contrib/llvm/include/llvm/CodeGen/BasicTTIImpl.h

   1 //===- BasicTTIImpl.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 //
  10 /// \file
  11 /// This file provides a helper that implements much of the TTI interface in
  12 /// terms of the target-independent code generator and TargetLowering
  13 /// interfaces.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #ifndef LLVM_CODEGEN_BASICTTIIMPL_H
  18 #define LLVM_CODEGEN_BASICTTIIMPL_H
  19
  20 #include "llvm/ADT/APInt.h"
  21 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  22 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  25 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  26 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  27 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfoImpl.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/ISDOpcodes.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineValueType.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/TargetLowering.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/TargetSubtargetInfo.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
  33 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
  34 #include "llvm/IR/CallSite.h"
  35 #include "llvm/IR/Constant.h"
  36 #include "llvm/IR/Constants.h"
  37 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  38 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  39 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
  40 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  41 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  42 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  43 #include "llvm/IR/Operator.h"
  44 #include "llvm/IR/Type.h"
  45 #include "llvm/IR/Value.h"
  46 #include "llvm/MC/MCSchedule.h"
  47 #include "llvm/Support/Casting.h"
  48 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  49 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  50 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  51 #include <algorithm>
  52 #include <cassert>
  53 #include <cstdint>
  54 #include <limits>
  55 #include <utility>
  56
  57 namespace llvm {
  58
  59 class Function;
  60 class GlobalValue;
  61 class LLVMContext;
  62 class ScalarEvolution;
  63 class SCEV;
  64 class TargetMachine;
  65
  66 extern cl::opt<unsigned> PartialUnrollingThreshold;
  67
  68 /// \brief Base class which can be used to help build a TTI implementation.
  69 ///
  70 /// This class provides as much implementation of the TTI interface as is
  71 /// possible using the target independent parts of the code generator.
  72 ///
  73 /// In order to subclass it, your class must implement a getST() method to
  74 /// return the subtarget, and a getTLI() method to return the target lowering.
  75 /// We need these methods implemented in the derived class so that this class
  76 /// doesn't have to duplicate storage for them.
  77 template <typename T>
  78 class BasicTTIImplBase : public TargetTransformInfoImplCRTPBase<T> {
  79 private:
  80   using BaseT = TargetTransformInfoImplCRTPBase<T>;
  81   using TTI = TargetTransformInfo;
  82
  83   /// Estimate a cost of shuffle as a sequence of extract and insert
  84   /// operations.
  85   unsigned getPermuteShuffleOverhead(Type *Ty) {
  86     assert(Ty->isVectorTy() && "Can only shuffle vectors");
  87     unsigned Cost = 0;
  88     // Shuffle cost is equal to the cost of extracting element from its argument
  89     // plus the cost of inserting them onto the result vector.
  90
  91     // e.g. <4 x float> has a mask of <0,5,2,7> i.e we need to extract from
  92     // index 0 of first vector, index 1 of second vector,index 2 of first
  93     // vector and finally index 3 of second vector and insert them at index
  94     // <0,1,2,3> of result vector.
  95     for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
  96       Cost += static_cast<T *>(this)
  97                   ->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
  98       Cost += static_cast<T *>(this)
  99                   ->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
 100     }
 101     return Cost;
 102   }
 103
 104   /// \brief Local query method delegates up to T which *must* implement this!
 105   const TargetSubtargetInfo *getST() const {
 106     return static_cast<const T *>(this)->getST();
 107   }
 108
 109   /// \brief Local query method delegates up to T which *must* implement this!
 110   const TargetLoweringBase *getTLI() const {
 111     return static_cast<const T *>(this)->getTLI();
 112   }
 113
 114 protected:
 115   explicit BasicTTIImplBase(const TargetMachine *TM, const DataLayout &DL)
 116       : BaseT(DL) {}
 117
 118   using TargetTransformInfoImplBase::DL;
 119
 120 public:
 121   /// \name Scalar TTI Implementations
 122   /// @{
 123   bool allowsMisalignedMemoryAccesses(LLVMContext &Context,
 124                                       unsigned BitWidth, unsigned AddressSpace,
 125                                       unsigned Alignment, bool *Fast) const {
 126     EVT E = EVT::getIntegerVT(Context, BitWidth);
 127     return getTLI()->allowsMisalignedMemoryAccesses(E, AddressSpace, Alignment, Fast);
 128   }
 129
 130   bool hasBranchDivergence() { return false; }
 131
 132   bool isSourceOfDivergence(const Value *V) { return false; }
 133
 134   bool isAlwaysUniform(const Value *V) { return false; }
 135
 136   unsigned getFlatAddressSpace() {
 137     // Return an invalid address space.
 138     return -1;
 139   }
 140
 141   bool isLegalAddImmediate(int64_t imm) {
 142     return getTLI()->isLegalAddImmediate(imm);
 143   }
 144
 145   bool isLegalICmpImmediate(int64_t imm) {
 146     return getTLI()->isLegalICmpImmediate(imm);
 147   }
 148
 149   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 150                              bool HasBaseReg, int64_t Scale,
 151                              unsigned AddrSpace, Instruction *I = nullptr) {
 152     TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 153     AM.BaseGV = BaseGV;
 154     AM.BaseOffs = BaseOffset;
 155     AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 156     AM.Scale = Scale;
 157     return getTLI()->isLegalAddressingMode(DL, AM, Ty, AddrSpace, I);
 158   }
 159
 160   bool isLSRCostLess(TTI::LSRCost C1, TTI::LSRCost C2) {
 161     return TargetTransformInfoImplBase::isLSRCostLess(C1, C2);
 162   }
 163
 164   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 165                            bool HasBaseReg, int64_t Scale, unsigned AddrSpace) {
 166     TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 167     AM.BaseGV = BaseGV;
 168     AM.BaseOffs = BaseOffset;
 169     AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 170     AM.Scale = Scale;
 171     return getTLI()->getScalingFactorCost(DL, AM, Ty, AddrSpace);
 172   }
 173
 174   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) {
 175     return getTLI()->isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 176   }
 177
 178   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) {
 179     return getTLI()->isProfitableToHoist(I);
 180   }
 181
 182   bool isTypeLegal(Type *Ty) {
 183     EVT VT = getTLI()->getValueType(DL, Ty);
 184     return getTLI()->isTypeLegal(VT);
 185   }
 186
 187   int getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
 188                  ArrayRef<const Value *> Operands) {
 189     return BaseT::getGEPCost(PointeeType, Ptr, Operands);
 190   }
 191
 192   int getExtCost(const Instruction *I, const Value *Src) {
 193     if (getTLI()->isExtFree(I))
 194       return TargetTransformInfo::TCC_Free;
 195
 196     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I))
 197       if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Src))
 198         if (getTLI()->isExtLoad(LI, I, DL))
 199           return TargetTransformInfo::TCC_Free;
 200
 201     return TargetTransformInfo::TCC_Basic;
 202   }
 203
 204   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 205                             ArrayRef<const Value *> Arguments) {
 206     return BaseT::getIntrinsicCost(IID, RetTy, Arguments);
 207   }
 208
 209   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 210                             ArrayRef<Type *> ParamTys) {
 211     if (IID == Intrinsic::cttz) {
 212       if (getTLI()->isCheapToSpeculateCttz())
 213         return TargetTransformInfo::TCC_Basic;
 214       return TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
 215     }
 216
 217     if (IID == Intrinsic::ctlz) {
 218       if (getTLI()->isCheapToSpeculateCtlz())
 219         return TargetTransformInfo::TCC_Basic;
 220       return TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
 221     }
 222
 223     return BaseT::getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
 224   }
 225
 226   unsigned getEstimatedNumberOfCaseClusters(const SwitchInst &SI,
 227                                             unsigned &JumpTableSize) {
 228     /// Try to find the estimated number of clusters. Note that the number of
 229     /// clusters identified in this function could be different from the actural
 230     /// numbers found in lowering. This function ignore switches that are
 231     /// lowered with a mix of jump table / bit test / BTree. This function was
 232     /// initially intended to be used when estimating the cost of switch in
 233     /// inline cost heuristic, but it's a generic cost model to be used in other
 234     /// places (e.g., in loop unrolling).
 235     unsigned N = SI.getNumCases();
 236     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 237     const DataLayout &DL = this->getDataLayout();
 238
 239     JumpTableSize = 0;
 240     bool IsJTAllowed = TLI->areJTsAllowed(SI.getParent()->getParent());
 241
 242     // Early exit if both a jump table and bit test are not allowed.
 243     if (N < 1 || (!IsJTAllowed && DL.getPointerSizeInBits() < N))
 244       return N;
 245
 246     APInt MaxCaseVal = SI.case_begin()->getCaseValue()->getValue();
 247     APInt MinCaseVal = MaxCaseVal;
 248     for (auto CI : SI.cases()) {
 249       const APInt &CaseVal = CI.getCaseValue()->getValue();
 250       if (CaseVal.sgt(MaxCaseVal))
 251         MaxCaseVal = CaseVal;
 252       if (CaseVal.slt(MinCaseVal))
 253         MinCaseVal = CaseVal;
 254     }
 255
 256     // Check if suitable for a bit test
 257     if (N <= DL.getPointerSizeInBits()) {
 258       SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Dests;
 259       for (auto I : SI.cases())
 260         Dests.insert(I.getCaseSuccessor());
 261
 262       if (TLI->isSuitableForBitTests(Dests.size(), N, MinCaseVal, MaxCaseVal,
 263                                      DL))
 264         return 1;
 265     }
 266
 267     // Check if suitable for a jump table.
 268     if (IsJTAllowed) {
 269       if (N < 2 || N < TLI->getMinimumJumpTableEntries())
 270         return N;
 271       uint64_t Range =
 272           (MaxCaseVal - MinCaseVal)
 273               .getLimitedValue(std::numeric_limits<uint64_t>::max() - 1) + 1;
 274       // Check whether a range of clusters is dense enough for a jump table
 275       if (TLI->isSuitableForJumpTable(&SI, N, Range)) {
 276         JumpTableSize = Range;
 277         return 1;
 278       }
 279     }
 280     return N;
 281   }
 282
 283   unsigned getJumpBufAlignment() { return getTLI()->getJumpBufAlignment(); }
 284
 285   unsigned getJumpBufSize() { return getTLI()->getJumpBufSize(); }
 286
 287   bool shouldBuildLookupTables() {
 288     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 289     return TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BR_JT, MVT::Other) ||
 290            TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BRIND, MVT::Other);
 291   }
 292
 293   bool haveFastSqrt(Type *Ty) {
 294     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 295     EVT VT = TLI->getValueType(DL, Ty);
 296     return TLI->isTypeLegal(VT) &&
 297            TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::FSQRT, VT);
 298   }
 299
 300   bool isFCmpOrdCheaperThanFCmpZero(Type *Ty) {
 301     return true;
 302   }
 303
 304   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) {
 305     // Check whether FADD is available, as a proxy for floating-point in
 306     // general.
 307     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 308     EVT VT = TLI->getValueType(DL, Ty);
 309     if (TLI->isOperationLegalOrCustomOrPromote(ISD::FADD, VT))
 310       return TargetTransformInfo::TCC_Basic;
 311     return TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
 312   }
 313
 314   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) {
 315     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 316     switch (Opcode) {
 317     default: break;
 318     case Instruction::Trunc:
 319       if (TLI->isTruncateFree(OpTy, Ty))
 320         return TargetTransformInfo::TCC_Free;
 321       return TargetTransformInfo::TCC_Basic;
 322     case Instruction::ZExt:
 323       if (TLI->isZExtFree(OpTy, Ty))
 324         return TargetTransformInfo::TCC_Free;
 325       return TargetTransformInfo::TCC_Basic;
 326     }
 327
 328     return BaseT::getOperationCost(Opcode, Ty, OpTy);
 329   }
 330
 331   unsigned getInliningThresholdMultiplier() { return 1; }
 332
 333   void getUnrollingPreferences(Loop *L, ScalarEvolution &SE,
 334                                TTI::UnrollingPreferences &UP) {
 335     // This unrolling functionality is target independent, but to provide some
 336     // motivation for its intended use, for x86:
 337
 338     // According to the Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference
 339     // Manual, Intel Core models and later have a loop stream detector (and
 340     // associated uop queue) that can benefit from partial unrolling.
 341     // The relevant requirements are:
 342     //  - The loop must have no more than 4 (8 for Nehalem and later) branches
 343     //    taken, and none of them may be calls.
 344     //  - The loop can have no more than 18 (28 for Nehalem and later) uops.
 345
 346     // According to the Software Optimization Guide for AMD Family 15h
 347     // Processors, models 30h-4fh (Steamroller and later) have a loop predictor
 348     // and loop buffer which can benefit from partial unrolling.
 349     // The relevant requirements are:
 350     //  - The loop must have fewer than 16 branches
 351     //  - The loop must have less than 40 uops in all executed loop branches
 352
 353     // The number of taken branches in a loop is hard to estimate here, and
 354     // benchmarking has revealed that it is better not to be conservative when
 355     // estimating the branch count. As a result, we'll ignore the branch limits
 356     // until someone finds a case where it matters in practice.
 357
 358     unsigned MaxOps;
 359     const TargetSubtargetInfo *ST = getST();
 360     if (PartialUnrollingThreshold.getNumOccurrences() > 0)
 361       MaxOps = PartialUnrollingThreshold;
 362     else if (ST->getSchedModel().LoopMicroOpBufferSize > 0)
 363       MaxOps = ST->getSchedModel().LoopMicroOpBufferSize;
 364     else
 365       return;
 366
 367     // Scan the loop: don't unroll loops with calls.
 368     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end(); I != E;
 369          ++I) {
 370       BasicBlock *BB = *I;
 371
 372       for (BasicBlock::iterator J = BB->begin(), JE = BB->end(); J != JE; ++J)
 373         if (isa<CallInst>(J) || isa<InvokeInst>(J)) {
 374           ImmutableCallSite CS(&*J);
 375           if (const Function *F = CS.getCalledFunction()) {
 376             if (!static_cast<T *>(this)->isLoweredToCall(F))
 377               continue;
 378           }
 379
 380           return;
 381         }
 382     }
 383
 384     // Enable runtime and partial unrolling up to the specified size.
 385     // Enable using trip count upper bound to unroll loops.
 386     UP.Partial = UP.Runtime = UP.UpperBound = true;
 387     UP.PartialThreshold = MaxOps;
 388
 389     // Avoid unrolling when optimizing for size.
 390     UP.OptSizeThreshold = 0;
 391     UP.PartialOptSizeThreshold = 0;
 392
 393     // Set number of instructions optimized when "back edge"
 394     // becomes "fall through" to default value of 2.
 395     UP.BEInsns = 2;
 396   }
 397
 398   int getInstructionLatency(const Instruction *I) {
 399     if (isa<LoadInst>(I))
 400       return getST()->getSchedModel().DefaultLoadLatency;
 401
 402     return BaseT::getInstructionLatency(I);
 403   }
 404
 405   /// @}
 406
 407   /// \name Vector TTI Implementations
 408   /// @{
 409
 410   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) { return Vector ? 0 : 1; }
 411
 412   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const { return 32; }
 413
 414   /// Estimate the overhead of scalarizing an instruction. Insert and Extract
 415   /// are set if the result needs to be inserted and/or extracted from vectors.
 416   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) {
 417     assert(Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
 418     unsigned Cost = 0;
 419
 420     for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
 421       if (Insert)
 422         Cost += static_cast<T *>(this)
 423                     ->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
 424       if (Extract)
 425         Cost += static_cast<T *>(this)
 426                     ->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
 427     }
 428
 429     return Cost;
 430   }
 431
 432   /// Estimate the overhead of scalarizing an instructions unique
 433   /// non-constant operands. The types of the arguments are ordinarily
 434   /// scalar, in which case the costs are multiplied with VF.
 435   unsigned getOperandsScalarizationOverhead(ArrayRef<const Value *> Args,
 436                                             unsigned VF) {
 437     unsigned Cost = 0;
 438     SmallPtrSet<const Value*, 4> UniqueOperands;
 439     for (const Value *A : Args) {
 440       if (!isa<Constant>(A) && UniqueOperands.insert(A).second) {
 441         Type *VecTy = nullptr;
 442         if (A->getType()->isVectorTy()) {
 443           VecTy = A->getType();
 444           // If A is a vector operand, VF should be 1 or correspond to A.
 445           assert((VF == 1 || VF == VecTy->getVectorNumElements()) &&
 446                  "Vector argument does not match VF");
 447         }
 448         else
 449           VecTy = VectorType::get(A->getType(), VF);
 450
 451         Cost += getScalarizationOverhead(VecTy, false, true);
 452       }
 453     }
 454
 455     return Cost;
 456   }
 457
 458   unsigned getScalarizationOverhead(Type *VecTy, ArrayRef<const Value *> Args) {
 459     assert(VecTy->isVectorTy());
 460
 461     unsigned Cost = 0;
 462
 463     Cost += getScalarizationOverhead(VecTy, true, false);
 464     if (!Args.empty())
 465       Cost += getOperandsScalarizationOverhead(Args,
 466                                                VecTy->getVectorNumElements());
 467     else
 468       // When no information on arguments is provided, we add the cost
 469       // associated with one argument as a heuristic.
 470       Cost += getScalarizationOverhead(VecTy, false, true);
 471
 472     return Cost;
 473   }
 474
 475   unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) { return 1; }
 476
 477   unsigned getArithmeticInstrCost(
 478       unsigned Opcode, Type *Ty,
 479       TTI::OperandValueKind Opd1Info = TTI::OK_AnyValue,
 480       TTI::OperandValueKind Opd2Info = TTI::OK_AnyValue,
 481       TTI::OperandValueProperties Opd1PropInfo = TTI::OP_None,
 482       TTI::OperandValueProperties Opd2PropInfo = TTI::OP_None,
 483       ArrayRef<const Value *> Args = ArrayRef<const Value *>()) {
 484     // Check if any of the operands are vector operands.
 485     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 486     int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 487     assert(ISD && "Invalid opcode");
 488
 489     std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(DL, Ty);
 490
 491     bool IsFloat = Ty->isFPOrFPVectorTy();
 492     // Assume that floating point arithmetic operations cost twice as much as
 493     // integer operations.
 494     unsigned OpCost = (IsFloat ? 2 : 1);
 495
 496     if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 497       // The operation is legal. Assume it costs 1.
 498       // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 499       return LT.first * OpCost;
 500     }
 501
 502     if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 503       // If the operation is custom lowered, then assume that the code is twice
 504       // as expensive.
 505       return LT.first * 2 * OpCost;
 506     }
 507
 508     // Else, assume that we need to scalarize this op.
 509     // TODO: If one of the types get legalized by splitting, handle this
 510     // similarly to what getCastInstrCost() does.
 511     if (Ty->isVectorTy()) {
 512       unsigned Num = Ty->getVectorNumElements();
 513       unsigned Cost = static_cast<T *>(this)
 514                           ->getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty->getScalarType());
 515       // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of
 516       // inserting and extracting the values.
 517       return getScalarizationOverhead(Ty, Args) + Num * Cost;
 518     }
 519
 520     // We don't know anything about this scalar instruction.
 521     return OpCost;
 522   }
 523
 524   unsigned getShuffleCost(TTI::ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 525                           Type *SubTp) {
 526     if (Kind == TTI::SK_Alternate || Kind == TTI::SK_PermuteTwoSrc ||
 527         Kind == TTI::SK_PermuteSingleSrc) {
 528       return getPermuteShuffleOverhead(Tp);
 529     }
 530     return 1;
 531   }
 532
 533   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src,
 534                             const Instruction *I = nullptr) {
 535     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 536     int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 537     assert(ISD && "Invalid opcode");
 538     std::pair<unsigned, MVT> SrcLT = TLI->getTypeLegalizationCost(DL, Src);
 539     std::pair<unsigned, MVT> DstLT = TLI->getTypeLegalizationCost(DL, Dst);
 540
 541     // Check for NOOP conversions.
 542     if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 543         SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 544
 545       // Bitcast between types that are legalized to the same type are free.
 546       if (Opcode == Instruction::BitCast || Opcode == Instruction::Trunc)
 547         return 0;
 548     }
 549
 550     if (Opcode == Instruction::Trunc &&
 551         TLI->isTruncateFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 552       return 0;
 553
 554     if (Opcode == Instruction::ZExt &&
 555         TLI->isZExtFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 556       return 0;
 557
 558     if (Opcode == Instruction::AddrSpaceCast &&
 559         TLI->isNoopAddrSpaceCast(Src->getPointerAddressSpace(),
 560                                  Dst->getPointerAddressSpace()))
 561       return 0;
 562
 563     // If this is a zext/sext of a load, return 0 if the corresponding
 564     // extending load exists on target.
 565     if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
 566         I && isa<LoadInst>(I->getOperand(0))) {
 567         EVT ExtVT = EVT::getEVT(Dst);
 568         EVT LoadVT = EVT::getEVT(Src);
 569         unsigned LType =
 570           ((Opcode == Instruction::ZExt) ? ISD::ZEXTLOAD : ISD::SEXTLOAD);
 571         if (TLI->isLoadExtLegal(LType, ExtVT, LoadVT))
 572           return 0;
 573     }
 574
 575     // If the cast is marked as legal (or promote) then assume low cost.
 576     if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 577         TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, DstLT.second))
 578       return 1;
 579
 580     // Handle scalar conversions.
 581     if (!Src->isVectorTy() && !Dst->isVectorTy()) {
 582       // Scalar bitcasts are usually free.
 583       if (Opcode == Instruction::BitCast)
 584         return 0;
 585
 586       // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs
 587       // 1.
 588       if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 589         return 1;
 590
 591       // Assume that illegal scalar instruction are expensive.
 592       return 4;
 593     }
 594
 595     // Check vector-to-vector casts.
 596     if (Dst->isVectorTy() && Src->isVectorTy()) {
 597       // If the cast is between same-sized registers, then the check is simple.
 598       if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 599           SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 600
 601         // Assume that Zext is done using AND.
 602         if (Opcode == Instruction::ZExt)
 603           return 1;
 604
 605         // Assume that sext is done using SHL and SRA.
 606         if (Opcode == Instruction::SExt)
 607           return 2;
 608
 609         // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it
 610         // costs
 611         // 1 and multiply by the type-legalization overhead.
 612         if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 613           return SrcLT.first * 1;
 614       }
 615
 616       // If we are legalizing by splitting, query the concrete TTI for the cost
 617       // of casting the original vector twice. We also need to factor int the
 618       // cost of the split itself. Count that as 1, to be consistent with
 619       // TLI->getTypeLegalizationCost().
 620       if ((TLI->getTypeAction(Src->getContext(), TLI->getValueType(DL, Src)) ==
 621            TargetLowering::TypeSplitVector) ||
 622           (TLI->getTypeAction(Dst->getContext(), TLI->getValueType(DL, Dst)) ==
 623            TargetLowering::TypeSplitVector)) {
 624         Type *SplitDst = VectorType::get(Dst->getVectorElementType(),
 625                                          Dst->getVectorNumElements() / 2);
 626         Type *SplitSrc = VectorType::get(Src->getVectorElementType(),
 627                                          Src->getVectorNumElements() / 2);
 628         T *TTI = static_cast<T *>(this);
 629         return TTI->getVectorSplitCost() +
 630                (2 * TTI->getCastInstrCost(Opcode, SplitDst, SplitSrc, I));
 631       }
 632
 633       // In other cases where the source or destination are illegal, assume
 634       // the operation will get scalarized.
 635       unsigned Num = Dst->getVectorNumElements();
 636       unsigned Cost = static_cast<T *>(this)->getCastInstrCost(
 637           Opcode, Dst->getScalarType(), Src->getScalarType(), I);
 638
 639       // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of
 640       // inserting and extracting the values.
 641       return getScalarizationOverhead(Dst, true, true) + Num * Cost;
 642     }
 643
 644     // We already handled vector-to-vector and scalar-to-scalar conversions.
 645     // This
 646     // is where we handle bitcast between vectors and scalars. We need to assume
 647     //  that the conversion is scalarized in one way or another.
 648     if (Opcode == Instruction::BitCast)
 649       // Illegal bitcasts are done by storing and loading from a stack slot.
 650       return (Src->isVectorTy() ? getScalarizationOverhead(Src, false, true)
 651                                 : 0) +
 652              (Dst->isVectorTy() ? getScalarizationOverhead(Dst, true, false)
 653                                 : 0);
 654
 655     llvm_unreachable("Unhandled cast");
 656   }
 657
 658   unsigned getExtractWithExtendCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
 659                                     VectorType *VecTy, unsigned Index) {
 660     return static_cast<T *>(this)->getVectorInstrCost(
 661                Instruction::ExtractElement, VecTy, Index) +
 662            static_cast<T *>(this)->getCastInstrCost(Opcode, Dst,
 663                                                     VecTy->getElementType());
 664   }
 665
 666   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) {
 667     // Branches are assumed to be predicted.
 668     return 0;
 669   }
 670
 671   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy, Type *CondTy,
 672                               const Instruction *I) {
 673     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 674     int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 675     assert(ISD && "Invalid opcode");
 676
 677     // Selects on vectors are actually vector selects.
 678     if (ISD == ISD::SELECT) {
 679       assert(CondTy && "CondTy must exist");
 680       if (CondTy->isVectorTy())
 681         ISD = ISD::VSELECT;
 682     }
 683     std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(DL, ValTy);
 684
 685     if (!(ValTy->isVectorTy() && !LT.second.isVector()) &&
 686         !TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 687       // The operation is legal. Assume it costs 1. Multiply
 688       // by the type-legalization overhead.
 689       return LT.first * 1;
 690     }
 691
 692     // Otherwise, assume that the cast is scalarized.
 693     // TODO: If one of the types get legalized by splitting, handle this
 694     // similarly to what getCastInstrCost() does.
 695     if (ValTy->isVectorTy()) {
 696       unsigned Num = ValTy->getVectorNumElements();
 697       if (CondTy)
 698         CondTy = CondTy->getScalarType();
 699       unsigned Cost = static_cast<T *>(this)->getCmpSelInstrCost(
 700           Opcode, ValTy->getScalarType(), CondTy, I);
 701
 702       // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of
 703       // inserting and extracting the values.
 704       return getScalarizationOverhead(ValTy, true, false) + Num * Cost;
 705     }
 706
 707     // Unknown scalar opcode.
 708     return 1;
 709   }
 710
 711   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val, unsigned Index) {
 712     std::pair<unsigned, MVT> LT =
 713         getTLI()->getTypeLegalizationCost(DL, Val->getScalarType());
 714
 715     return LT.first;
 716   }
 717
 718   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 719                        unsigned AddressSpace, const Instruction *I = nullptr) {
 720     assert(!Src->isVoidTy() && "Invalid type");
 721     std::pair<unsigned, MVT> LT = getTLI()->getTypeLegalizationCost(DL, Src);
 722
 723     // Assuming that all loads of legal types cost 1.
 724     unsigned Cost = LT.first;
 725
 726     if (Src->isVectorTy() &&
 727         Src->getPrimitiveSizeInBits() < LT.second.getSizeInBits()) {
 728       // This is a vector load that legalizes to a larger type than the vector
 729       // itself. Unless the corresponding extending load or truncating store is
 730       // legal, then this will scalarize.
 731       TargetLowering::LegalizeAction LA = TargetLowering::Expand;
 732       EVT MemVT = getTLI()->getValueType(DL, Src);
 733       if (Opcode == Instruction::Store)
 734         LA = getTLI()->getTruncStoreAction(LT.second, MemVT);
 735       else
 736         LA = getTLI()->getLoadExtAction(ISD::EXTLOAD, LT.second, MemVT);
 737
 738       if (LA != TargetLowering::Legal && LA != TargetLowering::Custom) {
 739         // This is a vector load/store for some illegal type that is scalarized.
 740         // We must account for the cost of building or decomposing the vector.
 741         Cost += getScalarizationOverhead(Src, Opcode != Instruction::Store,
 742                                          Opcode == Instruction::Store);
 743       }
 744     }
 745
 746     return Cost;
 747   }
 748
 749   unsigned getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy,
 750                                       unsigned Factor,
 751                                       ArrayRef<unsigned> Indices,
 752                                       unsigned Alignment,
 753                                       unsigned AddressSpace) {
 754     VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(VecTy);
 755     assert(VT && "Expect a vector type for interleaved memory op");
 756
 757     unsigned NumElts = VT->getNumElements();
 758     assert(Factor > 1 && NumElts % Factor == 0 && "Invalid interleave factor");
 759
 760     unsigned NumSubElts = NumElts / Factor;
 761     VectorType *SubVT = VectorType::get(VT->getElementType(), NumSubElts);
 762
 763     // Firstly, the cost of load/store operation.
 764     unsigned Cost = static_cast<T *>(this)->getMemoryOpCost(
 765         Opcode, VecTy, Alignment, AddressSpace);
 766
 767     // Legalize the vector type, and get the legalized and unlegalized type
 768     // sizes.
 769     MVT VecTyLT = getTLI()->getTypeLegalizationCost(DL, VecTy).second;
 770     unsigned VecTySize =
 771         static_cast<T *>(this)->getDataLayout().getTypeStoreSize(VecTy);
 772     unsigned VecTyLTSize = VecTyLT.getStoreSize();
 773
 774     // Return the ceiling of dividing A by B.
 775     auto ceil = [](unsigned A, unsigned B) { return (A + B - 1) / B; };
 776
 777     // Scale the cost of the memory operation by the fraction of legalized
 778     // instructions that will actually be used. We shouldn't account for the
 779     // cost of dead instructions since they will be removed.
 780     //
 781     // E.g., An interleaved load of factor 8:
 782     //       %vec = load <16 x i64>, <16 x i64>* %ptr
 783     //       %v0 = shufflevector %vec, undef, <0, 8>
 784     //
 785     // If <16 x i64> is legalized to 8 v2i64 loads, only 2 of the loads will be
 786     // used (those corresponding to elements [0:1] and [8:9] of the unlegalized
 787     // type). The other loads are unused.
 788     //
 789     // We only scale the cost of loads since interleaved store groups aren't
 790     // allowed to have gaps.
 791     if (Opcode == Instruction::Load && VecTySize > VecTyLTSize) {
 792       // The number of loads of a legal type it will take to represent a load
 793       // of the unlegalized vector type.
 794       unsigned NumLegalInsts = ceil(VecTySize, VecTyLTSize);
 795
 796       // The number of elements of the unlegalized type that correspond to a
 797       // single legal instruction.
 798       unsigned NumEltsPerLegalInst = ceil(NumElts, NumLegalInsts);
 799
 800       // Determine which legal instructions will be used.
 801       BitVector UsedInsts(NumLegalInsts, false);
 802       for (unsigned Index : Indices)
 803         for (unsigned Elt = 0; Elt < NumSubElts; ++Elt)
 804           UsedInsts.set((Index + Elt * Factor) / NumEltsPerLegalInst);
 805
 806       // Scale the cost of the load by the fraction of legal instructions that
 807       // will be used.
 808       Cost *= UsedInsts.count() / NumLegalInsts;
 809     }
 810
 811     // Then plus the cost of interleave operation.
 812     if (Opcode == Instruction::Load) {
 813       // The interleave cost is similar to extract sub vectors' elements
 814       // from the wide vector, and insert them into sub vectors.
 815       //
 816       // E.g. An interleaved load of factor 2 (with one member of index 0):
 817       //      %vec = load <8 x i32>, <8 x i32>* %ptr
 818       //      %v0 = shuffle %vec, undef, <0, 2, 4, 6>         ; Index 0
 819       // The cost is estimated as extract elements at 0, 2, 4, 6 from the
 820       // <8 x i32> vector and insert them into a <4 x i32> vector.
 821
 822       assert(Indices.size() <= Factor &&
 823              "Interleaved memory op has too many members");
 824
 825       for (unsigned Index : Indices) {
 826         assert(Index < Factor && "Invalid index for interleaved memory op");
 827
 828         // Extract elements from loaded vector for each sub vector.
 829         for (unsigned i = 0; i < NumSubElts; i++)
 830           Cost += static_cast<T *>(this)->getVectorInstrCost(
 831               Instruction::ExtractElement, VT, Index + i * Factor);
 832       }
 833
 834       unsigned InsSubCost = 0;
 835       for (unsigned i = 0; i < NumSubElts; i++)
 836         InsSubCost += static_cast<T *>(this)->getVectorInstrCost(
 837             Instruction::InsertElement, SubVT, i);
 838
 839       Cost += Indices.size() * InsSubCost;
 840     } else {
 841       // The interleave cost is extract all elements from sub vectors, and
 842       // insert them into the wide vector.
 843       //
 844       // E.g. An interleaved store of factor 2:
 845       //      %v0_v1 = shuffle %v0, %v1, <0, 4, 1, 5, 2, 6, 3, 7>
 846       //      store <8 x i32> %interleaved.vec, <8 x i32>* %ptr
 847       // The cost is estimated as extract all elements from both <4 x i32>
 848       // vectors and insert into the <8 x i32> vector.
 849
 850       unsigned ExtSubCost = 0;
 851       for (unsigned i = 0; i < NumSubElts; i++)
 852         ExtSubCost += static_cast<T *>(this)->getVectorInstrCost(
 853             Instruction::ExtractElement, SubVT, i);
 854       Cost += ExtSubCost * Factor;
 855
 856       for (unsigned i = 0; i < NumElts; i++)
 857         Cost += static_cast<T *>(this)
 858                     ->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, VT, i);
 859     }
 860
 861     return Cost;
 862   }
 863
 864   /// Get intrinsic cost based on arguments.
 865   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 866                                  ArrayRef<Value *> Args, FastMathFlags FMF,
 867                                  unsigned VF = 1) {
 868     unsigned RetVF = (RetTy->isVectorTy() ? RetTy->getVectorNumElements() : 1);
 869     assert((RetVF == 1 || VF == 1) && "VF > 1 and RetVF is a vector type");
 870
 871     switch (IID) {
 872     default: {
 873       // Assume that we need to scalarize this intrinsic.
 874       SmallVector<Type *, 4> Types;
 875       for (Value *Op : Args) {
 876         Type *OpTy = Op->getType();
 877         assert(VF == 1 || !OpTy->isVectorTy());
 878         Types.push_back(VF == 1 ? OpTy : VectorType::get(OpTy, VF));
 879       }
 880
 881       if (VF > 1 && !RetTy->isVoidTy())
 882         RetTy = VectorType::get(RetTy, VF);
 883
 884       // Compute the scalarization overhead based on Args for a vector
 885       // intrinsic. A vectorizer will pass a scalar RetTy and VF > 1, while
 886       // CostModel will pass a vector RetTy and VF is 1.
 887       unsigned ScalarizationCost = std::numeric_limits<unsigned>::max();
 888       if (RetVF > 1 || VF > 1) {
 889         ScalarizationCost = 0;
 890         if (!RetTy->isVoidTy())
 891           ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(RetTy, true, false);
 892         ScalarizationCost += getOperandsScalarizationOverhead(Args, VF);
 893       }
 894
 895       return static_cast<T *>(this)->
 896         getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy, Types, FMF, ScalarizationCost);
 897     }
 898     case Intrinsic::masked_scatter: {
 899       assert(VF == 1 && "Can't vectorize types here.");
 900       Value *Mask = Args[3];
 901       bool VarMask = !isa<Constant>(Mask);
 902       unsigned Alignment = cast<ConstantInt>(Args[2])->getZExtValue();
 903       return
 904         static_cast<T *>(this)->getGatherScatterOpCost(Instruction::Store,
 905                                                        Args[0]->getType(),
 906                                                        Args[1], VarMask,
 907                                                        Alignment);
 908     }
 909     case Intrinsic::masked_gather: {
 910       assert(VF == 1 && "Can't vectorize types here.");
 911       Value *Mask = Args[2];
 912       bool VarMask = !isa<Constant>(Mask);
 913       unsigned Alignment = cast<ConstantInt>(Args[1])->getZExtValue();
 914       return
 915         static_cast<T *>(this)->getGatherScatterOpCost(Instruction::Load,
 916                                                        RetTy, Args[0], VarMask,
 917                                                        Alignment);
 918     }
 919     }
 920   }
 921
 922   /// Get intrinsic cost based on argument types.
 923   /// If ScalarizationCostPassed is std::numeric_limits<unsigned>::max(), the
 924   /// cost of scalarizing the arguments and the return value will be computed
 925   /// based on types.
 926   unsigned getIntrinsicInstrCost(
 927       Intrinsic::ID IID, Type *RetTy, ArrayRef<Type *> Tys, FastMathFlags FMF,
 928       unsigned ScalarizationCostPassed = std::numeric_limits<unsigned>::max()) {
 929     SmallVector<unsigned, 2> ISDs;
 930     unsigned SingleCallCost = 10; // Library call cost. Make it expensive.
 931     switch (IID) {
 932     default: {
 933       // Assume that we need to scalarize this intrinsic.
 934       unsigned ScalarizationCost = ScalarizationCostPassed;
 935       unsigned ScalarCalls = 1;
 936       Type *ScalarRetTy = RetTy;
 937       if (RetTy->isVectorTy()) {
 938         if (ScalarizationCostPassed == std::numeric_limits<unsigned>::max())
 939           ScalarizationCost = getScalarizationOverhead(RetTy, true, false);
 940         ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 941         ScalarRetTy = RetTy->getScalarType();
 942       }
 943       SmallVector<Type *, 4> ScalarTys;
 944       for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i) {
 945         Type *Ty = Tys[i];
 946         if (Ty->isVectorTy()) {
 947           if (ScalarizationCostPassed == std::numeric_limits<unsigned>::max())
 948             ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(Ty, false, true);
 949           ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, Ty->getVectorNumElements());
 950           Ty = Ty->getScalarType();
 951         }
 952         ScalarTys.push_back(Ty);
 953       }
 954       if (ScalarCalls == 1)
 955         return 1; // Return cost of a scalar intrinsic. Assume it to be cheap.
 956
 957       unsigned ScalarCost = static_cast<T *>(this)->getIntrinsicInstrCost(
 958           IID, ScalarRetTy, ScalarTys, FMF);
 959
 960       return ScalarCalls * ScalarCost + ScalarizationCost;
 961     }
 962     // Look for intrinsics that can be lowered directly or turned into a scalar
 963     // intrinsic call.
 964     case Intrinsic::sqrt:
 965       ISDs.push_back(ISD::FSQRT);
 966       break;
 967     case Intrinsic::sin:
 968       ISDs.push_back(ISD::FSIN);
 969       break;
 970     case Intrinsic::cos:
 971       ISDs.push_back(ISD::FCOS);
 972       break;
 973     case Intrinsic::exp:
 974       ISDs.push_back(ISD::FEXP);
 975       break;
 976     case Intrinsic::exp2:
 977       ISDs.push_back(ISD::FEXP2);
 978       break;
 979     case Intrinsic::log:
 980       ISDs.push_back(ISD::FLOG);
 981       break;
 982     case Intrinsic::log10:
 983       ISDs.push_back(ISD::FLOG10);
 984       break;
 985     case Intrinsic::log2:
 986       ISDs.push_back(ISD::FLOG2);
 987       break;
 988     case Intrinsic::fabs:
 989       ISDs.push_back(ISD::FABS);
 990       break;
 991     case Intrinsic::minnum:
 992       ISDs.push_back(ISD::FMINNUM);
 993       if (FMF.noNaNs())
 994         ISDs.push_back(ISD::FMINNAN);
 995       break;
 996     case Intrinsic::maxnum:
 997       ISDs.push_back(ISD::FMAXNUM);
 998       if (FMF.noNaNs())
 999         ISDs.push_back(ISD::FMAXNAN);
1000       break;
1001     case Intrinsic::copysign:
1002       ISDs.push_back(ISD::FCOPYSIGN);
1003       break;
1004     case Intrinsic::floor:
1005       ISDs.push_back(ISD::FFLOOR);
1006       break;
1007     case Intrinsic::ceil:
1008       ISDs.push_back(ISD::FCEIL);
1009       break;
1010     case Intrinsic::trunc:
1011       ISDs.push_back(ISD::FTRUNC);
1012       break;
1013     case Intrinsic::nearbyint:
1014       ISDs.push_back(ISD::FNEARBYINT);
1015       break;
1016     case Intrinsic::rint:
1017       ISDs.push_back(ISD::FRINT);
1018       break;
1019     case Intrinsic::round:
1020       ISDs.push_back(ISD::FROUND);
1021       break;
1022     case Intrinsic::pow:
1023       ISDs.push_back(ISD::FPOW);
1024       break;
1025     case Intrinsic::fma:
1026       ISDs.push_back(ISD::FMA);
1027       break;
1028     case Intrinsic::fmuladd:
1029       ISDs.push_back(ISD::FMA);
1030       break;
1031     // FIXME: We should return 0 whenever getIntrinsicCost == TCC_Free.
1032     case Intrinsic::lifetime_start:
1033     case Intrinsic::lifetime_end:
1034     case Intrinsic::sideeffect:
1035       return 0;
1036     case Intrinsic::masked_store:
1037       return static_cast<T *>(this)
1038           ->getMaskedMemoryOpCost(Instruction::Store, Tys[0], 0, 0);
1039     case Intrinsic::masked_load:
1040       return static_cast<T *>(this)
1041           ->getMaskedMemoryOpCost(Instruction::Load, RetTy, 0, 0);
1042     case Intrinsic::ctpop:
1043       ISDs.push_back(ISD::CTPOP);
1044       // In case of legalization use TCC_Expensive. This is cheaper than a
1045       // library call but still not a cheap instruction.
1046       SingleCallCost = TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
1047       break;
1048     // FIXME: ctlz, cttz, ...
1049     }
1050
1051     const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
1052     std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(DL, RetTy);
1053
1054     SmallVector<unsigned, 2> LegalCost;
1055     SmallVector<unsigned, 2> CustomCost;
1056     for (unsigned ISD : ISDs) {
1057       if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
1058         if (IID == Intrinsic::fabs && TLI->isFAbsFree(LT.second)) {
1059           return 0;
1060         }
1061
1062         // The operation is legal. Assume it costs 1.
1063         // If the type is split to multiple registers, assume that there is some
1064         // overhead to this.
1065         // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
1066         if (LT.first > 1)
1067           LegalCost.push_back(LT.first * 2);
1068         else
1069           LegalCost.push_back(LT.first * 1);
1070       } else if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
1071         // If the operation is custom lowered then assume
1072         // that the code is twice as expensive.
1073         CustomCost.push_back(LT.first * 2);
1074       }
1075     }
1076
1077     auto MinLegalCostI = std::min_element(LegalCost.begin(), LegalCost.end());
1078     if (MinLegalCostI != LegalCost.end())
1079       return *MinLegalCostI;
1080
1081     auto MinCustomCostI = std::min_element(CustomCost.begin(), CustomCost.end());
1082     if (MinCustomCostI != CustomCost.end())
1083       return *MinCustomCostI;
1084
1085     // If we can't lower fmuladd into an FMA estimate the cost as a floating
1086     // point mul followed by an add.
1087     if (IID == Intrinsic::fmuladd)
1088       return static_cast<T *>(this)
1089                  ->getArithmeticInstrCost(BinaryOperator::FMul, RetTy) +
1090              static_cast<T *>(this)
1091                  ->getArithmeticInstrCost(BinaryOperator::FAdd, RetTy);
1092
1093     // Else, assume that we need to scalarize this intrinsic. For math builtins
1094     // this will emit a costly libcall, adding call overhead and spills. Make it
1095     // very expensive.
1096     if (RetTy->isVectorTy()) {
1097       unsigned ScalarizationCost =
1098           ((ScalarizationCostPassed != std::numeric_limits<unsigned>::max())
1099                ? ScalarizationCostPassed
1100                : getScalarizationOverhead(RetTy, true, false));
1101       unsigned ScalarCalls = RetTy->getVectorNumElements();
1102       SmallVector<Type *, 4> ScalarTys;
1103       for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i) {
1104         Type *Ty = Tys[i];
1105         if (Ty->isVectorTy())
1106           Ty = Ty->getScalarType();
1107         ScalarTys.push_back(Ty);
1108       }
1109       unsigned ScalarCost = static_cast<T *>(this)->getIntrinsicInstrCost(
1110           IID, RetTy->getScalarType(), ScalarTys, FMF);
1111       for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i) {
1112         if (Tys[i]->isVectorTy()) {
1113           if (ScalarizationCostPassed == std::numeric_limits<unsigned>::max())
1114             ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(Tys[i], false, true);
1115           ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, Tys[i]->getVectorNumElements());
1116         }
1117       }
1118
1119       return ScalarCalls * ScalarCost + ScalarizationCost;
1120     }
1121
1122     // This is going to be turned into a library call, make it expensive.
1123     return SingleCallCost;
1124   }
1125
1126   /// \brief Compute a cost of the given call instruction.
1127   ///
1128   /// Compute the cost of calling function F with return type RetTy and
1129   /// argument types Tys. F might be nullptr, in this case the cost of an
1130   /// arbitrary call with the specified signature will be returned.
1131   /// This is used, for instance,  when we estimate call of a vector
1132   /// counterpart of the given function.
1133   /// \param F Called function, might be nullptr.
1134   /// \param RetTy Return value types.
1135   /// \param Tys Argument types.
1136   /// \returns The cost of Call instruction.
1137   unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy, ArrayRef<Type *> Tys) {
1138     return 10;
1139   }
1140
1141   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) {
1142     std::pair<unsigned, MVT> LT = getTLI()->getTypeLegalizationCost(DL, Tp);
1143     return LT.first;
1144   }
1145
1146   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, ScalarEvolution *,
1147                                      const SCEV *) {
1148     return 0;
1149   }
1150
1151   /// Try to calculate arithmetic and shuffle op costs for reduction operations.
1152   /// We're assuming that reduction operation are performing the following way:
1153   /// 1. Non-pairwise reduction
1154   /// %val1 = shufflevector<n x t> %val, <n x t> %undef,
1155   /// <n x i32> <i32 n/2, i32 n/2 + 1, ..., i32 n, i32 undef, ..., i32 undef>
1156   ///            \----------------v-------------/  \----------v------------/
1157   ///                            n/2 elements               n/2 elements
1158   /// %red1 = op <n x t> %val, <n x t> val1
1159   /// After this operation we have a vector %red1 where only the first n/2
1160   /// elements are meaningful, the second n/2 elements are undefined and can be
1161   /// dropped. All other operations are actually working with the vector of
1162   /// length n/2, not n, though the real vector length is still n.
1163   /// %val2 = shufflevector<n x t> %red1, <n x t> %undef,
1164   /// <n x i32> <i32 n/4, i32 n/4 + 1, ..., i32 n/2, i32 undef, ..., i32 undef>
1165   ///            \----------------v-------------/  \----------v------------/
1166   ///                            n/4 elements               3*n/4 elements
1167   /// %red2 = op <n x t> %red1, <n x t> val2  - working with the vector of
1168   /// length n/2, the resulting vector has length n/4 etc.
1169   /// 2. Pairwise reduction:
1170   /// Everything is the same except for an additional shuffle operation which
1171   /// is used to produce operands for pairwise kind of reductions.
1172   /// %val1 = shufflevector<n x t> %val, <n x t> %undef,
1173   /// <n x i32> <i32 0, i32 2, ..., i32 n-2, i32 undef, ..., i32 undef>
1174   ///            \-------------v----------/  \----------v------------/
1175   ///                   n/2 elements               n/2 elements
1176   /// %val2 = shufflevector<n x t> %val, <n x t> %undef,
1177   /// <n x i32> <i32 1, i32 3, ..., i32 n-1, i32 undef, ..., i32 undef>
1178   ///            \-------------v----------/  \----------v------------/
1179   ///                   n/2 elements               n/2 elements
1180   /// %red1 = op <n x t> %val1, <n x t> val2
1181   /// Again, the operation is performed on <n x t> vector, but the resulting
1182   /// vector %red1 is <n/2 x t> vector.
1183   ///
1184   /// The cost model should take into account that the actual length of the
1185   /// vector is reduced on each iteration.
1186   unsigned getArithmeticReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
1187                                       bool IsPairwise) {
1188     assert(Ty->isVectorTy() && "Expect a vector type");
1189     Type *ScalarTy = Ty->getVectorElementType();
1190     unsigned NumVecElts = Ty->getVectorNumElements();
1191     unsigned NumReduxLevels = Log2_32(NumVecElts);
1192     unsigned ArithCost = 0;
1193     unsigned ShuffleCost = 0;
1194     auto *ConcreteTTI = static_cast<T *>(this);
1195     std::pair<unsigned, MVT> LT =
1196         ConcreteTTI->getTLI()->getTypeLegalizationCost(DL, Ty);
1197     unsigned LongVectorCount = 0;
1198     unsigned MVTLen =
1199         LT.second.isVector() ? LT.second.getVectorNumElements() : 1;
1200     while (NumVecElts > MVTLen) {
1201       NumVecElts /= 2;
1202       // Assume the pairwise shuffles add a cost.
1203       ShuffleCost += (IsPairwise + 1) *
1204                      ConcreteTTI->getShuffleCost(TTI::SK_ExtractSubvector, Ty,
1205                                                  NumVecElts, Ty);
1206       ArithCost += ConcreteTTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty);
1207       Ty = VectorType::get(ScalarTy, NumVecElts);
1208       ++LongVectorCount;
1209     }
1210     // The minimal length of the vector is limited by the real length of vector
1211     // operations performed on the current platform. That's why several final
1212     // reduction operations are performed on the vectors with the same
1213     // architecture-dependent length.
1214     ShuffleCost += (NumReduxLevels - LongVectorCount) * (IsPairwise + 1) *
1215                    ConcreteTTI->getShuffleCost(TTI::SK_ExtractSubvector, Ty,
1216                                                NumVecElts, Ty);
1217     ArithCost += (NumReduxLevels - LongVectorCount) *
1218                  ConcreteTTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty);
1219     return ShuffleCost + ArithCost + getScalarizationOverhead(Ty, false, true);
1220   }
1221
1222   /// Try to calculate op costs for min/max reduction operations.
1223   /// \param CondTy Conditional type for the Select instruction.
1224   unsigned getMinMaxReductionCost(Type *Ty, Type *CondTy, bool IsPairwise,
1225                                   bool) {
1226     assert(Ty->isVectorTy() && "Expect a vector type");
1227     Type *ScalarTy = Ty->getVectorElementType();
1228     Type *ScalarCondTy = CondTy->getVectorElementType();
1229     unsigned NumVecElts = Ty->getVectorNumElements();
1230     unsigned NumReduxLevels = Log2_32(NumVecElts);
1231     unsigned CmpOpcode;
1232     if (Ty->isFPOrFPVectorTy()) {
1233       CmpOpcode = Instruction::FCmp;
1234     } else {
1235       assert(Ty->isIntOrIntVectorTy() &&
1236              "expecting floating point or integer type for min/max reduction");
1237       CmpOpcode = Instruction::ICmp;
1238     }
1239     unsigned MinMaxCost = 0;
1240     unsigned ShuffleCost = 0;
1241     auto *ConcreteTTI = static_cast<T *>(this);
1242     std::pair<unsigned, MVT> LT =
1243         ConcreteTTI->getTLI()->getTypeLegalizationCost(DL, Ty);
1244     unsigned LongVectorCount = 0;
1245     unsigned MVTLen =
1246         LT.second.isVector() ? LT.second.getVectorNumElements() : 1;
1247     while (NumVecElts > MVTLen) {
1248       NumVecElts /= 2;
1249       // Assume the pairwise shuffles add a cost.
1250       ShuffleCost += (IsPairwise + 1) *
1251                      ConcreteTTI->getShuffleCost(TTI::SK_ExtractSubvector, Ty,
1252                                                  NumVecElts, Ty);
1253       MinMaxCost +=
1254           ConcreteTTI->getCmpSelInstrCost(CmpOpcode, Ty, CondTy, nullptr) +
1255           ConcreteTTI->getCmpSelInstrCost(Instruction::Select, Ty, CondTy,
1256                                           nullptr);
1257       Ty = VectorType::get(ScalarTy, NumVecElts);
1258       CondTy = VectorType::get(ScalarCondTy, NumVecElts);
1259       ++LongVectorCount;
1260     }
1261     // The minimal length of the vector is limited by the real length of vector
1262     // operations performed on the current platform. That's why several final
1263     // reduction opertions are perfomed on the vectors with the same
1264     // architecture-dependent length.
1265     ShuffleCost += (NumReduxLevels - LongVectorCount) * (IsPairwise + 1) *
1266                    ConcreteTTI->getShuffleCost(TTI::SK_ExtractSubvector, Ty,
1267                                                NumVecElts, Ty);
1268     MinMaxCost +=
1269         (NumReduxLevels - LongVectorCount) *
1270         (ConcreteTTI->getCmpSelInstrCost(CmpOpcode, Ty, CondTy, nullptr) +
1271          ConcreteTTI->getCmpSelInstrCost(Instruction::Select, Ty, CondTy,
1272                                          nullptr));
1273     // Need 3 extractelement instructions for scalarization + an additional
1274     // scalar select instruction.
1275     return ShuffleCost + MinMaxCost +
1276            3 * getScalarizationOverhead(Ty, /*Insert=*/false,
1277                                         /*Extract=*/true) +
1278            ConcreteTTI->getCmpSelInstrCost(Instruction::Select, ScalarTy,
1279                                            ScalarCondTy, nullptr);
1280   }
1281
1282   unsigned getVectorSplitCost() { return 1; }
1283
1284   /// @}
1285 };
1286
1287 /// \brief Concrete BasicTTIImpl that can be used if no further customization
1288 /// is needed.
1289 class BasicTTIImpl : public BasicTTIImplBase<BasicTTIImpl> {
1290   using BaseT = BasicTTIImplBase<BasicTTIImpl>;
1291
1292   friend class BasicTTIImplBase<BasicTTIImpl>;
1293
1294   const TargetSubtargetInfo *ST;
1295   const TargetLoweringBase *TLI;
1296
1297   const TargetSubtargetInfo *getST() const { return ST; }
1298   const TargetLoweringBase *getTLI() const { return TLI; }
1299
1300 public:
1301   explicit BasicTTIImpl(const TargetMachine *ST, const Function &F);
1302 };
1303
1304 } // end namespace llvm
1305
1306 #endif // LLVM_CODEGEN_BASICTTIIMPL_H