]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/include/llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r308421, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / Analysis / TargetTransformInfo.h
1 //===- TargetTransformInfo.h ------------------------------------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 /// \file
10 /// This pass exposes codegen information to IR-level passes. Every
11 /// transformation that uses codegen information is broken into three parts:
12 /// 1. The IR-level analysis pass.
13 /// 2. The IR-level transformation interface which provides the needed
14 ///    information.
15 /// 3. Codegen-level implementation which uses target-specific hooks.
16 ///
17 /// This file defines #2, which is the interface that IR-level transformations
18 /// use for querying the codegen.
19 ///
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21
22 #ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
23 #define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
24
25 #include "llvm/ADT/Optional.h"
26 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
28 #include "llvm/IR/Operator.h"
29 #include "llvm/IR/PassManager.h"
30 #include "llvm/Pass.h"
31 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
32 #include <functional>
33
34 namespace llvm {
35
36 class Function;
37 class GlobalValue;
38 class Loop;
39 class ScalarEvolution;
40 class SCEV;
41 class Type;
42 class User;
43 class Value;
44
45 /// \brief Information about a load/store intrinsic defined by the target.
46 struct MemIntrinsicInfo {
47   /// This is the pointer that the intrinsic is loading from or storing to.
48   /// If this is non-null, then analysis/optimization passes can assume that
49   /// this intrinsic is functionally equivalent to a load/store from this
50   /// pointer.
51   Value *PtrVal = nullptr;
52
53   // Ordering for atomic operations.
54   AtomicOrdering Ordering = AtomicOrdering::NotAtomic;
55
56   // Same Id is set by the target for corresponding load/store intrinsics.
57   unsigned short MatchingId = 0;
58
59   bool ReadMem = false;
60   bool WriteMem = false;
61   bool IsVolatile = false;
62
63   bool isUnordered() const {
64     return (Ordering == AtomicOrdering::NotAtomic ||
65             Ordering == AtomicOrdering::Unordered) && !IsVolatile;
66   }
67 };
68
69 /// \brief This pass provides access to the codegen interfaces that are needed
70 /// for IR-level transformations.
71 class TargetTransformInfo {
72 public:
73   /// \brief Construct a TTI object using a type implementing the \c Concept
74   /// API below.
75   ///
76   /// This is used by targets to construct a TTI wrapping their target-specific
77   /// implementaion that encodes appropriate costs for their target.
78   template <typename T> TargetTransformInfo(T Impl);
79
80   /// \brief Construct a baseline TTI object using a minimal implementation of
81   /// the \c Concept API below.
82   ///
83   /// The TTI implementation will reflect the information in the DataLayout
84   /// provided if non-null.
85   explicit TargetTransformInfo(const DataLayout &DL);
86
87   // Provide move semantics.
88   TargetTransformInfo(TargetTransformInfo &&Arg);
89   TargetTransformInfo &operator=(TargetTransformInfo &&RHS);
90
91   // We need to define the destructor out-of-line to define our sub-classes
92   // out-of-line.
93   ~TargetTransformInfo();
94
95   /// \brief Handle the invalidation of this information.
96   ///
97   /// When used as a result of \c TargetIRAnalysis this method will be called
98   /// when the function this was computed for changes. When it returns false,
99   /// the information is preserved across those changes.
100   bool invalidate(Function &, const PreservedAnalyses &,
101                   FunctionAnalysisManager::Invalidator &) {
102     // FIXME: We should probably in some way ensure that the subtarget
103     // information for a function hasn't changed.
104     return false;
105   }
106
107   /// \name Generic Target Information
108   /// @{
109
110   /// \brief Underlying constants for 'cost' values in this interface.
111   ///
112   /// Many APIs in this interface return a cost. This enum defines the
113   /// fundamental values that should be used to interpret (and produce) those
114   /// costs. The costs are returned as an int rather than a member of this
115   /// enumeration because it is expected that the cost of one IR instruction
116   /// may have a multiplicative factor to it or otherwise won't fit directly
117   /// into the enum. Moreover, it is common to sum or average costs which works
118   /// better as simple integral values. Thus this enum only provides constants.
119   /// Also note that the returned costs are signed integers to make it natural
120   /// to add, subtract, and test with zero (a common boundary condition). It is
121   /// not expected that 2^32 is a realistic cost to be modeling at any point.
122   ///
123   /// Note that these costs should usually reflect the intersection of code-size
124   /// cost and execution cost. A free instruction is typically one that folds
125   /// into another instruction. For example, reg-to-reg moves can often be
126   /// skipped by renaming the registers in the CPU, but they still are encoded
127   /// and thus wouldn't be considered 'free' here.
128   enum TargetCostConstants {
129     TCC_Free = 0,     ///< Expected to fold away in lowering.
130     TCC_Basic = 1,    ///< The cost of a typical 'add' instruction.
131     TCC_Expensive = 4 ///< The cost of a 'div' instruction on x86.
132   };
133
134   /// \brief Estimate the cost of a specific operation when lowered.
135   ///
136   /// Note that this is designed to work on an arbitrary synthetic opcode, and
137   /// thus work for hypothetical queries before an instruction has even been
138   /// formed. However, this does *not* work for GEPs, and must not be called
139   /// for a GEP instruction. Instead, use the dedicated getGEPCost interface as
140   /// analyzing a GEP's cost required more information.
141   ///
142   /// Typically only the result type is required, and the operand type can be
143   /// omitted. However, if the opcode is one of the cast instructions, the
144   /// operand type is required.
145   ///
146   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
147   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
148   int getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy = nullptr) const;
149
150   /// \brief Estimate the cost of a GEP operation when lowered.
151   ///
152   /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
153   /// that it supports an interface that provides extra information specific to
154   /// the GEP operation.
155   int getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
156                  ArrayRef<const Value *> Operands) const;
157
158   /// \brief Estimate the cost of a EXT operation when lowered.
159   ///
160   /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
161   /// that it supports an interface that provides extra information specific to
162   /// the EXT operation.
163   int getExtCost(const Instruction *I, const Value *Src) const;
164
165   /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
166   ///
167   /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
168   /// supports an interface that provides extra information specific to call
169   /// instructions.
170   ///
171   /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
172   /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
173   /// The latter is only interesting for varargs function types.
174   int getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
175
176   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
177   ///
178   /// This overload adds the ability to reason about the particular function
179   /// being called in the event it is a library call with special lowering.
180   int getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
181
182   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
183   ///
184   /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
185   int getCallCost(const Function *F, ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
186
187   /// \returns A value by which our inlining threshold should be multiplied.
188   /// This is primarily used to bump up the inlining threshold wholesale on
189   /// targets where calls are unusually expensive.
190   ///
191   /// TODO: This is a rather blunt instrument.  Perhaps altering the costs of
192   /// individual classes of instructions would be better.
193   unsigned getInliningThresholdMultiplier() const;
194
195   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
196   ///
197   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
198   int getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
199                        ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
200
201   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
202   ///
203   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
204   int getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
205                        ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
206
207   /// \return The estimated number of case clusters when lowering \p 'SI'.
208   /// \p JTSize Set a jump table size only when \p SI is suitable for a jump
209   /// table.
210   unsigned getEstimatedNumberOfCaseClusters(const SwitchInst &SI,
211                                             unsigned &JTSize) const;
212
213   /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
214   ///
215   /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
216   /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
217   /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
218   /// used when the IR construct has already been formed.
219   ///
220   /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
221   /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
222   /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
223   /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
224   /// cases.
225   ///
226   /// \p Operands is a list of operands which can be a result of transformations
227   /// of the current operands. The number of the operands on the list must equal
228   /// to the number of the current operands the IR user has. Their order on the
229   /// list must be the same as the order of the current operands the IR user
230   /// has.
231   ///
232   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
233   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
234   int getUserCost(const User *U, ArrayRef<const Value *> Operands) const;
235
236   /// \brief This is a helper function which calls the two-argument getUserCost
237   /// with \p Operands which are the current operands U has.
238   int getUserCost(const User *U) const {
239     SmallVector<const Value *, 4> Operands(U->value_op_begin(),
240                                            U->value_op_end());
241     return getUserCost(U, Operands);
242   }
243
244   /// \brief Return true if branch divergence exists.
245   ///
246   /// Branch divergence has a significantly negative impact on GPU performance
247   /// when threads in the same wavefront take different paths due to conditional
248   /// branches.
249   bool hasBranchDivergence() const;
250
251   /// \brief Returns whether V is a source of divergence.
252   ///
253   /// This function provides the target-dependent information for
254   /// the target-independent DivergenceAnalysis. DivergenceAnalysis first
255   /// builds the dependency graph, and then runs the reachability algorithm
256   /// starting with the sources of divergence.
257   bool isSourceOfDivergence(const Value *V) const;
258
259   // \brief Returns true for the target specific
260   // set of operations which produce uniform result
261   // even taking non-unform arguments
262   bool isAlwaysUniform(const Value *V) const;
263
264   /// Returns the address space ID for a target's 'flat' address space. Note
265   /// this is not necessarily the same as addrspace(0), which LLVM sometimes
266   /// refers to as the generic address space. The flat address space is a
267   /// generic address space that can be used access multiple segments of memory
268   /// with different address spaces. Access of a memory location through a
269   /// pointer with this address space is expected to be legal but slower
270   /// compared to the same memory location accessed through a pointer with a
271   /// different address space.
272   //
273   /// This is for for targets with different pointer representations which can
274   /// be converted with the addrspacecast instruction. If a pointer is converted
275   /// to this address space, optimizations should attempt to replace the access
276   /// with the source address space.
277   ///
278   /// \returns ~0u if the target does not have such a flat address space to
279   /// optimize away.
280   unsigned getFlatAddressSpace() const;
281
282   /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
283   /// calls.
284   ///
285   /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
286   /// instruction or equivalent in order to call the given function.
287   ///
288   /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
289   /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
290   /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
291   /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
292   /// query more accurately as a call is a single small instruction, but
293   /// incurs significant execution cost.
294   bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
295
296   struct LSRCost {
297     /// TODO: Some of these could be merged. Also, a lexical ordering
298     /// isn't always optimal.
299     unsigned Insns;
300     unsigned NumRegs;
301     unsigned AddRecCost;
302     unsigned NumIVMuls;
303     unsigned NumBaseAdds;
304     unsigned ImmCost;
305     unsigned SetupCost;
306     unsigned ScaleCost;
307   };
308
309   /// Parameters that control the generic loop unrolling transformation.
310   struct UnrollingPreferences {
311     /// The cost threshold for the unrolled loop. Should be relative to the
312     /// getUserCost values returned by this API, and the expectation is that
313     /// the unrolled loop's instructions when run through that interface should
314     /// not exceed this cost. However, this is only an estimate. Also, specific
315     /// loops may be unrolled even with a cost above this threshold if deemed
316     /// profitable. Set this to UINT_MAX to disable the loop body cost
317     /// restriction.
318     unsigned Threshold;
319     /// If complete unrolling will reduce the cost of the loop, we will boost
320     /// the Threshold by a certain percent to allow more aggressive complete
321     /// unrolling. This value provides the maximum boost percentage that we
322     /// can apply to Threshold (The value should be no less than 100).
323     /// BoostedThreshold = Threshold * min(RolledCost / UnrolledCost,
324     ///                                    MaxPercentThresholdBoost / 100)
325     /// E.g. if complete unrolling reduces the loop execution time by 50%
326     /// then we boost the threshold by the factor of 2x. If unrolling is not
327     /// expected to reduce the running time, then we do not increase the
328     /// threshold.
329     unsigned MaxPercentThresholdBoost;
330     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size (set
331     /// to UINT_MAX to disable).
332     unsigned OptSizeThreshold;
333     /// The cost threshold for the unrolled loop, like Threshold, but used
334     /// for partial/runtime unrolling (set to UINT_MAX to disable).
335     unsigned PartialThreshold;
336     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size, like
337     /// OptSizeThreshold, but used for partial/runtime unrolling (set to
338     /// UINT_MAX to disable).
339     unsigned PartialOptSizeThreshold;
340     /// A forced unrolling factor (the number of concatenated bodies of the
341     /// original loop in the unrolled loop body). When set to 0, the unrolling
342     /// transformation will select an unrolling factor based on the current cost
343     /// threshold and other factors.
344     unsigned Count;
345     /// A forced peeling factor (the number of bodied of the original loop
346     /// that should be peeled off before the loop body). When set to 0, the
347     /// unrolling transformation will select a peeling factor based on profile
348     /// information and other factors.
349     unsigned PeelCount;
350     /// Default unroll count for loops with run-time trip count.
351     unsigned DefaultUnrollRuntimeCount;
352     // Set the maximum unrolling factor. The unrolling factor may be selected
353     // using the appropriate cost threshold, but may not exceed this number
354     // (set to UINT_MAX to disable). This does not apply in cases where the
355     // loop is being fully unrolled.
356     unsigned MaxCount;
357     /// Set the maximum unrolling factor for full unrolling. Like MaxCount, but
358     /// applies even if full unrolling is selected. This allows a target to fall
359     /// back to Partial unrolling if full unrolling is above FullUnrollMaxCount.
360     unsigned FullUnrollMaxCount;
361     // Represents number of instructions optimized when "back edge"
362     // becomes "fall through" in unrolled loop.
363     // For now we count a conditional branch on a backedge and a comparison
364     // feeding it.
365     unsigned BEInsns;
366     /// Allow partial unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
367     /// loop body, not only to eliminate small constant-trip-count loops).
368     bool Partial;
369     /// Allow runtime unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
370     /// loop body even when the number of loop iterations is not known at
371     /// compile time).
372     bool Runtime;
373     /// Allow generation of a loop remainder (extra iterations after unroll).
374     bool AllowRemainder;
375     /// Allow emitting expensive instructions (such as divisions) when computing
376     /// the trip count of a loop for runtime unrolling.
377     bool AllowExpensiveTripCount;
378     /// Apply loop unroll on any kind of loop
379     /// (mainly to loops that fail runtime unrolling).
380     bool Force;
381     /// Allow using trip count upper bound to unroll loops.
382     bool UpperBound;
383     /// Allow peeling off loop iterations for loops with low dynamic tripcount.
384     bool AllowPeeling;
385   };
386
387   /// \brief Get target-customized preferences for the generic loop unrolling
388   /// transformation. The caller will initialize UP with the current
389   /// target-independent defaults.
390   void getUnrollingPreferences(Loop *L, ScalarEvolution &,
391                                UnrollingPreferences &UP) const;
392
393   /// @}
394
395   /// \name Scalar Target Information
396   /// @{
397
398   /// \brief Flags indicating the kind of support for population count.
399   ///
400   /// Compared to the SW implementation, HW support is supposed to
401   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
402   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
403   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
404   /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
405   /// considered as "Slow".
406   enum PopcntSupportKind { PSK_Software, PSK_SlowHardware, PSK_FastHardware };
407
408   /// \brief Return true if the specified immediate is legal add immediate, that
409   /// is the target has add instructions which can add a register with the
410   /// immediate without having to materialize the immediate into a register.
411   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
412
413   /// \brief Return true if the specified immediate is legal icmp immediate,
414   /// that is the target has icmp instructions which can compare a register
415   /// against the immediate without having to materialize the immediate into a
416   /// register.
417   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
418
419   /// \brief Return true if the addressing mode represented by AM is legal for
420   /// this target, for a load/store of the specified type.
421   /// The type may be VoidTy, in which case only return true if the addressing
422   /// mode is legal for a load/store of any legal type.
423   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
424   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
425                              bool HasBaseReg, int64_t Scale,
426                              unsigned AddrSpace = 0) const;
427
428   /// \brief Return true if LSR cost of C1 is lower than C1.
429   bool isLSRCostLess(TargetTransformInfo::LSRCost &C1,
430                      TargetTransformInfo::LSRCost &C2) const;
431
432   /// \brief Return true if the target supports masked load/store
433   /// AVX2 and AVX-512 targets allow masks for consecutive load and store
434   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType) const;
435   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType) const;
436
437   /// \brief Return true if the target supports masked gather/scatter
438   /// AVX-512 fully supports gather and scatter for vectors with 32 and 64
439   /// bits scalar type.
440   bool isLegalMaskedScatter(Type *DataType) const;
441   bool isLegalMaskedGather(Type *DataType) const;
442
443   /// Return true if target doesn't mind addresses in vectors.
444   bool prefersVectorizedAddressing() const;
445
446   /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
447   /// mode represented by AM for this target, for a load/store
448   /// of the specified type.
449   /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
450   /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
451   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
452   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
453                            bool HasBaseReg, int64_t Scale,
454                            unsigned AddrSpace = 0) const;
455
456   /// \brief Return true if target supports the load / store
457   /// instruction with the given Offset on the form reg + Offset. It
458   /// may be that Offset is too big for a certain type (register
459   /// class).
460   bool isFoldableMemAccessOffset(Instruction *I, int64_t Offset) const;
461   
462   /// \brief Return true if it's free to truncate a value of type Ty1 to type
463   /// Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in register EAX to i16
464   /// by referencing its sub-register AX.
465   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
466
467   /// \brief Return true if it is profitable to hoist instruction in the
468   /// then/else to before if.
469   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) const;
470
471   /// \brief Return true if this type is legal.
472   bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
473
474   /// \brief Returns the target's jmp_buf alignment in bytes.
475   unsigned getJumpBufAlignment() const;
476
477   /// \brief Returns the target's jmp_buf size in bytes.
478   unsigned getJumpBufSize() const;
479
480   /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables for the
481   /// target.
482   bool shouldBuildLookupTables() const;
483
484   /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables
485   /// containing this constant value for the target.
486   bool shouldBuildLookupTablesForConstant(Constant *C) const;
487
488   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) const;
489
490   unsigned getOperandsScalarizationOverhead(ArrayRef<const Value *> Args,
491                                             unsigned VF) const;
492
493   /// If target has efficient vector element load/store instructions, it can
494   /// return true here so that insertion/extraction costs are not added to
495   /// the scalarization cost of a load/store.
496   bool supportsEfficientVectorElementLoadStore() const;
497
498   /// \brief Don't restrict interleaved unrolling to small loops.
499   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) const;
500
501   /// \brief Enable inline expansion of memcmp
502   bool expandMemCmp(Instruction *I, unsigned &MaxLoadSize) const;
503
504   /// \brief Enable matching of interleaved access groups.
505   bool enableInterleavedAccessVectorization() const;
506
507   /// \brief Indicate that it is potentially unsafe to automatically vectorize
508   /// floating-point operations because the semantics of vector and scalar
509   /// floating-point semantics may differ. For example, ARM NEON v7 SIMD math
510   /// does not support IEEE-754 denormal numbers, while depending on the
511   /// platform, scalar floating-point math does.
512   /// This applies to floating-point math operations and calls, not memory
513   /// operations, shuffles, or casts.
514   bool isFPVectorizationPotentiallyUnsafe() const;
515
516   /// \brief Determine if the target supports unaligned memory accesses.
517   bool allowsMisalignedMemoryAccesses(LLVMContext &Context,
518                                       unsigned BitWidth, unsigned AddressSpace = 0,
519                                       unsigned Alignment = 1,
520                                       bool *Fast = nullptr) const;
521
522   /// \brief Return hardware support for population count.
523   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
524
525   /// \brief Return true if the hardware has a fast square-root instruction.
526   bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
527
528   /// \brief Return the expected cost of supporting the floating point operation
529   /// of the specified type.
530   int getFPOpCost(Type *Ty) const;
531
532   /// \brief Return the expected cost of materializing for the given integer
533   /// immediate of the specified type.
534   int getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
535
536   /// \brief Return the expected cost of materialization for the given integer
537   /// immediate of the specified type for a given instruction. The cost can be
538   /// zero if the immediate can be folded into the specified instruction.
539   int getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
540                     Type *Ty) const;
541   int getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
542                     Type *Ty) const;
543
544   /// \brief Return the expected cost for the given integer when optimising
545   /// for size. This is different than the other integer immediate cost
546   /// functions in that it is subtarget agnostic. This is useful when you e.g.
547   /// target one ISA such as Aarch32 but smaller encodings could be possible
548   /// with another such as Thumb. This return value is used as a penalty when
549   /// the total costs for a constant is calculated (the bigger the cost, the
550   /// more beneficial constant hoisting is).
551   int getIntImmCodeSizeCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
552                             Type *Ty) const;
553   /// @}
554
555   /// \name Vector Target Information
556   /// @{
557
558   /// \brief The various kinds of shuffle patterns for vector queries.
559   enum ShuffleKind {
560     SK_Broadcast,       ///< Broadcast element 0 to all other elements.
561     SK_Reverse,         ///< Reverse the order of the vector.
562     SK_Alternate,       ///< Choose alternate elements from vector.
563     SK_InsertSubvector, ///< InsertSubvector. Index indicates start offset.
564     SK_ExtractSubvector,///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
565     SK_PermuteTwoSrc,   ///< Merge elements from two source vectors into one
566                         ///< with any shuffle mask.
567     SK_PermuteSingleSrc ///< Shuffle elements of single source vector with any
568                         ///< shuffle mask.
569   };
570
571   /// \brief Additional information about an operand's possible values.
572   enum OperandValueKind {
573     OK_AnyValue,               // Operand can have any value.
574     OK_UniformValue,           // Operand is uniform (splat of a value).
575     OK_UniformConstantValue,   // Operand is uniform constant.
576     OK_NonUniformConstantValue // Operand is a non uniform constant value.
577   };
578
579   /// \brief Additional properties of an operand's values.
580   enum OperandValueProperties { OP_None = 0, OP_PowerOf2 = 1 };
581
582   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
583   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
584   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
585   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
586
587   /// \return The width of the largest scalar or vector register type.
588   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
589
590   /// \return The width of the smallest vector register type.
591   unsigned getMinVectorRegisterBitWidth() const;
592
593   /// \return True if it should be considered for address type promotion.
594   /// \p AllowPromotionWithoutCommonHeader Set true if promoting \p I is
595   /// profitable without finding other extensions fed by the same input.
596   bool shouldConsiderAddressTypePromotion(
597       const Instruction &I, bool &AllowPromotionWithoutCommonHeader) const;
598
599   /// \return The size of a cache line in bytes.
600   unsigned getCacheLineSize() const;
601
602   /// \return How much before a load we should place the prefetch instruction.
603   /// This is currently measured in number of instructions.
604   unsigned getPrefetchDistance() const;
605
606   /// \return Some HW prefetchers can handle accesses up to a certain constant
607   /// stride.  This is the minimum stride in bytes where it makes sense to start
608   /// adding SW prefetches.  The default is 1, i.e. prefetch with any stride.
609   unsigned getMinPrefetchStride() const;
610
611   /// \return The maximum number of iterations to prefetch ahead.  If the
612   /// required number of iterations is more than this number, no prefetching is
613   /// performed.
614   unsigned getMaxPrefetchIterationsAhead() const;
615
616   /// \return The maximum interleave factor that any transform should try to
617   /// perform for this target. This number depends on the level of parallelism
618   /// and the number of execution units in the CPU.
619   unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) const;
620
621   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
622   /// \p Args is an optional argument which holds the instruction operands  
623   /// values so the TTI can analyize those values searching for special 
624   /// cases\optimizations based on those values.
625   int getArithmeticInstrCost(
626       unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
627       OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue,
628       OperandValueProperties Opd1PropInfo = OP_None,
629       OperandValueProperties Opd2PropInfo = OP_None,
630       ArrayRef<const Value *> Args = ArrayRef<const Value *>()) const;
631
632   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
633   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
634   /// extraction shuffle kinds.
635   int getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index = 0,
636                      Type *SubTp = nullptr) const;
637
638   /// \return The expected cost of cast instructions, such as bitcast, trunc,
639   /// zext, etc. If there is an existing instruction that holds Opcode, it
640   /// may be passed in the 'I' parameter.
641   int getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src,
642                        const Instruction *I = nullptr) const;
643
644   /// \return The expected cost of a sign- or zero-extended vector extract. Use
645   /// -1 to indicate that there is no information about the index value.
646   int getExtractWithExtendCost(unsigned Opcode, Type *Dst, VectorType *VecTy,
647                                unsigned Index = -1) const;
648
649   /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
650   /// Phi, Ret, Br.
651   int getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
652
653   /// \returns The expected cost of compare and select instructions. If there
654   /// is an existing instruction that holds Opcode, it may be passed in the
655   /// 'I' parameter.
656   int getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
657                  Type *CondTy = nullptr, const Instruction *I = nullptr) const;
658
659   /// \return The expected cost of vector Insert and Extract.
660   /// Use -1 to indicate that there is no information on the index value.
661   int getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val, unsigned Index = -1) const;
662
663   /// \return The cost of Load and Store instructions.
664   int getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
665                       unsigned AddressSpace, const Instruction *I = nullptr) const;
666
667   /// \return The cost of masked Load and Store instructions.
668   int getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
669                             unsigned AddressSpace) const;
670
671   /// \return The cost of Gather or Scatter operation
672   /// \p Opcode - is a type of memory access Load or Store
673   /// \p DataTy - a vector type of the data to be loaded or stored
674   /// \p Ptr - pointer [or vector of pointers] - address[es] in memory
675   /// \p VariableMask - true when the memory access is predicated with a mask
676   ///                   that is not a compile-time constant
677   /// \p Alignment - alignment of single element
678   int getGatherScatterOpCost(unsigned Opcode, Type *DataTy, Value *Ptr,
679                              bool VariableMask, unsigned Alignment) const;
680
681   /// \return The cost of the interleaved memory operation.
682   /// \p Opcode is the memory operation code
683   /// \p VecTy is the vector type of the interleaved access.
684   /// \p Factor is the interleave factor
685   /// \p Indices is the indices for interleaved load members (as interleaved
686   ///    load allows gaps)
687   /// \p Alignment is the alignment of the memory operation
688   /// \p AddressSpace is address space of the pointer.
689   int getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy, unsigned Factor,
690                                  ArrayRef<unsigned> Indices, unsigned Alignment,
691                                  unsigned AddressSpace) const;
692
693   /// \brief Calculate the cost of performing a vector reduction.
694   ///
695   /// This is the cost of reducing the vector value of type \p Ty to a scalar
696   /// value using the operation denoted by \p Opcode. The form of the reduction
697   /// can either be a pairwise reduction or a reduction that splits the vector
698   /// at every reduction level.
699   ///
700   /// Pairwise:
701   ///  (v0, v1, v2, v3)
702   ///  ((v0+v1), (v2, v3), undef, undef)
703   /// Split:
704   ///  (v0, v1, v2, v3)
705   ///  ((v0+v2), (v1+v3), undef, undef)
706   int getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty, bool IsPairwiseForm) const;
707
708   /// \returns The cost of Intrinsic instructions. Analyses the real arguments.
709   /// Three cases are handled: 1. scalar instruction 2. vector instruction
710   /// 3. scalar instruction which is to be vectorized with VF.
711   int getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
712                             ArrayRef<Value *> Args, FastMathFlags FMF,
713                             unsigned VF = 1) const;
714
715   /// \returns The cost of Intrinsic instructions. Types analysis only.
716   /// If ScalarizationCostPassed is UINT_MAX, the cost of scalarizing the
717   /// arguments and the return value will be computed based on types.
718   int getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
719                             ArrayRef<Type *> Tys, FastMathFlags FMF,
720                             unsigned ScalarizationCostPassed = UINT_MAX) const;
721
722   /// \returns The cost of Call instructions.
723   int getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy, ArrayRef<Type *> Tys) const;
724
725   /// \returns The number of pieces into which the provided type must be
726   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
727   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
728
729   /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
730   /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
731   /// distinguish between address computation for memory operations on vector
732   /// types and scalar types. Such targets should override this function.
733   /// The 'SE' parameter holds pointer for the scalar evolution object which
734   /// is used in order to get the Ptr step value in case of constant stride.
735   /// The 'Ptr' parameter holds SCEV of the access pointer.
736   int getAddressComputationCost(Type *Ty, ScalarEvolution *SE = nullptr,
737                                 const SCEV *Ptr = nullptr) const;
738
739   /// \returns The cost, if any, of keeping values of the given types alive
740   /// over a callsite.
741   ///
742   /// Some types may require the use of register classes that do not have
743   /// any callee-saved registers, so would require a spill and fill.
744   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) const;
745
746   /// \returns True if the intrinsic is a supported memory intrinsic.  Info
747   /// will contain additional information - whether the intrinsic may write
748   /// or read to memory, volatility and the pointer.  Info is undefined
749   /// if false is returned.
750   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst, MemIntrinsicInfo &Info) const;
751
752   /// \returns The maximum element size, in bytes, for an element
753   /// unordered-atomic memory intrinsic.
754   unsigned getAtomicMemIntrinsicMaxElementSize() const;
755
756   /// \returns A value which is the result of the given memory intrinsic.  New
757   /// instructions may be created to extract the result from the given intrinsic
758   /// memory operation.  Returns nullptr if the target cannot create a result
759   /// from the given intrinsic.
760   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
761                                            Type *ExpectedType) const;
762
763   /// \returns The type to use in a loop expansion of a memcpy call.
764   Type *getMemcpyLoopLoweringType(LLVMContext &Context, Value *Length,
765                                   unsigned SrcAlign, unsigned DestAlign) const;
766
767   /// \param[out] OpsOut The operand types to copy RemainingBytes of memory.
768   /// \param RemainingBytes The number of bytes to copy.
769   ///
770   /// Calculates the operand types to use when copying \p RemainingBytes of
771   /// memory, where source and destination alignments are \p SrcAlign and
772   /// \p DestAlign respectively.
773   void getMemcpyLoopResidualLoweringType(SmallVectorImpl<Type *> &OpsOut,
774                                          LLVMContext &Context,
775                                          unsigned RemainingBytes,
776                                          unsigned SrcAlign,
777                                          unsigned DestAlign) const;
778
779   /// \returns True if we want to test the new memcpy lowering functionality in
780   /// Transform/Utils.
781   /// Temporary. Will be removed once we move to the new functionality and
782   /// remove the old.
783   bool useWideIRMemcpyLoopLowering() const;
784
785   /// \returns True if the two functions have compatible attributes for inlining
786   /// purposes.
787   bool areInlineCompatible(const Function *Caller,
788                            const Function *Callee) const;
789
790   /// \returns The bitwidth of the largest vector type that should be used to
791   /// load/store in the given address space.
792   unsigned getLoadStoreVecRegBitWidth(unsigned AddrSpace) const;
793
794   /// \returns True if the load instruction is legal to vectorize.
795   bool isLegalToVectorizeLoad(LoadInst *LI) const;
796
797   /// \returns True if the store instruction is legal to vectorize.
798   bool isLegalToVectorizeStore(StoreInst *SI) const;
799
800   /// \returns True if it is legal to vectorize the given load chain.
801   bool isLegalToVectorizeLoadChain(unsigned ChainSizeInBytes,
802                                    unsigned Alignment,
803                                    unsigned AddrSpace) const;
804
805   /// \returns True if it is legal to vectorize the given store chain.
806   bool isLegalToVectorizeStoreChain(unsigned ChainSizeInBytes,
807                                     unsigned Alignment,
808                                     unsigned AddrSpace) const;
809
810   /// \returns The new vector factor value if the target doesn't support \p
811   /// SizeInBytes loads or has a better vector factor.
812   unsigned getLoadVectorFactor(unsigned VF, unsigned LoadSize,
813                                unsigned ChainSizeInBytes,
814                                VectorType *VecTy) const;
815
816   /// \returns The new vector factor value if the target doesn't support \p
817   /// SizeInBytes stores or has a better vector factor.
818   unsigned getStoreVectorFactor(unsigned VF, unsigned StoreSize,
819                                 unsigned ChainSizeInBytes,
820                                 VectorType *VecTy) const;
821
822   /// Flags describing the kind of vector reduction.
823   struct ReductionFlags {
824     ReductionFlags() : IsMaxOp(false), IsSigned(false), NoNaN(false) {}
825     bool IsMaxOp;  ///< If the op a min/max kind, true if it's a max operation.
826     bool IsSigned; ///< Whether the operation is a signed int reduction.
827     bool NoNaN;    ///< If op is an fp min/max, whether NaNs may be present.
828   };
829
830   /// \returns True if the target wants to handle the given reduction idiom in
831   /// the intrinsics form instead of the shuffle form.
832   bool useReductionIntrinsic(unsigned Opcode, Type *Ty,
833                              ReductionFlags Flags) const;
834
835   /// \returns True if the target wants to expand the given reduction intrinsic
836   /// into a shuffle sequence.
837   bool shouldExpandReduction(const IntrinsicInst *II) const;
838   /// @}
839
840 private:
841   /// \brief The abstract base class used to type erase specific TTI
842   /// implementations.
843   class Concept;
844
845   /// \brief The template model for the base class which wraps a concrete
846   /// implementation in a type erased interface.
847   template <typename T> class Model;
848
849   std::unique_ptr<Concept> TTIImpl;
850 };
851
852 class TargetTransformInfo::Concept {
853 public:
854   virtual ~Concept() = 0;
855   virtual const DataLayout &getDataLayout() const = 0;
856   virtual int getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) = 0;
857   virtual int getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
858                          ArrayRef<const Value *> Operands) = 0;
859   virtual int getExtCost(const Instruction *I, const Value *Src) = 0;
860   virtual int getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) = 0;
861   virtual int getCallCost(const Function *F, int NumArgs) = 0;
862   virtual int getCallCost(const Function *F,
863                           ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
864   virtual unsigned getInliningThresholdMultiplier() = 0;
865   virtual int getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
866                                ArrayRef<Type *> ParamTys) = 0;
867   virtual int getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
868                                ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
869   virtual unsigned getEstimatedNumberOfCaseClusters(const SwitchInst &SI,
870                                                     unsigned &JTSize) = 0;
871   virtual int
872   getUserCost(const User *U, ArrayRef<const Value *> Operands) = 0;
873   virtual bool hasBranchDivergence() = 0;
874   virtual bool isSourceOfDivergence(const Value *V) = 0;
875   virtual bool isAlwaysUniform(const Value *V) = 0;
876   virtual unsigned getFlatAddressSpace() = 0;
877   virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) = 0;
878   virtual void getUnrollingPreferences(Loop *L, ScalarEvolution &,
879                                        UnrollingPreferences &UP) = 0;
880   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) = 0;
881   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) = 0;
882   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
883                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
884                                      int64_t Scale,
885                                      unsigned AddrSpace) = 0;
886   virtual bool isLSRCostLess(TargetTransformInfo::LSRCost &C1,
887                              TargetTransformInfo::LSRCost &C2) = 0;
888   virtual bool isLegalMaskedStore(Type *DataType) = 0;
889   virtual bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType) = 0;
890   virtual bool isLegalMaskedScatter(Type *DataType) = 0;
891   virtual bool isLegalMaskedGather(Type *DataType) = 0;
892   virtual bool prefersVectorizedAddressing() = 0;
893   virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
894                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
895                                    int64_t Scale, unsigned AddrSpace) = 0;
896   virtual bool isFoldableMemAccessOffset(Instruction *I, int64_t Offset) = 0;
897   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) = 0;
898   virtual bool isProfitableToHoist(Instruction *I) = 0;
899   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) = 0;
900   virtual unsigned getJumpBufAlignment() = 0;
901   virtual unsigned getJumpBufSize() = 0;
902   virtual bool shouldBuildLookupTables() = 0;
903   virtual bool shouldBuildLookupTablesForConstant(Constant *C) = 0;
904   virtual unsigned
905   getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) = 0;
906   virtual unsigned getOperandsScalarizationOverhead(ArrayRef<const Value *> Args,
907                                                     unsigned VF) = 0;
908   virtual bool supportsEfficientVectorElementLoadStore() = 0;
909   virtual bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) = 0;
910   virtual bool expandMemCmp(Instruction *I, unsigned &MaxLoadSize) = 0;
911   virtual bool enableInterleavedAccessVectorization() = 0;
912   virtual bool isFPVectorizationPotentiallyUnsafe() = 0;
913   virtual bool allowsMisalignedMemoryAccesses(LLVMContext &Context,
914                                               unsigned BitWidth,
915                                               unsigned AddressSpace,
916                                               unsigned Alignment,
917                                               bool *Fast) = 0;
918   virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) = 0;
919   virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) = 0;
920   virtual int getFPOpCost(Type *Ty) = 0;
921   virtual int getIntImmCodeSizeCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
922                                     Type *Ty) = 0;
923   virtual int getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
924   virtual int getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
925                             Type *Ty) = 0;
926   virtual int getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
927                             Type *Ty) = 0;
928   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) = 0;
929   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const = 0;
930   virtual unsigned getMinVectorRegisterBitWidth() = 0;
931   virtual bool shouldConsiderAddressTypePromotion(
932       const Instruction &I, bool &AllowPromotionWithoutCommonHeader) = 0;
933   virtual unsigned getCacheLineSize() = 0;
934   virtual unsigned getPrefetchDistance() = 0;
935   virtual unsigned getMinPrefetchStride() = 0;
936   virtual unsigned getMaxPrefetchIterationsAhead() = 0;
937   virtual unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) = 0;
938   virtual unsigned
939   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
940                          OperandValueKind Opd2Info,
941                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
942                          OperandValueProperties Opd2PropInfo,
943                          ArrayRef<const Value *> Args) = 0;
944   virtual int getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
945                              Type *SubTp) = 0;
946   virtual int getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src,
947                                const Instruction *I) = 0;
948   virtual int getExtractWithExtendCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
949                                        VectorType *VecTy, unsigned Index) = 0;
950   virtual int getCFInstrCost(unsigned Opcode) = 0;
951   virtual int getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
952                                 Type *CondTy, const Instruction *I) = 0;
953   virtual int getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
954                                  unsigned Index) = 0;
955   virtual int getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
956                               unsigned AddressSpace, const Instruction *I) = 0;
957   virtual int getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
958                                     unsigned Alignment,
959                                     unsigned AddressSpace) = 0;
960   virtual int getGatherScatterOpCost(unsigned Opcode, Type *DataTy,
961                                      Value *Ptr, bool VariableMask,
962                                      unsigned Alignment) = 0;
963   virtual int getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy,
964                                          unsigned Factor,
965                                          ArrayRef<unsigned> Indices,
966                                          unsigned Alignment,
967                                          unsigned AddressSpace) = 0;
968   virtual int getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
969                                bool IsPairwiseForm) = 0;
970   virtual int getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
971                       ArrayRef<Type *> Tys, FastMathFlags FMF,
972                       unsigned ScalarizationCostPassed) = 0;
973   virtual int getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
974          ArrayRef<Value *> Args, FastMathFlags FMF, unsigned VF) = 0;
975   virtual int getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
976                                ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
977   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) = 0;
978   virtual int getAddressComputationCost(Type *Ty, ScalarEvolution *SE,
979                                         const SCEV *Ptr) = 0;
980   virtual unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
981   virtual bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
982                                   MemIntrinsicInfo &Info) = 0;
983   virtual unsigned getAtomicMemIntrinsicMaxElementSize() const = 0;
984   virtual Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
985                                                    Type *ExpectedType) = 0;
986   virtual Type *getMemcpyLoopLoweringType(LLVMContext &Context, Value *Length,
987                                           unsigned SrcAlign,
988                                           unsigned DestAlign) const = 0;
989   virtual void getMemcpyLoopResidualLoweringType(
990       SmallVectorImpl<Type *> &OpsOut, LLVMContext &Context,
991       unsigned RemainingBytes, unsigned SrcAlign, unsigned DestAlign) const = 0;
992   virtual bool areInlineCompatible(const Function *Caller,
993                                    const Function *Callee) const = 0;
994   virtual unsigned getLoadStoreVecRegBitWidth(unsigned AddrSpace) const = 0;
995   virtual bool isLegalToVectorizeLoad(LoadInst *LI) const = 0;
996   virtual bool isLegalToVectorizeStore(StoreInst *SI) const = 0;
997   virtual bool isLegalToVectorizeLoadChain(unsigned ChainSizeInBytes,
998                                            unsigned Alignment,
999                                            unsigned AddrSpace) const = 0;
1000   virtual bool isLegalToVectorizeStoreChain(unsigned ChainSizeInBytes,
1001                                             unsigned Alignment,
1002                                             unsigned AddrSpace) const = 0;
1003   virtual unsigned getLoadVectorFactor(unsigned VF, unsigned LoadSize,
1004                                        unsigned ChainSizeInBytes,
1005                                        VectorType *VecTy) const = 0;
1006   virtual unsigned getStoreVectorFactor(unsigned VF, unsigned StoreSize,
1007                                         unsigned ChainSizeInBytes,
1008                                         VectorType *VecTy) const = 0;
1009   virtual bool useReductionIntrinsic(unsigned Opcode, Type *Ty,
1010                                      ReductionFlags) const = 0;
1011   virtual bool shouldExpandReduction(const IntrinsicInst *II) const = 0;
1012 };
1013
1014 template <typename T>
1015 class TargetTransformInfo::Model final : public TargetTransformInfo::Concept {
1016   T Impl;
1017
1018 public:
1019   Model(T Impl) : Impl(std::move(Impl)) {}
1020   ~Model() override {}
1021
1022   const DataLayout &getDataLayout() const override {
1023     return Impl.getDataLayout();
1024   }
1025
1026   int getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) override {
1027     return Impl.getOperationCost(Opcode, Ty, OpTy);
1028   }
1029   int getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
1030                  ArrayRef<const Value *> Operands) override {
1031     return Impl.getGEPCost(PointeeType, Ptr, Operands);
1032   }
1033   int getExtCost(const Instruction *I, const Value *Src) override {
1034     return Impl.getExtCost(I, Src);
1035   }
1036   int getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) override {
1037     return Impl.getCallCost(FTy, NumArgs);
1038   }
1039   int getCallCost(const Function *F, int NumArgs) override {
1040     return Impl.getCallCost(F, NumArgs);
1041   }
1042   int getCallCost(const Function *F,
1043                   ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
1044     return Impl.getCallCost(F, Arguments);
1045   }
1046   unsigned getInliningThresholdMultiplier() override {
1047     return Impl.getInliningThresholdMultiplier();
1048   }
1049   int getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
1050                        ArrayRef<Type *> ParamTys) override {
1051     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
1052   }
1053   int getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
1054                        ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
1055     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, Arguments);
1056   }
1057   int getUserCost(const User *U, ArrayRef<const Value *> Operands) override {
1058     return Impl.getUserCost(U, Operands);
1059   }
1060   bool hasBranchDivergence() override { return Impl.hasBranchDivergence(); }
1061   bool isSourceOfDivergence(const Value *V) override {
1062     return Impl.isSourceOfDivergence(V);
1063   }
1064
1065   bool isAlwaysUniform(const Value *V) override {
1066     return Impl.isAlwaysUniform(V);
1067   }
1068
1069   unsigned getFlatAddressSpace() override {
1070     return Impl.getFlatAddressSpace();
1071   }
1072
1073   bool isLoweredToCall(const Function *F) override {
1074     return Impl.isLoweredToCall(F);
1075   }
1076   void getUnrollingPreferences(Loop *L, ScalarEvolution &SE,
1077                                UnrollingPreferences &UP) override {
1078     return Impl.getUnrollingPreferences(L, SE, UP);
1079   }
1080   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) override {
1081     return Impl.isLegalAddImmediate(Imm);
1082   }
1083   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) override {
1084     return Impl.isLegalICmpImmediate(Imm);
1085   }
1086   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
1087                              bool HasBaseReg, int64_t Scale,
1088                              unsigned AddrSpace) override {
1089     return Impl.isLegalAddressingMode(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
1090                                       Scale, AddrSpace);
1091   }
1092   bool isLSRCostLess(TargetTransformInfo::LSRCost &C1,
1093                      TargetTransformInfo::LSRCost &C2) override {
1094     return Impl.isLSRCostLess(C1, C2);
1095   }
1096   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType) override {
1097     return Impl.isLegalMaskedStore(DataType);
1098   }
1099   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType) override {
1100     return Impl.isLegalMaskedLoad(DataType);
1101   }
1102   bool isLegalMaskedScatter(Type *DataType) override {
1103     return Impl.isLegalMaskedScatter(DataType);
1104   }
1105   bool isLegalMaskedGather(Type *DataType) override {
1106     return Impl.isLegalMaskedGather(DataType);
1107   }
1108   bool prefersVectorizedAddressing() override {
1109     return Impl.prefersVectorizedAddressing();
1110   }
1111   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
1112                            bool HasBaseReg, int64_t Scale,
1113                            unsigned AddrSpace) override {
1114     return Impl.getScalingFactorCost(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
1115                                      Scale, AddrSpace);
1116   }
1117   bool isFoldableMemAccessOffset(Instruction *I, int64_t Offset) override {
1118     return Impl.isFoldableMemAccessOffset(I, Offset);
1119   }
1120   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) override {
1121     return Impl.isTruncateFree(Ty1, Ty2);
1122   }
1123   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) override {
1124     return Impl.isProfitableToHoist(I);
1125   }
1126   bool isTypeLegal(Type *Ty) override { return Impl.isTypeLegal(Ty); }
1127   unsigned getJumpBufAlignment() override { return Impl.getJumpBufAlignment(); }
1128   unsigned getJumpBufSize() override { return Impl.getJumpBufSize(); }
1129   bool shouldBuildLookupTables() override {
1130     return Impl.shouldBuildLookupTables();
1131   }
1132   bool shouldBuildLookupTablesForConstant(Constant *C) override {
1133     return Impl.shouldBuildLookupTablesForConstant(C);
1134   }
1135   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert,
1136                                     bool Extract) override {
1137     return Impl.getScalarizationOverhead(Ty, Insert, Extract);
1138   }
1139   unsigned getOperandsScalarizationOverhead(ArrayRef<const Value *> Args,
1140                                             unsigned VF) override {
1141     return Impl.getOperandsScalarizationOverhead(Args, VF);
1142   }
1143
1144   bool supportsEfficientVectorElementLoadStore() override {
1145     return Impl.supportsEfficientVectorElementLoadStore();
1146   }
1147
1148   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) override {
1149     return Impl.enableAggressiveInterleaving(LoopHasReductions);
1150   }
1151   bool expandMemCmp(Instruction *I, unsigned &MaxLoadSize) override {
1152     return Impl.expandMemCmp(I, MaxLoadSize);
1153   }
1154   bool enableInterleavedAccessVectorization() override {
1155     return Impl.enableInterleavedAccessVectorization();
1156   }
1157   bool isFPVectorizationPotentiallyUnsafe() override {
1158     return Impl.isFPVectorizationPotentiallyUnsafe();
1159   }
1160   bool allowsMisalignedMemoryAccesses(LLVMContext &Context,
1161                                       unsigned BitWidth, unsigned AddressSpace,
1162                                       unsigned Alignment, bool *Fast) override {
1163     return Impl.allowsMisalignedMemoryAccesses(Context, BitWidth, AddressSpace,
1164                                                Alignment, Fast);
1165   }
1166   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) override {
1167     return Impl.getPopcntSupport(IntTyWidthInBit);
1168   }
1169   bool haveFastSqrt(Type *Ty) override { return Impl.haveFastSqrt(Ty); }
1170
1171   int getFPOpCost(Type *Ty) override { return Impl.getFPOpCost(Ty); }
1172
1173   int getIntImmCodeSizeCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
1174                             Type *Ty) override {
1175     return Impl.getIntImmCodeSizeCost(Opc, Idx, Imm, Ty);
1176   }
1177   int getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) override {
1178     return Impl.getIntImmCost(Imm, Ty);
1179   }
1180   int getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
1181                     Type *Ty) override {
1182     return Impl.getIntImmCost(Opc, Idx, Imm, Ty);
1183   }
1184   int getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
1185                     Type *Ty) override {
1186     return Impl.getIntImmCost(IID, Idx, Imm, Ty);
1187   }
1188   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) override {
1189     return Impl.getNumberOfRegisters(Vector);
1190   }
1191   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const override {
1192     return Impl.getRegisterBitWidth(Vector);
1193   }
1194   unsigned getMinVectorRegisterBitWidth() override {
1195     return Impl.getMinVectorRegisterBitWidth();
1196   }
1197   bool shouldConsiderAddressTypePromotion(
1198       const Instruction &I, bool &AllowPromotionWithoutCommonHeader) override {
1199     return Impl.shouldConsiderAddressTypePromotion(
1200         I, AllowPromotionWithoutCommonHeader);
1201   }
1202   unsigned getCacheLineSize() override {
1203     return Impl.getCacheLineSize();
1204   }
1205   unsigned getPrefetchDistance() override { return Impl.getPrefetchDistance(); }
1206   unsigned getMinPrefetchStride() override {
1207     return Impl.getMinPrefetchStride();
1208   }
1209   unsigned getMaxPrefetchIterationsAhead() override {
1210     return Impl.getMaxPrefetchIterationsAhead();
1211   }
1212   unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) override {
1213     return Impl.getMaxInterleaveFactor(VF);
1214   }
1215   unsigned getEstimatedNumberOfCaseClusters(const SwitchInst &SI,
1216                                             unsigned &JTSize) override {
1217     return Impl.getEstimatedNumberOfCaseClusters(SI, JTSize);
1218   }
1219   unsigned
1220   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
1221                          OperandValueKind Opd2Info,
1222                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
1223                          OperandValueProperties Opd2PropInfo,
1224                          ArrayRef<const Value *> Args) override {
1225     return Impl.getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Opd1Info, Opd2Info,
1226                                        Opd1PropInfo, Opd2PropInfo, Args);
1227   }
1228   int getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
1229                      Type *SubTp) override {
1230     return Impl.getShuffleCost(Kind, Tp, Index, SubTp);
1231   }
1232   int getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src,
1233                        const Instruction *I) override {
1234     return Impl.getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src, I);
1235   }
1236   int getExtractWithExtendCost(unsigned Opcode, Type *Dst, VectorType *VecTy,
1237                                unsigned Index) override {
1238     return Impl.getExtractWithExtendCost(Opcode, Dst, VecTy, Index);
1239   }
1240   int getCFInstrCost(unsigned Opcode) override {
1241     return Impl.getCFInstrCost(Opcode);
1242   }
1243   int getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy, Type *CondTy,
1244                          const Instruction *I) override {
1245     return Impl.getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy, CondTy, I);
1246   }
1247   int getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val, unsigned Index) override {
1248     return Impl.getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
1249   }
1250   int getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
1251                       unsigned AddressSpace, const Instruction *I) override {
1252     return Impl.getMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace, I);
1253   }
1254   int getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
1255                             unsigned AddressSpace) override {
1256     return Impl.getMaskedMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
1257   }
1258   int getGatherScatterOpCost(unsigned Opcode, Type *DataTy,
1259                              Value *Ptr, bool VariableMask,
1260                              unsigned Alignment) override {
1261     return Impl.getGatherScatterOpCost(Opcode, DataTy, Ptr, VariableMask,
1262                                        Alignment);
1263   }
1264   int getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy, unsigned Factor,
1265                                  ArrayRef<unsigned> Indices, unsigned Alignment,
1266                                  unsigned AddressSpace) override {
1267     return Impl.getInterleavedMemoryOpCost(Opcode, VecTy, Factor, Indices,
1268                                            Alignment, AddressSpace);
1269   }
1270   int getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
1271                        bool IsPairwiseForm) override {
1272     return Impl.getReductionCost(Opcode, Ty, IsPairwiseForm);
1273   }
1274   int getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy, ArrayRef<Type *> Tys,
1275                FastMathFlags FMF, unsigned ScalarizationCostPassed) override {
1276     return Impl.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys, FMF,
1277                                       ScalarizationCostPassed);
1278   }
1279   int getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
1280        ArrayRef<Value *> Args, FastMathFlags FMF, unsigned VF) override {
1281     return Impl.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Args, FMF, VF);
1282   }
1283   int getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
1284                        ArrayRef<Type *> Tys) override {
1285     return Impl.getCallInstrCost(F, RetTy, Tys);
1286   }
1287   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) override {
1288     return Impl.getNumberOfParts(Tp);
1289   }
1290   int getAddressComputationCost(Type *Ty, ScalarEvolution *SE,
1291                                 const SCEV *Ptr) override {
1292     return Impl.getAddressComputationCost(Ty, SE, Ptr);
1293   }
1294   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) override {
1295     return Impl.getCostOfKeepingLiveOverCall(Tys);
1296   }
1297   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
1298                           MemIntrinsicInfo &Info) override {
1299     return Impl.getTgtMemIntrinsic(Inst, Info);
1300   }
1301   unsigned getAtomicMemIntrinsicMaxElementSize() const override {
1302     return Impl.getAtomicMemIntrinsicMaxElementSize();
1303   }
1304   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
1305                                            Type *ExpectedType) override {
1306     return Impl.getOrCreateResultFromMemIntrinsic(Inst, ExpectedType);
1307   }
1308   Type *getMemcpyLoopLoweringType(LLVMContext &Context, Value *Length,
1309                                   unsigned SrcAlign,
1310                                   unsigned DestAlign) const override {
1311     return Impl.getMemcpyLoopLoweringType(Context, Length, SrcAlign, DestAlign);
1312   }
1313   void getMemcpyLoopResidualLoweringType(SmallVectorImpl<Type *> &OpsOut,
1314                                          LLVMContext &Context,
1315                                          unsigned RemainingBytes,
1316                                          unsigned SrcAlign,
1317                                          unsigned DestAlign) const override {
1318     Impl.getMemcpyLoopResidualLoweringType(OpsOut, Context, RemainingBytes,
1319                                            SrcAlign, DestAlign);
1320   }
1321   bool areInlineCompatible(const Function *Caller,
1322                            const Function *Callee) const override {
1323     return Impl.areInlineCompatible(Caller, Callee);
1324   }
1325   unsigned getLoadStoreVecRegBitWidth(unsigned AddrSpace) const override {
1326     return Impl.getLoadStoreVecRegBitWidth(AddrSpace);
1327   }
1328   bool isLegalToVectorizeLoad(LoadInst *LI) const override {
1329     return Impl.isLegalToVectorizeLoad(LI);
1330   }
1331   bool isLegalToVectorizeStore(StoreInst *SI) const override {
1332     return Impl.isLegalToVectorizeStore(SI);
1333   }
1334   bool isLegalToVectorizeLoadChain(unsigned ChainSizeInBytes,
1335                                    unsigned Alignment,
1336                                    unsigned AddrSpace) const override {
1337     return Impl.isLegalToVectorizeLoadChain(ChainSizeInBytes, Alignment,
1338                                             AddrSpace);
1339   }
1340   bool isLegalToVectorizeStoreChain(unsigned ChainSizeInBytes,
1341                                     unsigned Alignment,
1342                                     unsigned AddrSpace) const override {
1343     return Impl.isLegalToVectorizeStoreChain(ChainSizeInBytes, Alignment,
1344                                              AddrSpace);
1345   }
1346   unsigned getLoadVectorFactor(unsigned VF, unsigned LoadSize,
1347                                unsigned ChainSizeInBytes,
1348                                VectorType *VecTy) const override {
1349     return Impl.getLoadVectorFactor(VF, LoadSize, ChainSizeInBytes, VecTy);
1350   }
1351   unsigned getStoreVectorFactor(unsigned VF, unsigned StoreSize,
1352                                 unsigned ChainSizeInBytes,
1353                                 VectorType *VecTy) const override {
1354     return Impl.getStoreVectorFactor(VF, StoreSize, ChainSizeInBytes, VecTy);
1355   }
1356   bool useReductionIntrinsic(unsigned Opcode, Type *Ty,
1357                              ReductionFlags Flags) const override {
1358     return Impl.useReductionIntrinsic(Opcode, Ty, Flags);
1359   }
1360   bool shouldExpandReduction(const IntrinsicInst *II) const override {
1361     return Impl.shouldExpandReduction(II);
1362   }
1363 };
1364
1365 template <typename T>
1366 TargetTransformInfo::TargetTransformInfo(T Impl)
1367     : TTIImpl(new Model<T>(Impl)) {}
1368
1369 /// \brief Analysis pass providing the \c TargetTransformInfo.
1370 ///
1371 /// The core idea of the TargetIRAnalysis is to expose an interface through
1372 /// which LLVM targets can analyze and provide information about the middle
1373 /// end's target-independent IR. This supports use cases such as target-aware
1374 /// cost modeling of IR constructs.
1375 ///
1376 /// This is a function analysis because much of the cost modeling for targets
1377 /// is done in a subtarget specific way and LLVM supports compiling different
1378 /// functions targeting different subtargets in order to support runtime
1379 /// dispatch according to the observed subtarget.
1380 class TargetIRAnalysis : public AnalysisInfoMixin<TargetIRAnalysis> {
1381 public:
1382   typedef TargetTransformInfo Result;
1383
1384   /// \brief Default construct a target IR analysis.
1385   ///
1386   /// This will use the module's datalayout to construct a baseline
1387   /// conservative TTI result.
1388   TargetIRAnalysis();
1389
1390   /// \brief Construct an IR analysis pass around a target-provide callback.
1391   ///
1392   /// The callback will be called with a particular function for which the TTI
1393   /// is needed and must return a TTI object for that function.
1394   TargetIRAnalysis(std::function<Result(const Function &)> TTICallback);
1395
1396   // Value semantics. We spell out the constructors for MSVC.
1397   TargetIRAnalysis(const TargetIRAnalysis &Arg)
1398       : TTICallback(Arg.TTICallback) {}
1399   TargetIRAnalysis(TargetIRAnalysis &&Arg)
1400       : TTICallback(std::move(Arg.TTICallback)) {}
1401   TargetIRAnalysis &operator=(const TargetIRAnalysis &RHS) {
1402     TTICallback = RHS.TTICallback;
1403     return *this;
1404   }
1405   TargetIRAnalysis &operator=(TargetIRAnalysis &&RHS) {
1406     TTICallback = std::move(RHS.TTICallback);
1407     return *this;
1408   }
1409
1410   Result run(const Function &F, FunctionAnalysisManager &);
1411
1412 private:
1413   friend AnalysisInfoMixin<TargetIRAnalysis>;
1414   static AnalysisKey Key;
1415
1416   /// \brief The callback used to produce a result.
1417   ///
1418   /// We use a completely opaque callback so that targets can provide whatever
1419   /// mechanism they desire for constructing the TTI for a given function.
1420   ///
1421   /// FIXME: Should we really use std::function? It's relatively inefficient.
1422   /// It might be possible to arrange for even stateful callbacks to outlive
1423   /// the analysis and thus use a function_ref which would be lighter weight.
1424   /// This may also be less error prone as the callback is likely to reference
1425   /// the external TargetMachine, and that reference needs to never dangle.
1426   std::function<Result(const Function &)> TTICallback;
1427
1428   /// \brief Helper function used as the callback in the default constructor.
1429   static Result getDefaultTTI(const Function &F);
1430 };
1431
1432 /// \brief Wrapper pass for TargetTransformInfo.
1433 ///
1434 /// This pass can be constructed from a TTI object which it stores internally
1435 /// and is queried by passes.
1436 class TargetTransformInfoWrapperPass : public ImmutablePass {
1437   TargetIRAnalysis TIRA;
1438   Optional<TargetTransformInfo> TTI;
1439
1440   virtual void anchor();
1441
1442 public:
1443   static char ID;
1444
1445   /// \brief We must provide a default constructor for the pass but it should
1446   /// never be used.
1447   ///
1448   /// Use the constructor below or call one of the creation routines.
1449   TargetTransformInfoWrapperPass();
1450
1451   explicit TargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
1452
1453   TargetTransformInfo &getTTI(const Function &F);
1454 };
1455
1456 /// \brief Create an analysis pass wrapper around a TTI object.
1457 ///
1458 /// This analysis pass just holds the TTI instance and makes it available to
1459 /// clients.
1460 ImmutablePass *createTargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
1461
1462 } // End llvm namespace
1463
1464 #endif