
1967         continue;
1968
1969       // Check if we can replace this instruction with any of the
1970       // visited instructions.
1971       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::iterator v = Visited.begin(),
1972                                                     ve = Visited.end();
1973            v != ve; ++v) {
1974         if (In->isIdenticalTo(*v) &&
1975             DT->dominates((*v)->getParent(), In->getParent())) {
1976           In->replaceAllUsesWith(*v);
1977           In->eraseFromParent();
1978           In = nullptr;
1979           break;
1980         }
1981       }
1982       if (In) {
1983         assert(std::find(Visited.begin(), Visited.end(), In) == Visited.end());
1984         Visited.push_back(In);
1985       }
1986     }
1987   }
1988   CSEBlocks.clear();
1989   GatherSeq.clear();
1990 }
1991
1992 /// The SLPVectorizer Pass.
1993 struct SLPVectorizer : public FunctionPass {
1994   typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
1995   typedef MapVector<Value *, StoreList> StoreListMap;
1996
1997   /// Pass identification, replacement for typeid
1998   static char ID;
1999
2000   explicit SLPVectorizer() : FunctionPass(ID) {
2001     initializeSLPVectorizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
2002   }
2003
2004   ScalarEvolution *SE;
2005   const DataLayout *DL;
2006   TargetTransformInfo *TTI;
2007   TargetLibraryInfo *TLI;
2008   AliasAnalysis *AA;
2009   LoopInfo *LI;
2010   DominatorTree *DT;
2011
2012   bool runOnFunction(Function &F) override {
2013     if (skipOptnoneFunction(F))
2014       return false;
2015
2016     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
2017     DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
2018     DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
2019     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
2020     TLI = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfo>();
2021     AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2022     LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
2023     DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
2024
2025     StoreRefs.clear();
2026     bool Changed = false;
2027
2028     // If the target claims to have no vector registers don't attempt
2029     // vectorization.
2030     if (!TTI->getNumberOfRegisters(true))
2031       return false;
2032
2033     // Must have DataLayout. We can't require it because some tests run w/o
2034     // triple.
2035     if (!DL)
2036       return false;
2037
2038     // Don't vectorize when the attribute NoImplicitFloat is used.
2039     if (F.hasFnAttribute(Attribute::NoImplicitFloat))
2040       return false;
2041
2042     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing blocks in " << F.getName() << ".\n");
2043
2044     // Use the bottom up slp vectorizer to construct chains that start with
2045     // store instructions.
2046     BoUpSLP R(&F, SE, DL, TTI, TLI, AA, LI, DT);
2047
2048     // Scan the blocks in the function in post order.
2049     for (po_iterator<BasicBlock*> it = po_begin(&F.getEntryBlock()),
2050          e = po_end(&F.getEntryBlock()); it != e; ++it) {
2051       BasicBlock *BB = *it;
2052
2053       // Vectorize trees that end at stores.
2054       if (unsigned count = collectStores(BB, R)) {
2055         (void)count;
2056         DEBUG(dbgs() << "SLP: Found " << count << " stores to vectorize.\n");
2057         Changed |= vectorizeStoreChains(R);
2058       }
2059
2060       // Vectorize trees that end at reductions.
2061       Changed |= vectorizeChainsInBlock(BB, R);
2062     }
2063
2064     if (Changed) {
2065       R.optimizeGatherSequence();
2066       DEBUG(dbgs() << "SLP: vectorized \"" << F.getName() << "\"\n");
2067       DEBUG(verifyFunction(F));
2068     }
2069     return Changed;
2070   }
2071
2072   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
2073     FunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
2074     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
2075     AU.addRequired<AliasAnalysis>();
2076     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
2077     AU.addRequired<LoopInfo>();
2078     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
2079     AU.addPreserved<LoopInfo>();
2080     AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
2081     AU.setPreservesCFG();
2082   }
2083
2084 private:
2085
2086   /// \brief Collect memory references and sort them according to their base
2087   /// object. We sort the stores to their base objects to reduce the cost of the
2088   /// quadratic search on the stores. TODO: We can further reduce this cost
2089   /// if we flush the chain creation every time we run into a memory barrier.
2090   unsigned collectStores(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R);
2091
2092   /// \brief Try to vectorize a chain that starts at two arithmetic instrs.
2093   bool tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, BoUpSLP &R);
2094
2095   /// \brief Try to vectorize a list of operands.
2096   /// \@param BuildVector A list of users to ignore for the purpose of
2097   ///                     scheduling and that don't need extracting.
2098   /// \returns true if a value was vectorized.
2099   bool tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R,
2100                           ArrayRef<Value *> BuildVector = None);
2101
2102   /// \brief Try to vectorize a chain that may start at the operands of \V;
2103   bool tryToVectorize(BinaryOperator *V, BoUpSLP &R);
2104
2105   /// \brief Vectorize the stores that were collected in StoreRefs.
2106   bool vectorizeStoreChains(BoUpSLP &R);
2107
2108   /// \brief Scan the basic block and look for patterns that are likely to start
2109   /// a vectorization chain.
2110   bool vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R);
2111
2112   bool vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain, int CostThreshold,
2113                            BoUpSLP &R);
2114
2115   bool vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores, int costThreshold,
2116                        BoUpSLP &R);
2117 private:
2118   StoreListMap StoreRefs;
2119 };
2120
2121 /// \brief Check that the Values in the slice in VL array are still existent in
2122 /// the WeakVH array.
2123 /// Vectorization of part of the VL array may cause later values in the VL array
2124 /// to become invalid. We track when this has happened in the WeakVH array.
2125 static bool hasValueBeenRAUWed(ArrayRef<Value *> &VL,
2126                                SmallVectorImpl<WeakVH> &VH,
2127                                unsigned SliceBegin,
2128                                unsigned SliceSize) {
2129   for (unsigned i = SliceBegin; i < SliceBegin + SliceSize; ++i)
2130     if (VH[i] != VL[i])
2131       return true;
2132
2133   return false;
2134 }
2135
2136 bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain,
2137                                           int CostThreshold, BoUpSLP &R) {
2138   unsigned ChainLen = Chain.size();
2139   DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing a store chain of length " << ChainLen
2140         << "\n");
2141   Type *StoreTy = cast<StoreInst>(Chain[0])->getValueOperand()->getType();
2142   unsigned Sz = DL->getTypeSizeInBits(StoreTy);
2143   unsigned VF = MinVecRegSize / Sz;
2144
2145   if (!isPowerOf2_32(Sz) || VF < 2)
2146     return false;
2147
2148   // Keep track of values that were deleted by vectorizing in the loop below.
2149   SmallVector<WeakVH, 8> TrackValues(Chain.begin(), Chain.end());
2150
2151   bool Changed = false;
2152   // Look for profitable vectorizable trees at all offsets, starting at zero.
2153   for (unsigned i = 0, e = ChainLen; i < e; ++i) {
2154     if (i + VF > e)
2155       break;
2156
2157     // Check that a previous iteration of this loop did not delete the Value.
2158     if (hasValueBeenRAUWed(Chain, TrackValues, i, VF))
2159       continue;
2160
2161     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << VF << " stores at offset " << i
2162           << "\n");
2163     ArrayRef<Value *> Operands = Chain.slice(i, VF);
2164
2165     R.buildTree(Operands);
2166
2167     int Cost = R.getTreeCost();
2168
2169     DEBUG(dbgs() << "SLP: Found cost=" << Cost << " for VF=" << VF << "\n");
2170     if (Cost < CostThreshold) {
2171       DEBUG(dbgs() << "SLP: Decided to vectorize cost=" << Cost << "\n");
2172       R.vectorizeTree();
2173
2174       // Move to the next bundle.
2175       i += VF - 1;
2176       Changed = true;
2177     }
2178   }
2179
2180   return Changed;
2181 }
2182
2183 bool SLPVectorizer::vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores,
2184                                     int costThreshold, BoUpSLP &R) {
2185   SetVector<Value *> Heads, Tails;
2186   SmallDenseMap<Value *, Value *> ConsecutiveChain;
2187
2188   // We may run into multiple chains that merge into a single chain. We mark the
2189   // stores that we vectorized so that we don't visit the same store twice.
2190   BoUpSLP::ValueSet VectorizedStores;
2191   bool Changed = false;
2192
2193   // Do a quadratic search on all of the given stores and find
2194   // all of the pairs of stores that follow each other.
2195   for (unsigned i = 0, e = Stores.size(); i < e; ++i) {
2196     for (unsigned j = 0; j < e; ++j) {
2197       if (i == j)
2198         continue;
2199
2200       if (R.isConsecutiveAccess(Stores[i], Stores[j])) {
2201         Tails.insert(Stores[j]);
2202         Heads.insert(Stores[i]);
2203         ConsecutiveChain[Stores[i]] = Stores[j];
2204       }
2205     }
2206   }
2207
2208   // For stores that start but don't end a link in the chain:
2209   for (SetVector<Value *>::iterator it = Heads.begin(), e = Heads.end();
2210        it != e; ++it) {
2211     if (Tails.count(*it))
2212       continue;
2213
2214     // We found a store instr that starts a chain. Now follow the chain and try
2215     // to vectorize it.
2216     BoUpSLP::ValueList Operands;
2217     Value *I = *it;
2218     // Collect the chain into a list.
2219     while (Tails.count(I) || Heads.count(I)) {
2220       if (VectorizedStores.count(I))
2221         break;
2222       Operands.push_back(I);
2223       // Move to the next value in the chain.
2224       I = ConsecutiveChain[I];
2225     }
2226
2227     bool Vectorized = vectorizeStoreChain(Operands, costThreshold, R);
2228
2229     // Mark the vectorized stores so that we don't vectorize them again.
2230     if (Vectorized)
2231       VectorizedStores.insert(Operands.begin(), Operands.end());
2232     Changed |= Vectorized;
2233   }
2234
2235   return Changed;
2236 }
2237
2238
2239 unsigned SLPVectorizer::collectStores(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
2240   unsigned count = 0;
2241   StoreRefs.clear();
2242   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
2243     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it);
2244     if (!SI)
2245       continue;
2246
2247     // Don't touch volatile stores.
2248     if (!SI->isSimple())
2249       continue;
2250
2251     // Check that the pointer points to scalars.
2252     Type *Ty = SI->getValueOperand()->getType();
2253     if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
2254       continue;
2255
2256     // Find the base pointer.
2257     Value *Ptr = GetUnderlyingObject(SI->getPointerOperand(), DL);
2258
2259     // Save the store locations.
2260     StoreRefs[Ptr].push_back(SI);
2261     count++;
2262   }
2263   return count;
2264 }
2265
2266 bool SLPVectorizer::tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, BoUpSLP &R) {
2267   if (!A || !B)
2268     return false;
2269   Value *VL[] = { A, B };
2270   return tryToVectorizeList(VL, R);
2271 }
2272
2273 bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R,
2274                                        ArrayRef<Value *> BuildVector) {
2275   if (VL.size() < 2)
2276     return false;
2277
2278   DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing a list of length = " << VL.size() << ".\n");
2279
2280   // Check that all of the parts are scalar instructions of the same type.
2281   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
2282   if (!I0)
2283     return false;
2284
2285   unsigned Opcode0 = I0->getOpcode();
2286
2287   Type *Ty0 = I0->getType();
2288   unsigned Sz = DL->getTypeSizeInBits(Ty0);
2289   unsigned VF = MinVecRegSize / Sz;
2290
2291   for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
2292     Type *Ty = VL[i]->getType();
2293     if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
2294       return false;
2295     Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
2296     if (!Inst || Inst->getOpcode() != Opcode0)
2297       return false;
2298   }
2299
2300   bool Changed = false;
2301
2302   // Keep track of values that were deleted by vectorizing in the loop below.
2303   SmallVector<WeakVH, 8> TrackValues(VL.begin(), VL.end());
2304
2305   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
2306     unsigned OpsWidth = 0;
2307
2308     if (i + VF > e)
2309       OpsWidth = e - i;
2310     else
2311       OpsWidth = VF;
2312
2313     if (!isPowerOf2_32(OpsWidth) || OpsWidth < 2)
2314       break;
2315
2316     // Check that a previous iteration of this loop did not delete the Value.
2317     if (hasValueBeenRAUWed(VL, TrackValues, i, OpsWidth))
2318       continue;
2319
2320     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << OpsWidth << " operations "
2321                  << "\n");
2322     ArrayRef<Value *> Ops = VL.slice(i, OpsWidth);
2323
2324     ArrayRef<Value *> BuildVectorSlice;
2325     if (!BuildVector.empty())
2326       BuildVectorSlice = BuildVector.slice(i, OpsWidth);
2327
2328     R.buildTree(Ops, BuildVectorSlice);
2329     int Cost = R.getTreeCost();
2330
2331     if (Cost < -SLPCostThreshold) {
2332       DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing list at cost:" << Cost << ".\n");
2333       Value *VectorizedRoot = R.vectorizeTree();
2334
2335       // Reconstruct the build vector by extracting the vectorized root. This
2336       // way we handle the case where some elements of the vector are undefined.
2337       //  (return (inserelt <4 xi32> (insertelt undef (opd0) 0) (opd1) 2))
2338       if (!BuildVectorSlice.empty()) {
2339         // The insert point is the last build vector instruction. The vectorized
2340         // root will precede it. This guarantees that we get an instruction. The
2341         // vectorized tree could have been constant folded.
2342         Instruction *InsertAfter = cast<Instruction>(BuildVectorSlice.back());
2343         unsigned VecIdx = 0;
2344         for (auto &V : BuildVectorSlice) {
2345           IRBuilder<true, NoFolder> Builder(
2346               ++BasicBlock::iterator(InsertAfter));
2347           InsertElementInst *IE = cast<InsertElementInst>(V);
2348           Instruction *Extract = cast<Instruction>(Builder.CreateExtractElement(
2349               VectorizedRoot, Builder.getInt32(VecIdx++)));
2350           IE->setOperand(1, Extract);
2351           IE->removeFromParent();
2352           IE->insertAfter(Extract);
2353           InsertAfter = IE;
2354         }
2355       }
2356       // Move to the next bundle.
2357       i += VF - 1;
2358       Changed = true;
2359     }
2360   }
2361
2362   return Changed;
2363 }
2364
2365 bool SLPVectorizer::tryToVectorize(BinaryOperator *V, BoUpSLP &R) {
2366   if (!V)
2367     return false;
2368
2369   // Try to vectorize V.
2370   if (tryToVectorizePair(V->getOperand(0), V->getOperand(1), R))
2371     return true;
2372
2373   BinaryOperator *A = dyn_cast<BinaryOperator>(V->getOperand(0));
2374   BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(V->getOperand(1));
2375   // Try to skip B.
2376   if (B && B->hasOneUse()) {
2377     BinaryOperator *B0 = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(0));
2378     BinaryOperator *B1 = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(1));
2379     if (tryToVectorizePair(A, B0, R)) {
2380       B->moveBefore(V);
2381       return true;
2382     }
2383     if (tryToVectorizePair(A, B1, R)) {
2384       B->moveBefore(V);
2385       return true;
2386     }
2387   }
2388
2389   // Try to skip A.
2390   if (A && A->hasOneUse()) {
2391     BinaryOperator *A0 = dyn_cast<BinaryOperator>(A->getOperand(0));
2392     BinaryOperator *A1 = dyn_cast<BinaryOperator>(A->getOperand(1));
2393     if (tryToVectorizePair(A0, B, R)) {
2394       A->moveBefore(V);
2395       return true;
2396     }
2397     if (tryToVectorizePair(A1, B, R)) {
2398       A->moveBefore(V);
2399       return true;
2400     }
2401   }
2402   return 0;
2403 }
2404
2405 /// \brief Generate a shuffle mask to be used in a reduction tree.
2406 ///
2407 /// \param VecLen The length of the vector to be reduced.
2408 /// \param NumEltsToRdx The number of elements that should be reduced in the
2409 ///        vector.
2410 /// \param IsPairwise Whether the reduction is a pairwise or splitting
2411 ///        reduction. A pairwise reduction will generate a mask of
2412 ///        <0,2,...> or <1,3,..> while a splitting reduction will generate
2413 ///        <2,3, undef,undef> for a vector of 4 and NumElts = 2.
2414 /// \param IsLeft True will generate a mask of even elements, odd otherwise.
2415 static Value *createRdxShuffleMask(unsigned VecLen, unsigned NumEltsToRdx,
2416                                    bool IsPairwise, bool IsLeft,
2417                                    IRBuilder<> &Builder) {
2418   assert((IsPairwise || !IsLeft) && "Don't support a <0,1,undef,...> mask");
2419
2420   SmallVector<Constant *, 32> ShuffleMask(
2421       VecLen, UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
2422
2423   if (IsPairwise)
2424     // Build a mask of 0, 2, ... (left) or 1, 3, ... (right).
2425     for (unsigned i = 0; i != NumEltsToRdx; ++i)
2426       ShuffleMask[i] = Builder.getInt32(2 * i + !IsLeft);
2427   else
2428     // Move the upper half of the vector to the lower half.
2429     for (unsigned i = 0; i != NumEltsToRdx; ++i)
2430       ShuffleMask[i] = Builder.getInt32(NumEltsToRdx + i);
2431
2432   return ConstantVector::get(ShuffleMask);
2433 }
2434
2435
2436 /// Model horizontal reductions.
2437 ///
2438 /// A horizontal reduction is a tree of reduction operations (currently add and
2439 /// fadd) that has operations that can be put into a vector as its leaf.
2440 /// For example, this tree:
2441 ///
2442 /// mul mul mul mul
2443 ///  \  /    \  /
2444 ///   +       +
2445 ///    \     /
2446 ///       +
2447 /// This tree has "mul" as its reduced values and "+" as its reduction
2448 /// operations. A reduction might be feeding into a store or a binary operation
2449 /// feeding a phi.
2450 ///    ...
2451 ///    \  /
2452 ///     +
2453 ///     |
2454 ///  phi +=
2455 ///
2456 ///  Or:
2457 ///    ...
2458 ///    \  /
2459 ///     +
2460 ///     |
2461 ///   *p =
2462 ///
2463 class HorizontalReduction {
2464   SmallVector<Value *, 16> ReductionOps;
2465   SmallVector<Value *, 32> ReducedVals;
2466
2467   BinaryOperator *ReductionRoot;
2468   PHINode *ReductionPHI;
2469
2470   /// The opcode of the reduction.
2471   unsigned ReductionOpcode;
2472   /// The opcode of the values we perform a reduction on.
2473   unsigned ReducedValueOpcode;
2474   /// The width of one full horizontal reduction operation.
2475   unsigned ReduxWidth;
2476   /// Should we model this reduction as a pairwise reduction tree or a tree that
2477   /// splits the vector in halves and adds those halves.
2478   bool IsPairwiseReduction;
2479
2480 public:
2481   HorizontalReduction()
2482     : ReductionRoot(nullptr), ReductionPHI(nullptr), ReductionOpcode(0),
2483     ReducedValueOpcode(0), ReduxWidth(0), IsPairwiseReduction(false) {}
2484
2485   /// \brief Try to find a reduction tree.
2486   bool matchAssociativeReduction(PHINode *Phi, BinaryOperator *B,
2487                                  const DataLayout *DL) {
2488     assert((!Phi ||
2489             std::find(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), B) != Phi->op_end()) &&
2490            "Thi phi needs to use the binary operator");
2491
2492     // We could have a initial reductions that is not an add.
2493     //  r *= v1 + v2 + v3 + v4
2494     // In such a case start looking for a tree rooted in the first '+'.
2495     if (Phi) {
2496       if (B->getOperand(0) == Phi) {
2497         Phi = nullptr;
2498         B = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(1));
2499       } else if (B->getOperand(1) == Phi) {
2500         Phi = nullptr;
2501         B = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(0));
2502       }
2503     }
2504
2505     if (!B)
2506       return false;
2507
2508     Type *Ty = B->getType();
2509     if (Ty->isVectorTy())
2510       return false;
2511
2512     ReductionOpcode = B->getOpcode();
2513     ReducedValueOpcode = 0;
2514     ReduxWidth = MinVecRegSize / DL->getTypeSizeInBits(Ty);
2515     ReductionRoot = B;
2516     ReductionPHI = Phi;
2517
2518     if (ReduxWidth < 4)
2519       return false;
2520
2521     // We currently only support adds.
2522     if (ReductionOpcode != Instruction::Add &&
2523         ReductionOpcode != Instruction::FAdd)
2524       return false;
2525
2526     // Post order traverse the reduction tree starting at B. We only handle true
2527     // trees containing only binary operators.
2528     SmallVector<std::pair<BinaryOperator *, unsigned>, 32> Stack;
2529     Stack.push_back(std::make_pair(B, 0));
2530     while (!Stack.empty()) {
2531       BinaryOperator *TreeN = Stack.back().first;
2532       unsigned EdgeToVist = Stack.back().second++;
2533       bool IsReducedValue = TreeN->getOpcode() != ReductionOpcode;
2534
2535       // Only handle trees in the current basic block.
2536       if (TreeN->getParent() != B->getParent())
2537         return false;
2538
2539       // Each tree node needs to have one user except for the ultimate
2540       // reduction.
2541       if (!TreeN->hasOneUse() && TreeN != B)
2542         return false;
2543
2544       // Postorder vist.
2545       if (EdgeToVist == 2 || IsReducedValue) {
2546         if (IsReducedValue) {
2547           // Make sure that the opcodes of the operations that we are going to
2548           // reduce match.
2549           if (!ReducedValueOpcode)
2550             ReducedValueOpcode = TreeN->getOpcode();
2551           else if (ReducedValueOpcode != TreeN->getOpcode())
2552             return false;
2553           ReducedVals.push_back(TreeN);
2554         } else {
2555           // We need to be able to reassociate the adds.
2556           if (!TreeN->isAssociative())
2557             return false;
2558           ReductionOps.push_back(TreeN);
2559         }
2560         // Retract.
2561         Stack.pop_back();
2562         continue;
2563       }
2564
2565       // Visit left or right.
2566       Value *NextV = TreeN->getOperand(EdgeToVist);
2567       BinaryOperator *Next = dyn_cast<BinaryOperator>(NextV);
2568       if (Next)
2569         Stack.push_back(std::make_pair(Next, 0));
2570       else if (NextV != Phi)
2571         return false;
2572     }
2573     return true;
2574   }
2575
2576   /// \brief Attempt to vectorize the tree found by
2577   /// matchAssociativeReduction.
2578   bool tryToReduce(BoUpSLP &V, TargetTransformInfo *TTI) {
2579     if (ReducedVals.empty())
2580       return false;
2581
2582     unsigned NumReducedVals = ReducedVals.size();
2583     if (NumReducedVals < ReduxWidth)
2584       return false;
2585
2586     Value *VectorizedTree = nullptr;
2587     IRBuilder<> Builder(ReductionRoot);
2588     FastMathFlags Unsafe;
2589     Unsafe.setUnsafeAlgebra();
2590     Builder.SetFastMathFlags(Unsafe);
2591     unsigned i = 0;
2592
2593     for (; i < NumReducedVals - ReduxWidth + 1; i += ReduxWidth) {
2594       ArrayRef<Value *> ValsToReduce(&ReducedVals[i], ReduxWidth);
2595       V.buildTree(ValsToReduce, ReductionOps);
2596
2597       // Estimate cost.
2598       int Cost = V.getTreeCost() + getReductionCost(TTI, ReducedVals[i]);
2599       if (Cost >= -SLPCostThreshold)
2600         break;
2601
2602       DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing horizontal reduction at cost:" << Cost
2603                    << ". (HorRdx)\n");
2604
2605       // Vectorize a tree.
2606       DebugLoc Loc = cast<Instruction>(ReducedVals[i])->getDebugLoc();
2607       Value *VectorizedRoot = V.vectorizeTree();
2608
2609       // Emit a reduction.
2610       Value *ReducedSubTree = emitReduction(VectorizedRoot, Builder);
2611       if (VectorizedTree) {
2612         Builder.SetCurrentDebugLocation(Loc);
2613         VectorizedTree = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, VectorizedTree,
2614                                      ReducedSubTree, "bin.rdx");
2615       } else
2616         VectorizedTree = ReducedSubTree;
2617     }
2618
2619     if (VectorizedTree) {
2620       // Finish the reduction.
2621       for (; i < NumReducedVals; ++i) {
2622         Builder.SetCurrentDebugLocation(
2623           cast<Instruction>(ReducedVals[i])->getDebugLoc());
2624         VectorizedTree = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, VectorizedTree,
2625                                      ReducedVals[i]);
2626       }
2627       // Update users.
2628       if (ReductionPHI) {
2629         assert(ReductionRoot && "Need a reduction operation");
2630         ReductionRoot->setOperand(0, VectorizedTree);
2631         ReductionRoot->setOperand(1, ReductionPHI);
2632       } else
2633         ReductionRoot->replaceAllUsesWith(VectorizedTree);
2634     }
2635     return VectorizedTree != nullptr;
2636   }
2637
2638 private:
2639
2640   /// \brief Calcuate the cost of a reduction.
2641   int getReductionCost(TargetTransformInfo *TTI, Value *FirstReducedVal) {
2642     Type *ScalarTy = FirstReducedVal->getType();
2643     Type *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, ReduxWidth);
2644
2645     int PairwiseRdxCost = TTI->getReductionCost(ReductionOpcode, VecTy, true);
2646     int SplittingRdxCost = TTI->getReductionCost(ReductionOpcode, VecTy, false);
2647
2648     IsPairwiseReduction = PairwiseRdxCost < SplittingRdxCost;
2649     int VecReduxCost = IsPairwiseReduction ? PairwiseRdxCost : SplittingRdxCost;
2650
2651     int ScalarReduxCost =
2652         ReduxWidth * TTI->getArithmeticInstrCost(ReductionOpcode, VecTy);
2653
2654     DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding cost " << VecReduxCost - ScalarReduxCost
2655                  << " for reduction that starts with " << *FirstReducedVal
2656                  << " (It is a "
2657                  << (IsPairwiseReduction ? "pairwise" : "splitting")
2658                  << " reduction)\n");
2659
2660     return VecReduxCost - ScalarReduxCost;
2661   }
2662
2663   static Value *createBinOp(IRBuilder<> &Builder, unsigned Opcode, Value *L,
2664                             Value *R, const Twine &Name = "") {
2665     if (Opcode == Instruction::FAdd)
2666       return Builder.CreateFAdd(L, R, Name);
2667     return Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Opcode, L, R, Name);
2668   }
2669
2670   /// \brief Emit a horizontal reduction of the vectorized value.
2671   Value *emitReduction(Value *VectorizedValue, IRBuilder<> &Builder) {
2672     assert(VectorizedValue && "Need to have a vectorized tree node");
2673     Instruction *ValToReduce = dyn_cast<Instruction>(VectorizedValue);
2674     assert(isPowerOf2_32(ReduxWidth) &&
2675            "We only handle power-of-two reductions for now");
2676
2677     Value *TmpVec = ValToReduce;
2678     for (unsigned i = ReduxWidth / 2; i != 0; i >>= 1) {
2679       if (IsPairwiseReduction) {
2680         Value *LeftMask =
2681           createRdxShuffleMask(ReduxWidth, i, true, true, Builder);
2682         Value *RightMask =
2683           createRdxShuffleMask(ReduxWidth, i, true, false, Builder);
2684
2685         Value *LeftShuf = Builder.CreateShuffleVector(
2686           TmpVec, UndefValue::get(TmpVec->getType()), LeftMask, "rdx.shuf.l");
2687         Value *RightShuf = Builder.CreateShuffleVector(
2688           TmpVec, UndefValue::get(TmpVec->getType()), (RightMask),
2689           "rdx.shuf.r");
2690         TmpVec = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, LeftShuf, RightShuf,
2691                              "bin.rdx");
2692       } else {
2693         Value *UpperHalf =
2694           createRdxShuffleMask(ReduxWidth, i, false, false, Builder);
2695         Value *Shuf = Builder.CreateShuffleVector(
2696           TmpVec, UndefValue::get(TmpVec->getType()), UpperHalf, "rdx.shuf");
2697         TmpVec = createBinOp(Builder, ReductionOpcode, TmpVec, Shuf, "bin.rdx");
2698       }
2699     }
2700
2701     // The result is in the first element of the vector.
2702     return Builder.CreateExtractElement(TmpVec, Builder.getInt32(0));
2703   }
2704 };
2705
2706 /// \brief Recognize construction of vectors like
2707 ///  %ra = insertelement <4 x float> undef, float %s0, i32 0
2708 ///  %rb = insertelement <4 x float> %ra, float %s1, i32 1
2709 ///  %rc = insertelement <4 x float> %rb, float %s2, i32 2
2710 ///  %rd = insertelement <4 x float> %rc, float %s3, i32 3
2711 ///
2712 /// Returns true if it matches
2713 ///
2714 static bool findBuildVector(InsertElementInst *FirstInsertElem,
2715                             SmallVectorImpl<Value *> &BuildVector,
2716                             SmallVectorImpl<Value *> &BuildVectorOpds) {
2717   if (!isa<UndefValue>(FirstInsertElem->getOperand(0)))
2718     return false;
2719
2720   InsertElementInst *IE = FirstInsertElem;
2721   while (true) {
2722     BuildVector.push_back(IE);
2723     BuildVectorOpds.push_back(IE->getOperand(1));
2724
2725     if (IE->use_empty())
2726       return false;
2727
2728     InsertElementInst *NextUse = dyn_cast<InsertElementInst>(IE->user_back());
2729     if (!NextUse)
2730       return true;
2731
2732     // If this isn't the final use, make sure the next insertelement is the only
2733     // use. It's OK if the final constructed vector is used multiple times
2734     if (!IE->hasOneUse())
2735       return false;
2736
2737     IE = NextUse;
2738   }
2739
2740   return false;
2741 }
2742
2743 static bool PhiTypeSorterFunc(Value *V, Value *V2) {
2744   return V->getType() < V2->getType();
2745 }
2746
2747 bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
2748   bool Changed = false;
2749   SmallVector<Value *, 4> Incoming;
2750   SmallSet<Value *, 16> VisitedInstrs;
2751
2752   bool HaveVectorizedPhiNodes = true;
2753   while (HaveVectorizedPhiNodes) {
2754     HaveVectorizedPhiNodes = false;
2755
2756     // Collect the incoming values from the PHIs.
2757     Incoming.clear();
2758     for (BasicBlock::iterator instr = BB->begin(), ie = BB->end(); instr != ie;
2759          ++instr) {
2760       PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(instr);
2761       if (!P)
2762         break;
2763
2764       if (!VisitedInstrs.count(P))
2765         Incoming.push_back(P);
2766     }
2767
2768     // Sort by type.
2769     std::stable_sort(Incoming.begin(), Incoming.end(), PhiTypeSorterFunc);
2770
2771     // Try to vectorize elements base on their type.
2772     for (SmallVector<Value *, 4>::iterator IncIt = Incoming.begin(),
2773                                            E = Incoming.end();
2774          IncIt != E;) {
2775
2776       // Look for the next elements with the same type.
2777       SmallVector<Value *, 4>::iterator SameTypeIt = IncIt;
2778       while (SameTypeIt != E &&
2779              (*SameTypeIt)->getType() == (*IncIt)->getType()) {
2780         VisitedInstrs.insert(*SameTypeIt);
2781         ++SameTypeIt;
2782       }
2783
2784       // Try to vectorize them.
2785       unsigned NumElts = (SameTypeIt - IncIt);
2786       DEBUG(errs() << "SLP: Trying to vectorize starting at PHIs (" << NumElts << ")\n");
2787       if (NumElts > 1 &&
2788           tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *>(IncIt, NumElts), R)) {
2789         // Success start over because instructions might have been changed.
2790         HaveVectorizedPhiNodes = true;
2791         Changed = true;
2792         break;
2793       }
2794
2795       // Start over at the next instruction of a different type (or the end).
2796       IncIt = SameTypeIt;
2797     }
2798   }
2799
2800   VisitedInstrs.clear();
2801
2802   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; it++) {
2803     // We may go through BB multiple times so skip the one we have checked.
2804     if (!VisitedInstrs.insert(it))
2805       continue;
2806
2807     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
2808       continue;
2809
2810     // Try to vectorize reductions that use PHINodes.
2811     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(it)) {
2812       // Check that the PHI is a reduction PHI.
2813       if (P->getNumIncomingValues() != 2)
2814         return Changed;
2815       Value *Rdx =
2816           (P->getIncomingBlock(0) == BB
2817                ? (P->getIncomingValue(0))
2818                : (P->getIncomingBlock(1) == BB ? P->getIncomingValue(1)
2819                                                : nullptr));
2820       // Check if this is a Binary Operator.
2821       BinaryOperator *BI = dyn_cast_or_null<BinaryOperator>(Rdx);
2822       if (!BI)
2823         continue;
2824
2825       // Try to match and vectorize a horizontal reduction.
2826       HorizontalReduction HorRdx;
2827       if (ShouldVectorizeHor &&
2828           HorRdx.matchAssociativeReduction(P, BI, DL) &&
2829           HorRdx.tryToReduce(R, TTI)) {
2830         Changed = true;
2831         it = BB->begin();
2832         e = BB->end();
2833         continue;
2834       }
2835
2836      Value *Inst = BI->getOperand(0);
2837       if (Inst == P)
2838         Inst = BI->getOperand(1);
2839
2840       if (tryToVectorize(dyn_cast<BinaryOperator>(Inst), R)) {
2841         // We would like to start over since some instructions are deleted
2842         // and the iterator may become invalid value.
2843         Changed = true;
2844         it = BB->begin();
2845         e = BB->end();
2846         continue;
2847       }
2848
2849       continue;
2850     }
2851
2852     // Try to vectorize horizontal reductions feeding into a store.
2853     if (ShouldStartVectorizeHorAtStore)
2854       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it))
2855         if (BinaryOperator *BinOp =
2856                 dyn_cast<BinaryOperator>(SI->getValueOperand())) {
2857           HorizontalReduction HorRdx;
2858           if (((HorRdx.matchAssociativeReduction(nullptr, BinOp, DL) &&
2859                 HorRdx.tryToReduce(R, TTI)) ||
2860                tryToVectorize(BinOp, R))) {
2861             Changed = true;
2862             it = BB->begin();
2863             e = BB->end();
2864             continue;
2865           }
2866         }
2867
2868     // Try to vectorize trees that start at compare instructions.
2869     if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(it)) {
2870       if (tryToVectorizePair(CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), R)) {
2871         Changed = true;
2872         // We would like to start over since some instructions are deleted
2873         // and the iterator may become invalid value.
2874         it = BB->begin();
2875         e = BB->end();
2876         continue;
2877       }
2878
2879       for (int i = 0; i < 2; ++i) {
2880          if (BinaryOperator *BI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI->getOperand(i))) {
2881             if (tryToVectorizePair(BI->getOperand(0), BI->getOperand(1), R)) {
2882               Changed = true;
2883               // We would like to start over since some instructions are deleted
2884               // and the iterator may become invalid value.
2885               it = BB->begin();
2886               e = BB->end();
2887             }
2888          }
2889       }
2890       continue;
2891     }
2892
2893     // Try to vectorize trees that start at insertelement instructions.
2894     if (InsertElementInst *FirstInsertElem = dyn_cast<InsertElementInst>(it)) {
2895       SmallVector<Value *, 16> BuildVector;
2896       SmallVector<Value *, 16> BuildVectorOpds;
2897       if (!findBuildVector(FirstInsertElem, BuildVector, BuildVectorOpds))
2898         continue;
2899
2900       // Vectorize starting with the build vector operands ignoring the
2901       // BuildVector instructions for the purpose of scheduling and user
2902       // extraction.
2903       if (tryToVectorizeList(BuildVectorOpds, R, BuildVector)) {
2904         Changed = true;
2905         it = BB->begin();
2906         e = BB->end();
2907       }
2908
2909       continue;
2910     }
2911   }
2912
2913   return Changed;
2914 }
2915
2916 bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChains(BoUpSLP &R) {
2917   bool Changed = false;
2918   // Attempt to sort and vectorize each of the store-groups.
2919   for (StoreListMap::iterator it = StoreRefs.begin(), e = StoreRefs.end();
2920        it != e; ++it) {
2921     if (it->second.size() < 2)
2922       continue;
2923
2924     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing a store chain of length "
2925           << it->second.size() << ".\n");
2926
2927     // Process the stores in chunks of 16.
2928     for (unsigned CI = 0, CE = it->second.size(); CI < CE; CI+=16) {
2929       unsigned Len = std::min<unsigned>(CE - CI, 16);
2930       ArrayRef<StoreInst *> Chunk(&it->second[CI], Len);
2931       Changed |= vectorizeStores(Chunk, -SLPCostThreshold, R);
2932     }
2933   }
2934   return Changed;
2935 }
2936
2937 } // end anonymous namespace
2938
2939 char SLPVectorizer::ID = 0;
2940 static const char lv_name[] = "SLP Vectorizer";
2941 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SLPVectorizer, SV_NAME, lv_name, false, false)
2942 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
2943 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
2944 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
2945 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
2946 INITIALIZE_PASS_END(SLPVectorizer, SV_NAME, lv_name, false, false)
2947
2948 namespace llvm {
2949 Pass *createSLPVectorizerPass() { return new SLPVectorizer(); }
2950 }