]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/CodeGenPrepare.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r305575, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
1 //===- CodeGenPrepare.cpp - Prepare a function for code generation --------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass munges the code in the input function to better prepare it for
11 // SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
12 // basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
17 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/BlockFrequencyInfo.h"
21 #include "llvm/Analysis/BranchProbabilityInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
23 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
24 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
25 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
26 #include "llvm/Analysis/ProfileSummaryInfo.h"
27 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
28 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
29 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
30 #include "llvm/CodeGen/Analysis.h"
31 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
32 #include "llvm/CodeGen/TargetPassConfig.h"
33 #include "llvm/IR/CallSite.h"
34 #include "llvm/IR/Constants.h"
35 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
36 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
37 #include "llvm/IR/Dominators.h"
38 #include "llvm/IR/Function.h"
39 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
40 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
41 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
42 #include "llvm/IR/Instructions.h"
43 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
44 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
45 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
46 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
47 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
48 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
49 #include "llvm/Pass.h"
50 #include "llvm/Support/BranchProbability.h"
51 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
52 #include "llvm/Support/Debug.h"
53 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
54 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
55 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
56 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
57 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
58 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
59 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
60 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
61 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
62 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
63
64 using namespace llvm;
65 using namespace llvm::PatternMatch;
66
67 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
68
69 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
70 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
71 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
72 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
73                       "sunken Cmps");
74 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
75                        "of sunken Casts");
76 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
77                           "computations were sunk");
78 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
79 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
80 STATISTIC(NumAndsAdded,
81           "Number of and mask instructions added to form ext loads");
82 STATISTIC(NumAndUses, "Number of uses of and mask instructions optimized");
83 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
84 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
85 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
86 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
87
88 STATISTIC(NumMemCmpCalls, "Number of memcmp calls");
89 STATISTIC(NumMemCmpNotConstant, "Number of memcmp calls without constant size");
90 STATISTIC(NumMemCmpGreaterThanMax,
91           "Number of memcmp calls with size greater than max size");
92 STATISTIC(NumMemCmpInlined, "Number of inlined memcmp calls");
93
94 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
95   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
96   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
97
98 static cl::opt<bool>
99     DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
100                   cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
101
102 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
103   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
104   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
105
106 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
107   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(true),
108   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
109
110 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
111    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
112    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
113
114 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
115     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
116     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
117
118 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
119     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
120     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
121
122 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
123     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
124     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
125              "CodeGenPrepare"));
126
127 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
128     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
129     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
130              "optimization in CodeGenPrepare"));
131
132 static cl::opt<bool> DisablePreheaderProtect(
133     "disable-preheader-prot", cl::Hidden, cl::init(false),
134     cl::desc("Disable protection against removing loop preheaders"));
135
136 static cl::opt<bool> ProfileGuidedSectionPrefix(
137     "profile-guided-section-prefix", cl::Hidden, cl::init(true), cl::ZeroOrMore,
138     cl::desc("Use profile info to add section prefix for hot/cold functions"));
139
140 static cl::opt<unsigned> FreqRatioToSkipMerge(
141     "cgp-freq-ratio-to-skip-merge", cl::Hidden, cl::init(2),
142     cl::desc("Skip merging empty blocks if (frequency of empty block) / "
143              "(frequency of destination block) is greater than this ratio"));
144
145 static cl::opt<bool> ForceSplitStore(
146     "force-split-store", cl::Hidden, cl::init(false),
147     cl::desc("Force store splitting no matter what the target query says."));
148
149 static cl::opt<bool>
150 EnableTypePromotionMerge("cgp-type-promotion-merge", cl::Hidden,
151     cl::desc("Enable merging of redundant sexts when one is dominating"
152     " the other."), cl::init(true));
153
154 static cl::opt<unsigned> MemCmpNumLoadsPerBlock(
155     "memcmp-num-loads-per-block", cl::Hidden, cl::init(1),
156     cl::desc("The number of loads per basic block for inline expansion of "
157              "memcmp that is only being compared against zero."));
158
159 namespace {
160 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
161 typedef PointerIntPair<Type *, 1, bool> TypeIsSExt;
162 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
163 typedef SmallVector<Instruction *, 16> SExts;
164 typedef DenseMap<Value *, SExts> ValueToSExts;
165 class TypePromotionTransaction;
166
167   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
168     const TargetMachine *TM;
169     const TargetSubtargetInfo *SubtargetInfo;
170     const TargetLowering *TLI;
171     const TargetRegisterInfo *TRI;
172     const TargetTransformInfo *TTI;
173     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
174     const LoopInfo *LI;
175     std::unique_ptr<BlockFrequencyInfo> BFI;
176     std::unique_ptr<BranchProbabilityInfo> BPI;
177
178     /// As we scan instructions optimizing them, this is the next instruction
179     /// to optimize. Transforms that can invalidate this should update it.
180     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
181
182     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
183     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
184     /// multiple load/stores of the same address.
185     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
186
187     /// Keeps track of all instructions inserted for the current function.
188     SetOfInstrs InsertedInsts;
189     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
190     /// promotion for the current function.
191     InstrToOrigTy PromotedInsts;
192
193     /// Keep track of instructions removed during promotion.
194     SetOfInstrs RemovedInsts;
195
196     /// Keep track of sext chains based on their initial value.
197     DenseMap<Value *, Instruction *> SeenChainsForSExt;
198
199     /// Keep track of SExt promoted.
200     ValueToSExts ValToSExtendedUses;
201
202     /// True if CFG is modified in any way.
203     bool ModifiedDT;
204
205     /// True if optimizing for size.
206     bool OptSize;
207
208     /// DataLayout for the Function being processed.
209     const DataLayout *DL;
210
211   public:
212     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
213     CodeGenPrepare()
214         : FunctionPass(ID), TM(nullptr), TLI(nullptr), TTI(nullptr),
215           DL(nullptr) {
216       initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
217     }
218     bool runOnFunction(Function &F) override;
219
220     StringRef getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
221
222     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
223       // FIXME: When we can selectively preserve passes, preserve the domtree.
224       AU.addRequired<ProfileSummaryInfoWrapperPass>();
225       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
226       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
227       AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
228     }
229
230   private:
231     bool eliminateFallThrough(Function &F);
232     bool eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
233     BasicBlock *findDestBlockOfMergeableEmptyBlock(BasicBlock *BB);
234     bool canMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
235     void eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
236     bool isMergingEmptyBlockProfitable(BasicBlock *BB, BasicBlock *DestBB,
237                                        bool isPreheader);
238     bool optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool &ModifiedDT);
239     bool optimizeInst(Instruction *I, bool &ModifiedDT);
240     bool optimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr,
241                             Type *AccessTy, unsigned AS);
242     bool optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
243     bool optimizeCallInst(CallInst *CI, bool &ModifiedDT);
244     bool optimizeExt(Instruction *&I);
245     bool optimizeExtUses(Instruction *I);
246     bool optimizeLoadExt(LoadInst *I);
247     bool optimizeSelectInst(SelectInst *SI);
248     bool optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
249     bool optimizeSwitchInst(SwitchInst *CI);
250     bool optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
251     bool dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
252     bool placeDbgValues(Function &F);
253     bool canFormExtLd(const SmallVectorImpl<Instruction *> &MovedExts,
254                       LoadInst *&LI, Instruction *&Inst, bool HasPromoted);
255     bool tryToPromoteExts(TypePromotionTransaction &TPT,
256                           const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
257                           SmallVectorImpl<Instruction *> &ProfitablyMovedExts,
258                           unsigned CreatedInstsCost = 0);
259     bool mergeSExts(Function &F);
260     bool performAddressTypePromotion(
261         Instruction *&Inst,
262         bool AllowPromotionWithoutCommonHeader,
263         bool HasPromoted, TypePromotionTransaction &TPT,
264         SmallVectorImpl<Instruction *> &SpeculativelyMovedExts);
265     bool splitBranchCondition(Function &F);
266     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
267     bool splitIndirectCriticalEdges(Function &F);
268   };
269 }
270
271 char CodeGenPrepare::ID = 0;
272 INITIALIZE_PASS_BEGIN(CodeGenPrepare, DEBUG_TYPE,
273                       "Optimize for code generation", false, false)
274 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ProfileSummaryInfoWrapperPass)
275 INITIALIZE_PASS_END(CodeGenPrepare, DEBUG_TYPE,
276                     "Optimize for code generation", false, false)
277
278 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass() { return new CodeGenPrepare(); }
279
280 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
281   if (skipFunction(F))
282     return false;
283
284   DL = &F.getParent()->getDataLayout();
285
286   bool EverMadeChange = false;
287   // Clear per function information.
288   InsertedInsts.clear();
289   PromotedInsts.clear();
290   BFI.reset();
291   BPI.reset();
292
293   ModifiedDT = false;
294   if (auto *TPC = getAnalysisIfAvailable<TargetPassConfig>()) {
295     TM = &TPC->getTM<TargetMachine>();
296     SubtargetInfo = TM->getSubtargetImpl(F);
297     TLI = SubtargetInfo->getTargetLowering();
298     TRI = SubtargetInfo->getRegisterInfo();
299   }
300   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
301   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
302   LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
303   OptSize = F.optForSize();
304
305   if (ProfileGuidedSectionPrefix) {
306     ProfileSummaryInfo *PSI =
307         getAnalysis<ProfileSummaryInfoWrapperPass>().getPSI();
308     if (PSI->isFunctionHotInCallGraph(&F))
309       F.setSectionPrefix(".hot");
310     else if (PSI->isFunctionColdInCallGraph(&F))
311       F.setSectionPrefix(".unlikely");
312   }
313
314   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
315   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
316   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
317     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
318        TLI->getBypassSlowDivWidths();
319     BasicBlock* BB = &*F.begin();
320     while (BB != nullptr) {
321       // bypassSlowDivision may create new BBs, but we don't want to reapply the
322       // optimization to those blocks.
323       BasicBlock* Next = BB->getNextNode();
324       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(BB, BypassWidths);
325       BB = Next;
326     }
327   }
328
329   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
330   // unconditional branch.
331   EverMadeChange |= eliminateMostlyEmptyBlocks(F);
332
333   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
334   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
335   // find a node corresponding to the value.
336   EverMadeChange |= placeDbgValues(F);
337
338   if (!DisableBranchOpts)
339     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
340
341   // Split some critical edges where one of the sources is an indirect branch,
342   // to help generate sane code for PHIs involving such edges.
343   EverMadeChange |= splitIndirectCriticalEdges(F);
344
345   bool MadeChange = true;
346   while (MadeChange) {
347     MadeChange = false;
348     SeenChainsForSExt.clear();
349     ValToSExtendedUses.clear();
350     RemovedInsts.clear();
351     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
352       BasicBlock *BB = &*I++;
353       bool ModifiedDTOnIteration = false;
354       MadeChange |= optimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
355
356       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
357       if (ModifiedDTOnIteration)
358         break;
359     }
360     if (EnableTypePromotionMerge && !ValToSExtendedUses.empty())
361       MadeChange |= mergeSExts(F);
362
363     // Really free removed instructions during promotion.
364     for (Instruction *I : RemovedInsts)
365       I->deleteValue();
366
367     EverMadeChange |= MadeChange;
368   }
369
370   SunkAddrs.clear();
371
372   if (!DisableBranchOpts) {
373     MadeChange = false;
374     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
375     for (BasicBlock &BB : F) {
376       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
377       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
378       if (!MadeChange) continue;
379
380       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
381              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
382         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
383           WorkList.insert(*II);
384     }
385
386     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
387     MadeChange |= !WorkList.empty();
388     while (!WorkList.empty()) {
389       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
390       WorkList.erase(BB);
391       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
392
393       DeleteDeadBlock(BB);
394
395       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
396              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
397         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
398           WorkList.insert(*II);
399     }
400
401     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
402     // a single edge.
403     if (EverMadeChange || MadeChange)
404       MadeChange |= eliminateFallThrough(F);
405
406     EverMadeChange |= MadeChange;
407   }
408
409   if (!DisableGCOpts) {
410     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
411     for (BasicBlock &BB : F)
412       for (Instruction &I : BB)
413         if (isStatepoint(I))
414           Statepoints.push_back(&I);
415     for (auto &I : Statepoints)
416       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
417   }
418
419   return EverMadeChange;
420 }
421
422 /// Merge basic blocks which are connected by a single edge, where one of the
423 /// basic blocks has a single successor pointing to the other basic block,
424 /// which has a single predecessor.
425 bool CodeGenPrepare::eliminateFallThrough(Function &F) {
426   bool Changed = false;
427   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
428   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
429     BasicBlock *BB = &*I++;
430     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
431     // edge, just collapse it.
432     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
433
434     // Don't merge if BB's address is taken.
435     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
436
437     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
438     if (Term && !Term->isConditional()) {
439       Changed = true;
440       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
441       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
442       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
443       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
444       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
445
446       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
447         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
448
449       // We have erased a block. Update the iterator.
450       I = BB->getIterator();
451     }
452   }
453   return Changed;
454 }
455
456 /// Find a destination block from BB if BB is mergeable empty block.
457 BasicBlock *CodeGenPrepare::findDestBlockOfMergeableEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
458   // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
459   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
460   if (!BI || !BI->isUnconditional())
461     return nullptr;
462
463   // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
464   // node, then other stuff is happening here.
465   BasicBlock::iterator BBI = BI->getIterator();
466   if (BBI != BB->begin()) {
467     --BBI;
468     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
469       if (BBI == BB->begin())
470         break;
471       --BBI;
472     }
473     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
474       return nullptr;
475   }
476
477   // Do not break infinite loops.
478   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
479   if (DestBB == BB)
480     return nullptr;
481
482   if (!canMergeBlocks(BB, DestBB))
483     DestBB = nullptr;
484
485   return DestBB;
486 }
487
488 // Return the unique indirectbr predecessor of a block. This may return null
489 // even if such a predecessor exists, if it's not useful for splitting.
490 // If a predecessor is found, OtherPreds will contain all other (non-indirectbr)
491 // predecessors of BB.
492 static BasicBlock *
493 findIBRPredecessor(BasicBlock *BB, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &OtherPreds) {
494   // If the block doesn't have any PHIs, we don't care about it, since there's
495   // no point in splitting it.
496   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin());
497   if (!PN)
498     return nullptr;
499
500   // Verify we have exactly one IBR predecessor.
501   // Conservatively bail out if one of the other predecessors is not a "regular"
502   // terminator (that is, not a switch or a br).
503   BasicBlock *IBB = nullptr;
504   for (unsigned Pred = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); Pred != E; ++Pred) {
505     BasicBlock *PredBB = PN->getIncomingBlock(Pred);
506     TerminatorInst *PredTerm = PredBB->getTerminator();
507     switch (PredTerm->getOpcode()) {
508     case Instruction::IndirectBr:
509       if (IBB)
510         return nullptr;
511       IBB = PredBB;
512       break;
513     case Instruction::Br:
514     case Instruction::Switch:
515       OtherPreds.push_back(PredBB);
516       continue;
517     default:
518       return nullptr;
519     }
520   }
521
522   return IBB;
523 }
524
525 // Split critical edges where the source of the edge is an indirectbr
526 // instruction. This isn't always possible, but we can handle some easy cases.
527 // This is useful because MI is unable to split such critical edges,
528 // which means it will not be able to sink instructions along those edges.
529 // This is especially painful for indirect branches with many successors, where
530 // we end up having to prepare all outgoing values in the origin block.
531 //
532 // Our normal algorithm for splitting critical edges requires us to update
533 // the outgoing edges of the edge origin block, but for an indirectbr this
534 // is hard, since it would require finding and updating the block addresses
535 // the indirect branch uses. But if a block only has a single indirectbr
536 // predecessor, with the others being regular branches, we can do it in a
537 // different way.
538 // Say we have A -> D, B -> D, I -> D where only I -> D is an indirectbr.
539 // We can split D into D0 and D1, where D0 contains only the PHIs from D,
540 // and D1 is the D block body. We can then duplicate D0 as D0A and D0B, and
541 // create the following structure:
542 // A -> D0A, B -> D0A, I -> D0B, D0A -> D1, D0B -> D1
543 bool CodeGenPrepare::splitIndirectCriticalEdges(Function &F) {
544   // Check whether the function has any indirectbrs, and collect which blocks
545   // they may jump to. Since most functions don't have indirect branches,
546   // this lowers the common case's overhead to O(Blocks) instead of O(Edges).
547   SmallSetVector<BasicBlock *, 16> Targets;
548   for (auto &BB : F) {
549     auto *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(BB.getTerminator());
550     if (!IBI)
551       continue;
552
553     for (unsigned Succ = 0, E = IBI->getNumSuccessors(); Succ != E; ++Succ)
554       Targets.insert(IBI->getSuccessor(Succ));
555   }
556
557   if (Targets.empty())
558     return false;
559
560   bool Changed = false;
561   for (BasicBlock *Target : Targets) {
562     SmallVector<BasicBlock *, 16> OtherPreds;
563     BasicBlock *IBRPred = findIBRPredecessor(Target, OtherPreds);
564     // If we did not found an indirectbr, or the indirectbr is the only
565     // incoming edge, this isn't the kind of edge we're looking for.
566     if (!IBRPred || OtherPreds.empty())
567       continue;
568
569     // Don't even think about ehpads/landingpads.
570     Instruction *FirstNonPHI = Target->getFirstNonPHI();
571     if (FirstNonPHI->isEHPad() || Target->isLandingPad())
572       continue;
573
574     BasicBlock *BodyBlock = Target->splitBasicBlock(FirstNonPHI, ".split");
575     // It's possible Target was its own successor through an indirectbr.
576     // In this case, the indirectbr now comes from BodyBlock.
577     if (IBRPred == Target)
578       IBRPred = BodyBlock;
579
580     // At this point Target only has PHIs, and BodyBlock has the rest of the
581     // block's body. Create a copy of Target that will be used by the "direct"
582     // preds.
583     ValueToValueMapTy VMap;
584     BasicBlock *DirectSucc = CloneBasicBlock(Target, VMap, ".clone", &F);
585
586     for (BasicBlock *Pred : OtherPreds) {
587       // If the target is a loop to itself, then the terminator of the split
588       // block needs to be updated.
589       if (Pred == Target)
590         BodyBlock->getTerminator()->replaceUsesOfWith(Target, DirectSucc);
591       else
592         Pred->getTerminator()->replaceUsesOfWith(Target, DirectSucc);
593     }
594
595     // Ok, now fix up the PHIs. We know the two blocks only have PHIs, and that
596     // they are clones, so the number of PHIs are the same.
597     // (a) Remove the edge coming from IBRPred from the "Direct" PHI
598     // (b) Leave that as the only edge in the "Indirect" PHI.
599     // (c) Merge the two in the body block.
600     BasicBlock::iterator Indirect = Target->begin(),
601                          End = Target->getFirstNonPHI()->getIterator();
602     BasicBlock::iterator Direct = DirectSucc->begin();
603     BasicBlock::iterator MergeInsert = BodyBlock->getFirstInsertionPt();
604
605     assert(&*End == Target->getTerminator() &&
606            "Block was expected to only contain PHIs");
607
608     while (Indirect != End) {
609       PHINode *DirPHI = cast<PHINode>(Direct);
610       PHINode *IndPHI = cast<PHINode>(Indirect);
611
612       // Now, clean up - the direct block shouldn't get the indirect value,
613       // and vice versa.
614       DirPHI->removeIncomingValue(IBRPred);
615       Direct++;
616
617       // Advance the pointer here, to avoid invalidation issues when the old
618       // PHI is erased.
619       Indirect++;
620
621       PHINode *NewIndPHI = PHINode::Create(IndPHI->getType(), 1, "ind", IndPHI);
622       NewIndPHI->addIncoming(IndPHI->getIncomingValueForBlock(IBRPred),
623                              IBRPred);
624
625       // Create a PHI in the body block, to merge the direct and indirect
626       // predecessors.
627       PHINode *MergePHI =
628           PHINode::Create(IndPHI->getType(), 2, "merge", &*MergeInsert);
629       MergePHI->addIncoming(NewIndPHI, Target);
630       MergePHI->addIncoming(DirPHI, DirectSucc);
631
632       IndPHI->replaceAllUsesWith(MergePHI);
633       IndPHI->eraseFromParent();
634     }
635
636     Changed = true;
637   }
638
639   return Changed;
640 }
641
642 /// Eliminate blocks that contain only PHI nodes, debug info directives, and an
643 /// unconditional branch. Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify) often split
644 /// edges in ways that are non-optimal for isel. Start by eliminating these
645 /// blocks so we can split them the way we want them.
646 bool CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
647   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Preheaders;
648   SmallVector<Loop *, 16> LoopList(LI->begin(), LI->end());
649   while (!LoopList.empty()) {
650     Loop *L = LoopList.pop_back_val();
651     LoopList.insert(LoopList.end(), L->begin(), L->end());
652     if (BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader())
653       Preheaders.insert(Preheader);
654   }
655
656   bool MadeChange = false;
657   // Note that this intentionally skips the entry block.
658   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
659     BasicBlock *BB = &*I++;
660     BasicBlock *DestBB = findDestBlockOfMergeableEmptyBlock(BB);
661     if (!DestBB ||
662         !isMergingEmptyBlockProfitable(BB, DestBB, Preheaders.count(BB)))
663       continue;
664
665     eliminateMostlyEmptyBlock(BB);
666     MadeChange = true;
667   }
668   return MadeChange;
669 }
670
671 bool CodeGenPrepare::isMergingEmptyBlockProfitable(BasicBlock *BB,
672                                                    BasicBlock *DestBB,
673                                                    bool isPreheader) {
674   // Do not delete loop preheaders if doing so would create a critical edge.
675   // Loop preheaders can be good locations to spill registers. If the
676   // preheader is deleted and we create a critical edge, registers may be
677   // spilled in the loop body instead.
678   if (!DisablePreheaderProtect && isPreheader &&
679       !(BB->getSinglePredecessor() &&
680         BB->getSinglePredecessor()->getSingleSuccessor()))
681     return false;
682
683   // Try to skip merging if the unique predecessor of BB is terminated by a
684   // switch or indirect branch instruction, and BB is used as an incoming block
685   // of PHIs in DestBB. In such case, merging BB and DestBB would cause ISel to
686   // add COPY instructions in the predecessor of BB instead of BB (if it is not
687   // merged). Note that the critical edge created by merging such blocks wont be
688   // split in MachineSink because the jump table is not analyzable. By keeping
689   // such empty block (BB), ISel will place COPY instructions in BB, not in the
690   // predecessor of BB.
691   BasicBlock *Pred = BB->getUniquePredecessor();
692   if (!Pred ||
693       !(isa<SwitchInst>(Pred->getTerminator()) ||
694         isa<IndirectBrInst>(Pred->getTerminator())))
695     return true;
696
697   if (BB->getTerminator() != BB->getFirstNonPHI())
698     return true;
699
700   // We use a simple cost heuristic which determine skipping merging is
701   // profitable if the cost of skipping merging is less than the cost of
702   // merging : Cost(skipping merging) < Cost(merging BB), where the
703   // Cost(skipping merging) is Freq(BB) * (Cost(Copy) + Cost(Branch)), and
704   // the Cost(merging BB) is Freq(Pred) * Cost(Copy).
705   // Assuming Cost(Copy) == Cost(Branch), we could simplify it to :
706   //   Freq(Pred) / Freq(BB) > 2.
707   // Note that if there are multiple empty blocks sharing the same incoming
708   // value for the PHIs in the DestBB, we consider them together. In such
709   // case, Cost(merging BB) will be the sum of their frequencies.
710
711   if (!isa<PHINode>(DestBB->begin()))
712     return true;
713
714   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> SameIncomingValueBBs;
715
716   // Find all other incoming blocks from which incoming values of all PHIs in
717   // DestBB are the same as the ones from BB.
718   for (pred_iterator PI = pred_begin(DestBB), E = pred_end(DestBB); PI != E;
719        ++PI) {
720     BasicBlock *DestBBPred = *PI;
721     if (DestBBPred == BB)
722       continue;
723
724     bool HasAllSameValue = true;
725     BasicBlock::const_iterator DestBBI = DestBB->begin();
726     while (const PHINode *DestPN = dyn_cast<PHINode>(DestBBI++)) {
727       if (DestPN->getIncomingValueForBlock(BB) !=
728           DestPN->getIncomingValueForBlock(DestBBPred)) {
729         HasAllSameValue = false;
730         break;
731       }
732     }
733     if (HasAllSameValue)
734       SameIncomingValueBBs.insert(DestBBPred);
735   }
736
737   // See if all BB's incoming values are same as the value from Pred. In this
738   // case, no reason to skip merging because COPYs are expected to be place in
739   // Pred already.
740   if (SameIncomingValueBBs.count(Pred))
741     return true;
742
743   if (!BFI) {
744     Function &F = *BB->getParent();
745     LoopInfo LI{DominatorTree(F)};
746     BPI.reset(new BranchProbabilityInfo(F, LI));
747     BFI.reset(new BlockFrequencyInfo(F, *BPI, LI));
748   }
749
750   BlockFrequency PredFreq = BFI->getBlockFreq(Pred);
751   BlockFrequency BBFreq = BFI->getBlockFreq(BB);
752
753   for (auto SameValueBB : SameIncomingValueBBs)
754     if (SameValueBB->getUniquePredecessor() == Pred &&
755         DestBB == findDestBlockOfMergeableEmptyBlock(SameValueBB))
756       BBFreq += BFI->getBlockFreq(SameValueBB);
757
758   return PredFreq.getFrequency() <=
759          BBFreq.getFrequency() * FreqRatioToSkipMerge;
760 }
761
762 /// Return true if we can merge BB into DestBB if there is a single
763 /// unconditional branch between them, and BB contains no other non-phi
764 /// instructions.
765 bool CodeGenPrepare::canMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
766                                     const BasicBlock *DestBB) const {
767   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
768   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
769   // don't mess around with them.
770   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
771   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
772     for (const User *U : PN->users()) {
773       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
774       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
775         return false;
776       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
777       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
778       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
779       if (UI->getParent() == DestBB) {
780         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
781           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
782             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
783             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
784                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
785               return false;
786           }
787       }
788     }
789   }
790
791   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
792   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
793   // can't merge the block.
794   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
795   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
796
797   // Collect the preds of BB.
798   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
799   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
800     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
801     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
802       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
803   } else {
804     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
805   }
806
807   // Walk the preds of DestBB.
808   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
809     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
810     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
811       BBI = DestBB->begin();
812       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
813         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
814         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
815
816         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
817         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
818           if (V2PN->getParent() == BB)
819             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
820
821         // If there is a conflict, bail out.
822         if (V1 != V2) return false;
823       }
824     }
825   }
826
827   return true;
828 }
829
830
831 /// Eliminate a basic block that has only phi's and an unconditional branch in
832 /// it.
833 void CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
834   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
835   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
836
837   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
838
839   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
840   // just collapse it.
841   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
842     if (SinglePred != DestBB) {
843       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
844       // will need to move BB back to the entry position.
845       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
846       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
847
848       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
849         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
850
851       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
852       return;
853     }
854   }
855
856   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
857   // to handle the new incoming edges it is about to have.
858   PHINode *PN;
859   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
860        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
861     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
862     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
863
864     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
865     // value that dominates BB.
866     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
867     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
868       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
869       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
870         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
871                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
872     } else {
873       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
874       // we will be adding.
875       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
876         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
877           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
878       } else {
879         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
880           PN->addIncoming(InVal, *PI);
881       }
882     }
883   }
884
885   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
886   // DestBB and remove BB.
887   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
888   BB->eraseFromParent();
889   ++NumBlocksElim;
890
891   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
892 }
893
894 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
895 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
896 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
897     const SmallVectorImpl<GCRelocateInst *> &AllRelocateCalls,
898     DenseMap<GCRelocateInst *, SmallVector<GCRelocateInst *, 2>>
899         &RelocateInstMap) {
900   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
901   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
902   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
903   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, GCRelocateInst *> RelocateIdxMap;
904   for (auto *ThisRelocate : AllRelocateCalls) {
905     auto K = std::make_pair(ThisRelocate->getBasePtrIndex(),
906                             ThisRelocate->getDerivedPtrIndex());
907     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, ThisRelocate));
908   }
909   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
910     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
911     if (Key.first == Key.second)
912       // Base relocation: nothing to insert
913       continue;
914
915     GCRelocateInst *I = Item.second;
916     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
917
918     // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
919     auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
920     if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
921       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
922       // that, if there are enough derived object relocates.
923       continue;
924
925     RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
926   }
927 }
928
929 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
930 // small integer constants
931 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
932                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
933   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
934     // Only accept small constant integer operands
935     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
936     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
937       return false;
938   }
939
940   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
941     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
942   return true;
943 }
944
945 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
946 // replace, computes a replacement, and affects it.
947 static bool
948 simplifyRelocatesOffABase(GCRelocateInst *RelocatedBase,
949                           const SmallVectorImpl<GCRelocateInst *> &Targets) {
950   bool MadeChange = false;
951   for (GCRelocateInst *ToReplace : Targets) {
952     assert(ToReplace->getBasePtrIndex() == RelocatedBase->getBasePtrIndex() &&
953            "Not relocating a derived object of the original base object");
954     if (ToReplace->getBasePtrIndex() == ToReplace->getDerivedPtrIndex()) {
955       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
956       continue;
957     }
958
959     if (RelocatedBase->getParent() != ToReplace->getParent()) {
960       // Base and derived relocates are in different basic blocks.
961       // In this case transform is only valid when base dominates derived
962       // relocate. However it would be too expensive to check dominance
963       // for each such relocate, so we skip the whole transformation.
964       continue;
965     }
966
967     Value *Base = ToReplace->getBasePtr();
968     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ToReplace->getDerivedPtr());
969     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
970       continue;
971
972     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
973     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
974       continue;
975
976     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
977     assert(RelocatedBase->getNextNode() &&
978            "Should always have one since it's not a terminator");
979
980     // Insert after RelocatedBase
981     IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
982     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
983
984     // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
985     // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
986     // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
987     // cases like this:
988     // bb1:
989     //  ...
990     //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
991     //  br label %merge
992     //
993     // bb2:
994     //  ...
995     //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
996     //  br label %merge
997     //
998     // merge:
999     //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
1000     //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
1001     //
1002     // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
1003     // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
1004     // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
1005     Value *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
1006     if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
1007       ActualRelocatedBase =
1008           Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType());
1009     }
1010     Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
1011         Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
1012     Replacement->takeName(ToReplace);
1013     // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
1014     // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
1015     Value *ActualReplacement = Replacement;
1016     if (Replacement->getType() != ToReplace->getType()) {
1017       ActualReplacement =
1018           Builder.CreateBitCast(Replacement, ToReplace->getType());
1019     }
1020     ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
1021     ToReplace->eraseFromParent();
1022
1023     MadeChange = true;
1024   }
1025   return MadeChange;
1026 }
1027
1028 // Turns this:
1029 //
1030 // %base = ...
1031 // %ptr = gep %base + 15
1032 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
1033 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
1034 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
1035 // %val = load %ptr'
1036 //
1037 // into this:
1038 //
1039 // %base = ...
1040 // %ptr = gep %base + 15
1041 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
1042 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
1043 // %ptr' = gep %base' + 15
1044 // %val = load %ptr'
1045 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
1046   bool MadeChange = false;
1047   SmallVector<GCRelocateInst *, 2> AllRelocateCalls;
1048
1049   for (auto *U : I.users())
1050     if (GCRelocateInst *Relocate = dyn_cast<GCRelocateInst>(U))
1051       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
1052       AllRelocateCalls.push_back(Relocate);
1053
1054   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
1055   // relocation to mangle
1056   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
1057     return false;
1058
1059   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
1060   // corresponding derived relocate instructions
1061   DenseMap<GCRelocateInst *, SmallVector<GCRelocateInst *, 2>> RelocateInstMap;
1062   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
1063   if (RelocateInstMap.empty())
1064     return false;
1065
1066   for (auto &Item : RelocateInstMap)
1067     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
1068     // Item.second is the vector of Targets to replace
1069     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
1070   return MadeChange;
1071 }
1072
1073 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
1074 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
1075   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
1076
1077   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
1078   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
1079
1080   bool MadeChange = false;
1081   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
1082        UI != E; ) {
1083     Use &TheUse = UI.getUse();
1084     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1085
1086     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
1087     // appropriate predecessor block.
1088     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1089     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1090       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
1091     }
1092
1093     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1094     ++UI;
1095
1096     // The first insertion point of a block containing an EH pad is after the
1097     // pad.  If the pad is the user, we cannot sink the cast past the pad.
1098     if (User->isEHPad())
1099       continue;
1100
1101     // If the block selected to receive the cast is an EH pad that does not
1102     // allow non-PHI instructions before the terminator, we can't sink the
1103     // cast.
1104     if (UserBB->getTerminator()->isEHPad())
1105       continue;
1106
1107     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
1108     if (UserBB == DefBB) continue;
1109
1110     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
1111     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
1112
1113     if (!InsertedCast) {
1114       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1115       assert(InsertPt != UserBB->end());
1116       InsertedCast = CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0),
1117                                       CI->getType(), "", &*InsertPt);
1118     }
1119
1120     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
1121     TheUse = InsertedCast;
1122     MadeChange = true;
1123     ++NumCastUses;
1124   }
1125
1126   // If we removed all uses, nuke the cast.
1127   if (CI->use_empty()) {
1128     CI->eraseFromParent();
1129     MadeChange = true;
1130   }
1131
1132   return MadeChange;
1133 }
1134
1135 /// If the specified cast instruction is a noop copy (e.g. it's casting from
1136 /// one pointer type to another, i32->i8 on PPC), sink it into user blocks to
1137 /// reduce the number of virtual registers that must be created and coalesced.
1138 ///
1139 /// Return true if any changes are made.
1140 ///
1141 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI,
1142                                        const DataLayout &DL) {
1143   // Sink only "cheap" (or nop) address-space casts.  This is a weaker condition
1144   // than sinking only nop casts, but is helpful on some platforms.
1145   if (auto *ASC = dyn_cast<AddrSpaceCastInst>(CI)) {
1146     if (!TLI.isCheapAddrSpaceCast(ASC->getSrcAddressSpace(),
1147                                   ASC->getDestAddressSpace()))
1148       return false;
1149   }
1150
1151   // If this is a noop copy,
1152   EVT SrcVT = TLI.getValueType(DL, CI->getOperand(0)->getType());
1153   EVT DstVT = TLI.getValueType(DL, CI->getType());
1154
1155   // This is an fp<->int conversion?
1156   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
1157     return false;
1158
1159   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
1160   // isn't a noop.
1161   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
1162
1163   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
1164   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
1165   // are.
1166   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
1167       TargetLowering::TypePromoteInteger)
1168     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
1169   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
1170       TargetLowering::TypePromoteInteger)
1171     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
1172
1173   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
1174   if (SrcVT != DstVT)
1175     return false;
1176
1177   return SinkCast(CI);
1178 }
1179
1180 /// Try to combine CI into a call to the llvm.uadd.with.overflow intrinsic if
1181 /// possible.
1182 ///
1183 /// Return true if any changes were made.
1184 static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
1185   Value *A, *B;
1186   Instruction *AddI;
1187   if (!match(CI,
1188              m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
1189     return false;
1190
1191   Type *Ty = AddI->getType();
1192   if (!isa<IntegerType>(Ty))
1193     return false;
1194
1195   // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
1196   // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
1197   // block containing the icmp:
1198
1199   if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
1200     return false;
1201
1202 #ifndef NDEBUG
1203   // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
1204   // for now:
1205   if (AddI->hasOneUse())
1206     assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
1207 #endif
1208
1209   Module *M = CI->getModule();
1210   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
1211
1212   auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
1213
1214   auto *UAddWithOverflow =
1215       CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
1216   auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
1217   auto *Overflow =
1218       ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
1219
1220   CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
1221   AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
1222   CI->eraseFromParent();
1223   AddI->eraseFromParent();
1224   return true;
1225 }
1226
1227 /// Sink the given CmpInst into user blocks to reduce the number of virtual
1228 /// registers that must be created and coalesced. This is a clear win except on
1229 /// targets with multiple condition code registers (PowerPC), where it might
1230 /// lose; some adjustment may be wanted there.
1231 ///
1232 /// Return true if any changes are made.
1233 static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI, const TargetLowering *TLI) {
1234   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
1235
1236   // Avoid sinking soft-FP comparisons, since this can move them into a loop.
1237   if (TLI && TLI->useSoftFloat() && isa<FCmpInst>(CI))
1238     return false;
1239
1240   // Only insert a cmp in each block once.
1241   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
1242
1243   bool MadeChange = false;
1244   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
1245        UI != E; ) {
1246     Use &TheUse = UI.getUse();
1247     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1248
1249     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1250     ++UI;
1251
1252     // Don't bother for PHI nodes.
1253     if (isa<PHINode>(User))
1254       continue;
1255
1256     // Figure out which BB this cmp is used in.
1257     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1258
1259     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
1260     if (UserBB == DefBB) continue;
1261
1262     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
1263     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
1264
1265     if (!InsertedCmp) {
1266       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1267       assert(InsertPt != UserBB->end());
1268       InsertedCmp =
1269           CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(),
1270                           CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), "", &*InsertPt);
1271       // Propagate the debug info.
1272       InsertedCmp->setDebugLoc(CI->getDebugLoc());
1273     }
1274
1275     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
1276     TheUse = InsertedCmp;
1277     MadeChange = true;
1278     ++NumCmpUses;
1279   }
1280
1281   // If we removed all uses, nuke the cmp.
1282   if (CI->use_empty()) {
1283     CI->eraseFromParent();
1284     MadeChange = true;
1285   }
1286
1287   return MadeChange;
1288 }
1289
1290 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI, const TargetLowering *TLI) {
1291   if (SinkCmpExpression(CI, TLI))
1292     return true;
1293
1294   if (CombineUAddWithOverflow(CI))
1295     return true;
1296
1297   return false;
1298 }
1299
1300 /// Duplicate and sink the given 'and' instruction into user blocks where it is
1301 /// used in a compare to allow isel to generate better code for targets where
1302 /// this operation can be combined.
1303 ///
1304 /// Return true if any changes are made.
1305 static bool sinkAndCmp0Expression(Instruction *AndI,
1306                                   const TargetLowering &TLI,
1307                                   SetOfInstrs &InsertedInsts) {
1308   // Double-check that we're not trying to optimize an instruction that was
1309   // already optimized by some other part of this pass.
1310   assert(!InsertedInsts.count(AndI) &&
1311          "Attempting to optimize already optimized and instruction");
1312   (void) InsertedInsts;
1313
1314   // Nothing to do for single use in same basic block.
1315   if (AndI->hasOneUse() &&
1316       AndI->getParent() == cast<Instruction>(*AndI->user_begin())->getParent())
1317     return false;
1318
1319   // Try to avoid cases where sinking/duplicating is likely to increase register
1320   // pressure.
1321   if (!isa<ConstantInt>(AndI->getOperand(0)) &&
1322       !isa<ConstantInt>(AndI->getOperand(1)) &&
1323       AndI->getOperand(0)->hasOneUse() && AndI->getOperand(1)->hasOneUse())
1324     return false;
1325
1326   for (auto *U : AndI->users()) {
1327     Instruction *User = cast<Instruction>(U);
1328
1329     // Only sink for and mask feeding icmp with 0.
1330     if (!isa<ICmpInst>(User))
1331       return false;
1332
1333     auto *CmpC = dyn_cast<ConstantInt>(User->getOperand(1));
1334     if (!CmpC || !CmpC->isZero())
1335       return false;
1336   }
1337
1338   if (!TLI.isMaskAndCmp0FoldingBeneficial(*AndI))
1339     return false;
1340
1341   DEBUG(dbgs() << "found 'and' feeding only icmp 0;\n");
1342   DEBUG(AndI->getParent()->dump());
1343
1344   // Push the 'and' into the same block as the icmp 0.  There should only be
1345   // one (icmp (and, 0)) in each block, since CSE/GVN should have removed any
1346   // others, so we don't need to keep track of which BBs we insert into.
1347   for (Value::user_iterator UI = AndI->user_begin(), E = AndI->user_end();
1348        UI != E; ) {
1349     Use &TheUse = UI.getUse();
1350     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1351
1352     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1353     ++UI;
1354
1355     DEBUG(dbgs() << "sinking 'and' use: " << *User << "\n");
1356
1357     // Keep the 'and' in the same place if the use is already in the same block.
1358     Instruction *InsertPt =
1359         User->getParent() == AndI->getParent() ? AndI : User;
1360     Instruction *InsertedAnd =
1361         BinaryOperator::Create(Instruction::And, AndI->getOperand(0),
1362                                AndI->getOperand(1), "", InsertPt);
1363     // Propagate the debug info.
1364     InsertedAnd->setDebugLoc(AndI->getDebugLoc());
1365
1366     // Replace a use of the 'and' with a use of the new 'and'.
1367     TheUse = InsertedAnd;
1368     ++NumAndUses;
1369     DEBUG(User->getParent()->dump());
1370   }
1371
1372   // We removed all uses, nuke the and.
1373   AndI->eraseFromParent();
1374   return true;
1375 }
1376
1377 /// Check if the candidates could be combined with a shift instruction, which
1378 /// includes:
1379 /// 1. Truncate instruction
1380 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
1381 /// imm & (imm+1) == 0
1382 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
1383   if (!isa<TruncInst>(User)) {
1384     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
1385         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
1386       return false;
1387
1388     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
1389
1390     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
1391       return false;
1392   }
1393   return true;
1394 }
1395
1396 /// Sink both shift and truncate instruction to the use of truncate's BB.
1397 static bool
1398 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
1399                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
1400                      const TargetLowering &TLI, const DataLayout &DL) {
1401   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1402   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
1403   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
1404   bool MadeChange = false;
1405
1406   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
1407                             TruncE = TruncI->user_end();
1408        TruncUI != TruncE;) {
1409
1410     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
1411     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
1412     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1413
1414     ++TruncUI;
1415
1416     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
1417     if (!ISDOpcode)
1418       continue;
1419
1420     // If the use is actually a legal node, there will not be an
1421     // implicit truncate.
1422     // FIXME: always querying the result type is just an
1423     // approximation; some nodes' legality is determined by the
1424     // operand or other means. There's no good way to find out though.
1425     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
1426             ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, TruncUser->getType(), true)))
1427       continue;
1428
1429     // Don't bother for PHI nodes.
1430     if (isa<PHINode>(TruncUser))
1431       continue;
1432
1433     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
1434
1435     if (UserBB == TruncUserBB)
1436       continue;
1437
1438     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
1439     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
1440
1441     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
1442       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
1443       assert(InsertPt != TruncUserBB->end());
1444       // Sink the shift
1445       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1446         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1447                                                    "", &*InsertPt);
1448       else
1449         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1450                                                    "", &*InsertPt);
1451
1452       // Sink the trunc
1453       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
1454       TruncInsertPt++;
1455       assert(TruncInsertPt != TruncUserBB->end());
1456
1457       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
1458                                        TruncI->getType(), "", &*TruncInsertPt);
1459
1460       MadeChange = true;
1461
1462       TruncTheUse = InsertedTrunc;
1463     }
1464   }
1465   return MadeChange;
1466 }
1467
1468 /// Sink the shift *right* instruction into user blocks if the uses could
1469 /// potentially be combined with this shift instruction and generate BitExtract
1470 /// instruction. It will only be applied if the architecture supports BitExtract
1471 /// instruction. Here is an example:
1472 /// BB1:
1473 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
1474 /// BB2:
1475 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
1476 /// ==>
1477 ///
1478 /// BB2:
1479 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
1480 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
1481 ///
1482 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
1483 /// instruction.
1484 /// Return true if any changes are made.
1485 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
1486                                 const TargetLowering &TLI,
1487                                 const DataLayout &DL) {
1488   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
1489
1490   /// Only insert instructions in each block once.
1491   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
1492
1493   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, ShiftI->getType()));
1494
1495   bool MadeChange = false;
1496   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
1497        UI != E;) {
1498     Use &TheUse = UI.getUse();
1499     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1500     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1501     ++UI;
1502
1503     // Don't bother for PHI nodes.
1504     if (isa<PHINode>(User))
1505       continue;
1506
1507     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
1508       continue;
1509
1510     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1511
1512     if (UserBB == DefBB) {
1513       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
1514       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
1515       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
1516       // instruction to the BB of TruncUse.
1517       // for example:
1518       // BB1:
1519       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
1520       // trunc.result = trunc shift.result to i16
1521       //
1522       // BB2:
1523       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
1524       //   not have i16 compare.
1525       // cmp i16 trunc.result, opnd2
1526       //
1527       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
1528           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
1529           // introduced in other basic blocks.
1530           &&
1531           (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, User->getType()))))
1532         MadeChange =
1533             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI, DL);
1534
1535       continue;
1536     }
1537     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
1538     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
1539
1540     if (!InsertedShift) {
1541       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1542       assert(InsertPt != UserBB->end());
1543
1544       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1545         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1546                                                    "", &*InsertPt);
1547       else
1548         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1549                                                    "", &*InsertPt);
1550
1551       MadeChange = true;
1552     }
1553
1554     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
1555     TheUse = InsertedShift;
1556   }
1557
1558   // If we removed all uses, nuke the shift.
1559   if (ShiftI->use_empty())
1560     ShiftI->eraseFromParent();
1561
1562   return MadeChange;
1563 }
1564
1565 /// If counting leading or trailing zeros is an expensive operation and a zero
1566 /// input is defined, add a check for zero to avoid calling the intrinsic.
1567 ///
1568 /// We want to transform:
1569 ///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 false)
1570 ///
1571 /// into:
1572 ///   entry:
1573 ///     %cmpz = icmp eq i64 %A, 0
1574 ///     br i1 %cmpz, label %cond.end, label %cond.false
1575 ///   cond.false:
1576 ///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 true)
1577 ///     br label %cond.end
1578 ///   cond.end:
1579 ///     %ctz = phi i64 [ 64, %entry ], [ %z, %cond.false ]
1580 ///
1581 /// If the transform is performed, return true and set ModifiedDT to true.
1582 static bool despeculateCountZeros(IntrinsicInst *CountZeros,
1583                                   const TargetLowering *TLI,
1584                                   const DataLayout *DL,
1585                                   bool &ModifiedDT) {
1586   if (!TLI || !DL)
1587     return false;
1588
1589   // If a zero input is undefined, it doesn't make sense to despeculate that.
1590   if (match(CountZeros->getOperand(1), m_One()))
1591     return false;
1592
1593   // If it's cheap to speculate, there's nothing to do.
1594   auto IntrinsicID = CountZeros->getIntrinsicID();
1595   if ((IntrinsicID == Intrinsic::cttz && TLI->isCheapToSpeculateCttz()) ||
1596       (IntrinsicID == Intrinsic::ctlz && TLI->isCheapToSpeculateCtlz()))
1597     return false;
1598
1599   // Only handle legal scalar cases. Anything else requires too much work.
1600   Type *Ty = CountZeros->getType();
1601   unsigned SizeInBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1602   if (Ty->isVectorTy() || SizeInBits > DL->getLargestLegalIntTypeSizeInBits())
1603     return false;
1604
1605   // The intrinsic will be sunk behind a compare against zero and branch.
1606   BasicBlock *StartBlock = CountZeros->getParent();
1607   BasicBlock *CallBlock = StartBlock->splitBasicBlock(CountZeros, "cond.false");
1608
1609   // Create another block after the count zero intrinsic. A PHI will be added
1610   // in this block to select the result of the intrinsic or the bit-width
1611   // constant if the input to the intrinsic is zero.
1612   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(CountZeros));
1613   BasicBlock *EndBlock = CallBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "cond.end");
1614
1615   // Set up a builder to create a compare, conditional branch, and PHI.
1616   IRBuilder<> Builder(CountZeros->getContext());
1617   Builder.SetInsertPoint(StartBlock->getTerminator());
1618   Builder.SetCurrentDebugLocation(CountZeros->getDebugLoc());
1619
1620   // Replace the unconditional branch that was created by the first split with
1621   // a compare against zero and a conditional branch.
1622   Value *Zero = Constant::getNullValue(Ty);
1623   Value *Cmp = Builder.CreateICmpEQ(CountZeros->getOperand(0), Zero, "cmpz");
1624   Builder.CreateCondBr(Cmp, EndBlock, CallBlock);
1625   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1626
1627   // Create a PHI in the end block to select either the output of the intrinsic
1628   // or the bit width of the operand.
1629   Builder.SetInsertPoint(&EndBlock->front());
1630   PHINode *PN = Builder.CreatePHI(Ty, 2, "ctz");
1631   CountZeros->replaceAllUsesWith(PN);
1632   Value *BitWidth = Builder.getInt(APInt(SizeInBits, SizeInBits));
1633   PN->addIncoming(BitWidth, StartBlock);
1634   PN->addIncoming(CountZeros, CallBlock);
1635
1636   // We are explicitly handling the zero case, so we can set the intrinsic's
1637   // undefined zero argument to 'true'. This will also prevent reprocessing the
1638   // intrinsic; we only despeculate when a zero input is defined.
1639   CountZeros->setArgOperand(1, Builder.getTrue());
1640   ModifiedDT = true;
1641   return true;
1642 }
1643
1644 // This class provides helper functions to expand a memcmp library call into an
1645 // inline expansion.
1646 class MemCmpExpansion {
1647   struct ResultBlock {
1648     BasicBlock *BB;
1649     PHINode *PhiSrc1;
1650     PHINode *PhiSrc2;
1651     ResultBlock();
1652   };
1653
1654   CallInst *CI;
1655   ResultBlock ResBlock;
1656   unsigned MaxLoadSize;
1657   unsigned NumBlocks;
1658   unsigned NumBlocksNonOneByte;
1659   unsigned NumLoadsPerBlock;
1660   std::vector<BasicBlock *> LoadCmpBlocks;
1661   BasicBlock *EndBlock;
1662   PHINode *PhiRes;
1663   bool IsUsedForZeroCmp;
1664   const DataLayout &DL;
1665
1666   int calculateNumBlocks(unsigned Size);
1667   void createLoadCmpBlocks();
1668   void createResultBlock();
1669   void setupResultBlockPHINodes();
1670   void setupEndBlockPHINodes();
1671   void emitLoadCompareBlock(unsigned Index, int LoadSize, int GEPIndex);
1672   Value *getCompareLoadPairs(unsigned Index, unsigned Size,
1673                              unsigned &NumBytesProcessed, IRBuilder<> &Builder);
1674   void emitLoadCompareBlockMultipleLoads(unsigned Index, unsigned Size,
1675                                          unsigned &NumBytesProcessed);
1676   void emitLoadCompareByteBlock(unsigned Index, int GEPIndex);
1677   void emitMemCmpResultBlock();
1678   Value *getMemCmpExpansionZeroCase(unsigned Size);
1679   Value *getMemCmpEqZeroOneBlock(unsigned Size);
1680   unsigned getLoadSize(unsigned Size);
1681   unsigned getNumLoads(unsigned Size);
1682
1683 public:
1684   MemCmpExpansion(CallInst *CI, uint64_t Size, unsigned MaxLoadSize,
1685                   unsigned NumLoadsPerBlock, const DataLayout &DL);
1686   Value *getMemCmpExpansion(uint64_t Size);
1687 };
1688
1689 MemCmpExpansion::ResultBlock::ResultBlock()
1690     : BB(nullptr), PhiSrc1(nullptr), PhiSrc2(nullptr) {}
1691
1692 // Initialize the basic block structure required for expansion of memcmp call
1693 // with given maximum load size and memcmp size parameter.
1694 // This structure includes:
1695 // 1. A list of load compare blocks - LoadCmpBlocks.
1696 // 2. An EndBlock, split from original instruction point, which is the block to
1697 // return from.
1698 // 3. ResultBlock, block to branch to for early exit when a
1699 // LoadCmpBlock finds a difference.
1700 MemCmpExpansion::MemCmpExpansion(CallInst *CI, uint64_t Size,
1701                                  unsigned MaxLoadSize, unsigned LoadsPerBlock,
1702                                  const DataLayout &TheDataLayout)
1703     : CI(CI), MaxLoadSize(MaxLoadSize), NumLoadsPerBlock(LoadsPerBlock),
1704       DL(TheDataLayout) {
1705
1706   // A memcmp with zero-comparison with only one block of load and compare does
1707   // not need to set up any extra blocks. This case could be handled in the DAG,
1708   // but since we have all of the machinery to flexibly expand any memcpy here,
1709   // we choose to handle this case too to avoid fragmented lowering.
1710   IsUsedForZeroCmp = isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI);
1711   NumBlocks = calculateNumBlocks(Size);
1712   if (!IsUsedForZeroCmp || NumBlocks != 1) {
1713     BasicBlock *StartBlock = CI->getParent();
1714     EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(CI, "endblock");
1715     setupEndBlockPHINodes();
1716     createResultBlock();
1717
1718     // If return value of memcmp is not used in a zero equality, we need to
1719     // calculate which source was larger. The calculation requires the
1720     // two loaded source values of each load compare block.
1721     // These will be saved in the phi nodes created by setupResultBlockPHINodes.
1722     if (!IsUsedForZeroCmp)
1723       setupResultBlockPHINodes();
1724
1725     // Create the number of required load compare basic blocks.
1726     createLoadCmpBlocks();
1727
1728     // Update the terminator added by splitBasicBlock to branch to the first
1729     // LoadCmpBlock.
1730     StartBlock->getTerminator()->setSuccessor(0, LoadCmpBlocks[0]);
1731   }
1732
1733   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1734   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1735 }
1736
1737 void MemCmpExpansion::createLoadCmpBlocks() {
1738   for (unsigned i = 0; i < NumBlocks; i++) {
1739     BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(CI->getContext(), "loadbb",
1740                                         EndBlock->getParent(), EndBlock);
1741     LoadCmpBlocks.push_back(BB);
1742   }
1743 }
1744
1745 void MemCmpExpansion::createResultBlock() {
1746   ResBlock.BB = BasicBlock::Create(CI->getContext(), "res_block",
1747                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
1748 }
1749
1750 // This function creates the IR instructions for loading and comparing 1 byte.
1751 // It loads 1 byte from each source of the memcmp parameters with the given
1752 // GEPIndex. It then subtracts the two loaded values and adds this result to the
1753 // final phi node for selecting the memcmp result.
1754 void MemCmpExpansion::emitLoadCompareByteBlock(unsigned Index, int GEPIndex) {
1755   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1756
1757   Value *Source1 = CI->getArgOperand(0);
1758   Value *Source2 = CI->getArgOperand(1);
1759
1760   Builder.SetInsertPoint(LoadCmpBlocks[Index]);
1761   Type *LoadSizeType = Type::getInt8Ty(CI->getContext());
1762   // Cast source to LoadSizeType*.
1763   if (Source1->getType() != LoadSizeType)
1764     Source1 = Builder.CreateBitCast(Source1, LoadSizeType->getPointerTo());
1765   if (Source2->getType() != LoadSizeType)
1766     Source2 = Builder.CreateBitCast(Source2, LoadSizeType->getPointerTo());
1767
1768   // Get the base address using the GEPIndex.
1769   if (GEPIndex != 0) {
1770     Source1 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source1,
1771                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1772     Source2 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source2,
1773                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1774   }
1775
1776   Value *LoadSrc1 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source1);
1777   Value *LoadSrc2 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source2);
1778
1779   LoadSrc1 = Builder.CreateZExt(LoadSrc1, Type::getInt32Ty(CI->getContext()));
1780   LoadSrc2 = Builder.CreateZExt(LoadSrc2, Type::getInt32Ty(CI->getContext()));
1781   Value *Diff = Builder.CreateSub(LoadSrc1, LoadSrc2);
1782
1783   PhiRes->addIncoming(Diff, LoadCmpBlocks[Index]);
1784
1785   if (Index < (LoadCmpBlocks.size() - 1)) {
1786     // Early exit branch if difference found to EndBlock. Otherwise, continue to
1787     // next LoadCmpBlock,
1788     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Diff,
1789                                     ConstantInt::get(Diff->getType(), 0));
1790     BranchInst *CmpBr =
1791         BranchInst::Create(EndBlock, LoadCmpBlocks[Index + 1], Cmp);
1792     Builder.Insert(CmpBr);
1793   } else {
1794     // The last block has an unconditional branch to EndBlock.
1795     BranchInst *CmpBr = BranchInst::Create(EndBlock);
1796     Builder.Insert(CmpBr);
1797   }
1798 }
1799
1800 unsigned MemCmpExpansion::getNumLoads(unsigned Size) {
1801   return (Size / MaxLoadSize) + countPopulation(Size % MaxLoadSize);
1802 }
1803
1804 unsigned MemCmpExpansion::getLoadSize(unsigned Size) {
1805   return MinAlign(PowerOf2Floor(Size), MaxLoadSize);
1806 }
1807
1808 /// Generate an equality comparison for one or more pairs of loaded values.
1809 /// This is used in the case where the memcmp() call is compared equal or not
1810 /// equal to zero.
1811 Value *MemCmpExpansion::getCompareLoadPairs(unsigned Index, unsigned Size,
1812                                             unsigned &NumBytesProcessed,
1813                                             IRBuilder<> &Builder) {
1814   std::vector<Value *> XorList, OrList;
1815   Value *Diff;
1816
1817   unsigned RemainingBytes = Size - NumBytesProcessed;
1818   unsigned NumLoadsRemaining = getNumLoads(RemainingBytes);
1819   unsigned NumLoads = std::min(NumLoadsRemaining, NumLoadsPerBlock);
1820
1821   // For a single-block expansion, start inserting before the memcmp call.
1822   if (LoadCmpBlocks.empty())
1823     Builder.SetInsertPoint(CI);
1824   else
1825     Builder.SetInsertPoint(LoadCmpBlocks[Index]);
1826
1827   Value *Cmp = nullptr;
1828   for (unsigned i = 0; i < NumLoads; ++i) {
1829     unsigned LoadSize = getLoadSize(RemainingBytes);
1830     unsigned GEPIndex = NumBytesProcessed / LoadSize;
1831     NumBytesProcessed += LoadSize;
1832     RemainingBytes -= LoadSize;
1833
1834     Type *LoadSizeType = IntegerType::get(CI->getContext(), LoadSize * 8);
1835     Type *MaxLoadType = IntegerType::get(CI->getContext(), MaxLoadSize * 8);
1836
1837     Value *Source1 = CI->getArgOperand(0);
1838     Value *Source2 = CI->getArgOperand(1);
1839
1840     // Cast source to LoadSizeType*.
1841     if (Source1->getType() != LoadSizeType)
1842       Source1 = Builder.CreateBitCast(Source1, LoadSizeType->getPointerTo());
1843     if (Source2->getType() != LoadSizeType)
1844       Source2 = Builder.CreateBitCast(Source2, LoadSizeType->getPointerTo());
1845
1846     // Get the base address using the GEPIndex.
1847     if (GEPIndex != 0) {
1848       Source1 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source1,
1849                                   ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1850       Source2 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source2,
1851                                   ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1852     }
1853
1854     // Load LoadSizeType from the base address.
1855     Value *LoadSrc1 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source1);
1856     Value *LoadSrc2 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source2);
1857     if (NumLoads != 1) {
1858       if (LoadSizeType != MaxLoadType) {
1859         LoadSrc1 = Builder.CreateZExtOrTrunc(LoadSrc1, MaxLoadType);
1860         LoadSrc2 = Builder.CreateZExtOrTrunc(LoadSrc2, MaxLoadType);
1861       }
1862       // If we have multiple loads per block, we need to generate a composite
1863       // comparison using xor+or.
1864       Diff = Builder.CreateXor(LoadSrc1, LoadSrc2);
1865       Diff = Builder.CreateZExtOrTrunc(Diff, MaxLoadType);
1866       XorList.push_back(Diff);
1867     } else {
1868       // If there's only one load per block, we just compare the loaded values.
1869       Cmp = Builder.CreateICmpNE(LoadSrc1, LoadSrc2);
1870     }
1871   }
1872
1873   auto pairWiseOr = [&](std::vector<Value *> &InList) -> std::vector<Value *> {
1874     std::vector<Value *> OutList;
1875     for (unsigned i = 0; i < InList.size() - 1; i = i + 2) {
1876       Value *Or = Builder.CreateOr(InList[i], InList[i + 1]);
1877       OutList.push_back(Or);
1878     }
1879     if (InList.size() % 2 != 0)
1880       OutList.push_back(InList.back());
1881     return OutList;
1882   };
1883
1884   if (!Cmp) {
1885     // Pairwise OR the XOR results.
1886     OrList = pairWiseOr(XorList);
1887
1888     // Pairwise OR the OR results until one result left.
1889     while (OrList.size() != 1) {
1890       OrList = pairWiseOr(OrList);
1891     }
1892     Cmp = Builder.CreateICmpNE(OrList[0], ConstantInt::get(Diff->getType(), 0));
1893   }
1894
1895   return Cmp;
1896 }
1897
1898 void MemCmpExpansion::emitLoadCompareBlockMultipleLoads(
1899     unsigned Index, unsigned Size, unsigned &NumBytesProcessed) {
1900   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1901   Value *Cmp = getCompareLoadPairs(Index, Size, NumBytesProcessed, Builder);
1902
1903   BasicBlock *NextBB = (Index == (LoadCmpBlocks.size() - 1))
1904                            ? EndBlock
1905                            : LoadCmpBlocks[Index + 1];
1906   // Early exit branch if difference found to ResultBlock. Otherwise,
1907   // continue to next LoadCmpBlock or EndBlock.
1908   BranchInst *CmpBr = BranchInst::Create(ResBlock.BB, NextBB, Cmp);
1909   Builder.Insert(CmpBr);
1910
1911   // Add a phi edge for the last LoadCmpBlock to Endblock with a value of 0
1912   // since early exit to ResultBlock was not taken (no difference was found in
1913   // any of the bytes).
1914   if (Index == LoadCmpBlocks.size() - 1) {
1915     Value *Zero = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 0);
1916     PhiRes->addIncoming(Zero, LoadCmpBlocks[Index]);
1917   }
1918 }
1919
1920 // This function creates the IR intructions for loading and comparing using the
1921 // given LoadSize. It loads the number of bytes specified by LoadSize from each
1922 // source of the memcmp parameters. It then does a subtract to see if there was
1923 // a difference in the loaded values. If a difference is found, it branches
1924 // with an early exit to the ResultBlock for calculating which source was
1925 // larger. Otherwise, it falls through to the either the next LoadCmpBlock or
1926 // the EndBlock if this is the last LoadCmpBlock. Loading 1 byte is handled with
1927 // a special case through emitLoadCompareByteBlock. The special handling can
1928 // simply subtract the loaded values and add it to the result phi node.
1929 void MemCmpExpansion::emitLoadCompareBlock(unsigned Index, int LoadSize,
1930                                            int GEPIndex) {
1931   if (LoadSize == 1) {
1932     MemCmpExpansion::emitLoadCompareByteBlock(Index, GEPIndex);
1933     return;
1934   }
1935
1936   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1937
1938   Type *LoadSizeType = IntegerType::get(CI->getContext(), LoadSize * 8);
1939   Type *MaxLoadType = IntegerType::get(CI->getContext(), MaxLoadSize * 8);
1940
1941   Value *Source1 = CI->getArgOperand(0);
1942   Value *Source2 = CI->getArgOperand(1);
1943
1944   Builder.SetInsertPoint(LoadCmpBlocks[Index]);
1945   // Cast source to LoadSizeType*.
1946   if (Source1->getType() != LoadSizeType)
1947     Source1 = Builder.CreateBitCast(Source1, LoadSizeType->getPointerTo());
1948   if (Source2->getType() != LoadSizeType)
1949     Source2 = Builder.CreateBitCast(Source2, LoadSizeType->getPointerTo());
1950
1951   // Get the base address using the GEPIndex.
1952   if (GEPIndex != 0) {
1953     Source1 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source1,
1954                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1955     Source2 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source2,
1956                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1957   }
1958
1959   // Load LoadSizeType from the base address.
1960   Value *LoadSrc1 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source1);
1961   Value *LoadSrc2 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source2);
1962
1963   if (DL.isLittleEndian()) {
1964     Function *F = LoadCmpBlocks[Index]->getParent();
1965
1966     Function *Bswap = Intrinsic::getDeclaration(F->getParent(),
1967                                                 Intrinsic::bswap, LoadSizeType);
1968     LoadSrc1 = Builder.CreateCall(Bswap, LoadSrc1);
1969     LoadSrc2 = Builder.CreateCall(Bswap, LoadSrc2);
1970   }
1971
1972   if (LoadSizeType != MaxLoadType) {
1973     LoadSrc1 = Builder.CreateZExtOrTrunc(LoadSrc1, MaxLoadType);
1974     LoadSrc2 = Builder.CreateZExtOrTrunc(LoadSrc2, MaxLoadType);
1975   }
1976
1977   // Add the loaded values to the phi nodes for calculating memcmp result only
1978   // if result is not used in a zero equality.
1979   if (!IsUsedForZeroCmp) {
1980     ResBlock.PhiSrc1->addIncoming(LoadSrc1, LoadCmpBlocks[Index]);
1981     ResBlock.PhiSrc2->addIncoming(LoadSrc2, LoadCmpBlocks[Index]);
1982   }
1983
1984   Value *Diff = Builder.CreateSub(LoadSrc1, LoadSrc2);
1985
1986   Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Diff,
1987                                   ConstantInt::get(Diff->getType(), 0));
1988   BasicBlock *NextBB = (Index == (LoadCmpBlocks.size() - 1))
1989                            ? EndBlock
1990                            : LoadCmpBlocks[Index + 1];
1991   // Early exit branch if difference found to ResultBlock. Otherwise, continue
1992   // to next LoadCmpBlock or EndBlock.
1993   BranchInst *CmpBr = BranchInst::Create(ResBlock.BB, NextBB, Cmp);
1994   Builder.Insert(CmpBr);
1995
1996   // Add a phi edge for the last LoadCmpBlock to Endblock with a value of 0
1997   // since early exit to ResultBlock was not taken (no difference was found in
1998   // any of the bytes).
1999   if (Index == LoadCmpBlocks.size() - 1) {
2000     Value *Zero = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 0);
2001     PhiRes->addIncoming(Zero, LoadCmpBlocks[Index]);
2002   }
2003 }
2004
2005 // This function populates the ResultBlock with a sequence to calculate the
2006 // memcmp result. It compares the two loaded source values and returns -1 if
2007 // src1 < src2 and 1 if src1 > src2.
2008 void MemCmpExpansion::emitMemCmpResultBlock() {
2009   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2010
2011   // Special case: if memcmp result is used in a zero equality, result does not
2012   // need to be calculated and can simply return 1.
2013   if (IsUsedForZeroCmp) {
2014     BasicBlock::iterator InsertPt = ResBlock.BB->getFirstInsertionPt();
2015     Builder.SetInsertPoint(ResBlock.BB, InsertPt);
2016     Value *Res = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 1);
2017     PhiRes->addIncoming(Res, ResBlock.BB);
2018     BranchInst *NewBr = BranchInst::Create(EndBlock);
2019     Builder.Insert(NewBr);
2020     return;
2021   }
2022   BasicBlock::iterator InsertPt = ResBlock.BB->getFirstInsertionPt();
2023   Builder.SetInsertPoint(ResBlock.BB, InsertPt);
2024
2025   Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, ResBlock.PhiSrc1,
2026                                   ResBlock.PhiSrc2);
2027
2028   Value *Res =
2029       Builder.CreateSelect(Cmp, ConstantInt::get(Builder.getInt32Ty(), -1),
2030                            ConstantInt::get(Builder.getInt32Ty(), 1));
2031
2032   BranchInst *NewBr = BranchInst::Create(EndBlock);
2033   Builder.Insert(NewBr);
2034   PhiRes->addIncoming(Res, ResBlock.BB);
2035 }
2036
2037 int MemCmpExpansion::calculateNumBlocks(unsigned Size) {
2038   int NumBlocks = 0;
2039   bool HaveOneByteLoad = false;
2040   unsigned RemainingSize = Size;
2041   unsigned LoadSize = MaxLoadSize;
2042   while (RemainingSize) {
2043     if (LoadSize == 1)
2044       HaveOneByteLoad = true;
2045     NumBlocks += RemainingSize / LoadSize;
2046     RemainingSize = RemainingSize % LoadSize;
2047     LoadSize = LoadSize / 2;
2048   }
2049   NumBlocksNonOneByte = HaveOneByteLoad ? (NumBlocks - 1) : NumBlocks;
2050
2051   if (IsUsedForZeroCmp)
2052     NumBlocks = NumBlocks / NumLoadsPerBlock +
2053                 (NumBlocks % NumLoadsPerBlock != 0 ? 1 : 0);
2054
2055   return NumBlocks;
2056 }
2057
2058 void MemCmpExpansion::setupResultBlockPHINodes() {
2059   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2060   Type *MaxLoadType = IntegerType::get(CI->getContext(), MaxLoadSize * 8);
2061   Builder.SetInsertPoint(ResBlock.BB);
2062   ResBlock.PhiSrc1 =
2063       Builder.CreatePHI(MaxLoadType, NumBlocksNonOneByte, "phi.src1");
2064   ResBlock.PhiSrc2 =
2065       Builder.CreatePHI(MaxLoadType, NumBlocksNonOneByte, "phi.src2");
2066 }
2067
2068 void MemCmpExpansion::setupEndBlockPHINodes() {
2069   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2070
2071   Builder.SetInsertPoint(&EndBlock->front());
2072   PhiRes = Builder.CreatePHI(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 2, "phi.res");
2073 }
2074
2075 Value *MemCmpExpansion::getMemCmpExpansionZeroCase(unsigned Size) {
2076   unsigned NumBytesProcessed = 0;
2077   // This loop populates each of the LoadCmpBlocks with the IR sequence to
2078   // handle multiple loads per block.
2079   for (unsigned i = 0; i < NumBlocks; ++i)
2080     emitLoadCompareBlockMultipleLoads(i, Size, NumBytesProcessed);
2081
2082   emitMemCmpResultBlock();
2083   return PhiRes;
2084 }
2085
2086 /// A memcmp expansion that compares equality with 0 and only has one block of
2087 /// load and compare can bypass the compare, branch, and phi IR that is required
2088 /// in the general case.
2089 Value *MemCmpExpansion::getMemCmpEqZeroOneBlock(unsigned Size) {
2090   unsigned NumBytesProcessed = 0;
2091   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2092   Value *Cmp = getCompareLoadPairs(0, Size, NumBytesProcessed, Builder);
2093   return Builder.CreateZExt(Cmp, Type::getInt32Ty(CI->getContext()));
2094 }
2095
2096 // This function expands the memcmp call into an inline expansion and returns
2097 // the memcmp result.
2098 Value *MemCmpExpansion::getMemCmpExpansion(uint64_t Size) {
2099   if (IsUsedForZeroCmp)
2100     return NumBlocks == 1 ? getMemCmpEqZeroOneBlock(Size) :
2101                             getMemCmpExpansionZeroCase(Size);
2102
2103   // This loop calls emitLoadCompareBlock for comparing Size bytes of the two
2104   // memcmp sources. It starts with loading using the maximum load size set by
2105   // the target. It processes any remaining bytes using a load size which is the
2106   // next smallest power of 2.
2107   int LoadSize = MaxLoadSize;
2108   int NumBytesToBeProcessed = Size;
2109   unsigned Index = 0;
2110   while (NumBytesToBeProcessed) {
2111     // Calculate how many blocks we can create with the current load size.
2112     int NumBlocks = NumBytesToBeProcessed / LoadSize;
2113     int GEPIndex = (Size - NumBytesToBeProcessed) / LoadSize;
2114     NumBytesToBeProcessed = NumBytesToBeProcessed % LoadSize;
2115
2116     // For each NumBlocks, populate the instruction sequence for loading and
2117     // comparing LoadSize bytes.
2118     while (NumBlocks--) {
2119       emitLoadCompareBlock(Index, LoadSize, GEPIndex);
2120       Index++;
2121       GEPIndex++;
2122     }
2123     // Get the next LoadSize to use.
2124     LoadSize = LoadSize / 2;
2125   }
2126
2127   emitMemCmpResultBlock();
2128   return PhiRes;
2129 }
2130
2131 // This function checks to see if an expansion of memcmp can be generated.
2132 // It checks for constant compare size that is less than the max inline size.
2133 // If an expansion cannot occur, returns false to leave as a library call.
2134 // Otherwise, the library call is replaced with a new IR instruction sequence.
2135 /// We want to transform:
2136 /// %call = call signext i32 @memcmp(i8* %0, i8* %1, i64 15)
2137 /// To:
2138 /// loadbb:
2139 ///  %0 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2140 ///  %1 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2141 ///  %2 = bitcast i8* %1 to i64*
2142 ///  %3 = bitcast i8* %0 to i64*
2143 ///  %4 = load i64, i64* %2
2144 ///  %5 = load i64, i64* %3
2145 ///  %6 = call i64 @llvm.bswap.i64(i64 %4)
2146 ///  %7 = call i64 @llvm.bswap.i64(i64 %5)
2147 ///  %8 = sub i64 %6, %7
2148 ///  %9 = icmp ne i64 %8, 0
2149 ///  br i1 %9, label %res_block, label %loadbb1
2150 /// res_block:                                        ; preds = %loadbb2,
2151 /// %loadbb1, %loadbb
2152 ///  %phi.src1 = phi i64 [ %6, %loadbb ], [ %22, %loadbb1 ], [ %36, %loadbb2 ]
2153 ///  %phi.src2 = phi i64 [ %7, %loadbb ], [ %23, %loadbb1 ], [ %37, %loadbb2 ]
2154 ///  %10 = icmp ult i64 %phi.src1, %phi.src2
2155 ///  %11 = select i1 %10, i32 -1, i32 1
2156 ///  br label %endblock
2157 /// loadbb1:                                          ; preds = %loadbb
2158 ///  %12 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2159 ///  %13 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2160 ///  %14 = bitcast i8* %13 to i32*
2161 ///  %15 = bitcast i8* %12 to i32*
2162 ///  %16 = getelementptr i32, i32* %14, i32 2
2163 ///  %17 = getelementptr i32, i32* %15, i32 2
2164 ///  %18 = load i32, i32* %16
2165 ///  %19 = load i32, i32* %17
2166 ///  %20 = call i32 @llvm.bswap.i32(i32 %18)
2167 ///  %21 = call i32 @llvm.bswap.i32(i32 %19)
2168 ///  %22 = zext i32 %20 to i64
2169 ///  %23 = zext i32 %21 to i64
2170 ///  %24 = sub i64 %22, %23
2171 ///  %25 = icmp ne i64 %24, 0
2172 ///  br i1 %25, label %res_block, label %loadbb2
2173 /// loadbb2:                                          ; preds = %loadbb1
2174 ///  %26 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2175 ///  %27 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2176 ///  %28 = bitcast i8* %27 to i16*
2177 ///  %29 = bitcast i8* %26 to i16*
2178 ///  %30 = getelementptr i16, i16* %28, i16 6
2179 ///  %31 = getelementptr i16, i16* %29, i16 6
2180 ///  %32 = load i16, i16* %30
2181 ///  %33 = load i16, i16* %31
2182 ///  %34 = call i16 @llvm.bswap.i16(i16 %32)
2183 ///  %35 = call i16 @llvm.bswap.i16(i16 %33)
2184 ///  %36 = zext i16 %34 to i64
2185 ///  %37 = zext i16 %35 to i64
2186 ///  %38 = sub i64 %36, %37
2187 ///  %39 = icmp ne i64 %38, 0
2188 ///  br i1 %39, label %res_block, label %loadbb3
2189 /// loadbb3:                                          ; preds = %loadbb2
2190 ///  %40 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2191 ///  %41 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2192 ///  %42 = getelementptr i8, i8* %41, i8 14
2193 ///  %43 = getelementptr i8, i8* %40, i8 14
2194 ///  %44 = load i8, i8* %42
2195 ///  %45 = load i8, i8* %43
2196 ///  %46 = zext i8 %44 to i32
2197 ///  %47 = zext i8 %45 to i32
2198 ///  %48 = sub i32 %46, %47
2199 ///  br label %endblock
2200 /// endblock:                                         ; preds = %res_block,
2201 /// %loadbb3
2202 ///  %phi.res = phi i32 [ %48, %loadbb3 ], [ %11, %res_block ]
2203 ///  ret i32 %phi.res
2204 static bool expandMemCmp(CallInst *CI, const TargetTransformInfo *TTI,
2205                          const TargetLowering *TLI, const DataLayout *DL) {
2206   NumMemCmpCalls++;
2207   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2208
2209   // TTI call to check if target would like to expand memcmp. Also, get the
2210   // MaxLoadSize.
2211   unsigned MaxLoadSize;
2212   if (!TTI->expandMemCmp(CI, MaxLoadSize))
2213     return false;
2214
2215   // Early exit from expansion if -Oz.
2216   if (CI->getFunction()->optForMinSize())
2217     return false;
2218
2219   // Early exit from expansion if size is not a constant.
2220   ConstantInt *SizeCast = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
2221   if (!SizeCast) {
2222     NumMemCmpNotConstant++;
2223     return false;
2224   }
2225
2226   // Early exit from expansion if size greater than max bytes to load.
2227   uint64_t SizeVal = SizeCast->getZExtValue();
2228   unsigned NumLoads = 0;
2229   unsigned RemainingSize = SizeVal;
2230   unsigned LoadSize = MaxLoadSize;
2231   while (RemainingSize) {
2232     NumLoads += RemainingSize / LoadSize;
2233     RemainingSize = RemainingSize % LoadSize;
2234     LoadSize = LoadSize / 2;
2235   }
2236
2237   if (NumLoads > TLI->getMaxExpandSizeMemcmp(CI->getFunction()->optForSize())) {
2238     NumMemCmpGreaterThanMax++;
2239     return false;
2240   }
2241
2242   NumMemCmpInlined++;
2243
2244   // MemCmpHelper object creates and sets up basic blocks required for
2245   // expanding memcmp with size SizeVal.
2246   unsigned NumLoadsPerBlock = MemCmpNumLoadsPerBlock;
2247   MemCmpExpansion MemCmpHelper(CI, SizeVal, MaxLoadSize, NumLoadsPerBlock, *DL);
2248
2249   Value *Res = MemCmpHelper.getMemCmpExpansion(SizeVal);
2250
2251   // Replace call with result of expansion and erase call.
2252   CI->replaceAllUsesWith(Res);
2253   CI->eraseFromParent();
2254
2255   return true;
2256 }
2257
2258 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool &ModifiedDT) {
2259   BasicBlock *BB = CI->getParent();
2260
2261   // Lower inline assembly if we can.
2262   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
2263   // lower it to normal LLVM code, do so now.
2264   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
2265     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
2266       // Avoid invalidating the iterator.
2267       CurInstIterator = BB->begin();
2268       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
2269       // reuse before a value is defined.
2270       SunkAddrs.clear();
2271       return true;
2272     }
2273     // Sink address computing for memory operands into the block.
2274     if (optimizeInlineAsmInst(CI))
2275       return true;
2276   }
2277
2278   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
2279   // idea
2280   unsigned MinSize, PrefAlign;
2281   if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
2282     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
2283       // We want to align both objects whose address is used directly and
2284       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
2285       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
2286       // if size - offset meets the size threshold.
2287       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
2288         continue;
2289       APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
2290                        cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
2291                    0);
2292       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
2293       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
2294       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
2295         continue;
2296       AllocaInst *AI;
2297       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
2298           DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
2299         AI->setAlignment(PrefAlign);
2300       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
2301       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
2302       // over-aligning global variables that have an explicit section is
2303       // forbidden.
2304       GlobalVariable *GV;
2305       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->canIncreaseAlignment() &&
2306           GV->getPointerAlignment(*DL) < PrefAlign &&
2307           DL->getTypeAllocSize(GV->getValueType()) >=
2308               MinSize + Offset2)
2309         GV->setAlignment(PrefAlign);
2310     }
2311     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
2312     // alignment
2313     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
2314       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
2315       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
2316         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
2317       if (Align > MI->getAlignment())
2318         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
2319     }
2320   }
2321
2322   // If we have a cold call site, try to sink addressing computation into the
2323   // cold block.  This interacts with our handling for loads and stores to
2324   // ensure that we can fold all uses of a potential addressing computation
2325   // into their uses.  TODO: generalize this to work over profiling data
2326   if (!OptSize && CI->hasFnAttr(Attribute::Cold))
2327     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
2328       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
2329         continue;
2330       unsigned AS = Arg->getType()->getPointerAddressSpace();
2331       return optimizeMemoryInst(CI, Arg, Arg->getType(), AS);
2332     }
2333
2334   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
2335   if (II) {
2336     switch (II->getIntrinsicID()) {
2337     default: break;
2338     case Intrinsic::objectsize: {
2339       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
2340       ConstantInt *RetVal =
2341           lowerObjectSizeCall(II, *DL, TLInfo, /*MustSucceed=*/true);
2342       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
2343       // invalidate our iterator.  Use a WeakTrackingVH to hold onto it in case
2344       // this
2345       // happens.
2346       Value *CurValue = &*CurInstIterator;
2347       WeakTrackingVH IterHandle(CurValue);
2348
2349       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLInfo, nullptr);
2350
2351       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
2352       // start of the block.
2353       if (IterHandle != CurValue) {
2354         CurInstIterator = BB->begin();
2355         SunkAddrs.clear();
2356       }
2357       return true;
2358     }
2359     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
2360     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
2361       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
2362       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
2363           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
2364         return false;
2365       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
2366       ExtVal->moveBefore(CI);
2367       // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
2368       // optimizations don't touch it.
2369       InsertedInsts.insert(ExtVal);
2370       return true;
2371     }
2372     case Intrinsic::invariant_group_barrier:
2373       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
2374       II->eraseFromParent();
2375       return true;
2376
2377     case Intrinsic::cttz:
2378     case Intrinsic::ctlz:
2379       // If counting zeros is expensive, try to avoid it.
2380       return despeculateCountZeros(II, TLI, DL, ModifiedDT);
2381     }
2382
2383     if (TLI) {
2384       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
2385       Type *AccessTy;
2386       if (TLI->getAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
2387         while (!PtrOps.empty()) {
2388           Value *PtrVal = PtrOps.pop_back_val();
2389           unsigned AS = PtrVal->getType()->getPointerAddressSpace();
2390           if (optimizeMemoryInst(II, PtrVal, AccessTy, AS))
2391             return true;
2392         }
2393     }
2394   }
2395
2396   // From here on out we're working with named functions.
2397   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
2398
2399   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
2400   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
2401   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
2402   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
2403   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
2404   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
2405     CI->replaceAllUsesWith(V);
2406     CI->eraseFromParent();
2407     return true;
2408   }
2409
2410   LibFunc Func;
2411   if (TLInfo->getLibFunc(ImmutableCallSite(CI), Func) &&
2412       Func == LibFunc_memcmp && expandMemCmp(CI, TTI, TLI, DL)) {
2413     ModifiedDT = true;
2414     return true;
2415   }
2416   return false;
2417 }
2418
2419 /// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
2420 /// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
2421 /// @code
2422 /// bb0:
2423 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
2424 ///   br label %return
2425 /// bb1:
2426 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
2427 ///   br label %return
2428 /// bb2:
2429 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
2430 ///   br label %return
2431 /// return:
2432 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
2433 ///   ret i32 %retval
2434 /// @endcode
2435 ///
2436 /// =>
2437 ///
2438 /// @code
2439 /// bb0:
2440 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
2441 ///   ret i32 %tmp0
2442 /// bb1:
2443 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
2444 ///   ret i32 %tmp1
2445 /// bb2:
2446 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
2447 ///   ret i32 %tmp2
2448 /// @endcode
2449 bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
2450   if (!TLI)
2451     return false;
2452
2453   ReturnInst *RetI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
2454   if (!RetI)
2455     return false;
2456
2457   PHINode *PN = nullptr;
2458   BitCastInst *BCI = nullptr;
2459   Value *V = RetI->getReturnValue();
2460   if (V) {
2461     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
2462     if (BCI)
2463       V = BCI->getOperand(0);
2464
2465     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
2466     if (!PN)
2467       return false;
2468   }
2469
2470   if (PN && PN->getParent() != BB)
2471     return false;
2472
2473   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
2474   // return is the first instruction in the block.
2475   if (PN) {
2476     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2477     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
2478     if (&*BI == BCI)
2479       // Also skip over the bitcast.
2480       ++BI;
2481     if (&*BI != RetI)
2482       return false;
2483   } else {
2484     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2485     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
2486     if (&*BI != RetI)
2487       return false;
2488   }
2489
2490   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
2491   /// call.
2492   const Function *F = BB->getParent();
2493   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
2494   if (PN) {
2495     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
2496       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
2497       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
2498       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
2499           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI) &&
2500           attributesPermitTailCall(F, CI, RetI, *TLI))
2501         TailCalls.push_back(CI);
2502     }
2503   } else {
2504     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
2505     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
2506       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
2507         continue;
2508
2509       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
2510       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
2511       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
2512       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
2513       if (RI == RE)
2514         continue;
2515
2516       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
2517       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI) &&
2518           attributesPermitTailCall(F, CI, RetI, *TLI))
2519         TailCalls.push_back(CI);
2520     }
2521   }
2522
2523   bool Changed = false;
2524   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
2525     CallInst *CI = TailCalls[i];
2526     CallSite CS(CI);
2527
2528     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
2529     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
2530     AttributeList CalleeAttrs = CS.getAttributes();
2531     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeList::ReturnIndex)
2532             .removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
2533         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeList::ReturnIndex)
2534             .removeAttribute(Attribute::NoAlias))
2535       continue;
2536
2537     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
2538     // the return block.
2539     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
2540     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
2541     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
2542       continue;
2543
2544     // Duplicate the return into CallBB.
2545     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RetI, BB, CallBB);
2546     ModifiedDT = Changed = true;
2547     ++NumRetsDup;
2548   }
2549
2550   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2551   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2552     BB->eraseFromParent();
2553
2554   return Changed;
2555 }
2556
2557 //===----------------------------------------------------------------------===//
2558 // Memory Optimization
2559 //===----------------------------------------------------------------------===//
2560
2561 namespace {
2562
2563 /// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
2564 /// which holds actual Value*'s for register values.
2565 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
2566   Value *BaseReg;
2567   Value *ScaledReg;
2568   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
2569   void print(raw_ostream &OS) const;
2570   void dump() const;
2571
2572   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
2573     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
2574            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
2575            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
2576   }
2577 };
2578
2579 #ifndef NDEBUG
2580 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
2581   AM.print(OS);
2582   return OS;
2583 }
2584 #endif
2585
2586 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
2587   bool NeedPlus = false;
2588   OS << "[";
2589   if (BaseGV) {
2590     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2591        << "GV:";
2592     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2593     NeedPlus = true;
2594   }
2595
2596   if (BaseOffs) {
2597     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2598        << BaseOffs;
2599     NeedPlus = true;
2600   }
2601
2602   if (BaseReg) {
2603     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2604        << "Base:";
2605     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2606     NeedPlus = true;
2607   }
2608   if (Scale) {
2609     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2610        << Scale << "*";
2611     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2612   }
2613
2614   OS << ']';
2615 }
2616
2617 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
2618 LLVM_DUMP_METHOD void ExtAddrMode::dump() const {
2619   print(dbgs());
2620   dbgs() << '\n';
2621 }
2622 #endif
2623
2624 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
2625 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
2626 /// can be undone (rollback) until commit is called.
2627 class TypePromotionTransaction {
2628
2629   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
2630   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
2631   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
2632   class TypePromotionAction {
2633   protected:
2634     /// The Instruction modified.
2635     Instruction *Inst;
2636
2637   public:
2638     /// \brief Constructor of the action.
2639     /// The constructor performs the related action on the IR.
2640     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
2641
2642     virtual ~TypePromotionAction() {}
2643
2644     /// \brief Undo the modification done by this action.
2645     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
2646     /// before this action was applied.
2647     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
2648     /// state as it was directly after this action was applied.
2649     virtual void undo() = 0;
2650
2651     /// \brief Advocate every change made by this action.
2652     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
2653     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
2654     virtual void commit() {
2655       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
2656     }
2657   };
2658
2659   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
2660   class InsertionHandler {
2661     /// Position of an instruction.
2662     /// Either an instruction:
2663     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
2664     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
2665     union {
2666       Instruction *PrevInst;
2667       BasicBlock *BB;
2668     } Point;
2669     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
2670     bool HasPrevInstruction;
2671
2672   public:
2673     /// \brief Record the position of \p Inst.
2674     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
2675       BasicBlock::iterator It = Inst->getIterator();
2676       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
2677       if (HasPrevInstruction)
2678         Point.PrevInst = &*--It;
2679       else
2680         Point.BB = Inst->getParent();
2681     }
2682
2683     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
2684     void insert(Instruction *Inst) {
2685       if (HasPrevInstruction) {
2686         if (Inst->getParent())
2687           Inst->removeFromParent();
2688         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
2689       } else {
2690         Instruction *Position = &*Point.BB->getFirstInsertionPt();
2691         if (Inst->getParent())
2692           Inst->moveBefore(Position);
2693         else
2694           Inst->insertBefore(Position);
2695       }
2696     }
2697   };
2698
2699   /// \brief Move an instruction before another.
2700   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
2701     /// Original position of the instruction.
2702     InsertionHandler Position;
2703
2704   public:
2705     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
2706     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
2707         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
2708       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
2709       Inst->moveBefore(Before);
2710     }
2711
2712     /// \brief Move the instruction back to its original position.
2713     void undo() override {
2714       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
2715       Position.insert(Inst);
2716     }
2717   };
2718
2719   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
2720   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
2721     /// Original operand of the instruction.
2722     Value *Origin;
2723     /// Index of the modified instruction.
2724     unsigned Idx;
2725
2726   public:
2727     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
2728     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
2729         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
2730       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
2731                    << "for:" << *Inst << "\n"
2732                    << "with:" << *NewVal << "\n");
2733       Origin = Inst->getOperand(Idx);
2734       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
2735     }
2736
2737     /// \brief Restore the original value of the instruction.
2738     void undo() override {
2739       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
2740                    << "for: " << *Inst << "\n"
2741                    << "with: " << *Origin << "\n");
2742       Inst->setOperand(Idx, Origin);
2743     }
2744   };
2745
2746   /// \brief Hide the operands of an instruction.
2747   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
2748   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
2749     /// The list of original operands.
2750     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
2751
2752   public:
2753     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
2754     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
2755       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2756       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
2757       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
2758       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
2759         // Save the current operand.
2760         Value *Val = Inst->getOperand(It);
2761         OriginalValues.push_back(Val);
2762         // Set a dummy one.
2763         // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
2764         // that we are not willing to pay.
2765         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
2766       }
2767     }
2768
2769     /// \brief Restore the original list of uses.
2770     void undo() override {
2771       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2772       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
2773         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
2774     }
2775   };
2776
2777   /// \brief Build a truncate instruction.
2778   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
2779     Value *Val;
2780   public:
2781     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2782     /// result.
2783     /// trunc Opnd to Ty.
2784     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
2785       IRBuilder<> Builder(Opnd);
2786       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
2787       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2788     }
2789
2790     /// \brief Get the built value.
2791     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2792
2793     /// \brief Remove the built instruction.
2794     void undo() override {
2795       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2796       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2797         IVal->eraseFromParent();
2798     }
2799   };
2800
2801   /// \brief Build a sign extension instruction.
2802   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
2803     Value *Val;
2804   public:
2805     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2806     /// result.
2807     /// sext Opnd to Ty.
2808     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2809         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2810       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2811       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
2812       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2813     }
2814
2815     /// \brief Get the built value.
2816     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2817
2818     /// \brief Remove the built instruction.
2819     void undo() override {
2820       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2821       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2822         IVal->eraseFromParent();
2823     }
2824   };
2825
2826   /// \brief Build a zero extension instruction.
2827   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
2828     Value *Val;
2829   public:
2830     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2831     /// result.
2832     /// zext Opnd to Ty.
2833     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2834         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2835       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2836       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
2837       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2838     }
2839
2840     /// \brief Get the built value.
2841     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2842
2843     /// \brief Remove the built instruction.
2844     void undo() override {
2845       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2846       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2847         IVal->eraseFromParent();
2848     }
2849   };
2850
2851   /// \brief Mutate an instruction to another type.
2852   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
2853     /// Record the original type.
2854     Type *OrigTy;
2855
2856   public:
2857     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
2858     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
2859         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
2860       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
2861                    << "\n");
2862       Inst->mutateType(NewTy);
2863     }
2864
2865     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
2866     void undo() override {
2867       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
2868                    << "\n");
2869       Inst->mutateType(OrigTy);
2870     }
2871   };
2872
2873   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
2874   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
2875     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
2876     struct InstructionAndIdx {
2877       /// The instruction using the instruction.
2878       Instruction *Inst;
2879       /// The index where this instruction is used for Inst.
2880       unsigned Idx;
2881       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
2882           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
2883     };
2884
2885     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
2886     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
2887     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
2888
2889   public:
2890     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
2891     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
2892       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
2893                    << "\n");
2894       // Record the original uses.
2895       for (Use &U : Inst->uses()) {
2896         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
2897         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
2898       }
2899       // Now, we can replace the uses.
2900       Inst->replaceAllUsesWith(New);
2901     }
2902
2903     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
2904     void undo() override {
2905       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
2906       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
2907                         EndIt = OriginalUses.end();
2908            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
2909         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
2910       }
2911     }
2912   };
2913
2914   /// \brief Remove an instruction from the IR.
2915   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
2916     /// Original position of the instruction.
2917     InsertionHandler Inserter;
2918     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
2919     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
2920     OperandsHider Hider;
2921     /// Keep track of the uses replaced, if any.
2922     UsesReplacer *Replacer;
2923     /// Keep track of instructions removed.
2924     SetOfInstrs &RemovedInsts;
2925
2926   public:
2927     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
2928     /// uses with New.
2929     /// \p RemovedInsts Keep track of the instructions removed by this Action.
2930     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
2931     InstructionRemover(Instruction *Inst, SetOfInstrs &RemovedInsts,
2932                        Value *New = nullptr)
2933         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
2934           Replacer(nullptr), RemovedInsts(RemovedInsts) {
2935       if (New)
2936         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
2937       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2938       RemovedInsts.insert(Inst);
2939       /// The instructions removed here will be freed after completing
2940       /// optimizeBlock() for all blocks as we need to keep track of the
2941       /// removed instructions during promotion.
2942       Inst->removeFromParent();
2943     }
2944
2945     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
2946
2947     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
2948     /// new value was provided when build this action.
2949     void undo() override {
2950       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2951       Inserter.insert(Inst);
2952       if (Replacer)
2953         Replacer->undo();
2954       Hider.undo();
2955       RemovedInsts.erase(Inst);
2956     }
2957   };
2958
2959 public:
2960   /// Restoration point.
2961   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
2962   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
2963   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
2964
2965   TypePromotionTransaction(SetOfInstrs &RemovedInsts)
2966       : RemovedInsts(RemovedInsts) {}
2967
2968   /// Advocate every changes made in that transaction.
2969   void commit();
2970   /// Undo all the changes made after the given point.
2971   void rollback(ConstRestorationPt Point);
2972   /// Get the current restoration point.
2973   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
2974
2975   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
2976   /// @{
2977   /// Same as Instruction::setOperand.
2978   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
2979   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
2980   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
2981   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
2982   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
2983   /// Same as Value::mutateType.
2984   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2985   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
2986   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
2987   /// Same as IRBuilder::createSExt.
2988   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2989   /// Same as IRBuilder::createZExt.
2990   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2991   /// Same as Instruction::moveBefore.
2992   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
2993   /// @}
2994
2995 private:
2996   /// The ordered list of actions made so far.
2997   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
2998   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
2999   SetOfInstrs &RemovedInsts;
3000 };
3001
3002 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
3003                                           Value *NewVal) {
3004   Actions.push_back(
3005       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
3006 }
3007
3008 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
3009                                                 Value *NewVal) {
3010   Actions.push_back(
3011       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst,
3012                                                          RemovedInsts, NewVal));
3013 }
3014
3015 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
3016                                                   Value *New) {
3017   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
3018 }
3019
3020 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
3021   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
3022 }
3023
3024 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
3025                                              Type *Ty) {
3026   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
3027   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
3028   Actions.push_back(std::move(Ptr));
3029   return Val;
3030 }
3031
3032 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
3033                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
3034   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
3035   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
3036   Actions.push_back(std::move(Ptr));
3037   return Val;
3038 }
3039
3040 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
3041                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
3042   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
3043   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
3044   Actions.push_back(std::move(Ptr));
3045   return Val;
3046 }
3047
3048 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
3049                                           Instruction *Before) {
3050   Actions.push_back(
3051       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
3052 }
3053
3054 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
3055 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
3056   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
3057 }
3058
3059 void TypePromotionTransaction::commit() {
3060   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
3061        ++It)
3062     (*It)->commit();
3063   Actions.clear();
3064 }
3065
3066 void TypePromotionTransaction::rollback(
3067     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
3068   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
3069     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
3070     Curr->undo();
3071   }
3072 }
3073
3074 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
3075 ///
3076 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
3077 class AddressingModeMatcher {
3078   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
3079   const TargetLowering &TLI;
3080   const TargetRegisterInfo &TRI;
3081   const DataLayout &DL;
3082
3083   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
3084   /// the memory instruction that we're computing this address for.
3085   Type *AccessTy;
3086   unsigned AddrSpace;
3087   Instruction *MemoryInst;
3088
3089   /// This is the addressing mode that we're building up. This is
3090   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
3091   ExtAddrMode &AddrMode;
3092
3093   /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
3094   const SetOfInstrs &InsertedInsts;
3095   /// A map from the instructions to their type before promotion.
3096   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
3097   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
3098   TypePromotionTransaction &TPT;
3099
3100   /// This is set to true when we should not do profitability checks.
3101   /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
3102   bool IgnoreProfitability;
3103
3104   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
3105                         const TargetLowering &TLI,
3106                         const TargetRegisterInfo &TRI,
3107                         Type *AT, unsigned AS,
3108                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
3109                         const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3110                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3111                         TypePromotionTransaction &TPT)
3112       : AddrModeInsts(AMI), TLI(TLI), TRI(TRI),
3113         DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
3114         MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
3115         PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
3116     IgnoreProfitability = false;
3117   }
3118 public:
3119
3120   /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
3121   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
3122   /// instructions in AddrModeInsts.
3123   /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
3124   /// optimizations.
3125   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3126   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
3127   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
3128                            Instruction *MemoryInst,
3129                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
3130                            const TargetLowering &TLI,
3131                            const TargetRegisterInfo &TRI,
3132                            const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3133                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3134                            TypePromotionTransaction &TPT) {
3135     ExtAddrMode Result;
3136
3137     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, TRI,
3138                                          AccessTy, AS,
3139                                          MemoryInst, Result, InsertedInsts,
3140                                          PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
3141     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3142     return Result;
3143   }
3144 private:
3145   bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
3146   bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
3147   bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
3148                           bool *MovedAway = nullptr);
3149   bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
3150                                             ExtAddrMode &AMBefore,
3151                                             ExtAddrMode &AMAfter);
3152   bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
3153   bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
3154                              Value *PromotedOperand) const;
3155 };
3156
3157 /// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
3158 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
3159 /// false if not.
3160 bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
3161                                              unsigned Depth) {
3162   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
3163   // mode.  Just process that directly.
3164   if (Scale == 1)
3165     return matchAddr(ScaleReg, Depth);
3166
3167   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
3168   if (Scale == 0)
3169     return true;
3170
3171   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
3172   // need an available scale field.
3173   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
3174     return false;
3175
3176   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
3177
3178   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
3179   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
3180   TestAddrMode.Scale += Scale;
3181   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
3182
3183   // If the new address isn't legal, bail out.
3184   if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3185     return false;
3186
3187   // It was legal, so commit it.
3188   AddrMode = TestAddrMode;
3189
3190   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
3191   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
3192   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
3193   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
3194   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
3195       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
3196     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
3197     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
3198
3199     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
3200     // this instruction.
3201     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
3202       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
3203       AddrMode = TestAddrMode;
3204       return true;
3205     }
3206   }
3207
3208   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
3209   return true;
3210 }
3211
3212 /// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
3213 /// involving I might be folded into a load/store accessing it.
3214 /// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
3215 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
3216 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
3217   switch (I->getOpcode()) {
3218   case Instruction::BitCast:
3219   case Instruction::AddrSpaceCast:
3220     // Don't touch identity bitcasts.
3221     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
3222       return false;
3223     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
3224   case Instruction::PtrToInt:
3225     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
3226     return true;
3227   case Instruction::IntToPtr:
3228     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
3229     return true;
3230   case Instruction::Add:
3231     return true;
3232   case Instruction::Mul:
3233   case Instruction::Shl:
3234     // Can only handle X*C and X << C.
3235     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
3236   case Instruction::GetElementPtr:
3237     return true;
3238   default:
3239     return false;
3240   }
3241 }
3242
3243 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
3244 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
3245 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
3246 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
3247 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
3248                                        const DataLayout &DL, Value *Val) {
3249   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
3250   if (!PromotedInst)
3251     return false;
3252   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
3253   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
3254   if (!ISDOpcode)
3255     return true;
3256   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
3257   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
3258       ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
3259 }
3260
3261 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
3262 class TypePromotionHelper {
3263   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
3264   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
3265   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
3266   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
3267   /// In other words, check if:
3268   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
3269   /// #1 Promotion applies:
3270   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
3271   /// #2 Operand reuses:
3272   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
3273   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3274   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
3275                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
3276
3277   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
3278   /// promoting \p Inst.
3279   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
3280     return !(isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0);
3281   }
3282
3283   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
3284   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
3285   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3286   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
3287   /// created to promote the operand of Ext.
3288   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
3289   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
3290   /// Should never be called directly.
3291   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
3292   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
3293       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3294       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3295       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3296       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
3297
3298   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
3299   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
3300   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3301   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
3302   /// created to promote the operand of Ext.
3303   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
3304   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
3305   /// Should never be called directly.
3306   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
3307   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
3308                                        TypePromotionTransaction &TPT,
3309                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3310                                        unsigned &CreatedInstsCost,
3311                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3312                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
3313                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
3314
3315   /// \see promoteOperandForOther.
3316   static Value *signExtendOperandForOther(
3317       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3318       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3319       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3320       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
3321     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
3322                                   Exts, Truncs, TLI, true);
3323   }
3324
3325   /// \see promoteOperandForOther.
3326   static Value *zeroExtendOperandForOther(
3327       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3328       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3329       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3330       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
3331     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
3332                                   Exts, Truncs, TLI, false);
3333   }
3334
3335 public:
3336   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
3337   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3338                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3339                            unsigned &CreatedInstsCost,
3340                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3341                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
3342                            const TargetLowering &TLI);
3343   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
3344   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
3345   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
3346   /// sign extension.
3347   /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
3348   /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
3349   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
3350   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
3351   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3352   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3353                           const TargetLowering &TLI,
3354                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
3355 };
3356
3357 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
3358                                         Type *ConsideredExtType,
3359                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3360                                         bool IsSExt) {
3361   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
3362   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
3363   // statically extend, e.g., constants and such.
3364   if (Inst->getType()->isVectorTy())
3365     return false;
3366
3367   // We can always get through zext.
3368   if (isa<ZExtInst>(Inst))
3369     return true;
3370
3371   // sext(sext) is ok too.
3372   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
3373     return true;
3374
3375   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
3376   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
3377   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
3378   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
3379       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
3380        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
3381     return true;
3382
3383   // Check if we can do the following simplification.
3384   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
3385   if (!isa<TruncInst>(Inst))
3386     return false;
3387
3388   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
3389   // Check if we can use this operand in the extension.
3390   // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
3391   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
3392       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
3393           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
3394     return false;
3395
3396   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
3397   // any information on the dropped bits.
3398   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
3399   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
3400   if (!Opnd)
3401     return false;
3402
3403   // Check if the source of the type is narrow enough.
3404   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
3405   // the extension.
3406   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
3407   const Type *OpndType;
3408   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
3409   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
3410     OpndType = It->second.getPointer();
3411   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
3412     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
3413   else
3414     return false;
3415
3416   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
3417   return Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >=
3418          OpndType->getIntegerBitWidth();
3419 }
3420
3421 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
3422     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3423     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
3424   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
3425          "Unexpected instruction type");
3426   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
3427   Type *ExtTy = Ext->getType();
3428   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
3429   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
3430   // get through.
3431   // If it, check we can get through.
3432   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
3433     return nullptr;
3434
3435   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
3436   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
3437   // redone, thus causing potential infinite loop.
3438   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
3439     return nullptr;
3440
3441   // SExt or Trunc instructions.
3442   // Return the related handler.
3443   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
3444       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
3445     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
3446
3447   // Regular instruction.
3448   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
3449   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
3450     return nullptr;
3451   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
3452 }
3453
3454 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
3455     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
3456     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3457     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3458     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
3459   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
3460   // get through it and this method should not be called.
3461   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
3462   Value *ExtVal = SExt;
3463   bool HasMergedNonFreeExt = false;
3464   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
3465     // Replace s|zext(zext(opnd))
3466     // => zext(opnd).
3467     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
3468     Value *ZExt =
3469         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
3470     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
3471     TPT.eraseInstruction(SExt);
3472     ExtVal = ZExt;
3473   } else {
3474     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
3475     // => z|sext(opnd).
3476     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
3477   }
3478   CreatedInstsCost = 0;
3479
3480   // Remove dead code.
3481   if (SExtOpnd->use_empty())
3482     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
3483
3484   // Check if the extension is still needed.
3485   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
3486   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
3487     if (ExtInst) {
3488       if (Exts)
3489         Exts->push_back(ExtInst);
3490       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
3491     }
3492     return ExtVal;
3493   }
3494
3495   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
3496   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
3497   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
3498   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
3499   return NextVal;
3500 }
3501
3502 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
3503     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3504     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3505     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3506     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
3507     bool IsSExt) {
3508   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
3509   // get through it and this method should not be called.
3510   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
3511   CreatedInstsCost = 0;
3512   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
3513     // ExtOpnd will be promoted.
3514     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
3515     // promoted version.
3516     // Create the truncate now.
3517     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
3518     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
3519       ITrunc->removeFromParent();
3520       // Insert it just after the definition.
3521       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
3522       if (Truncs)
3523         Truncs->push_back(ITrunc);
3524     }
3525
3526     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
3527     // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
3528     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
3529     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
3530   }
3531
3532   // Get through the Instruction:
3533   // 1. Update its type.
3534   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
3535   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
3536
3537   // Remember the original type of the instruction before promotion.
3538   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
3539   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
3540       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
3541   // Step #1.
3542   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
3543   // Step #2.
3544   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
3545   // Step #3.
3546   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
3547
3548   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
3549   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
3550        ++OpIdx) {
3551     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
3552     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
3553         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
3554       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
3555       continue;
3556     }
3557     // Check if we can statically extend the operand.
3558     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
3559     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
3560       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
3561       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
3562       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
3563                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
3564       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
3565       continue;
3566     }
3567     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
3568     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
3569       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
3570       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
3571       continue;
3572     }
3573
3574     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
3575     // Check if Ext was reused to extend an operand.
3576     if (!ExtForOpnd) {
3577       // If yes, create a new one.
3578       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
3579       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
3580         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
3581       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
3582         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
3583         continue;
3584       }
3585       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
3586     }
3587     if (Exts)
3588       Exts->push_back(ExtForOpnd);
3589     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
3590
3591     // Move the sign extension before the insertion point.
3592     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
3593     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
3594     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
3595     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
3596     ExtForOpnd = nullptr;
3597   }
3598   if (ExtForOpnd == Ext) {
3599     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
3600     TPT.eraseInstruction(Ext);
3601   }
3602   return ExtOpnd;
3603 }
3604
3605 /// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
3606 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
3607 /// promotion.
3608 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
3609 /// plus the number of instructions that have been
3610 /// matched in the addressing mode the promotion.
3611 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
3612 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
3613 bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
3614     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
3615   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
3616   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
3617   // old extension plus what we folded.
3618   // This is not profitable.
3619   if (NewCost > OldCost)
3620     return false;
3621   if (NewCost < OldCost)
3622     return true;
3623   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
3624   // loads for instance.
3625   // Check that we did not create an illegal instruction.
3626   return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
3627 }
3628
3629 /// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
3630 /// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
3631 /// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
3632 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
3633 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
3634 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
3635 /// because it has been moved away.
3636 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
3637 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
3638 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
3639 /// not be referenced anymore.
3640 bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
3641                                                unsigned Depth,
3642                                                bool *MovedAway) {
3643   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
3644   if (Depth >= 5) return false;
3645
3646   // By default, all matched instructions stay in place.
3647   if (MovedAway)
3648     *MovedAway = false;
3649
3650   switch (Opcode) {
3651   case Instruction::PtrToInt:
3652     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
3653     return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3654   case Instruction::IntToPtr: {
3655     auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3656     auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
3657     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
3658     if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
3659       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3660     return false;
3661   }
3662   case Instruction::BitCast:
3663     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
3664     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
3665     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
3666          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
3667         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
3668         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
3669         // is doing.
3670         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
3671       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3672     return false;
3673   case Instruction::AddrSpaceCast: {
3674     unsigned SrcAS
3675       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
3676     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3677     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
3678       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3679     return false;
3680   }
3681   case Instruction::Add: {
3682     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
3683     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3684     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3685     // Start a transaction at this point.
3686     // The LHS may match but not the RHS.
3687     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
3688     // matched operation.
3689     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3690         TPT.getRestorationPoint();
3691
3692     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
3693         matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3694       return true;
3695
3696     // Restore the old addr mode info.
3697     AddrMode = BackupAddrMode;
3698     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3699     TPT.rollback(LastKnownGood);
3700
3701     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
3702     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
3703         matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
3704       return true;
3705
3706     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
3707     AddrMode = BackupAddrMode;
3708     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3709     TPT.rollback(LastKnownGood);
3710     break;
3711   }
3712   //case Instruction::Or:
3713   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
3714   //break;
3715   case Instruction::Mul:
3716   case Instruction::Shl: {
3717     // Can only handle X*C and X << C.
3718     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
3719     if (!RHS)
3720       return false;
3721     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
3722     if (Opcode == Instruction::Shl)
3723       Scale = 1LL << Scale;
3724
3725     return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
3726   }
3727   case Instruction::GetElementPtr: {
3728     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
3729     // one variable offset.
3730     int VariableOperand = -1;
3731     unsigned VariableScale = 0;
3732
3733     int64_t ConstantOffset = 0;
3734     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
3735     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3736       if (StructType *STy = GTI.getStructTypeOrNull()) {
3737         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3738         unsigned Idx =
3739           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
3740         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
3741       } else {
3742         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
3743         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
3744           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
3745         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
3746           // We only allow one variable index at the moment.
3747           if (VariableOperand != -1)
3748             return false;
3749
3750           // Remember the variable index.
3751           VariableOperand = i;
3752           VariableScale = TypeSize;
3753         }
3754       }
3755     }
3756
3757     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
3758     // just add it to the disp field and check validity.
3759     if (VariableOperand == -1) {
3760       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3761       if (ConstantOffset == 0 ||
3762           TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
3763         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
3764         if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3765           return true;
3766       }
3767       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
3768       return false;
3769     }
3770
3771     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
3772     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3773     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3774
3775     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
3776     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3777
3778     // Match the base operand of the GEP.
3779     if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
3780       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
3781       if (AddrMode.HasBaseReg) {
3782         AddrMode = BackupAddrMode;
3783         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3784         return false;
3785       }
3786       AddrMode.HasBaseReg = true;
3787       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3788     }
3789
3790     // Match the remaining variable portion of the GEP.
3791     if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
3792                           Depth)) {
3793       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
3794       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
3795       AddrMode = BackupAddrMode;
3796       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3797       if (AddrMode.HasBaseReg)
3798         return false;
3799       AddrMode.HasBaseReg = true;
3800       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3801       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3802       if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
3803                             VariableScale, Depth)) {
3804         // If even that didn't work, bail.
3805         AddrMode = BackupAddrMode;
3806         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3807         return false;
3808       }
3809     }
3810
3811     return true;
3812   }
3813   case Instruction::SExt:
3814   case Instruction::ZExt: {
3815     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
3816     if (!Ext)
3817       return false;
3818
3819     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
3820     // Ask for a method for doing so.
3821     TypePromotionHelper::Action TPH =
3822         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
3823     if (!TPH)
3824       return false;
3825
3826     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3827         TPT.getRestorationPoint();
3828     unsigned CreatedInstsCost = 0;
3829     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
3830     Value *PromotedOperand =
3831         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
3832     // SExt has been moved away.
3833     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
3834     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
3835     // E.g.,
3836     // op = add opnd, 1
3837     // idx = ext op
3838     // addr = gep base, idx
3839     // is now:
3840     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
3841     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
3842     // addr = gep base, op                <- match
3843     if (MovedAway)
3844       *MovedAway = true;
3845
3846     assert(PromotedOperand &&
3847            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3848
3849     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3850     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3851
3852     if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
3853         // The total of the new cost is equal to the cost of the created
3854         // instructions.
3855         // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
3856         // what we have saved in the addressing mode.
3857         !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
3858                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
3859                                PromotedOperand)) {
3860       AddrMode = BackupAddrMode;
3861       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3862       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
3863       TPT.rollback(LastKnownGood);
3864       return false;
3865     }
3866     return true;
3867   }
3868   }
3869   return false;
3870 }
3871
3872 /// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
3873 /// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
3874 /// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
3875 /// for the target.
3876 ///
3877 bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
3878   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
3879   // fails.
3880   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3881       TPT.getRestorationPoint();
3882   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
3883     // Fold in immediates if legal for the target.
3884     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
3885     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3886       return true;
3887     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
3888   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
3889     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
3890     if (!AddrMode.BaseGV) {
3891       AddrMode.BaseGV = GV;
3892       if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3893         return true;
3894       AddrMode.BaseGV = nullptr;
3895     }
3896   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
3897     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3898     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3899
3900     // Check to see if it is possible to fold this operation.
3901     bool MovedAway = false;
3902     if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
3903       // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
3904       // to check here.
3905       if (MovedAway)
3906         return true;
3907       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
3908       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
3909       // register pressure too much.
3910       if (I->hasOneUse() ||
3911           isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
3912         AddrModeInsts.push_back(I);
3913         return true;
3914       }
3915
3916       // It isn't profitable to do this, roll back.
3917       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
3918       AddrMode = BackupAddrMode;
3919       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3920       TPT.rollback(LastKnownGood);
3921     }
3922   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
3923     if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
3924       return true;
3925     TPT.rollback(LastKnownGood);
3926   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
3927     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
3928     return true;
3929   }
3930
3931   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
3932   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
3933     AddrMode.HasBaseReg = true;
3934     AddrMode.BaseReg = Addr;
3935     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
3936     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3937       return true;
3938     AddrMode.HasBaseReg = false;
3939     AddrMode.BaseReg = nullptr;
3940   }
3941
3942   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
3943   if (AddrMode.Scale == 0) {
3944     AddrMode.Scale = 1;
3945     AddrMode.ScaledReg = Addr;
3946     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3947       return true;
3948     AddrMode.Scale = 0;
3949     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
3950   }
3951   // Couldn't match.
3952   TPT.rollback(LastKnownGood);
3953   return false;
3954 }
3955
3956 /// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
3957 /// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
3958 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
3959                                     const TargetLowering &TLI,
3960                                     const TargetRegisterInfo &TRI) {
3961   const Function *F = CI->getFunction();
3962   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3963       TLI.ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), &TRI,
3964                             ImmutableCallSite(CI));
3965
3966   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3967     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3968
3969     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3970     TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3971
3972     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
3973     // operand, we can't fold it!
3974     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
3975         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
3976          !OpInfo.isIndirect))
3977       return false;
3978   }
3979
3980   return true;
3981 }
3982
3983 /// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
3984 /// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
3985 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
3986 static bool FindAllMemoryUses(
3987     Instruction *I,
3988     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
3989     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts,
3990     const TargetLowering &TLI, const TargetRegisterInfo &TRI) {
3991   // If we already considered this instruction, we're done.
3992   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
3993     return false;
3994
3995   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3996   if (!MightBeFoldableInst(I))
3997     return true;
3998
3999   const bool OptSize = I->getFunction()->optForSize();
4000
4001   // Loop over all the uses, recursively processing them.
4002   for (Use &U : I->uses()) {
4003     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
4004
4005     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
4006       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
4007       continue;
4008     }
4009
4010     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
4011       unsigned opNo = U.getOperandNo();
4012       if (opNo != StoreInst::getPointerOperandIndex())
4013         return true; // Storing addr, not into addr.
4014       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
4015       continue;
4016     }
4017
4018     if (AtomicRMWInst *RMW = dyn_cast<AtomicRMWInst>(UserI)) {
4019       unsigned opNo = U.getOperandNo();
4020       if (opNo != AtomicRMWInst::getPointerOperandIndex())
4021         return true; // Storing addr, not into addr.
4022       MemoryUses.push_back(std::make_pair(RMW, opNo));
4023       continue;
4024     }
4025
4026     if (AtomicCmpXchgInst *CmpX = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(UserI)) {
4027       unsigned opNo = U.getOperandNo();
4028       if (opNo != AtomicCmpXchgInst::getPointerOperandIndex())
4029         return true; // Storing addr, not into addr.
4030       MemoryUses.push_back(std::make_pair(CmpX, opNo));
4031       continue;
4032     }
4033
4034     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
4035       // If this is a cold call, we can sink the addressing calculation into
4036       // the cold path.  See optimizeCallInst
4037       if (!OptSize && CI->hasFnAttr(Attribute::Cold))
4038         continue;
4039
4040       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
4041       if (!IA) return true;
4042
4043       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
4044       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI, TRI))
4045         return true;
4046       continue;
4047     }
4048
4049     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI, TRI))
4050       return true;
4051   }
4052
4053   return false;
4054 }
4055
4056 /// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
4057 /// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
4058 /// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
4059 /// instruction already.
4060 bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
4061                                                    Value *KnownLive2) {
4062   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
4063   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
4064     return true;
4065
4066   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
4067   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
4068
4069   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
4070   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
4071   // live for the whole function.
4072   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
4073     if (AI->isStaticAlloca())
4074       return true;
4075
4076   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
4077   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
4078   // can reasonably fold it.
4079   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
4080 }
4081
4082 /// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
4083 /// instruction into a load or store that ultimately uses it.
4084 /// However, the specified instruction has multiple uses.
4085 /// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
4086 /// into the load. For example, consider this code:
4087 ///
4088 ///     X = ...
4089 ///     Y = X+1
4090 ///     use(Y)   -> nonload/store
4091 ///     Z = Y+1
4092 ///     load Z
4093 ///
4094 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
4095 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
4096 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
4097 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
4098 /// number of computations either.
4099 ///
4100 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
4101 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
4102 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
4103 bool AddressingModeMatcher::
4104 isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
4105                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
4106   if (IgnoreProfitability) return true;
4107
4108   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
4109   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
4110   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
4111   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
4112   // address extends the lifetime of.
4113   //
4114   // Note that there are only two potential values being referenced here,
4115   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
4116   // folded immediates).
4117   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
4118
4119   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
4120   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
4121   if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
4122     BaseReg = nullptr;
4123   if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
4124     ScaledReg = nullptr;
4125
4126   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
4127   // ranges, we're ok with it.
4128   if (!BaseReg && !ScaledReg)
4129     return true;
4130
4131   // If all uses of this instruction can have the address mode sunk into them,
4132   // we can remove the addressing mode and effectively trade one live register
4133   // for another (at worst.)  In this context, folding an addressing mode into
4134   // the use is just a particularly nice way of sinking it.
4135   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
4136   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
4137   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI, TRI))
4138     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
4139
4140   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
4141   // computation involving only operations that could theoretically be folded
4142   // into a memory use, loop over each of these memory operation uses and see
4143   // if they could  *actually* fold the instruction.  The assumption is that
4144   // addressing modes are cheap and that duplicating the computation involved
4145   // many times is worthwhile, even on a fastpath. For sinking candidates
4146   // (i.e. cold call sites), this serves as a way to prevent excessive code
4147   // growth since most architectures have some reasonable small and fast way to
4148   // compute an effective address.  (i.e LEA on x86)
4149   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
4150   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
4151     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
4152     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
4153
4154     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
4155     // know what it accesses.
4156     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
4157     PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
4158     if (!AddrTy)
4159       return false;
4160     Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
4161     unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
4162
4163     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
4164     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
4165     // *actually* cover the shared instruction.
4166     ExtAddrMode Result;
4167     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4168         TPT.getRestorationPoint();
4169     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, TRI,
4170                                   AddressAccessTy, AS,
4171                                   MemoryInst, Result, InsertedInsts,
4172                                   PromotedInsts, TPT);
4173     Matcher.IgnoreProfitability = true;
4174     bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
4175     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
4176
4177     // The match was to check the profitability, the changes made are not
4178     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
4179     // otherwise the original matcher will not present the right state.
4180     TPT.rollback(LastKnownGood);
4181
4182     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
4183     if (!is_contained(MatchedAddrModeInsts, I))
4184       return false;
4185
4186     MatchedAddrModeInsts.clear();
4187   }
4188
4189   return true;
4190 }
4191
4192 } // end anonymous namespace
4193
4194 /// Return true if the specified values are defined in a
4195 /// different basic block than BB.
4196 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
4197   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
4198     return I->getParent() != BB;
4199   return false;
4200 }
4201
4202 /// Sink addressing mode computation immediate before MemoryInst if doing so
4203 /// can be done without increasing register pressure.  The need for the
4204 /// register pressure constraint means this can end up being an all or nothing
4205 /// decision for all uses of the same addressing computation.
4206 ///
4207 /// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
4208 /// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
4209 /// to get the load or store to do as much computation as possible for the
4210 /// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
4211 /// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
4212 ///
4213 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
4214 /// operands.  It's also used to sink addressing computations feeding into cold
4215 /// call sites into their (cold) basic block.
4216 ///
4217 /// The motivation for handling sinking into cold blocks is that doing so can
4218 /// both enable other address mode sinking (by satisfying the register pressure
4219 /// constraint above), and reduce register pressure globally (by removing the
4220 /// addressing mode computation from the fast path entirely.).
4221 bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
4222                                         Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
4223   Value *Repl = Addr;
4224
4225   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
4226   // unprofitable PRE transformations.
4227   SmallVector<Value*, 8> worklist;
4228   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
4229   worklist.push_back(Addr);
4230
4231   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
4232   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
4233   // are equivalent.
4234   Value *Consensus = nullptr;
4235   unsigned NumUsesConsensus = 0;
4236   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
4237   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
4238   ExtAddrMode AddrMode;
4239   TypePromotionTransaction TPT(RemovedInsts);
4240   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4241       TPT.getRestorationPoint();
4242   while (!worklist.empty()) {
4243     Value *V = worklist.back();
4244     worklist.pop_back();
4245
4246     // Break use-def graph loops.
4247     if (!Visited.insert(V).second) {
4248       Consensus = nullptr;
4249       break;
4250     }
4251
4252     // For a PHI node, push all of its incoming values.
4253     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
4254       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
4255         worklist.push_back(IncValue);
4256       continue;
4257     }
4258
4259     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.  Note that
4260     // the result may differ depending on what other uses our candidate
4261     // addressing instructions might have.
4262     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
4263     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
4264       V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TLI, *TRI,
4265       InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
4266
4267     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
4268     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
4269     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
4270     // regression.
4271     if (!Consensus) {
4272       Consensus = V;
4273       AddrMode = NewAddrMode;
4274       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
4275       continue;
4276     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
4277       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
4278         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
4279         IsNumUsesConsensusValid = true;
4280       }
4281
4282       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
4283       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
4284       // such root as representative, select the one with the most uses in order
4285       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
4286       // applicable.
4287       unsigned NumUses = V->getNumUses();
4288       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
4289         Consensus = V;
4290         NumUsesConsensus = NumUses;
4291         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
4292       }
4293       continue;
4294     }
4295
4296     Consensus = nullptr;
4297     break;
4298   }
4299
4300   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
4301   // ones were determined, bail out now.
4302   if (!Consensus) {
4303     TPT.rollback(LastKnownGood);
4304     return false;
4305   }
4306   TPT.commit();
4307
4308   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
4309   if (none_of(AddrModeInsts, [&](Value *V) {
4310         return IsNonLocalValue(V, MemoryInst->getParent());
4311       })) {
4312     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
4313     return false;
4314   }
4315
4316   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
4317   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
4318   // guaranteed to happen later.
4319   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
4320
4321   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
4322   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
4323   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
4324   // computation.
4325   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
4326   if (SunkAddr) {
4327     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
4328                  << *MemoryInst << "\n");
4329     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
4330       SunkAddr = Builder.CreatePointerCast(SunkAddr, Addr->getType());
4331   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
4332              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
4333               SubtargetInfo->useAA())) {
4334     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
4335     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
4336     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
4337                  << *MemoryInst << "\n");
4338     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
4339     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
4340
4341     // First, find the pointer.
4342     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
4343       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
4344       AddrMode.BaseReg = nullptr;
4345     }
4346
4347     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
4348       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
4349       // pointer (both of which seem meaningless).
4350       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
4351         return false;
4352
4353       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
4354       AddrMode.Scale = 0;
4355     }
4356
4357     if (AddrMode.BaseGV) {
4358       if (ResultPtr)
4359         return false;
4360
4361       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
4362     }
4363
4364     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
4365     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
4366     // use it here.
4367     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
4368       ResultPtr =
4369         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
4370       AddrMode.BaseReg = nullptr;
4371     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
4372       ResultPtr =
4373         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
4374       AddrMode.Scale = 0;
4375     }
4376
4377     if (!ResultPtr &&
4378         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
4379       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
4380     } else if (!ResultPtr) {
4381       return false;
4382     } else {
4383       Type *I8PtrTy =
4384           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
4385       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
4386
4387       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
4388       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
4389       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
4390       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
4391       // we'd end up sinking both muls.
4392       if (AddrMode.BaseReg) {
4393         Value *V = AddrMode.BaseReg;
4394         if (V->getType() != IntPtrTy)
4395           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
4396
4397         ResultIndex = V;
4398       }
4399
4400       // Add the scale value.
4401       if (AddrMode.Scale) {
4402         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
4403         if (V->getType() == IntPtrTy) {
4404           // done.
4405         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
4406                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
4407           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4408         } else {
4409           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
4410           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
4411           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
4412           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
4413           // do not match instead of extending it.
4414           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
4415           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
4416             I->eraseFromParent();
4417           return false;
4418         }
4419
4420         if (AddrMode.Scale != 1)
4421           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
4422                                 "sunkaddr");
4423         if (ResultIndex)
4424           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
4425         else
4426           ResultIndex = V;
4427       }
4428
4429       // Add in the Base Offset if present.
4430       if (AddrMode.BaseOffs) {
4431         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
4432         if (ResultIndex) {
4433           // We need to add this separately from the scale above to help with
4434           // SDAG consecutive load/store merging.
4435           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
4436             ResultPtr = Builder.CreatePointerCast(ResultPtr, I8PtrTy);
4437           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
4438         }
4439
4440         ResultIndex = V;
4441       }
4442
4443       if (!ResultIndex) {
4444         SunkAddr = ResultPtr;
4445       } else {
4446         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
4447           ResultPtr = Builder.CreatePointerCast(ResultPtr, I8PtrTy);
4448         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
4449       }
4450
4451       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
4452         SunkAddr = Builder.CreatePointerCast(SunkAddr, Addr->getType());
4453     }
4454   } else {
4455     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
4456                  << *MemoryInst << "\n");
4457     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
4458     Value *Result = nullptr;
4459
4460     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
4461     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
4462     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
4463     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
4464     // we'd end up sinking both muls.
4465     if (AddrMode.BaseReg) {
4466       Value *V = AddrMode.BaseReg;
4467       if (V->getType()->isPointerTy())
4468         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4469       if (V->getType() != IntPtrTy)
4470         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
4471       Result = V;
4472     }
4473
4474     // Add the scale value.
4475     if (AddrMode.Scale) {
4476       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
4477       if (V->getType() == IntPtrTy) {
4478         // done.
4479       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
4480         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4481       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
4482                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
4483         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4484       } else {
4485         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
4486         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
4487         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
4488         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
4489         // do not match instead of extending it.
4490         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
4491         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
4492           I->eraseFromParent();
4493         return false;
4494       }
4495       if (AddrMode.Scale != 1)
4496         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
4497                               "sunkaddr");
4498       if (Result)
4499         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4500       else
4501         Result = V;
4502     }
4503
4504     // Add in the BaseGV if present.
4505     if (AddrMode.BaseGV) {
4506       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
4507       if (Result)
4508         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4509       else
4510         Result = V;
4511     }
4512
4513     // Add in the Base Offset if present.
4514     if (AddrMode.BaseOffs) {
4515       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
4516       if (Result)
4517         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4518       else
4519         Result = V;
4520     }
4521
4522     if (!Result)
4523       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
4524     else
4525       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
4526   }
4527
4528   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
4529
4530   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
4531   // using it.
4532   if (Repl->use_empty()) {
4533     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
4534     // Use a WeakTrackingVH to hold onto it in case this happens.
4535     Value *CurValue = &*CurInstIterator;
4536     WeakTrackingVH IterHandle(CurValue);
4537     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
4538
4539     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
4540
4541     if (IterHandle != CurValue) {
4542       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
4543       // start of the block.
4544       CurInstIterator = BB->begin();
4545       SunkAddrs.clear();
4546     }
4547   }
4548   ++NumMemoryInsts;
4549   return true;
4550 }
4551
4552 /// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
4553 /// address computing into the block when possible / profitable.
4554 bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
4555   bool MadeChange = false;
4556
4557   const TargetRegisterInfo *TRI =
4558       TM->getSubtargetImpl(*CS->getFunction())->getRegisterInfo();
4559   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
4560       TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
4561   unsigned ArgNo = 0;
4562   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
4563     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
4564
4565     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
4566     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
4567
4568     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
4569         OpInfo.isIndirect) {
4570       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
4571       MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
4572     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
4573       ArgNo++;
4574   }
4575
4576   return MadeChange;
4577 }
4578
4579 /// \brief Check if all the uses of \p Val are equivalent (or free) zero or
4580 /// sign extensions.
4581 static bool hasSameExtUse(Value *Val, const TargetLowering &TLI) {
4582   assert(!Val->use_empty() && "Input must have at least one use");
4583   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Val->user_begin());
4584   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
4585   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
4586   for (const User *U : Val->users()) {
4587     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4588     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
4589       return false;
4590     Type *CurTy = UI->getType();
4591     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
4592     if (CurTy == ExtTy)
4593       continue;
4594
4595     // If IsSExt is true, we are in this situation:
4596     // a = Val
4597     // b = sext ty1 a to ty2
4598     // c = sext ty1 a to ty3
4599     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
4600     // a = Val
4601     // b = sext ty1 a to ty2
4602     // c = sext ty2 b to ty3
4603     // However, the last sext is not free.
4604     if (IsSExt)
4605       return false;
4606
4607     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
4608     // In that case, we would not account for a different use.
4609     Type *NarrowTy;
4610     Type *LargeTy;
4611     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
4612         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
4613       NarrowTy = CurTy;
4614       LargeTy = ExtTy;
4615     } else {
4616       NarrowTy = ExtTy;
4617       LargeTy = CurTy;
4618     }
4619
4620     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
4621       return false;
4622   }
4623   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
4624   return true;
4625 }
4626
4627 /// \brief Try to speculatively promote extensions in \p Exts and continue
4628 /// promoting through newly promoted operands recursively as far as doing so is
4629 /// profitable. Save extensions profitably moved up, in \p ProfitablyMovedExts.
4630 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to revert
4631 /// them.
4632 ///
4633 /// \return true if some promotion happened, false otherwise.
4634 bool CodeGenPrepare::tryToPromoteExts(
4635     TypePromotionTransaction &TPT, const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
4636     SmallVectorImpl<Instruction *> &ProfitablyMovedExts,
4637     unsigned CreatedInstsCost) {
4638   bool Promoted = false;
4639
4640   // Iterate over all the extensions to try to promote them.
4641   for (auto I : Exts) {
4642     // Early check if we directly have ext(load).
4643     if (isa<LoadInst>(I->getOperand(0))) {
4644       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4645       continue;
4646     }
4647
4648     // Check whether or not we want to do any promotion.  The reason we have
4649     // this check inside the for loop is to catch the case where an extension
4650     // is directly fed by a load because in such case the extension can be moved
4651     // up without any promotion on its operands.
4652     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
4653       return false;
4654
4655     // Get the action to perform the promotion.
4656     TypePromotionHelper::Action TPH =
4657         TypePromotionHelper::getAction(I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
4658     // Check if we can promote.
4659     if (!TPH) {
4660       // Save the current extension as we cannot move up through its operand.
4661       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4662       continue;
4663     }
4664
4665     // Save the current state.
4666     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4667         TPT.getRestorationPoint();
4668     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
4669     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
4670     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
4671     // Promote.
4672     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
4673                              &NewExts, nullptr, *TLI);
4674     assert(PromotedVal &&
4675            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
4676
4677     // We would be able to merge only one extension in a load.
4678     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
4679     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
4680     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
4681     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
4682     // because the new extension may be removed too.
4683     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
4684     // FIXME: It would be possible to propagate a negative value instead of
4685     // conservatively ceiling it to 0.
4686     TotalCreatedInstsCost =
4687         std::max((long long)0, (TotalCreatedInstsCost - ExtCost));
4688     if (!StressExtLdPromotion &&
4689         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
4690          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
4691       // This promotion is not profitable, rollback to the previous state, and
4692       // save the current extension in ProfitablyMovedExts as the latest
4693       // speculative promotion turned out to be unprofitable.
4694       TPT.rollback(LastKnownGood);
4695       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4696       continue;
4697     }
4698     // Continue promoting NewExts as far as doing so is profitable.
4699     SmallVector<Instruction *, 2> NewlyMovedExts;
4700     (void)tryToPromoteExts(TPT, NewExts, NewlyMovedExts, TotalCreatedInstsCost);
4701     bool NewPromoted = false;
4702     for (auto ExtInst : NewlyMovedExts) {
4703       Instruction *MovedExt = cast<Instruction>(ExtInst);
4704       Value *ExtOperand = MovedExt->getOperand(0);
4705       // If we have reached to a load, we need this extra profitability check
4706       // as it could potentially be merged into an ext(load).
4707       if (isa<LoadInst>(ExtOperand) &&
4708           !(StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
4709             (ExtOperand->hasOneUse() || hasSameExtUse(ExtOperand, *TLI))))
4710         continue;
4711
4712       ProfitablyMovedExts.push_back(MovedExt);
4713       NewPromoted = true;
4714     }
4715
4716     // If none of speculative promotions for NewExts is profitable, rollback
4717     // and save the current extension (I) as the last profitable extension.
4718     if (!NewPromoted) {
4719       TPT.rollback(LastKnownGood);
4720       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4721       continue;
4722     }
4723     // The promotion is profitable.
4724     Promoted = true;
4725   }
4726   return Promoted;
4727 }
4728
4729 /// Merging redundant sexts when one is dominating the other.
4730 bool CodeGenPrepare::mergeSExts(Function &F) {
4731   DominatorTree DT(F);
4732   bool Changed = false;
4733   for (auto &Entry : ValToSExtendedUses) {
4734     SExts &Insts = Entry.second;
4735     SExts CurPts;
4736     for (Instruction *Inst : Insts) {
4737       if (RemovedInsts.count(Inst) || !isa<SExtInst>(Inst) ||
4738           Inst->getOperand(0) != Entry.first)
4739         continue;
4740       bool inserted = false;
4741       for (auto &Pt : CurPts) {
4742         if (DT.dominates(Inst, Pt)) {
4743           Pt->replaceAllUsesWith(Inst);
4744           RemovedInsts.insert(Pt);
4745           Pt->removeFromParent();
4746           Pt = Inst;
4747           inserted = true;
4748           Changed = true;
4749           break;
4750         }
4751         if (!DT.dominates(Pt, Inst))
4752           // Give up if we need to merge in a common dominator as the
4753           // expermients show it is not profitable.
4754           continue;
4755         Inst->replaceAllUsesWith(Pt);
4756         RemovedInsts.insert(Inst);
4757         Inst->removeFromParent();
4758         inserted = true;
4759         Changed = true;
4760         break;
4761       }
4762       if (!inserted)
4763         CurPts.push_back(Inst);
4764     }
4765   }
4766   return Changed;
4767 }
4768
4769 /// Return true, if an ext(load) can be formed from an extension in
4770 /// \p MovedExts.
4771 bool CodeGenPrepare::canFormExtLd(
4772     const SmallVectorImpl<Instruction *> &MovedExts, LoadInst *&LI,
4773     Instruction *&Inst, bool HasPromoted) {
4774   for (auto *MovedExtInst : MovedExts) {
4775     if (isa<LoadInst>(MovedExtInst->getOperand(0))) {
4776       LI = cast<LoadInst>(MovedExtInst->getOperand(0));
4777       Inst = MovedExtInst;
4778       break;
4779     }
4780   }
4781   if (!LI)
4782     return false;
4783
4784   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
4785   // Make the cheap checks first if we did not promote.
4786   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
4787   if (!HasPromoted && LI->getParent() == Inst->getParent())
4788     return false;
4789
4790   EVT VT = TLI->getValueType(*DL, Inst->getType());
4791   EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
4792
4793   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
4794   // isn't worthwhile.
4795   if (!LI->hasOneUse() && (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
4796       !TLI->isTruncateFree(Inst->getType(), LI->getType()))
4797     return false;
4798
4799   // Check whether the target supports casts folded into loads.
4800   unsigned LType;
4801   if (isa<ZExtInst>(Inst))
4802     LType = ISD::ZEXTLOAD;
4803   else {
4804     assert(isa<SExtInst>(Inst) && "Unexpected ext type!");
4805     LType = ISD::SEXTLOAD;
4806   }
4807
4808   return TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT);
4809 }
4810
4811 /// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
4812 /// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
4813 /// extend into the load.
4814 ///
4815 /// E.g.,
4816 /// \code
4817 /// %ld = load i32* %addr
4818 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
4819 /// %zext = zext i32 %add to i64
4820 // \endcode
4821 /// =>
4822 /// \code
4823 /// %ld = load i32* %addr
4824 /// %zext = zext i32 %ld to i64
4825 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
4826 /// \encode
4827 /// Note that the promotion in %add to i64 is done in tryToPromoteExts(), which
4828 /// allow us to match zext(load i32*) to i64.
4829 ///
4830 /// Also, try to promote the computations used to obtain a sign extended
4831 /// value used into memory accesses.
4832 /// E.g.,
4833 /// \code
4834 /// a = add nsw i32 b, 3
4835 /// d = sext i32 a to i64
4836 /// e = getelementptr ..., i64 d
4837 /// \endcode
4838 /// =>
4839 /// \code
4840 /// f = sext i32 b to i64
4841 /// a = add nsw i64 f, 3
4842 /// e = getelementptr ..., i64 a
4843 /// \endcode
4844 ///
4845 /// \p Inst[in/out] the extension may be modified during the process if some
4846 /// promotions apply.
4847 bool CodeGenPrepare::optimizeExt(Instruction *&Inst) {
4848   // ExtLoad formation and address type promotion infrastructure requires TLI to
4849   // be effective.
4850   if (!TLI)
4851     return false;
4852
4853   bool AllowPromotionWithoutCommonHeader = false;
4854   /// See if it is an interesting sext operations for the address type
4855   /// promotion before trying to promote it, e.g., the ones with the right
4856   /// type and used in memory accesses.
4857   bool ATPConsiderable = TTI->shouldConsiderAddressTypePromotion(
4858       *Inst, AllowPromotionWithoutCommonHeader);
4859   TypePromotionTransaction TPT(RemovedInsts);
4860   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4861       TPT.getRestorationPoint();
4862   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
4863   SmallVector<Instruction *, 2> SpeculativelyMovedExts;
4864   Exts.push_back(Inst);
4865
4866   bool HasPromoted = tryToPromoteExts(TPT, Exts, SpeculativelyMovedExts);
4867
4868   // Look for a load being extended.
4869   LoadInst *LI = nullptr;
4870   Instruction *ExtFedByLoad;
4871
4872   // Try to promote a chain of computation if it allows to form an extended
4873   // load.
4874   if (canFormExtLd(SpeculativelyMovedExts, LI, ExtFedByLoad, HasPromoted)) {
4875     assert(LI && ExtFedByLoad && "Expect a valid load and extension");
4876     TPT.commit();
4877     // Move the extend into the same block as the load
4878     ExtFedByLoad->removeFromParent();
4879     ExtFedByLoad->insertAfter(LI);
4880     // CGP does not check if the zext would be speculatively executed when moved
4881     // to the same basic block as the load. Preserving its original location
4882     // would pessimize the debugging experience, as well as negatively impact
4883     // the quality of sample pgo. We don't want to use "line 0" as that has a
4884     // size cost in the line-table section and logically the zext can be seen as
4885     // part of the load. Therefore we conservatively reuse the same debug
4886     // location for the load and the zext.
4887     ExtFedByLoad->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
4888     ++NumExtsMoved;
4889     Inst = ExtFedByLoad;
4890     return true;
4891   }
4892
4893   // Continue promoting SExts if known as considerable depending on targets.
4894   if (ATPConsiderable &&
4895       performAddressTypePromotion(Inst, AllowPromotionWithoutCommonHeader,
4896                                   HasPromoted, TPT, SpeculativelyMovedExts))
4897     return true;
4898
4899   TPT.rollback(LastKnownGood);
4900   return false;
4901 }
4902
4903 // Perform address type promotion if doing so is profitable.
4904 // If AllowPromotionWithoutCommonHeader == false, we should find other sext
4905 // instructions that sign extended the same initial value. However, if
4906 // AllowPromotionWithoutCommonHeader == true, we expect promoting the
4907 // extension is just profitable.
4908 bool CodeGenPrepare::performAddressTypePromotion(
4909     Instruction *&Inst, bool AllowPromotionWithoutCommonHeader,
4910     bool HasPromoted, TypePromotionTransaction &TPT,
4911     SmallVectorImpl<Instruction *> &SpeculativelyMovedExts) {
4912   bool Promoted = false;
4913   SmallPtrSet<Instruction *, 1> UnhandledExts;
4914   bool AllSeenFirst = true;
4915   for (auto I : SpeculativelyMovedExts) {
4916     Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4917     DenseMap<Value *, Instruction *>::iterator AlreadySeen =
4918         SeenChainsForSExt.find(HeadOfChain);
4919     // If there is an unhandled SExt which has the same header, try to promote
4920     // it as well.
4921     if (AlreadySeen != SeenChainsForSExt.end()) {
4922       if (AlreadySeen->second != nullptr)
4923         UnhandledExts.insert(AlreadySeen->second);
4924       AllSeenFirst = false;
4925     }
4926   }
4927
4928   if (!AllSeenFirst || (AllowPromotionWithoutCommonHeader &&
4929                         SpeculativelyMovedExts.size() == 1)) {
4930     TPT.commit();
4931     if (HasPromoted)
4932       Promoted = true;
4933     for (auto I : SpeculativelyMovedExts) {
4934       Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4935       SeenChainsForSExt[HeadOfChain] = nullptr;
4936       ValToSExtendedUses[HeadOfChain].push_back(I);
4937     }
4938     // Update Inst as promotion happen.
4939     Inst = SpeculativelyMovedExts.pop_back_val();
4940   } else {
4941     // This is the first chain visited from the header, keep the current chain
4942     // as unhandled. Defer to promote this until we encounter another SExt
4943     // chain derived from the same header.
4944     for (auto I : SpeculativelyMovedExts) {
4945       Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4946       SeenChainsForSExt[HeadOfChain] = Inst;
4947     }
4948     return false;
4949   }
4950
4951   if (!AllSeenFirst && !UnhandledExts.empty())
4952     for (auto VisitedSExt : UnhandledExts) {
4953       if (RemovedInsts.count(VisitedSExt))
4954         continue;
4955       TypePromotionTransaction TPT(RemovedInsts);
4956       SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
4957       SmallVector<Instruction *, 2> Chains;
4958       Exts.push_back(VisitedSExt);
4959       bool HasPromoted = tryToPromoteExts(TPT, Exts, Chains);
4960       TPT.commit();
4961       if (HasPromoted)
4962         Promoted = true;
4963       for (auto I : Chains) {
4964         Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4965         // Mark this as handled.
4966         SeenChainsForSExt[HeadOfChain] = nullptr;
4967         ValToSExtendedUses[HeadOfChain].push_back(I);
4968       }
4969     }
4970   return Promoted;
4971 }
4972
4973 bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
4974   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
4975
4976   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
4977   // other uses of the source with result of extension.
4978   Value *Src = I->getOperand(0);
4979   if (Src->hasOneUse())
4980     return false;
4981
4982   // Only do this xform if truncating is free.
4983   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
4984     return false;
4985
4986   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
4987   // this block.
4988   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
4989     return false;
4990
4991   bool DefIsLiveOut = false;
4992   for (User *U : I->users()) {
4993     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4994
4995     // Figure out which BB this ext is used in.
4996     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4997     if (UserBB == DefBB) continue;
4998     DefIsLiveOut = true;
4999     break;
5000   }
5001   if (!DefIsLiveOut)
5002     return false;
5003
5004   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
5005   for (User *U : Src->users()) {
5006     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
5007     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
5008     if (UserBB == DefBB) continue;
5009     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
5010     // reloads just before load / store instructions.
5011     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
5012       return false;
5013   }
5014
5015   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
5016   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
5017
5018   bool MadeChange = false;
5019   for (Use &U : Src->uses()) {
5020     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
5021
5022     // Figure out which BB this ext is used in.
5023     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
5024     if (UserBB == DefBB) continue;
5025
5026     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
5027     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
5028
5029     if (!InsertedTrunc) {
5030       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
5031       assert(InsertPt != UserBB->end());
5032       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", &*InsertPt);
5033       InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
5034     }
5035
5036     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
5037     U = InsertedTrunc;
5038     ++NumExtUses;
5039     MadeChange = true;
5040   }
5041
5042   return MadeChange;
5043 }
5044
5045 // Find loads whose uses only use some of the loaded value's bits.  Add an "and"
5046 // just after the load if the target can fold this into one extload instruction,
5047 // with the hope of eliminating some of the other later "and" instructions using
5048 // the loaded value.  "and"s that are made trivially redundant by the insertion
5049 // of the new "and" are removed by this function, while others (e.g. those whose
5050 // path from the load goes through a phi) are left for isel to potentially
5051 // remove.
5052 //
5053 // For example:
5054 //
5055 // b0:
5056 //   x = load i32
5057 //   ...
5058 // b1:
5059 //   y = and x, 0xff
5060 //   z = use y
5061 //
5062 // becomes:
5063 //
5064 // b0:
5065 //   x = load i32
5066 //   x' = and x, 0xff
5067 //   ...
5068 // b1:
5069 //   z = use x'
5070 //
5071 // whereas:
5072 //
5073 // b0:
5074 //   x1 = load i32
5075 //   ...
5076 // b1:
5077 //   x2 = load i32
5078 //   ...
5079 // b2:
5080 //   x = phi x1, x2
5081 //   y = and x, 0xff
5082 //
5083 // becomes (after a call to optimizeLoadExt for each load):
5084 //
5085 // b0:
5086 //   x1 = load i32
5087 //   x1' = and x1, 0xff
5088 //   ...
5089 // b1:
5090 //   x2 = load i32
5091 //   x2' = and x2, 0xff
5092 //   ...
5093 // b2:
5094 //   x = phi x1', x2'
5095 //   y = and x, 0xff
5096 //
5097
5098 bool CodeGenPrepare::optimizeLoadExt(LoadInst *Load) {
5099
5100   if (!Load->isSimple() ||
5101       !(Load->getType()->isIntegerTy() || Load->getType()->isPointerTy()))
5102     return false;
5103
5104   // Skip loads we've already transformed.
5105   if (Load->hasOneUse() &&
5106       InsertedInsts.count(cast<Instruction>(*Load->user_begin())))
5107     return false;
5108
5109   // Look at all uses of Load, looking through phis, to determine how many bits
5110   // of the loaded value are needed.
5111   SmallVector<Instruction *, 8> WorkList;
5112   SmallPtrSet<Instruction *, 16> Visited;
5113   SmallVector<Instruction *, 8> AndsToMaybeRemove;
5114   for (auto *U : Load->users())
5115     WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
5116
5117   EVT LoadResultVT = TLI->getValueType(*DL, Load->getType());
5118   unsigned BitWidth = LoadResultVT.getSizeInBits();
5119   APInt DemandBits(BitWidth, 0);
5120   APInt WidestAndBits(BitWidth, 0);
5121
5122   while (!WorkList.empty()) {
5123     Instruction *I = WorkList.back();
5124     WorkList.pop_back();
5125
5126     // Break use-def graph loops.
5127     if (!Visited.insert(I).second)
5128       continue;
5129
5130     // For a PHI node, push all of its users.
5131     if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
5132       for (auto *U : Phi->users())
5133         WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
5134       continue;
5135     }
5136
5137     switch (I->getOpcode()) {
5138     case llvm::Instruction::And: {
5139       auto *AndC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
5140       if (!AndC)
5141         return false;
5142       APInt AndBits = AndC->getValue();
5143       DemandBits |= AndBits;
5144       // Keep track of the widest and mask we see.
5145       if (AndBits.ugt(WidestAndBits))
5146         WidestAndBits = AndBits;
5147       if (AndBits == WidestAndBits && I->getOperand(0) == Load)
5148         AndsToMaybeRemove.push_back(I);
5149       break;
5150     }
5151
5152     case llvm::Instruction::Shl: {
5153       auto *ShlC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
5154       if (!ShlC)
5155         return false;
5156       uint64_t ShiftAmt = ShlC->getLimitedValue(BitWidth - 1);
5157       DemandBits.setLowBits(BitWidth - ShiftAmt);
5158       break;
5159     }
5160
5161     case llvm::Instruction::Trunc: {
5162       EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
5163       unsigned TruncBitWidth = TruncVT.getSizeInBits();
5164       DemandBits.setLowBits(TruncBitWidth);
5165       break;
5166     }
5167
5168     default:
5169       return false;
5170     }
5171   }
5172
5173   uint32_t ActiveBits = DemandBits.getActiveBits();
5174   // Avoid hoisting (and (load x) 1) since it is unlikely to be folded by the
5175   // target even if isLoadExtLegal says an i1 EXTLOAD is valid.  For example,
5176   // for the AArch64 target isLoadExtLegal(ZEXTLOAD, i32, i1) returns true, but
5177   // (and (load x) 1) is not matched as a single instruction, rather as a LDR
5178   // followed by an AND.
5179   // TODO: Look into removing this restriction by fixing backends to either
5180   // return false for isLoadExtLegal for i1 or have them select this pattern to
5181   // a single instruction.
5182   //
5183   // Also avoid hoisting if we didn't see any ands with the exact DemandBits
5184   // mask, since these are the only ands that will be removed by isel.
5185   if (ActiveBits <= 1 || !DemandBits.isMask(ActiveBits) ||
5186       WidestAndBits != DemandBits)
5187     return false;
5188
5189   LLVMContext &Ctx = Load->getType()->getContext();
5190   Type *TruncTy = Type::getIntNTy(Ctx, ActiveBits);
5191   EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, TruncTy);
5192
5193   // Reject cases that won't be matched as extloads.
5194   if (!LoadResultVT.bitsGT(TruncVT) || !TruncVT.isRound() ||
5195       !TLI->isLoadExtLegal(ISD::ZEXTLOAD, LoadResultVT, TruncVT))
5196     return false;
5197
5198   IRBuilder<> Builder(Load->getNextNode());
5199   auto *NewAnd = dyn_cast<Instruction>(
5200       Builder.CreateAnd(Load, ConstantInt::get(Ctx, DemandBits)));
5201   // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
5202   // optimizations don't touch it.
5203   InsertedInsts.insert(NewAnd);
5204
5205   // Replace all uses of load with new and (except for the use of load in the
5206   // new and itself).
5207   Load->replaceAllUsesWith(NewAnd);
5208   NewAnd->setOperand(0, Load);
5209
5210   // Remove any and instructions that are now redundant.
5211   for (auto *And : AndsToMaybeRemove)
5212     // Check that the and mask is the same as the one we decided to put on the
5213     // new and.
5214     if (cast<ConstantInt>(And->getOperand(1))->getValue() == DemandBits) {
5215       And->replaceAllUsesWith(NewAnd);
5216       if (&*CurInstIterator == And)
5217         CurInstIterator = std::next(And->getIterator());
5218       And->eraseFromParent();
5219       ++NumAndUses;
5220     }
5221
5222   ++NumAndsAdded;
5223   return true;
5224 }
5225
5226 /// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
5227 /// that is only used once.
5228 static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
5229   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
5230   // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
5231   // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
5232   return I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
5233          TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
5234 }
5235
5236 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
5237 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(const TargetTransformInfo *TTI,
5238                                                 const TargetLowering *TLI,
5239                                                 SelectInst *SI) {
5240   // If even a predictable select is cheap, then a branch can't be cheaper.
5241   if (!TLI->isPredictableSelectExpensive())
5242     return false;
5243
5244   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
5245   // whether a select is better represented as a branch.
5246
5247   // If metadata tells us that the select condition is obviously predictable,
5248   // then we want to replace the select with a branch.
5249   uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
5250   if (SI->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
5251     uint64_t Max = std::max(TrueWeight, FalseWeight);
5252     uint64_t Sum = TrueWeight + FalseWeight;
5253     if (Sum != 0) {
5254       auto Probability = BranchProbability::getBranchProbability(Max, Sum);
5255       if (Probability > TLI->getPredictableBranchThreshold())
5256         return true;
5257     }
5258   }
5259
5260   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
5261
5262   // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
5263   // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
5264   // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
5265   if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
5266     return false;
5267
5268   // If either operand of the select is expensive and only needed on one side
5269   // of the select, we should form a branch.
5270   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue()) ||
5271       sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue()))
5272     return true;
5273
5274   return false;
5275 }
5276
5277 /// If \p isTrue is true, return the true value of \p SI, otherwise return
5278 /// false value of \p SI. If the true/false value of \p SI is defined by any
5279 /// select instructions in \p Selects, look through the defining select
5280 /// instruction until the true/false value is not defined in \p Selects.
5281 static Value *getTrueOrFalseValue(
5282     SelectInst *SI, bool isTrue,
5283     const SmallPtrSet<const Instruction *, 2> &Selects) {
5284   Value *V;
5285
5286   for (SelectInst *DefSI = SI; DefSI != nullptr && Selects.count(DefSI);
5287        DefSI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
5288     assert(DefSI->getCondition() == SI->getCondition() &&
5289            "The condition of DefSI does not match with SI");
5290     V = (isTrue ? DefSI->getTrueValue() : DefSI->getFalseValue());
5291   }
5292   return V;
5293 }
5294
5295 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
5296 /// turn it into a branch.
5297 bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
5298   // Find all consecutive select instructions that share the same condition.
5299   SmallVector<SelectInst *, 2> ASI;
5300   ASI.push_back(SI);
5301   for (BasicBlock::iterator It = ++BasicBlock::iterator(SI);
5302        It != SI->getParent()->end(); ++It) {
5303     SelectInst *I = dyn_cast<SelectInst>(&*It);
5304     if (I && SI->getCondition() == I->getCondition()) {
5305       ASI.push_back(I);
5306     } else {
5307       break;
5308     }
5309   }
5310
5311   SelectInst *LastSI = ASI.back();
5312   // Increment the current iterator to skip all the rest of select instructions
5313   // because they will be either "not lowered" or "all lowered" to branch.
5314   CurInstIterator = std::next(LastSI->getIterator());
5315
5316   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
5317
5318   // Can we convert the 'select' to CF ?
5319   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond ||
5320       SI->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
5321     return false;
5322
5323   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
5324   if (VectorCond)
5325     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
5326   else if (SI->getType()->isVectorTy())
5327     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
5328   else
5329     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
5330
5331   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind) &&
5332       !isFormingBranchFromSelectProfitable(TTI, TLI, SI))
5333     return false;
5334
5335   ModifiedDT = true;
5336
5337   // Transform a sequence like this:
5338   //    start:
5339   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
5340   //       %sel = select i1 %cmp, i32 %c, i32 %d
5341   //
5342   // Into:
5343   //    start:
5344   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
5345   //       br i1 %cmp, label %select.true, label %select.false
5346   //    select.true:
5347   //       br label %select.end
5348   //    select.false:
5349   //       br label %select.end
5350   //    select.end:
5351   //       %sel = phi i32 [ %c, %select.true ], [ %d, %select.false ]
5352   //
5353   // In addition, we may sink instructions that produce %c or %d from
5354   // the entry block into the destination(s) of the new branch.
5355   // If the true or false blocks do not contain a sunken instruction, that
5356   // block and its branch may be optimized away. In that case, one side of the
5357   // first branch will point directly to select.end, and the corresponding PHI
5358   // predecessor block will be the start block.
5359
5360   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
5361   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
5362   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(LastSI));
5363   BasicBlock *EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
5364
5365   // Delete the unconditional branch that was just created by the split.
5366   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
5367
5368   // These are the new basic blocks for the conditional branch.
5369   // At least one will become an actual new basic block.
5370   BasicBlock *TrueBlock = nullptr;
5371   BasicBlock *FalseBlock = nullptr;
5372   BranchInst *TrueBranch = nullptr;
5373   BranchInst *FalseBranch = nullptr;
5374
5375   // Sink expensive instructions into the conditional blocks to avoid executing
5376   // them speculatively.
5377   for (SelectInst *SI : ASI) {
5378     if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue())) {
5379       if (TrueBlock == nullptr) {
5380         TrueBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.true.sink",
5381                                        EndBlock->getParent(), EndBlock);
5382         TrueBranch = BranchInst::Create(EndBlock, TrueBlock);
5383       }
5384       auto *TrueInst = cast<Instruction>(SI->getTrueValue());
5385       TrueInst->moveBefore(TrueBranch);
5386     }
5387     if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue())) {
5388       if (FalseBlock == nullptr) {
5389         FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false.sink",
5390                                         EndBlock->getParent(), EndBlock);
5391         FalseBranch = BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
5392       }
5393       auto *FalseInst = cast<Instruction>(SI->getFalseValue());
5394       FalseInst->moveBefore(FalseBranch);
5395     }
5396   }
5397
5398   // If there was nothing to sink, then arbitrarily choose the 'false' side
5399   // for a new input value to the PHI.
5400   if (TrueBlock == FalseBlock) {
5401     assert(TrueBlock == nullptr &&
5402            "Unexpected basic block transform while optimizing select");
5403
5404     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false",
5405                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
5406     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
5407   }
5408
5409   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
5410   // If we did not create a new block for one of the 'true' or 'false' paths
5411   // of the condition, it means that side of the branch goes to the end block
5412   // directly and the path originates from the start block from the point of
5413   // view of the new PHI.
5414   BasicBlock *TT, *FT;
5415   if (TrueBlock == nullptr) {
5416     TT = EndBlock;
5417     FT = FalseBlock;
5418     TrueBlock = StartBlock;
5419   } else if (FalseBlock == nullptr) {
5420     TT = TrueBlock;
5421     FT = EndBlock;
5422     FalseBlock = StartBlock;
5423   } else {
5424     TT = TrueBlock;
5425     FT = FalseBlock;
5426   }
5427   IRBuilder<>(SI).CreateCondBr(SI->getCondition(), TT, FT, SI);
5428
5429   SmallPtrSet<const Instruction *, 2> INS;
5430   INS.insert(ASI.begin(), ASI.end());
5431   // Use reverse iterator because later select may use the value of the
5432   // earlier select, and we need to propagate value through earlier select
5433   // to get the PHI operand.
5434   for (auto It = ASI.rbegin(); It != ASI.rend(); ++It) {
5435     SelectInst *SI = *It;
5436     // The select itself is replaced with a PHI Node.
5437     PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", &EndBlock->front());
5438     PN->takeName(SI);
5439     PN->addIncoming(getTrueOrFalseValue(SI, true, INS), TrueBlock);
5440     PN->addIncoming(getTrueOrFalseValue(SI, false, INS), FalseBlock);
5441
5442     SI->replaceAllUsesWith(PN);
5443     SI->eraseFromParent();
5444     INS.erase(SI);
5445     ++NumSelectsExpanded;
5446   }
5447
5448   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
5449   CurInstIterator = StartBlock->end();
5450   return true;
5451 }
5452
5453 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
5454   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
5455   int SplatElem = -1;
5456   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
5457     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
5458       return false;
5459     SplatElem = Mask[i];
5460   }
5461
5462   return true;
5463 }
5464
5465 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
5466 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
5467 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
5468 /// codegen can spot all lanes are identical.
5469 bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
5470   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
5471
5472   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
5473   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
5474     return false;
5475
5476   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
5477   // constant splat.
5478   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
5479     return false;
5480
5481   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
5482   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
5483
5484   bool MadeChange = false;
5485   for (User *U : SVI->users()) {
5486     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
5487
5488     // Figure out which BB this ext is used in.
5489     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
5490     if (UserBB == DefBB) continue;
5491
5492     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
5493     if (!UI->isShift()) continue;
5494
5495     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
5496     // already have a copy.
5497     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
5498
5499     if (!InsertedShuffle) {
5500       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
5501       assert(InsertPt != UserBB->end());
5502       InsertedShuffle =
5503           new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
5504                                 SVI->getOperand(2), "", &*InsertPt);
5505     }
5506
5507     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
5508     MadeChange = true;
5509   }
5510
5511   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
5512   if (SVI->use_empty()) {
5513     SVI->eraseFromParent();
5514     MadeChange = true;
5515   }
5516
5517   return MadeChange;
5518 }
5519
5520 bool CodeGenPrepare::optimizeSwitchInst(SwitchInst *SI) {
5521   if (!TLI || !DL)
5522     return false;
5523
5524   Value *Cond = SI->getCondition();
5525   Type *OldType = Cond->getType();
5526   LLVMContext &Context = Cond->getContext();
5527   MVT RegType = TLI->getRegisterType(Context, TLI->getValueType(*DL, OldType));
5528   unsigned RegWidth = RegType.getSizeInBits();
5529
5530   if (RegWidth <= cast<IntegerType>(OldType)->getBitWidth())
5531     return false;
5532
5533   // If the register width is greater than the type width, expand the condition
5534   // of the switch instruction and each case constant to the width of the
5535   // register. By widening the type of the switch condition, subsequent
5536   // comparisons (for case comparisons) will not need to be extended to the
5537   // preferred register width, so we will potentially eliminate N-1 extends,
5538   // where N is the number of cases in the switch.
5539   auto *NewType = Type::getIntNTy(Context, RegWidth);
5540
5541   // Zero-extend the switch condition and case constants unless the switch
5542   // condition is a function argument that is already being sign-extended.
5543   // In that case, we can avoid an unnecessary mask/extension by sign-extending
5544   // everything instead.
5545   Instruction::CastOps ExtType = Instruction::ZExt;
5546   if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Cond))
5547     if (Arg->hasSExtAttr())
5548       ExtType = Instruction::SExt;
5549
5550   auto *ExtInst = CastInst::Create(ExtType, Cond, NewType);
5551   ExtInst->insertBefore(SI);
5552   SI->setCondition(ExtInst);
5553   for (auto Case : SI->cases()) {
5554     APInt NarrowConst = Case.getCaseValue()->getValue();
5555     APInt WideConst = (ExtType == Instruction::ZExt) ?
5556                       NarrowConst.zext(RegWidth) : NarrowConst.sext(RegWidth);
5557     Case.setValue(ConstantInt::get(Context, WideConst));
5558   }
5559
5560   return true;
5561 }
5562
5563
5564 namespace {
5565 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
5566 /// This class is used to move downward extractelement transition.
5567 /// E.g.,
5568 /// a = vector_op <2 x i32>
5569 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
5570 /// c = scalar_op b
5571 /// store c
5572 ///
5573 /// =>
5574 /// a = vector_op <2 x i32>
5575 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
5576 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
5577 /// * store d
5578 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
5579 /// transition.
5580 class VectorPromoteHelper {
5581   /// DataLayout associated with the current module.
5582   const DataLayout &DL;
5583
5584   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
5585   const TargetLowering &TLI;
5586
5587   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
5588   const TargetTransformInfo &TTI;
5589
5590   /// The transition being moved downwards.
5591   Instruction *Transition;
5592   /// The sequence of instructions to be promoted.
5593   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
5594   /// Cost of combining a store and an extract.
5595   unsigned StoreExtractCombineCost;
5596   /// Instruction that will be combined with the transition.
5597   Instruction *CombineInst;
5598
5599   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
5600   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
5601   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
5602   Instruction *getEndOfTransition() const {
5603     if (InstsToBePromoted.empty())
5604       return Transition;
5605     return InstsToBePromoted.back();
5606   }
5607
5608   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
5609   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
5610   /// c, is at index 0.
5611   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
5612     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
5613            "Other kind of transitions are not supported yet");
5614     return 0;
5615   }
5616
5617   /// \brief Return the index of the index in the transition.
5618   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
5619   /// is at index 1.
5620   unsigned getTransitionIdx() const {
5621     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
5622            "Other kind of transitions are not supported yet");
5623     return 1;
5624   }
5625
5626   /// \brief Get the type of the transition.
5627   /// This is the type of the original value.
5628   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
5629   /// transition is <2 x i32>.
5630   Type *getTransitionType() const {
5631     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
5632   }
5633
5634   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
5635   /// I.e., we have the following sequence:
5636   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
5637   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
5638   /// =>
5639   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
5640   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
5641   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
5642
5643   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
5644   /// instructions enqueued to be promoted.
5645   bool isProfitableToPromote() {
5646     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
5647     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
5648                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
5649                          : -1;
5650     Type *PromotedType = getTransitionType();
5651
5652     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
5653     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
5654     unsigned Align = ST->getAlignment();
5655     // Check if this store is supported.
5656     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
5657             TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
5658             Align)) {
5659       // If this is not supported, there is no way we can combine
5660       // the extract with the store.
5661       return false;
5662     }
5663
5664     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
5665     // scalar to vector.
5666     // The vector chain has to account for the combining cost.
5667     uint64_t ScalarCost =
5668         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
5669     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
5670     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
5671       // Compute the cost.
5672       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
5673       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
5674       // constant.
5675       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
5676       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
5677                             isa<ConstantFP>(Arg0);
5678       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
5679           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
5680                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
5681       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
5682           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
5683                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
5684       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
5685           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
5686       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
5687                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
5688     }
5689     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
5690                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
5691     return ScalarCost > VectorCost;
5692   }
5693
5694   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
5695   /// number of elements as the transition.
5696   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
5697   /// across the whole vector.
5698   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
5699   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
5700   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
5701   /// used at the index of the extract.
5702   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
5703     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
5704     if (!UseSplat) {
5705       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
5706       // use a splat constant.
5707       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
5708       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
5709         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
5710       else
5711         UseSplat = true;
5712     }
5713
5714     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
5715     if (UseSplat)
5716       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
5717
5718     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
5719     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
5720     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
5721       if (Idx == ExtractIdx)
5722         ConstVec.push_back(Val);
5723       else
5724         ConstVec.push_back(UndefVal);
5725     }
5726     return ConstantVector::get(ConstVec);
5727   }
5728
5729   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
5730   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
5731   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
5732                                         unsigned OperandIdx) {
5733     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
5734     // the right hand side of a division-like instruction.
5735     if (OperandIdx != 1)
5736       return false;
5737     switch (Use->getOpcode()) {
5738     default:
5739       return false;
5740     case Instruction::SDiv:
5741     case Instruction::UDiv:
5742     case Instruction::SRem:
5743     case Instruction::URem:
5744       return true;
5745     case Instruction::FDiv:
5746     case Instruction::FRem:
5747       return !Use->hasNoNaNs();
5748     }
5749     llvm_unreachable(nullptr);
5750   }
5751
5752 public:
5753   VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
5754                       const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
5755                       unsigned CombineCost)
5756       : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
5757         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
5758     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
5759   }
5760
5761   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
5762   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
5763     // We could support CastInst too.
5764     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
5765   }
5766
5767   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
5768   /// by moving downward the transition through.
5769   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
5770     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
5771     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
5772     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
5773       const Value *Val = U.get();
5774       if (Val == getEndOfTransition()) {
5775         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
5776         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
5777         // division by zero.
5778         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
5779           return false;
5780         continue;
5781       }
5782       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
5783           !isa<ConstantFP>(Val))
5784         return false;
5785     }
5786     // Check that the resulting operation is legal.
5787     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
5788     if (!ISDOpcode)
5789       return false;
5790     return StressStoreExtract ||
5791            TLI.isOperationLegalOrCustom(
5792                ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
5793   }
5794
5795   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
5796   /// with the transition.
5797   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
5798   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
5799
5800   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
5801   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
5802     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
5803   }
5804
5805   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
5806   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
5807     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
5808     CombineInst = ToBeCombined;
5809   }
5810
5811   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
5812   /// is profitable.
5813   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
5814   bool promote() {
5815     // Check if there is something to promote.
5816     // Right now, if we do not have anything to combine with,
5817     // we assume the promotion is not profitable.
5818     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
5819       return false;
5820
5821     // Check cost.
5822     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
5823       return false;
5824
5825     // Promote.
5826     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
5827       promoteImpl(ToBePromoted);
5828     InstsToBePromoted.clear();
5829     return true;
5830   }
5831 };
5832 } // End of anonymous namespace.
5833
5834 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
5835   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
5836   // can be statically promoted.
5837   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
5838   // b = ToBePromoted ty1 a
5839   // Def = Transition ty1 b to ty2
5840   // Move the transition down.
5841   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
5842   // = ... b => = ... Def.
5843   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
5844          "The type of the result of the transition does not match "
5845          "the final type");
5846   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
5847   // 2. Update the type of the uses.
5848   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
5849   Type *TransitionTy = getTransitionType();
5850   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
5851   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
5852   // operands.
5853   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
5854   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
5855     Value *Val = U.get();
5856     Value *NewVal = nullptr;
5857     if (Val == Transition)
5858       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
5859     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
5860              isa<ConstantFP>(Val)) {
5861       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
5862       NewVal = getConstantVector(
5863           cast<Constant>(Val),
5864           isa<UndefValue>(Val) ||
5865               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
5866     } else
5867       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
5868                        "this?");
5869     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
5870   }
5871   Transition->removeFromParent();
5872   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
5873   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
5874 }
5875
5876 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
5877 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
5878 /// has this feature and this is profitable.
5879 bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
5880   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
5881   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
5882       (!StressStoreExtract &&
5883        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
5884                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
5885     return false;
5886
5887   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
5888   // Try to move it down the def-use chain, until:
5889   // - We can combine the transition with its single use
5890   //   => we got rid of the transition.
5891   // - We escape the current basic block
5892   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
5893   //      we do not do that for now.
5894   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
5895   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
5896   VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
5897   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
5898   // beneficial.
5899   while (Inst->hasOneUse()) {
5900     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
5901     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
5902
5903     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
5904       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
5905                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
5906                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
5907       return false;
5908     }
5909
5910     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
5911       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
5912                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
5913       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
5914       bool Changed = VPH.promote();
5915       NumStoreExtractExposed += Changed;
5916       return Changed;
5917     }
5918
5919     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
5920     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
5921       return false;
5922
5923     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
5924
5925     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
5926     Inst = ToBePromoted;
5927   }
5928   return false;
5929 }
5930
5931 /// For the instruction sequence of store below, F and I values
5932 /// are bundled together as an i64 value before being stored into memory.
5933 /// Sometimes it is more efficent to generate separate stores for F and I,
5934 /// which can remove the bitwise instructions or sink them to colder places.
5935 ///
5936 ///   (store (or (zext (bitcast F to i32) to i64),
5937 ///              (shl (zext I to i64), 32)), addr)  -->
5938 ///   (store F, addr) and (store I, addr+4)
5939 ///
5940 /// Similarly, splitting for other merged store can also be beneficial, like:
5941 /// For pair of {i32, i32}, i64 store --> two i32 stores.
5942 /// For pair of {i32, i16}, i64 store --> two i32 stores.
5943 /// For pair of {i16, i16}, i32 store --> two i16 stores.
5944 /// For pair of {i16, i8},  i32 store --> two i16 stores.
5945 /// For pair of {i8, i8},   i16 store --> two i8 stores.
5946 ///
5947 /// We allow each target to determine specifically which kind of splitting is
5948 /// supported.
5949 ///
5950 /// The store patterns are commonly seen from the simple code snippet below
5951 /// if only std::make_pair(...) is sroa transformed before inlined into hoo.
5952 ///   void goo(const std::pair<int, float> &);
5953 ///   hoo() {
5954 ///     ...
5955 ///     goo(std::make_pair(tmp, ftmp));
5956 ///     ...
5957 ///   }
5958 ///
5959 /// Although we already have similar splitting in DAG Combine, we duplicate
5960 /// it in CodeGenPrepare to catch the case in which pattern is across
5961 /// multiple BBs. The logic in DAG Combine is kept to catch case generated
5962 /// during code expansion.
5963 static bool splitMergedValStore(StoreInst &SI, const DataLayout &DL,
5964                                 const TargetLowering &TLI) {
5965   // Handle simple but common cases only.
5966   Type *StoreType = SI.getValueOperand()->getType();
5967   if (DL.getTypeStoreSizeInBits(StoreType) != DL.getTypeSizeInBits(StoreType) ||
5968       DL.getTypeSizeInBits(StoreType) == 0)
5969     return false;
5970
5971   unsigned HalfValBitSize = DL.getTypeSizeInBits(StoreType) / 2;
5972   Type *SplitStoreType = Type::getIntNTy(SI.getContext(), HalfValBitSize);
5973   if (DL.getTypeStoreSizeInBits(SplitStoreType) !=
5974       DL.getTypeSizeInBits(SplitStoreType))
5975     return false;
5976
5977   // Match the following patterns:
5978   // (store (or (zext LValue to i64),
5979   //            (shl (zext HValue to i64), 32)), HalfValBitSize)
5980   //  or
5981   // (store (or (shl (zext HValue to i64), 32)), HalfValBitSize)
5982   //            (zext LValue to i64),
5983   // Expect both operands of OR and the first operand of SHL have only
5984   // one use.
5985   Value *LValue, *HValue;
5986   if (!match(SI.getValueOperand(),
5987              m_c_Or(m_OneUse(m_ZExt(m_Value(LValue))),
5988                     m_OneUse(m_Shl(m_OneUse(m_ZExt(m_Value(HValue))),
5989                                    m_SpecificInt(HalfValBitSize))))))
5990     return false;
5991
5992   // Check LValue and HValue are int with size less or equal than 32.
5993   if (!LValue->getType()->isIntegerTy() ||
5994       DL.getTypeSizeInBits(LValue->getType()) > HalfValBitSize ||
5995       !HValue->getType()->isIntegerTy() ||
5996       DL.getTypeSizeInBits(HValue->getType()) > HalfValBitSize)
5997     return false;
5998
5999   // If LValue/HValue is a bitcast instruction, use the EVT before bitcast
6000   // as the input of target query.
6001   auto *LBC = dyn_cast<BitCastInst>(LValue);
6002   auto *HBC = dyn_cast<BitCastInst>(HValue);
6003   EVT LowTy = LBC ? EVT::getEVT(LBC->getOperand(0)->getType())
6004                   : EVT::getEVT(LValue->getType());
6005   EVT HighTy = HBC ? EVT::getEVT(HBC->getOperand(0)->getType())
6006                    : EVT::getEVT(HValue->getType());
6007   if (!ForceSplitStore && !TLI.isMultiStoresCheaperThanBitsMerge(LowTy, HighTy))
6008     return false;
6009
6010   // Start to split store.
6011   IRBuilder<> Builder(SI.getContext());
6012   Builder.SetInsertPoint(&SI);
6013
6014   // If LValue/HValue is a bitcast in another BB, create a new one in current
6015   // BB so it may be merged with the splitted stores by dag combiner.
6016   if (LBC && LBC->getParent() != SI.getParent())
6017     LValue = Builder.CreateBitCast(LBC->getOperand(0), LBC->getType());
6018   if (HBC && HBC->getParent() != SI.getParent())
6019     HValue = Builder.CreateBitCast(HBC->getOperand(0), HBC->getType());
6020
6021   auto CreateSplitStore = [&](Value *V, bool Upper) {
6022     V = Builder.CreateZExtOrBitCast(V, SplitStoreType);
6023     Value *Addr = Builder.CreateBitCast(
6024         SI.getOperand(1),
6025         SplitStoreType->getPointerTo(SI.getPointerAddressSpace()));
6026     if (Upper)
6027       Addr = Builder.CreateGEP(
6028           SplitStoreType, Addr,
6029           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SI.getContext()), 1));
6030     Builder.CreateAlignedStore(
6031         V, Addr, Upper ? SI.getAlignment() / 2 : SI.getAlignment());
6032   };
6033
6034   CreateSplitStore(LValue, false);
6035   CreateSplitStore(HValue, true);
6036
6037   // Delete the old store.
6038   SI.eraseFromParent();
6039   return true;
6040 }
6041
6042 bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool &ModifiedDT) {
6043   // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
6044   // stepping on each other's toes.
6045   if (InsertedInsts.count(I))
6046     return false;
6047
6048   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
6049     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
6050     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
6051     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
6052     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, {*DL, TLInfo})) {
6053       P->replaceAllUsesWith(V);
6054       P->eraseFromParent();
6055       ++NumPHIsElim;
6056       return true;
6057     }
6058     return false;
6059   }
6060
6061   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
6062     // If the source of the cast is a constant, then this should have
6063     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
6064     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
6065     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
6066     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
6067     // want to forward-subst the cast.
6068     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
6069       return false;
6070
6071     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
6072       return true;
6073
6074     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6075       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
6076       /// fit in one register
6077       if (TLI &&
6078           TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
6079                              TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
6080               TargetLowering::TypeExpandInteger) {
6081         return SinkCast(CI);
6082       } else {
6083         bool MadeChange = optimizeExt(I);
6084         return MadeChange | optimizeExtUses(I);
6085       }
6086     }
6087     return false;
6088   }
6089
6090   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
6091     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
6092       return OptimizeCmpExpression(CI, TLI);
6093
6094   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6095     LI->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group, nullptr);
6096     if (TLI) {
6097       bool Modified = optimizeLoadExt(LI);
6098       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
6099       Modified |= optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
6100       return Modified;
6101     }
6102     return false;
6103   }
6104
6105   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
6106     if (TLI && splitMergedValStore(*SI, *DL, *TLI))
6107       return true;
6108     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group, nullptr);
6109     if (TLI) {
6110       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
6111       return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
6112                                 SI->getOperand(0)->getType(), AS);
6113     }
6114     return false;
6115   }
6116
6117   if (AtomicRMWInst *RMW = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I)) {
6118       unsigned AS = RMW->getPointerAddressSpace();
6119       return optimizeMemoryInst(I, RMW->getPointerOperand(),
6120                                 RMW->getType(), AS);
6121   }
6122
6123   if (AtomicCmpXchgInst *CmpX = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I)) {
6124       unsigned AS = CmpX->getPointerAddressSpace();
6125       return optimizeMemoryInst(I, CmpX->getPointerOperand(),
6126                                 CmpX->getCompareOperand()->getType(), AS);
6127   }
6128
6129   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
6130
6131   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::And) &&
6132       EnableAndCmpSinking && TLI)
6133     return sinkAndCmp0Expression(BinOp, *TLI, InsertedInsts);
6134
6135   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
6136                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
6137     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
6138     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
6139       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
6140
6141     return false;
6142   }
6143
6144   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
6145     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
6146       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
6147       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
6148                                         GEPI->getName(), GEPI);
6149       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
6150       GEPI->eraseFromParent();
6151       ++NumGEPsElim;
6152       optimizeInst(NC, ModifiedDT);
6153       return true;
6154     }
6155     return false;
6156   }
6157
6158   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
6159     return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
6160
6161   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
6162     return optimizeSelectInst(SI);
6163
6164   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
6165     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
6166
6167   if (auto *Switch = dyn_cast<SwitchInst>(I))
6168     return optimizeSwitchInst(Switch);
6169
6170   if (isa<ExtractElementInst>(I))
6171     return optimizeExtractElementInst(I);
6172
6173   return false;
6174 }
6175
6176 /// Given an OR instruction, check to see if this is a bitreverse
6177 /// idiom. If so, insert the new intrinsic and return true.
6178 static bool makeBitReverse(Instruction &I, const DataLayout &DL,
6179                            const TargetLowering &TLI) {
6180   if (!I.getType()->isIntegerTy() ||
6181       !TLI.isOperationLegalOrCustom(ISD::BITREVERSE,
6182                                     TLI.getValueType(DL, I.getType(), true)))
6183     return false;
6184
6185   SmallVector<Instruction*, 4> Insts;
6186   if (!recognizeBSwapOrBitReverseIdiom(&I, false, true, Insts))
6187     return false;
6188   Instruction *LastInst = Insts.back();
6189   I.replaceAllUsesWith(LastInst);
6190   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(&I);
6191   return true;
6192 }
6193
6194 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
6195 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
6196 // selection.
6197 bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool &ModifiedDT) {
6198   SunkAddrs.clear();
6199   bool MadeChange = false;
6200
6201   CurInstIterator = BB.begin();
6202   while (CurInstIterator != BB.end()) {
6203     MadeChange |= optimizeInst(&*CurInstIterator++, ModifiedDT);
6204     if (ModifiedDT)
6205       return true;
6206   }
6207
6208   bool MadeBitReverse = true;
6209   while (TLI && MadeBitReverse) {
6210     MadeBitReverse = false;
6211     for (auto &I : reverse(BB)) {
6212       if (makeBitReverse(I, *DL, *TLI)) {
6213         MadeBitReverse = MadeChange = true;
6214         ModifiedDT = true;
6215         break;
6216       }
6217     }
6218   }
6219   MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
6220
6221   return MadeChange;
6222 }
6223
6224 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
6225 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
6226 // find a node corresponding to the value.
6227 bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
6228   bool MadeChange = false;
6229   for (BasicBlock &BB : F) {
6230     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
6231     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
6232       Instruction *Insn = &*BI++;
6233       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
6234       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
6235       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
6236       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
6237       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
6238       // where said address is used.
6239       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
6240         PrevNonDbgInst = Insn;
6241         continue;
6242       }
6243
6244       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
6245       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
6246         // If VI is a phi in a block with an EHPad terminator, we can't insert
6247         // after it.
6248         if (isa<PHINode>(VI) && VI->getParent()->getTerminator()->isEHPad())
6249           continue;
6250         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
6251         DVI->removeFromParent();
6252         if (isa<PHINode>(VI))
6253           DVI->insertBefore(&*VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
6254         else
6255           DVI->insertAfter(VI);
6256         MadeChange = true;
6257         ++NumDbgValueMoved;
6258       }
6259     }
6260   }
6261   return MadeChange;
6262 }
6263
6264 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
6265 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
6266   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
6267   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
6268   NewTrue = NewTrue / Scale;
6269   NewFalse = NewFalse / Scale;
6270 }
6271
6272 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
6273 /// \code
6274 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
6275 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
6276 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
6277 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
6278 /// \endcode
6279 /// into multiple branch instructions like:
6280 /// \code
6281 ///   bb1:
6282 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
6283 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
6284 ///   bb2:
6285 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
6286 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
6287 /// \endcode
6288 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
6289 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
6290 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
6291 ///
6292 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
6293 ///
6294 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
6295   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
6296     return false;
6297
6298   bool MadeChange = false;
6299   for (auto &BB : F) {
6300     // Does this BB end with the following?
6301     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
6302     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
6303     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
6304     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
6305     BinaryOperator *LogicOp;
6306     BasicBlock *TBB, *FBB;
6307     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
6308       continue;
6309
6310     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
6311     if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
6312       continue;
6313
6314     unsigned Opc;
6315     Value *Cond1, *Cond2;
6316     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
6317                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
6318       Opc = Instruction::And;
6319     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
6320                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
6321       Opc = Instruction::Or;
6322     else
6323       continue;
6324
6325     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
6326         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
6327       continue;
6328
6329     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
6330
6331     // Create a new BB.
6332     auto TmpBB =
6333         BasicBlock::Create(BB.getContext(), BB.getName() + ".cond.split",
6334                            BB.getParent(), BB.getNextNode());
6335
6336     // Update original basic block by using the first condition directly by the
6337     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
6338     Br1->setCondition(Cond1);
6339     LogicOp->eraseFromParent();
6340
6341     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
6342     // successor of the original branch instruction.
6343     if (Opc == Instruction::And)
6344       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
6345     else
6346       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
6347
6348     // Fill in the new basic block.
6349     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
6350     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
6351       I->removeFromParent();
6352       I->insertBefore(Br2);
6353     }
6354
6355     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
6356     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
6357     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
6358     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
6359     // now the same successor. Depending on the original branch condition
6360     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
6361     // we perform the correct update for the PHI nodes.
6362     // This doesn't change the successor order of the just created branch
6363     // instruction (or any other instruction).
6364     if (Opc == Instruction::Or)
6365       std::swap(TBB, FBB);
6366
6367     // Replace the old BB with the new BB.
6368     for (auto &I : *TBB) {
6369       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
6370       if (!PN)
6371         break;
6372       int i;
6373       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
6374         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
6375     }
6376
6377     // Add another incoming edge form the new BB.
6378     for (auto &I : *FBB) {
6379       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
6380       if (!PN)
6381         break;
6382       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
6383       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
6384     }
6385
6386     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
6387     // FindMergedConditions).
6388     if (Opc == Instruction::Or) {
6389       // Codegen X | Y as:
6390       // BB1:
6391       //   jmp_if_X TBB
6392       //   jmp TmpBB
6393       // TmpBB:
6394       //   jmp_if_Y TBB
6395       //   jmp FBB
6396       //
6397
6398       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
6399       // The requirement is that
6400       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
6401       //     = TrueProb for orignal BB.
6402       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
6403       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
6404       // assumes that
6405       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
6406       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
6407       // TmpBB, but the math is more complicated.
6408       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
6409       if (Br1->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
6410         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
6411         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
6412         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6413         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
6414                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6415
6416         NewTrueWeight = TrueWeight;
6417         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
6418         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6419         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
6420                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6421       }
6422     } else {
6423       // Codegen X & Y as:
6424       // BB1:
6425       //   jmp_if_X TmpBB
6426       //   jmp FBB
6427       // TmpBB:
6428       //   jmp_if_Y TBB
6429       //   jmp FBB
6430       //
6431       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
6432
6433       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
6434       // The requirement is that
6435       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
6436       //     = FalseProb for orignal BB.
6437       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
6438       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
6439       // assumes that
6440       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
6441       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
6442       if (Br1->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
6443         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
6444         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
6445         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6446         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
6447                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6448
6449         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
6450         NewFalseWeight = FalseWeight;
6451         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6452         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
6453                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6454       }
6455     }
6456
6457     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
6458     // available to CodeGenPrepare.
6459     ModifiedDT = true;
6460
6461     MadeChange = true;
6462
6463     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
6464           TmpBB->dump());
6465   }
6466   return MadeChange;
6467 }