test/CodeGen/X86/codegen-prepare-addrmode-sext.ll

   1 ; RUN: opt -S -codegenprepare %s -o - | FileCheck %s
   2 ; This file tests the different cases what are involved when codegen prepare
   3 ; tries to get sign extension out of the way of addressing mode.
   4 ; This tests require an actual target as addressing mode decisions depends
   5 ; on the target.
   6
   7 target datalayout = "e-i64:64-f80:128-s:64-n8:16:32:64-S128"
   8 target triple = "x86_64-apple-macosx"
   9
  10
  11 ; Check that we correctly promote both operands of the promotable add.
  12 ; CHECK-LABEL: @twoArgsPromotion
  13 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i32 %arg1 to i64
  14 ; CHECK: [[ARG2SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i32 %arg2 to i64
  15 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], [[ARG2SEXT]]
  16 ; CHECK: inttoptr i64 [[PROMOTED]] to i8*
  17 ; CHECK: ret
  18 define i8 @twoArgsPromotion(i32 %arg1, i32 %arg2) {
  19   %add = add nsw i32 %arg1, %arg2
  20   %sextadd = sext i32 %add to i64
  21   %base = inttoptr i64 %sextadd to i8*
  22   %res = load i8* %base
  23   ret i8 %res
  24 }
  25
  26 ; Check that we do not promote both operands of the promotable add when
  27 ; the instruction will not be folded into the addressing mode.
  28 ; Otherwise, we will increase the number of instruction executed.
  29 ; (This is a heuristic of course, because the new sext could have been
  30 ; merged with something else.)
  31 ; CHECK-LABEL: @twoArgsNoPromotion
  32 ; CHECK: add nsw i32 %arg1, %arg2
  33 ; CHECK: ret
  34 define i8 @twoArgsNoPromotion(i32 %arg1, i32 %arg2, i8* %base) {
  35   %add = add nsw i32 %arg1, %arg2
  36   %sextadd = sext i32 %add to i64
  37   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
  38   %res = load i8* %arrayidx
  39   ret i8 %res
  40 }
  41
  42 ; Check that we do not promote when the related instruction does not have
  43 ; the nsw flag.
  44 ; CHECK-LABEL: @noPromotion
  45 ; CHECK-NOT: add i64
  46 ; CHECK: ret
  47 define i8 @noPromotion(i32 %arg1, i32 %arg2, i8* %base) {
  48   %add = add i32 %arg1, %arg2
  49   %sextadd = sext i32 %add to i64
  50   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
  51   %res = load i8* %arrayidx
  52   ret i8 %res
  53 }
  54
  55 ; Check that we correctly promote constant arguments.
  56 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotion
  57 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i32 %arg1 to i64
  58 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], 1
  59 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
  60 ; CHECK: ret
  61 define i8 @oneArgPromotion(i32 %arg1, i8* %base) {
  62   %add = add nsw i32 %arg1, 1
  63   %sextadd = sext i32 %add to i64
  64   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
  65   %res = load i8* %arrayidx
  66   ret i8 %res
  67 }
  68
  69 ; Check that we do not promote truncate when we cannot determine the
  70 ; bits that are dropped.
  71 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionBlockTrunc1
  72 ; CHECK: [[ARG1TRUNC:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = trunc i32 %arg1 to i8
  73 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 [[ARG1TRUNC]] to i64
  74 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], 1
  75 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
  76 ; CHECK: ret
  77 define i8 @oneArgPromotionBlockTrunc1(i32 %arg1, i8* %base) {
  78   %trunc = trunc i32 %arg1 to i8
  79   %add = add nsw i8 %trunc, 1
  80   %sextadd = sext i8 %add to i64
  81   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
  82   %res = load i8* %arrayidx
  83   ret i8 %res
  84 }
  85
  86 ; Check that we do not promote truncate when we cannot determine all the
  87 ; bits that are dropped.
  88 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionBlockTrunc2
  89 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i16 %arg1 to i32
  90 ; CHECK: [[ARG1TRUNC:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = trunc i32 [[ARG1SEXT]] to i8
  91 ; CHECK: [[ARG1SEXT64:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 [[ARG1TRUNC]] to i64
  92 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT64]], 1
  93 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
  94 ; CHECK: ret
  95 define i8 @oneArgPromotionBlockTrunc2(i16 %arg1, i8* %base) {
  96   %sextarg1 = sext i16 %arg1 to i32
  97   %trunc = trunc i32 %sextarg1 to i8
  98   %add = add nsw i8 %trunc, 1
  99   %sextadd = sext i8 %add to i64
 100   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 101   %res = load i8* %arrayidx
 102   ret i8 %res
 103 }
 104
 105 ; Check that we are able to promote truncate when we know all the bits
 106 ; that are dropped.
 107 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionPassTruncKeepSExt
 108 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i1 %arg1 to i64
 109 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], 1
 110 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
 111 ; CHECK: ret
 112 define i8 @oneArgPromotionPassTruncKeepSExt(i1 %arg1, i8* %base) {
 113   %sextarg1 = sext i1 %arg1 to i32
 114   %trunc = trunc i32 %sextarg1 to i8
 115   %add = add nsw i8 %trunc, 1
 116   %sextadd = sext i8 %add to i64
 117   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 118   %res = load i8* %arrayidx
 119   ret i8 %res
 120 }
 121
 122 ; On X86 truncate are free. Check that we are able to promote the add
 123 ; to be used as addressing mode and that we insert a truncate for the other
 124 ; use.
 125 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionTruncInsert
 126 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 %arg1 to i64
 127 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], 1
 128 ; CHECK: [[TRUNC:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = trunc i64 [[PROMOTED]] to i8
 129 ; CHECK: [[GEP:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
 130 ; CHECK: [[LOAD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = load i8* [[GEP]]
 131 ; CHECK: add i8 [[LOAD]], [[TRUNC]]
 132 ; CHECK: ret
 133 define i8 @oneArgPromotionTruncInsert(i8 %arg1, i8* %base) {
 134   %add = add nsw i8 %arg1, 1
 135   %sextadd = sext i8 %add to i64
 136   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 137   %res = load i8* %arrayidx
 138   %finalres = add i8 %res, %add
 139   ret i8 %finalres
 140 }
 141
 142 ; Cannot sext from a larger type than the promoted type.
 143 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionLargerType
 144 ; CHECK: [[ARG1TRUNC:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = trunc i128 %arg1 to i8
 145 ; CHECK: [[ARG1SEXT64:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 [[ARG1TRUNC]] to i64
 146 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT64]], 1
 147 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
 148 ; CHECK: ret
 149 define i8 @oneArgPromotionLargerType(i128 %arg1, i8* %base) {
 150   %trunc = trunc i128 %arg1 to i8
 151   %add = add nsw i8 %trunc, 1
 152   %sextadd = sext i8 %add to i64
 153   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 154   %res = load i8* %arrayidx
 155   %finalres = add i8 %res, %add
 156   ret i8 %finalres
 157 }
 158
 159 ; Use same inserted trunc
 160 ; On X86 truncate are free. Check that we are able to promote the add
 161 ; to be used as addressing mode and that we insert a truncate for
 162 ; *all* the other uses.
 163 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionTruncInsertSeveralUse
 164 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 %arg1 to i64
 165 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], 1
 166 ; CHECK: [[TRUNC:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = trunc i64 [[PROMOTED]] to i8
 167 ; CHECK: [[GEP:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
 168 ; CHECK: [[LOAD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = load i8* [[GEP]]
 169 ; CHECK: [[ADDRES:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add i8 [[LOAD]], [[TRUNC]]
 170 ; CHECK: add i8 [[ADDRES]], [[TRUNC]]
 171 ; CHECK: ret
 172 define i8 @oneArgPromotionTruncInsertSeveralUse(i8 %arg1, i8* %base) {
 173   %add = add nsw i8 %arg1, 1
 174   %sextadd = sext i8 %add to i64
 175   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 176   %res = load i8* %arrayidx
 177   %almostfinalres = add i8 %res, %add
 178   %finalres = add i8 %almostfinalres, %add
 179   ret i8 %finalres
 180 }
 181
 182 ; Check that the promoted instruction is used for all uses of the original
 183 ; sign extension.
 184 ; CHECK-LABEL: @oneArgPromotionSExtSeveralUse
 185 ; CHECK: [[ARG1SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 %arg1 to i64
 186 ; CHECK: [[PROMOTED:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i64 [[ARG1SEXT]], 1
 187 ; CHECK: [[GEP:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[PROMOTED]]
 188 ; CHECK: [[LOAD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = load i8* [[GEP]]
 189 ; CHECK: [[ADDRES:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = zext i8 [[LOAD]] to i64
 190 ; CHECK: add i64 [[ADDRES]], [[PROMOTED]]
 191 ; CHECK: ret
 192 define i64 @oneArgPromotionSExtSeveralUse(i8 %arg1, i8* %base) {
 193   %add = add nsw i8 %arg1, 1
 194   %sextadd = sext i8 %add to i64
 195   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 196   %res = load i8* %arrayidx
 197   %almostfinalres = zext i8 %res to i64
 198   %finalres = add i64 %almostfinalres, %sextadd
 199   ret i64 %finalres
 200 }
 201
 202 ; Check all types of rollback mechanism.
 203 ; For this test, the sign extension stays in place.
 204 ; However, the matching process goes until promoting both the operands
 205 ; of the first promotable add implies.
 206 ; At this point the rollback mechanism kicks in and restores the states
 207 ; until the addressing mode matcher is able to match something: in that
 208 ; case promote nothing.
 209 ; Along the way, the promotion mechanism involves:
 210 ; - Mutating the type of %promotableadd1 and %promotableadd2.
 211 ; - Creating a sext for %arg1 and %arg2.
 212 ; - Creating a trunc for a use of %promotableadd1.
 213 ; - Replacing a bunch of uses.
 214 ; - Setting the operands of the promoted instruction with the promoted values.
 215 ; - Moving instruction around (mainly sext when promoting instruction).
 216 ; Each type of those promotions has to be undo at least once during this
 217 ; specific test.
 218 ; CHECK-LABEL: @twoArgsPromotionNest
 219 ; CHECK: [[ORIG:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i32 %arg1, %arg2
 220 ; CHECK: [[ADD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i32 [[ORIG]], [[ORIG]]
 221 ; CHECK: [[SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i32 [[ADD]] to i64
 222 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[SEXT]]
 223 ; CHECK: ret
 224 define i8 @twoArgsPromotionNest(i32 %arg1, i32 %arg2, i8* %base) {
 225   %promotableadd1 = add nsw i32 %arg1, %arg2
 226   %promotableadd2 = add nsw i32 %promotableadd1, %promotableadd1
 227   %sextadd = sext i32 %promotableadd2 to i64
 228   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 229   %res = load i8* %arrayidx
 230   ret i8 %res
 231 }
 232
 233 ; Test the InstructionRemover undo, which was the only one not
 234 ; kicked in the previous test.
 235 ; The matcher first promotes the add, removes the trunc and promotes
 236 ; the sext of arg1.
 237 ; Then, the matcher cannot use an addressing mode r + r + r, thus it
 238 ; rolls back.
 239 ; CHECK-LABEL: @twoArgsNoPromotionRemove
 240 ; CHECK: [[SEXTARG1:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i1 %arg1 to i32
 241 ; CHECK: [[TRUNC:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = trunc i32 [[SEXTARG1]] to i8
 242 ; CHECK: [[ADD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i8 [[TRUNC]], %arg2
 243 ; CHECK: [[SEXT:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i8 [[ADD]] to i64
 244 ; CHECK: getelementptr inbounds i8* %base, i64 [[SEXT]]
 245 ; CHECK: ret
 246 define i8 @twoArgsNoPromotionRemove(i1 %arg1, i8 %arg2, i8* %base) {
 247   %sextarg1 = sext i1 %arg1 to i32
 248   %trunc = trunc i32 %sextarg1 to i8
 249   %add = add nsw i8 %trunc, %arg2
 250   %sextadd = sext i8 %add to i64
 251   %arrayidx = getelementptr inbounds i8* %base, i64 %sextadd
 252   %res = load i8* %arrayidx
 253   ret i8 %res
 254 }
 255
 256 ; Ensure that when the profitability checks kicks in, the IR is not modified
 257 ; will IgnoreProfitability is on.
 258 ; The profitabily check happens when a candidate instruction has several uses.
 259 ; The matcher will create a new matcher for each use and check if the
 260 ; instruction is in the list of the matched instructions of this new matcher.
 261 ; All changes made by the new matchers must be dropped before pursuing
 262 ; otherwise the state of the original matcher will be wrong.
 263 ;
 264 ; Without the profitability check, when checking for the second use of
 265 ; arrayidx, the matcher promotes everything all the way to %arg1, %arg2.
 266 ; Check that we did not promote anything in the final matching.
 267 ;
 268 ; <rdar://problem/16020230>
 269 ; CHECK-LABEL: @checkProfitability
 270 ; CHECK-NOT: {{%[a-zA-Z_0-9-]+}} = sext i32 %arg1 to i64
 271 ; CHECK-NOT: {{%[a-zA-Z_0-9-]+}} = sext i32 %arg2 to i64
 272 ; CHECK: [[SHL:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = shl nsw i32 %arg1, 1
 273 ; CHECK: [[ADD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add nsw i32 [[SHL]], %arg2
 274 ; CHECK: [[SEXTADD:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = sext i32 [[ADD]] to i64
 275 ; BB then
 276 ; CHECK: [[BASE1:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add i64 [[SEXTADD]], 48
 277 ; CHECK: [[ADDR1:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = inttoptr i64 [[BASE1]] to i32*
 278 ; CHECK: load i32* [[ADDR1]]
 279 ; BB else
 280 ; CHECK: [[BASE2:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = add i64 [[SEXTADD]], 48
 281 ; CHECK: [[ADDR2:%[a-zA-Z_0-9-]+]] = inttoptr i64 [[BASE2]] to i32*
 282 ; CHECK: load i32* [[ADDR2]]
 283 ; CHECK: ret
 284 define i32 @checkProfitability(i32 %arg1, i32 %arg2, i1 %test) {
 285   %shl = shl nsw i32 %arg1, 1
 286   %add1 = add nsw i32 %shl, %arg2
 287   %sextidx1 = sext i32 %add1 to i64
 288   %tmpptr = inttoptr i64 %sextidx1 to i32*
 289   %arrayidx1 = getelementptr i32* %tmpptr, i64 12
 290   br i1 %test, label %then, label %else
 291 then:
 292   %res1 = load i32* %arrayidx1
 293   br label %end
 294 else:
 295   %res2 = load i32* %arrayidx1
 296   br label %end
 297 end:
 298   %tmp = phi i32 [%res1, %then], [%res2, %else]
 299   %res = add i32 %tmp, %add1
 300   %addr = inttoptr i32 %res to i32*
 301   %final = load i32* %addr
 302   ret i32 %final
 303 }