]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/CodeGenPrepare.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r306325, 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   unsigned calculateNumBlocks(unsigned Size);
1667   void createLoadCmpBlocks();
1668   void createResultBlock();
1669   void setupResultBlockPHINodes();
1670   void setupEndBlockPHINodes();
1671   void emitLoadCompareBlock(unsigned Index, unsigned LoadSize,
1672                             unsigned GEPIndex);
1673   Value *getCompareLoadPairs(unsigned Index, unsigned Size,
1674                              unsigned &NumBytesProcessed, IRBuilder<> &Builder);
1675   void emitLoadCompareBlockMultipleLoads(unsigned Index, unsigned Size,
1676                                          unsigned &NumBytesProcessed);
1677   void emitLoadCompareByteBlock(unsigned Index, unsigned GEPIndex);
1678   void emitMemCmpResultBlock();
1679   Value *getMemCmpExpansionZeroCase(unsigned Size);
1680   Value *getMemCmpEqZeroOneBlock(unsigned Size);
1681   unsigned getLoadSize(unsigned Size);
1682   unsigned getNumLoads(unsigned Size);
1683
1684 public:
1685   MemCmpExpansion(CallInst *CI, uint64_t Size, unsigned MaxLoadSize,
1686                   unsigned NumLoadsPerBlock, const DataLayout &DL);
1687   Value *getMemCmpExpansion(uint64_t Size);
1688 };
1689
1690 MemCmpExpansion::ResultBlock::ResultBlock()
1691     : BB(nullptr), PhiSrc1(nullptr), PhiSrc2(nullptr) {}
1692
1693 // Initialize the basic block structure required for expansion of memcmp call
1694 // with given maximum load size and memcmp size parameter.
1695 // This structure includes:
1696 // 1. A list of load compare blocks - LoadCmpBlocks.
1697 // 2. An EndBlock, split from original instruction point, which is the block to
1698 // return from.
1699 // 3. ResultBlock, block to branch to for early exit when a
1700 // LoadCmpBlock finds a difference.
1701 MemCmpExpansion::MemCmpExpansion(CallInst *CI, uint64_t Size,
1702                                  unsigned MaxLoadSize, unsigned LoadsPerBlock,
1703                                  const DataLayout &TheDataLayout)
1704     : CI(CI), MaxLoadSize(MaxLoadSize), NumLoadsPerBlock(LoadsPerBlock),
1705       DL(TheDataLayout) {
1706
1707   // A memcmp with zero-comparison with only one block of load and compare does
1708   // not need to set up any extra blocks. This case could be handled in the DAG,
1709   // but since we have all of the machinery to flexibly expand any memcpy here,
1710   // we choose to handle this case too to avoid fragmented lowering.
1711   IsUsedForZeroCmp = isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI);
1712   NumBlocks = calculateNumBlocks(Size);
1713   if (!IsUsedForZeroCmp || NumBlocks != 1) {
1714     BasicBlock *StartBlock = CI->getParent();
1715     EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(CI, "endblock");
1716     setupEndBlockPHINodes();
1717     createResultBlock();
1718
1719     // If return value of memcmp is not used in a zero equality, we need to
1720     // calculate which source was larger. The calculation requires the
1721     // two loaded source values of each load compare block.
1722     // These will be saved in the phi nodes created by setupResultBlockPHINodes.
1723     if (!IsUsedForZeroCmp)
1724       setupResultBlockPHINodes();
1725
1726     // Create the number of required load compare basic blocks.
1727     createLoadCmpBlocks();
1728
1729     // Update the terminator added by splitBasicBlock to branch to the first
1730     // LoadCmpBlock.
1731     StartBlock->getTerminator()->setSuccessor(0, LoadCmpBlocks[0]);
1732   }
1733
1734   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1735   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1736 }
1737
1738 void MemCmpExpansion::createLoadCmpBlocks() {
1739   for (unsigned i = 0; i < NumBlocks; i++) {
1740     BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(CI->getContext(), "loadbb",
1741                                         EndBlock->getParent(), EndBlock);
1742     LoadCmpBlocks.push_back(BB);
1743   }
1744 }
1745
1746 void MemCmpExpansion::createResultBlock() {
1747   ResBlock.BB = BasicBlock::Create(CI->getContext(), "res_block",
1748                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
1749 }
1750
1751 // This function creates the IR instructions for loading and comparing 1 byte.
1752 // It loads 1 byte from each source of the memcmp parameters with the given
1753 // GEPIndex. It then subtracts the two loaded values and adds this result to the
1754 // final phi node for selecting the memcmp result.
1755 void MemCmpExpansion::emitLoadCompareByteBlock(unsigned Index,
1756                                                unsigned GEPIndex) {
1757   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1758
1759   Value *Source1 = CI->getArgOperand(0);
1760   Value *Source2 = CI->getArgOperand(1);
1761
1762   Builder.SetInsertPoint(LoadCmpBlocks[Index]);
1763   Type *LoadSizeType = Type::getInt8Ty(CI->getContext());
1764   // Cast source to LoadSizeType*.
1765   if (Source1->getType() != LoadSizeType)
1766     Source1 = Builder.CreateBitCast(Source1, LoadSizeType->getPointerTo());
1767   if (Source2->getType() != LoadSizeType)
1768     Source2 = Builder.CreateBitCast(Source2, LoadSizeType->getPointerTo());
1769
1770   // Get the base address using the GEPIndex.
1771   if (GEPIndex != 0) {
1772     Source1 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source1,
1773                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1774     Source2 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source2,
1775                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1776   }
1777
1778   Value *LoadSrc1 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source1);
1779   Value *LoadSrc2 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source2);
1780
1781   LoadSrc1 = Builder.CreateZExt(LoadSrc1, Type::getInt32Ty(CI->getContext()));
1782   LoadSrc2 = Builder.CreateZExt(LoadSrc2, Type::getInt32Ty(CI->getContext()));
1783   Value *Diff = Builder.CreateSub(LoadSrc1, LoadSrc2);
1784
1785   PhiRes->addIncoming(Diff, LoadCmpBlocks[Index]);
1786
1787   if (Index < (LoadCmpBlocks.size() - 1)) {
1788     // Early exit branch if difference found to EndBlock. Otherwise, continue to
1789     // next LoadCmpBlock,
1790     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Diff,
1791                                     ConstantInt::get(Diff->getType(), 0));
1792     BranchInst *CmpBr =
1793         BranchInst::Create(EndBlock, LoadCmpBlocks[Index + 1], Cmp);
1794     Builder.Insert(CmpBr);
1795   } else {
1796     // The last block has an unconditional branch to EndBlock.
1797     BranchInst *CmpBr = BranchInst::Create(EndBlock);
1798     Builder.Insert(CmpBr);
1799   }
1800 }
1801
1802 unsigned MemCmpExpansion::getNumLoads(unsigned Size) {
1803   return (Size / MaxLoadSize) + countPopulation(Size % MaxLoadSize);
1804 }
1805
1806 unsigned MemCmpExpansion::getLoadSize(unsigned Size) {
1807   return MinAlign(PowerOf2Floor(Size), MaxLoadSize);
1808 }
1809
1810 /// Generate an equality comparison for one or more pairs of loaded values.
1811 /// This is used in the case where the memcmp() call is compared equal or not
1812 /// equal to zero.
1813 Value *MemCmpExpansion::getCompareLoadPairs(unsigned Index, unsigned Size,
1814                                             unsigned &NumBytesProcessed,
1815                                             IRBuilder<> &Builder) {
1816   std::vector<Value *> XorList, OrList;
1817   Value *Diff;
1818
1819   unsigned RemainingBytes = Size - NumBytesProcessed;
1820   unsigned NumLoadsRemaining = getNumLoads(RemainingBytes);
1821   unsigned NumLoads = std::min(NumLoadsRemaining, NumLoadsPerBlock);
1822
1823   // For a single-block expansion, start inserting before the memcmp call.
1824   if (LoadCmpBlocks.empty())
1825     Builder.SetInsertPoint(CI);
1826   else
1827     Builder.SetInsertPoint(LoadCmpBlocks[Index]);
1828
1829   Value *Cmp = nullptr;
1830   for (unsigned i = 0; i < NumLoads; ++i) {
1831     unsigned LoadSize = getLoadSize(RemainingBytes);
1832     unsigned GEPIndex = NumBytesProcessed / LoadSize;
1833     NumBytesProcessed += LoadSize;
1834     RemainingBytes -= LoadSize;
1835
1836     Type *LoadSizeType = IntegerType::get(CI->getContext(), LoadSize * 8);
1837     Type *MaxLoadType = IntegerType::get(CI->getContext(), MaxLoadSize * 8);
1838     assert(LoadSize <= MaxLoadSize && "Unexpected load type");
1839
1840     Value *Source1 = CI->getArgOperand(0);
1841     Value *Source2 = CI->getArgOperand(1);
1842
1843     // Cast source to LoadSizeType*.
1844     if (Source1->getType() != LoadSizeType)
1845       Source1 = Builder.CreateBitCast(Source1, LoadSizeType->getPointerTo());
1846     if (Source2->getType() != LoadSizeType)
1847       Source2 = Builder.CreateBitCast(Source2, LoadSizeType->getPointerTo());
1848
1849     // Get the base address using the GEPIndex.
1850     if (GEPIndex != 0) {
1851       Source1 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source1,
1852                                   ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1853       Source2 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source2,
1854                                   ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1855     }
1856
1857     // Get a constant or load a value for each source address.
1858     Value *LoadSrc1 = nullptr;
1859     if (auto *Source1C = dyn_cast<Constant>(Source1))
1860       LoadSrc1 = ConstantFoldLoadFromConstPtr(Source1C, LoadSizeType, DL);
1861     if (!LoadSrc1)
1862       LoadSrc1 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source1);
1863
1864     Value *LoadSrc2 = nullptr;
1865     if (auto *Source2C = dyn_cast<Constant>(Source2))
1866       LoadSrc2 = ConstantFoldLoadFromConstPtr(Source2C, LoadSizeType, DL);
1867     if (!LoadSrc2)
1868       LoadSrc2 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source2);
1869
1870     if (NumLoads != 1) {
1871       if (LoadSizeType != MaxLoadType) {
1872         LoadSrc1 = Builder.CreateZExt(LoadSrc1, MaxLoadType);
1873         LoadSrc2 = Builder.CreateZExt(LoadSrc2, MaxLoadType);
1874       }
1875       // If we have multiple loads per block, we need to generate a composite
1876       // comparison using xor+or.
1877       Diff = Builder.CreateXor(LoadSrc1, LoadSrc2);
1878       Diff = Builder.CreateZExt(Diff, MaxLoadType);
1879       XorList.push_back(Diff);
1880     } else {
1881       // If there's only one load per block, we just compare the loaded values.
1882       Cmp = Builder.CreateICmpNE(LoadSrc1, LoadSrc2);
1883     }
1884   }
1885
1886   auto pairWiseOr = [&](std::vector<Value *> &InList) -> std::vector<Value *> {
1887     std::vector<Value *> OutList;
1888     for (unsigned i = 0; i < InList.size() - 1; i = i + 2) {
1889       Value *Or = Builder.CreateOr(InList[i], InList[i + 1]);
1890       OutList.push_back(Or);
1891     }
1892     if (InList.size() % 2 != 0)
1893       OutList.push_back(InList.back());
1894     return OutList;
1895   };
1896
1897   if (!Cmp) {
1898     // Pairwise OR the XOR results.
1899     OrList = pairWiseOr(XorList);
1900
1901     // Pairwise OR the OR results until one result left.
1902     while (OrList.size() != 1) {
1903       OrList = pairWiseOr(OrList);
1904     }
1905     Cmp = Builder.CreateICmpNE(OrList[0], ConstantInt::get(Diff->getType(), 0));
1906   }
1907
1908   return Cmp;
1909 }
1910
1911 void MemCmpExpansion::emitLoadCompareBlockMultipleLoads(
1912     unsigned Index, unsigned Size, unsigned &NumBytesProcessed) {
1913   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1914   Value *Cmp = getCompareLoadPairs(Index, Size, NumBytesProcessed, Builder);
1915
1916   BasicBlock *NextBB = (Index == (LoadCmpBlocks.size() - 1))
1917                            ? EndBlock
1918                            : LoadCmpBlocks[Index + 1];
1919   // Early exit branch if difference found to ResultBlock. Otherwise,
1920   // continue to next LoadCmpBlock or EndBlock.
1921   BranchInst *CmpBr = BranchInst::Create(ResBlock.BB, NextBB, Cmp);
1922   Builder.Insert(CmpBr);
1923
1924   // Add a phi edge for the last LoadCmpBlock to Endblock with a value of 0
1925   // since early exit to ResultBlock was not taken (no difference was found in
1926   // any of the bytes).
1927   if (Index == LoadCmpBlocks.size() - 1) {
1928     Value *Zero = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 0);
1929     PhiRes->addIncoming(Zero, LoadCmpBlocks[Index]);
1930   }
1931 }
1932
1933 // This function creates the IR intructions for loading and comparing using the
1934 // given LoadSize. It loads the number of bytes specified by LoadSize from each
1935 // source of the memcmp parameters. It then does a subtract to see if there was
1936 // a difference in the loaded values. If a difference is found, it branches
1937 // with an early exit to the ResultBlock for calculating which source was
1938 // larger. Otherwise, it falls through to the either the next LoadCmpBlock or
1939 // the EndBlock if this is the last LoadCmpBlock. Loading 1 byte is handled with
1940 // a special case through emitLoadCompareByteBlock. The special handling can
1941 // simply subtract the loaded values and add it to the result phi node.
1942 void MemCmpExpansion::emitLoadCompareBlock(unsigned Index, unsigned LoadSize,
1943                                            unsigned GEPIndex) {
1944   if (LoadSize == 1) {
1945     MemCmpExpansion::emitLoadCompareByteBlock(Index, GEPIndex);
1946     return;
1947   }
1948
1949   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1950
1951   Type *LoadSizeType = IntegerType::get(CI->getContext(), LoadSize * 8);
1952   Type *MaxLoadType = IntegerType::get(CI->getContext(), MaxLoadSize * 8);
1953   assert(LoadSize <= MaxLoadSize && "Unexpected load type");
1954
1955   Value *Source1 = CI->getArgOperand(0);
1956   Value *Source2 = CI->getArgOperand(1);
1957
1958   Builder.SetInsertPoint(LoadCmpBlocks[Index]);
1959   // Cast source to LoadSizeType*.
1960   if (Source1->getType() != LoadSizeType)
1961     Source1 = Builder.CreateBitCast(Source1, LoadSizeType->getPointerTo());
1962   if (Source2->getType() != LoadSizeType)
1963     Source2 = Builder.CreateBitCast(Source2, LoadSizeType->getPointerTo());
1964
1965   // Get the base address using the GEPIndex.
1966   if (GEPIndex != 0) {
1967     Source1 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source1,
1968                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1969     Source2 = Builder.CreateGEP(LoadSizeType, Source2,
1970                                 ConstantInt::get(LoadSizeType, GEPIndex));
1971   }
1972
1973   // Load LoadSizeType from the base address.
1974   Value *LoadSrc1 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source1);
1975   Value *LoadSrc2 = Builder.CreateLoad(LoadSizeType, Source2);
1976
1977   if (DL.isLittleEndian()) {
1978     Function *F = LoadCmpBlocks[Index]->getParent();
1979
1980     Function *Bswap = Intrinsic::getDeclaration(F->getParent(),
1981                                                 Intrinsic::bswap, LoadSizeType);
1982     LoadSrc1 = Builder.CreateCall(Bswap, LoadSrc1);
1983     LoadSrc2 = Builder.CreateCall(Bswap, LoadSrc2);
1984   }
1985
1986   if (LoadSizeType != MaxLoadType) {
1987     LoadSrc1 = Builder.CreateZExt(LoadSrc1, MaxLoadType);
1988     LoadSrc2 = Builder.CreateZExt(LoadSrc2, MaxLoadType);
1989   }
1990
1991   // Add the loaded values to the phi nodes for calculating memcmp result only
1992   // if result is not used in a zero equality.
1993   if (!IsUsedForZeroCmp) {
1994     ResBlock.PhiSrc1->addIncoming(LoadSrc1, LoadCmpBlocks[Index]);
1995     ResBlock.PhiSrc2->addIncoming(LoadSrc2, LoadCmpBlocks[Index]);
1996   }
1997
1998   Value *Diff = Builder.CreateSub(LoadSrc1, LoadSrc2);
1999
2000   Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Diff,
2001                                   ConstantInt::get(Diff->getType(), 0));
2002   BasicBlock *NextBB = (Index == (LoadCmpBlocks.size() - 1))
2003                            ? EndBlock
2004                            : LoadCmpBlocks[Index + 1];
2005   // Early exit branch if difference found to ResultBlock. Otherwise, continue
2006   // to next LoadCmpBlock or EndBlock.
2007   BranchInst *CmpBr = BranchInst::Create(ResBlock.BB, NextBB, Cmp);
2008   Builder.Insert(CmpBr);
2009
2010   // Add a phi edge for the last LoadCmpBlock to Endblock with a value of 0
2011   // since early exit to ResultBlock was not taken (no difference was found in
2012   // any of the bytes).
2013   if (Index == LoadCmpBlocks.size() - 1) {
2014     Value *Zero = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 0);
2015     PhiRes->addIncoming(Zero, LoadCmpBlocks[Index]);
2016   }
2017 }
2018
2019 // This function populates the ResultBlock with a sequence to calculate the
2020 // memcmp result. It compares the two loaded source values and returns -1 if
2021 // src1 < src2 and 1 if src1 > src2.
2022 void MemCmpExpansion::emitMemCmpResultBlock() {
2023   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2024
2025   // Special case: if memcmp result is used in a zero equality, result does not
2026   // need to be calculated and can simply return 1.
2027   if (IsUsedForZeroCmp) {
2028     BasicBlock::iterator InsertPt = ResBlock.BB->getFirstInsertionPt();
2029     Builder.SetInsertPoint(ResBlock.BB, InsertPt);
2030     Value *Res = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 1);
2031     PhiRes->addIncoming(Res, ResBlock.BB);
2032     BranchInst *NewBr = BranchInst::Create(EndBlock);
2033     Builder.Insert(NewBr);
2034     return;
2035   }
2036   BasicBlock::iterator InsertPt = ResBlock.BB->getFirstInsertionPt();
2037   Builder.SetInsertPoint(ResBlock.BB, InsertPt);
2038
2039   Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, ResBlock.PhiSrc1,
2040                                   ResBlock.PhiSrc2);
2041
2042   Value *Res =
2043       Builder.CreateSelect(Cmp, ConstantInt::get(Builder.getInt32Ty(), -1),
2044                            ConstantInt::get(Builder.getInt32Ty(), 1));
2045
2046   BranchInst *NewBr = BranchInst::Create(EndBlock);
2047   Builder.Insert(NewBr);
2048   PhiRes->addIncoming(Res, ResBlock.BB);
2049 }
2050
2051 unsigned MemCmpExpansion::calculateNumBlocks(unsigned Size) {
2052   unsigned NumBlocks = 0;
2053   bool HaveOneByteLoad = false;
2054   unsigned RemainingSize = Size;
2055   unsigned LoadSize = MaxLoadSize;
2056   while (RemainingSize) {
2057     if (LoadSize == 1)
2058       HaveOneByteLoad = true;
2059     NumBlocks += RemainingSize / LoadSize;
2060     RemainingSize = RemainingSize % LoadSize;
2061     LoadSize = LoadSize / 2;
2062   }
2063   NumBlocksNonOneByte = HaveOneByteLoad ? (NumBlocks - 1) : NumBlocks;
2064
2065   if (IsUsedForZeroCmp)
2066     NumBlocks = NumBlocks / NumLoadsPerBlock +
2067                 (NumBlocks % NumLoadsPerBlock != 0 ? 1 : 0);
2068
2069   return NumBlocks;
2070 }
2071
2072 void MemCmpExpansion::setupResultBlockPHINodes() {
2073   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2074   Type *MaxLoadType = IntegerType::get(CI->getContext(), MaxLoadSize * 8);
2075   Builder.SetInsertPoint(ResBlock.BB);
2076   ResBlock.PhiSrc1 =
2077       Builder.CreatePHI(MaxLoadType, NumBlocksNonOneByte, "phi.src1");
2078   ResBlock.PhiSrc2 =
2079       Builder.CreatePHI(MaxLoadType, NumBlocksNonOneByte, "phi.src2");
2080 }
2081
2082 void MemCmpExpansion::setupEndBlockPHINodes() {
2083   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2084
2085   Builder.SetInsertPoint(&EndBlock->front());
2086   PhiRes = Builder.CreatePHI(Type::getInt32Ty(CI->getContext()), 2, "phi.res");
2087 }
2088
2089 Value *MemCmpExpansion::getMemCmpExpansionZeroCase(unsigned Size) {
2090   unsigned NumBytesProcessed = 0;
2091   // This loop populates each of the LoadCmpBlocks with the IR sequence to
2092   // handle multiple loads per block.
2093   for (unsigned i = 0; i < NumBlocks; ++i)
2094     emitLoadCompareBlockMultipleLoads(i, Size, NumBytesProcessed);
2095
2096   emitMemCmpResultBlock();
2097   return PhiRes;
2098 }
2099
2100 /// A memcmp expansion that compares equality with 0 and only has one block of
2101 /// load and compare can bypass the compare, branch, and phi IR that is required
2102 /// in the general case.
2103 Value *MemCmpExpansion::getMemCmpEqZeroOneBlock(unsigned Size) {
2104   unsigned NumBytesProcessed = 0;
2105   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2106   Value *Cmp = getCompareLoadPairs(0, Size, NumBytesProcessed, Builder);
2107   return Builder.CreateZExt(Cmp, Type::getInt32Ty(CI->getContext()));
2108 }
2109
2110 // This function expands the memcmp call into an inline expansion and returns
2111 // the memcmp result.
2112 Value *MemCmpExpansion::getMemCmpExpansion(uint64_t Size) {
2113   if (IsUsedForZeroCmp)
2114     return NumBlocks == 1 ? getMemCmpEqZeroOneBlock(Size) :
2115                             getMemCmpExpansionZeroCase(Size);
2116
2117   // This loop calls emitLoadCompareBlock for comparing Size bytes of the two
2118   // memcmp sources. It starts with loading using the maximum load size set by
2119   // the target. It processes any remaining bytes using a load size which is the
2120   // next smallest power of 2.
2121   unsigned LoadSize = MaxLoadSize;
2122   unsigned NumBytesToBeProcessed = Size;
2123   unsigned Index = 0;
2124   while (NumBytesToBeProcessed) {
2125     // Calculate how many blocks we can create with the current load size.
2126     unsigned NumBlocks = NumBytesToBeProcessed / LoadSize;
2127     unsigned GEPIndex = (Size - NumBytesToBeProcessed) / LoadSize;
2128     NumBytesToBeProcessed = NumBytesToBeProcessed % LoadSize;
2129
2130     // For each NumBlocks, populate the instruction sequence for loading and
2131     // comparing LoadSize bytes.
2132     while (NumBlocks--) {
2133       emitLoadCompareBlock(Index, LoadSize, GEPIndex);
2134       Index++;
2135       GEPIndex++;
2136     }
2137     // Get the next LoadSize to use.
2138     LoadSize = LoadSize / 2;
2139   }
2140
2141   emitMemCmpResultBlock();
2142   return PhiRes;
2143 }
2144
2145 // This function checks to see if an expansion of memcmp can be generated.
2146 // It checks for constant compare size that is less than the max inline size.
2147 // If an expansion cannot occur, returns false to leave as a library call.
2148 // Otherwise, the library call is replaced with a new IR instruction sequence.
2149 /// We want to transform:
2150 /// %call = call signext i32 @memcmp(i8* %0, i8* %1, i64 15)
2151 /// To:
2152 /// loadbb:
2153 ///  %0 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2154 ///  %1 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2155 ///  %2 = bitcast i8* %1 to i64*
2156 ///  %3 = bitcast i8* %0 to i64*
2157 ///  %4 = load i64, i64* %2
2158 ///  %5 = load i64, i64* %3
2159 ///  %6 = call i64 @llvm.bswap.i64(i64 %4)
2160 ///  %7 = call i64 @llvm.bswap.i64(i64 %5)
2161 ///  %8 = sub i64 %6, %7
2162 ///  %9 = icmp ne i64 %8, 0
2163 ///  br i1 %9, label %res_block, label %loadbb1
2164 /// res_block:                                        ; preds = %loadbb2,
2165 /// %loadbb1, %loadbb
2166 ///  %phi.src1 = phi i64 [ %6, %loadbb ], [ %22, %loadbb1 ], [ %36, %loadbb2 ]
2167 ///  %phi.src2 = phi i64 [ %7, %loadbb ], [ %23, %loadbb1 ], [ %37, %loadbb2 ]
2168 ///  %10 = icmp ult i64 %phi.src1, %phi.src2
2169 ///  %11 = select i1 %10, i32 -1, i32 1
2170 ///  br label %endblock
2171 /// loadbb1:                                          ; preds = %loadbb
2172 ///  %12 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2173 ///  %13 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2174 ///  %14 = bitcast i8* %13 to i32*
2175 ///  %15 = bitcast i8* %12 to i32*
2176 ///  %16 = getelementptr i32, i32* %14, i32 2
2177 ///  %17 = getelementptr i32, i32* %15, i32 2
2178 ///  %18 = load i32, i32* %16
2179 ///  %19 = load i32, i32* %17
2180 ///  %20 = call i32 @llvm.bswap.i32(i32 %18)
2181 ///  %21 = call i32 @llvm.bswap.i32(i32 %19)
2182 ///  %22 = zext i32 %20 to i64
2183 ///  %23 = zext i32 %21 to i64
2184 ///  %24 = sub i64 %22, %23
2185 ///  %25 = icmp ne i64 %24, 0
2186 ///  br i1 %25, label %res_block, label %loadbb2
2187 /// loadbb2:                                          ; preds = %loadbb1
2188 ///  %26 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2189 ///  %27 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2190 ///  %28 = bitcast i8* %27 to i16*
2191 ///  %29 = bitcast i8* %26 to i16*
2192 ///  %30 = getelementptr i16, i16* %28, i16 6
2193 ///  %31 = getelementptr i16, i16* %29, i16 6
2194 ///  %32 = load i16, i16* %30
2195 ///  %33 = load i16, i16* %31
2196 ///  %34 = call i16 @llvm.bswap.i16(i16 %32)
2197 ///  %35 = call i16 @llvm.bswap.i16(i16 %33)
2198 ///  %36 = zext i16 %34 to i64
2199 ///  %37 = zext i16 %35 to i64
2200 ///  %38 = sub i64 %36, %37
2201 ///  %39 = icmp ne i64 %38, 0
2202 ///  br i1 %39, label %res_block, label %loadbb3
2203 /// loadbb3:                                          ; preds = %loadbb2
2204 ///  %40 = bitcast i32* %buffer2 to i8*
2205 ///  %41 = bitcast i32* %buffer1 to i8*
2206 ///  %42 = getelementptr i8, i8* %41, i8 14
2207 ///  %43 = getelementptr i8, i8* %40, i8 14
2208 ///  %44 = load i8, i8* %42
2209 ///  %45 = load i8, i8* %43
2210 ///  %46 = zext i8 %44 to i32
2211 ///  %47 = zext i8 %45 to i32
2212 ///  %48 = sub i32 %46, %47
2213 ///  br label %endblock
2214 /// endblock:                                         ; preds = %res_block,
2215 /// %loadbb3
2216 ///  %phi.res = phi i32 [ %48, %loadbb3 ], [ %11, %res_block ]
2217 ///  ret i32 %phi.res
2218 static bool expandMemCmp(CallInst *CI, const TargetTransformInfo *TTI,
2219                          const TargetLowering *TLI, const DataLayout *DL) {
2220   NumMemCmpCalls++;
2221   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
2222
2223   // TTI call to check if target would like to expand memcmp. Also, get the
2224   // MaxLoadSize.
2225   unsigned MaxLoadSize;
2226   if (!TTI->expandMemCmp(CI, MaxLoadSize))
2227     return false;
2228
2229   // Early exit from expansion if -Oz.
2230   if (CI->getFunction()->optForMinSize())
2231     return false;
2232
2233   // Early exit from expansion if size is not a constant.
2234   ConstantInt *SizeCast = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
2235   if (!SizeCast) {
2236     NumMemCmpNotConstant++;
2237     return false;
2238   }
2239
2240   // Early exit from expansion if size greater than max bytes to load.
2241   uint64_t SizeVal = SizeCast->getZExtValue();
2242   unsigned NumLoads = 0;
2243   unsigned RemainingSize = SizeVal;
2244   unsigned LoadSize = MaxLoadSize;
2245   while (RemainingSize) {
2246     NumLoads += RemainingSize / LoadSize;
2247     RemainingSize = RemainingSize % LoadSize;
2248     LoadSize = LoadSize / 2;
2249   }
2250
2251   if (NumLoads > TLI->getMaxExpandSizeMemcmp(CI->getFunction()->optForSize())) {
2252     NumMemCmpGreaterThanMax++;
2253     return false;
2254   }
2255
2256   NumMemCmpInlined++;
2257
2258   // MemCmpHelper object creates and sets up basic blocks required for
2259   // expanding memcmp with size SizeVal.
2260   unsigned NumLoadsPerBlock = MemCmpNumLoadsPerBlock;
2261   MemCmpExpansion MemCmpHelper(CI, SizeVal, MaxLoadSize, NumLoadsPerBlock, *DL);
2262
2263   Value *Res = MemCmpHelper.getMemCmpExpansion(SizeVal);
2264
2265   // Replace call with result of expansion and erase call.
2266   CI->replaceAllUsesWith(Res);
2267   CI->eraseFromParent();
2268
2269   return true;
2270 }
2271
2272 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool &ModifiedDT) {
2273   BasicBlock *BB = CI->getParent();
2274
2275   // Lower inline assembly if we can.
2276   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
2277   // lower it to normal LLVM code, do so now.
2278   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
2279     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
2280       // Avoid invalidating the iterator.
2281       CurInstIterator = BB->begin();
2282       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
2283       // reuse before a value is defined.
2284       SunkAddrs.clear();
2285       return true;
2286     }
2287     // Sink address computing for memory operands into the block.
2288     if (optimizeInlineAsmInst(CI))
2289       return true;
2290   }
2291
2292   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
2293   // idea
2294   unsigned MinSize, PrefAlign;
2295   if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
2296     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
2297       // We want to align both objects whose address is used directly and
2298       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
2299       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
2300       // if size - offset meets the size threshold.
2301       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
2302         continue;
2303       APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
2304                        cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
2305                    0);
2306       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
2307       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
2308       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
2309         continue;
2310       AllocaInst *AI;
2311       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
2312           DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
2313         AI->setAlignment(PrefAlign);
2314       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
2315       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
2316       // over-aligning global variables that have an explicit section is
2317       // forbidden.
2318       GlobalVariable *GV;
2319       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->canIncreaseAlignment() &&
2320           GV->getPointerAlignment(*DL) < PrefAlign &&
2321           DL->getTypeAllocSize(GV->getValueType()) >=
2322               MinSize + Offset2)
2323         GV->setAlignment(PrefAlign);
2324     }
2325     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
2326     // alignment
2327     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
2328       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
2329       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
2330         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
2331       if (Align > MI->getAlignment())
2332         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
2333     }
2334   }
2335
2336   // If we have a cold call site, try to sink addressing computation into the
2337   // cold block.  This interacts with our handling for loads and stores to
2338   // ensure that we can fold all uses of a potential addressing computation
2339   // into their uses.  TODO: generalize this to work over profiling data
2340   if (!OptSize && CI->hasFnAttr(Attribute::Cold))
2341     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
2342       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
2343         continue;
2344       unsigned AS = Arg->getType()->getPointerAddressSpace();
2345       return optimizeMemoryInst(CI, Arg, Arg->getType(), AS);
2346     }
2347
2348   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
2349   if (II) {
2350     switch (II->getIntrinsicID()) {
2351     default: break;
2352     case Intrinsic::objectsize: {
2353       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
2354       ConstantInt *RetVal =
2355           lowerObjectSizeCall(II, *DL, TLInfo, /*MustSucceed=*/true);
2356       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
2357       // invalidate our iterator.  Use a WeakTrackingVH to hold onto it in case
2358       // this
2359       // happens.
2360       Value *CurValue = &*CurInstIterator;
2361       WeakTrackingVH IterHandle(CurValue);
2362
2363       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLInfo, nullptr);
2364
2365       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
2366       // start of the block.
2367       if (IterHandle != CurValue) {
2368         CurInstIterator = BB->begin();
2369         SunkAddrs.clear();
2370       }
2371       return true;
2372     }
2373     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
2374     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
2375       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
2376       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
2377           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
2378         return false;
2379       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
2380       ExtVal->moveBefore(CI);
2381       // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
2382       // optimizations don't touch it.
2383       InsertedInsts.insert(ExtVal);
2384       return true;
2385     }
2386     case Intrinsic::invariant_group_barrier:
2387       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
2388       II->eraseFromParent();
2389       return true;
2390
2391     case Intrinsic::cttz:
2392     case Intrinsic::ctlz:
2393       // If counting zeros is expensive, try to avoid it.
2394       return despeculateCountZeros(II, TLI, DL, ModifiedDT);
2395     }
2396
2397     if (TLI) {
2398       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
2399       Type *AccessTy;
2400       if (TLI->getAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
2401         while (!PtrOps.empty()) {
2402           Value *PtrVal = PtrOps.pop_back_val();
2403           unsigned AS = PtrVal->getType()->getPointerAddressSpace();
2404           if (optimizeMemoryInst(II, PtrVal, AccessTy, AS))
2405             return true;
2406         }
2407     }
2408   }
2409
2410   // From here on out we're working with named functions.
2411   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
2412
2413   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
2414   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
2415   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
2416   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
2417   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
2418   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
2419     CI->replaceAllUsesWith(V);
2420     CI->eraseFromParent();
2421     return true;
2422   }
2423
2424   LibFunc Func;
2425   if (TLInfo->getLibFunc(ImmutableCallSite(CI), Func) &&
2426       Func == LibFunc_memcmp && expandMemCmp(CI, TTI, TLI, DL)) {
2427     ModifiedDT = true;
2428     return true;
2429   }
2430   return false;
2431 }
2432
2433 /// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
2434 /// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
2435 /// @code
2436 /// bb0:
2437 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
2438 ///   br label %return
2439 /// bb1:
2440 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
2441 ///   br label %return
2442 /// bb2:
2443 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
2444 ///   br label %return
2445 /// return:
2446 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
2447 ///   ret i32 %retval
2448 /// @endcode
2449 ///
2450 /// =>
2451 ///
2452 /// @code
2453 /// bb0:
2454 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
2455 ///   ret i32 %tmp0
2456 /// bb1:
2457 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
2458 ///   ret i32 %tmp1
2459 /// bb2:
2460 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
2461 ///   ret i32 %tmp2
2462 /// @endcode
2463 bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
2464   if (!TLI)
2465     return false;
2466
2467   ReturnInst *RetI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
2468   if (!RetI)
2469     return false;
2470
2471   PHINode *PN = nullptr;
2472   BitCastInst *BCI = nullptr;
2473   Value *V = RetI->getReturnValue();
2474   if (V) {
2475     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
2476     if (BCI)
2477       V = BCI->getOperand(0);
2478
2479     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
2480     if (!PN)
2481       return false;
2482   }
2483
2484   if (PN && PN->getParent() != BB)
2485     return false;
2486
2487   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
2488   // return is the first instruction in the block.
2489   if (PN) {
2490     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2491     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
2492     if (&*BI == BCI)
2493       // Also skip over the bitcast.
2494       ++BI;
2495     if (&*BI != RetI)
2496       return false;
2497   } else {
2498     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2499     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
2500     if (&*BI != RetI)
2501       return false;
2502   }
2503
2504   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
2505   /// call.
2506   const Function *F = BB->getParent();
2507   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
2508   if (PN) {
2509     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
2510       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
2511       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
2512       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
2513           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI) &&
2514           attributesPermitTailCall(F, CI, RetI, *TLI))
2515         TailCalls.push_back(CI);
2516     }
2517   } else {
2518     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
2519     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
2520       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
2521         continue;
2522
2523       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
2524       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
2525       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
2526       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
2527       if (RI == RE)
2528         continue;
2529
2530       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
2531       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI) &&
2532           attributesPermitTailCall(F, CI, RetI, *TLI))
2533         TailCalls.push_back(CI);
2534     }
2535   }
2536
2537   bool Changed = false;
2538   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
2539     CallInst *CI = TailCalls[i];
2540     CallSite CS(CI);
2541
2542     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
2543     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
2544     AttributeList CalleeAttrs = CS.getAttributes();
2545     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeList::ReturnIndex)
2546             .removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
2547         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeList::ReturnIndex)
2548             .removeAttribute(Attribute::NoAlias))
2549       continue;
2550
2551     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
2552     // the return block.
2553     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
2554     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
2555     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
2556       continue;
2557
2558     // Duplicate the return into CallBB.
2559     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RetI, BB, CallBB);
2560     ModifiedDT = Changed = true;
2561     ++NumRetsDup;
2562   }
2563
2564   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2565   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2566     BB->eraseFromParent();
2567
2568   return Changed;
2569 }
2570
2571 //===----------------------------------------------------------------------===//
2572 // Memory Optimization
2573 //===----------------------------------------------------------------------===//
2574
2575 namespace {
2576
2577 /// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
2578 /// which holds actual Value*'s for register values.
2579 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
2580   Value *BaseReg;
2581   Value *ScaledReg;
2582   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
2583   void print(raw_ostream &OS) const;
2584   void dump() const;
2585
2586   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
2587     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
2588            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
2589            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
2590   }
2591 };
2592
2593 #ifndef NDEBUG
2594 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
2595   AM.print(OS);
2596   return OS;
2597 }
2598 #endif
2599
2600 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
2601   bool NeedPlus = false;
2602   OS << "[";
2603   if (BaseGV) {
2604     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2605        << "GV:";
2606     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2607     NeedPlus = true;
2608   }
2609
2610   if (BaseOffs) {
2611     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2612        << BaseOffs;
2613     NeedPlus = true;
2614   }
2615
2616   if (BaseReg) {
2617     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2618        << "Base:";
2619     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2620     NeedPlus = true;
2621   }
2622   if (Scale) {
2623     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2624        << Scale << "*";
2625     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2626   }
2627
2628   OS << ']';
2629 }
2630
2631 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
2632 LLVM_DUMP_METHOD void ExtAddrMode::dump() const {
2633   print(dbgs());
2634   dbgs() << '\n';
2635 }
2636 #endif
2637
2638 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
2639 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
2640 /// can be undone (rollback) until commit is called.
2641 class TypePromotionTransaction {
2642
2643   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
2644   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
2645   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
2646   class TypePromotionAction {
2647   protected:
2648     /// The Instruction modified.
2649     Instruction *Inst;
2650
2651   public:
2652     /// \brief Constructor of the action.
2653     /// The constructor performs the related action on the IR.
2654     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
2655
2656     virtual ~TypePromotionAction() {}
2657
2658     /// \brief Undo the modification done by this action.
2659     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
2660     /// before this action was applied.
2661     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
2662     /// state as it was directly after this action was applied.
2663     virtual void undo() = 0;
2664
2665     /// \brief Advocate every change made by this action.
2666     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
2667     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
2668     virtual void commit() {
2669       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
2670     }
2671   };
2672
2673   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
2674   class InsertionHandler {
2675     /// Position of an instruction.
2676     /// Either an instruction:
2677     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
2678     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
2679     union {
2680       Instruction *PrevInst;
2681       BasicBlock *BB;
2682     } Point;
2683     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
2684     bool HasPrevInstruction;
2685
2686   public:
2687     /// \brief Record the position of \p Inst.
2688     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
2689       BasicBlock::iterator It = Inst->getIterator();
2690       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
2691       if (HasPrevInstruction)
2692         Point.PrevInst = &*--It;
2693       else
2694         Point.BB = Inst->getParent();
2695     }
2696
2697     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
2698     void insert(Instruction *Inst) {
2699       if (HasPrevInstruction) {
2700         if (Inst->getParent())
2701           Inst->removeFromParent();
2702         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
2703       } else {
2704         Instruction *Position = &*Point.BB->getFirstInsertionPt();
2705         if (Inst->getParent())
2706           Inst->moveBefore(Position);
2707         else
2708           Inst->insertBefore(Position);
2709       }
2710     }
2711   };
2712
2713   /// \brief Move an instruction before another.
2714   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
2715     /// Original position of the instruction.
2716     InsertionHandler Position;
2717
2718   public:
2719     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
2720     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
2721         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
2722       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
2723       Inst->moveBefore(Before);
2724     }
2725
2726     /// \brief Move the instruction back to its original position.
2727     void undo() override {
2728       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
2729       Position.insert(Inst);
2730     }
2731   };
2732
2733   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
2734   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
2735     /// Original operand of the instruction.
2736     Value *Origin;
2737     /// Index of the modified instruction.
2738     unsigned Idx;
2739
2740   public:
2741     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
2742     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
2743         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
2744       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
2745                    << "for:" << *Inst << "\n"
2746                    << "with:" << *NewVal << "\n");
2747       Origin = Inst->getOperand(Idx);
2748       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
2749     }
2750
2751     /// \brief Restore the original value of the instruction.
2752     void undo() override {
2753       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
2754                    << "for: " << *Inst << "\n"
2755                    << "with: " << *Origin << "\n");
2756       Inst->setOperand(Idx, Origin);
2757     }
2758   };
2759
2760   /// \brief Hide the operands of an instruction.
2761   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
2762   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
2763     /// The list of original operands.
2764     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
2765
2766   public:
2767     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
2768     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
2769       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2770       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
2771       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
2772       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
2773         // Save the current operand.
2774         Value *Val = Inst->getOperand(It);
2775         OriginalValues.push_back(Val);
2776         // Set a dummy one.
2777         // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
2778         // that we are not willing to pay.
2779         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
2780       }
2781     }
2782
2783     /// \brief Restore the original list of uses.
2784     void undo() override {
2785       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2786       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
2787         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
2788     }
2789   };
2790
2791   /// \brief Build a truncate instruction.
2792   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
2793     Value *Val;
2794   public:
2795     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2796     /// result.
2797     /// trunc Opnd to Ty.
2798     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
2799       IRBuilder<> Builder(Opnd);
2800       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
2801       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2802     }
2803
2804     /// \brief Get the built value.
2805     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2806
2807     /// \brief Remove the built instruction.
2808     void undo() override {
2809       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2810       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2811         IVal->eraseFromParent();
2812     }
2813   };
2814
2815   /// \brief Build a sign extension instruction.
2816   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
2817     Value *Val;
2818   public:
2819     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2820     /// result.
2821     /// sext Opnd to Ty.
2822     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2823         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2824       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2825       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
2826       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2827     }
2828
2829     /// \brief Get the built value.
2830     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2831
2832     /// \brief Remove the built instruction.
2833     void undo() override {
2834       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2835       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2836         IVal->eraseFromParent();
2837     }
2838   };
2839
2840   /// \brief Build a zero extension instruction.
2841   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
2842     Value *Val;
2843   public:
2844     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2845     /// result.
2846     /// zext Opnd to Ty.
2847     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2848         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2849       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2850       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
2851       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2852     }
2853
2854     /// \brief Get the built value.
2855     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2856
2857     /// \brief Remove the built instruction.
2858     void undo() override {
2859       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2860       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2861         IVal->eraseFromParent();
2862     }
2863   };
2864
2865   /// \brief Mutate an instruction to another type.
2866   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
2867     /// Record the original type.
2868     Type *OrigTy;
2869
2870   public:
2871     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
2872     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
2873         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
2874       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
2875                    << "\n");
2876       Inst->mutateType(NewTy);
2877     }
2878
2879     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
2880     void undo() override {
2881       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
2882                    << "\n");
2883       Inst->mutateType(OrigTy);
2884     }
2885   };
2886
2887   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
2888   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
2889     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
2890     struct InstructionAndIdx {
2891       /// The instruction using the instruction.
2892       Instruction *Inst;
2893       /// The index where this instruction is used for Inst.
2894       unsigned Idx;
2895       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
2896           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
2897     };
2898
2899     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
2900     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
2901     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
2902
2903   public:
2904     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
2905     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
2906       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
2907                    << "\n");
2908       // Record the original uses.
2909       for (Use &U : Inst->uses()) {
2910         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
2911         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
2912       }
2913       // Now, we can replace the uses.
2914       Inst->replaceAllUsesWith(New);
2915     }
2916
2917     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
2918     void undo() override {
2919       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
2920       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
2921                         EndIt = OriginalUses.end();
2922            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
2923         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
2924       }
2925     }
2926   };
2927
2928   /// \brief Remove an instruction from the IR.
2929   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
2930     /// Original position of the instruction.
2931     InsertionHandler Inserter;
2932     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
2933     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
2934     OperandsHider Hider;
2935     /// Keep track of the uses replaced, if any.
2936     UsesReplacer *Replacer;
2937     /// Keep track of instructions removed.
2938     SetOfInstrs &RemovedInsts;
2939
2940   public:
2941     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
2942     /// uses with New.
2943     /// \p RemovedInsts Keep track of the instructions removed by this Action.
2944     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
2945     InstructionRemover(Instruction *Inst, SetOfInstrs &RemovedInsts,
2946                        Value *New = nullptr)
2947         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
2948           Replacer(nullptr), RemovedInsts(RemovedInsts) {
2949       if (New)
2950         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
2951       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2952       RemovedInsts.insert(Inst);
2953       /// The instructions removed here will be freed after completing
2954       /// optimizeBlock() for all blocks as we need to keep track of the
2955       /// removed instructions during promotion.
2956       Inst->removeFromParent();
2957     }
2958
2959     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
2960
2961     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
2962     /// new value was provided when build this action.
2963     void undo() override {
2964       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2965       Inserter.insert(Inst);
2966       if (Replacer)
2967         Replacer->undo();
2968       Hider.undo();
2969       RemovedInsts.erase(Inst);
2970     }
2971   };
2972
2973 public:
2974   /// Restoration point.
2975   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
2976   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
2977   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
2978
2979   TypePromotionTransaction(SetOfInstrs &RemovedInsts)
2980       : RemovedInsts(RemovedInsts) {}
2981
2982   /// Advocate every changes made in that transaction.
2983   void commit();
2984   /// Undo all the changes made after the given point.
2985   void rollback(ConstRestorationPt Point);
2986   /// Get the current restoration point.
2987   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
2988
2989   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
2990   /// @{
2991   /// Same as Instruction::setOperand.
2992   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
2993   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
2994   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
2995   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
2996   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
2997   /// Same as Value::mutateType.
2998   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2999   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
3000   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
3001   /// Same as IRBuilder::createSExt.
3002   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
3003   /// Same as IRBuilder::createZExt.
3004   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
3005   /// Same as Instruction::moveBefore.
3006   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
3007   /// @}
3008
3009 private:
3010   /// The ordered list of actions made so far.
3011   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
3012   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
3013   SetOfInstrs &RemovedInsts;
3014 };
3015
3016 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
3017                                           Value *NewVal) {
3018   Actions.push_back(
3019       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
3020 }
3021
3022 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
3023                                                 Value *NewVal) {
3024   Actions.push_back(
3025       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst,
3026                                                          RemovedInsts, NewVal));
3027 }
3028
3029 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
3030                                                   Value *New) {
3031   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
3032 }
3033
3034 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
3035   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
3036 }
3037
3038 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
3039                                              Type *Ty) {
3040   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
3041   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
3042   Actions.push_back(std::move(Ptr));
3043   return Val;
3044 }
3045
3046 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
3047                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
3048   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
3049   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
3050   Actions.push_back(std::move(Ptr));
3051   return Val;
3052 }
3053
3054 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
3055                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
3056   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
3057   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
3058   Actions.push_back(std::move(Ptr));
3059   return Val;
3060 }
3061
3062 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
3063                                           Instruction *Before) {
3064   Actions.push_back(
3065       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
3066 }
3067
3068 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
3069 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
3070   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
3071 }
3072
3073 void TypePromotionTransaction::commit() {
3074   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
3075        ++It)
3076     (*It)->commit();
3077   Actions.clear();
3078 }
3079
3080 void TypePromotionTransaction::rollback(
3081     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
3082   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
3083     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
3084     Curr->undo();
3085   }
3086 }
3087
3088 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
3089 ///
3090 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
3091 class AddressingModeMatcher {
3092   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
3093   const TargetLowering &TLI;
3094   const TargetRegisterInfo &TRI;
3095   const DataLayout &DL;
3096
3097   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
3098   /// the memory instruction that we're computing this address for.
3099   Type *AccessTy;
3100   unsigned AddrSpace;
3101   Instruction *MemoryInst;
3102
3103   /// This is the addressing mode that we're building up. This is
3104   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
3105   ExtAddrMode &AddrMode;
3106
3107   /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
3108   const SetOfInstrs &InsertedInsts;
3109   /// A map from the instructions to their type before promotion.
3110   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
3111   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
3112   TypePromotionTransaction &TPT;
3113
3114   /// This is set to true when we should not do profitability checks.
3115   /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
3116   bool IgnoreProfitability;
3117
3118   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
3119                         const TargetLowering &TLI,
3120                         const TargetRegisterInfo &TRI,
3121                         Type *AT, unsigned AS,
3122                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
3123                         const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3124                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3125                         TypePromotionTransaction &TPT)
3126       : AddrModeInsts(AMI), TLI(TLI), TRI(TRI),
3127         DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
3128         MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
3129         PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
3130     IgnoreProfitability = false;
3131   }
3132 public:
3133
3134   /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
3135   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
3136   /// instructions in AddrModeInsts.
3137   /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
3138   /// optimizations.
3139   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3140   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
3141   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
3142                            Instruction *MemoryInst,
3143                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
3144                            const TargetLowering &TLI,
3145                            const TargetRegisterInfo &TRI,
3146                            const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3147                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3148                            TypePromotionTransaction &TPT) {
3149     ExtAddrMode Result;
3150
3151     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, TRI,
3152                                          AccessTy, AS,
3153                                          MemoryInst, Result, InsertedInsts,
3154                                          PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
3155     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3156     return Result;
3157   }
3158 private:
3159   bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
3160   bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
3161   bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
3162                           bool *MovedAway = nullptr);
3163   bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
3164                                             ExtAddrMode &AMBefore,
3165                                             ExtAddrMode &AMAfter);
3166   bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
3167   bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
3168                              Value *PromotedOperand) const;
3169 };
3170
3171 /// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
3172 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
3173 /// false if not.
3174 bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
3175                                              unsigned Depth) {
3176   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
3177   // mode.  Just process that directly.
3178   if (Scale == 1)
3179     return matchAddr(ScaleReg, Depth);
3180
3181   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
3182   if (Scale == 0)
3183     return true;
3184
3185   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
3186   // need an available scale field.
3187   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
3188     return false;
3189
3190   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
3191
3192   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
3193   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
3194   TestAddrMode.Scale += Scale;
3195   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
3196
3197   // If the new address isn't legal, bail out.
3198   if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3199     return false;
3200
3201   // It was legal, so commit it.
3202   AddrMode = TestAddrMode;
3203
3204   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
3205   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
3206   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
3207   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
3208   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
3209       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
3210     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
3211     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
3212
3213     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
3214     // this instruction.
3215     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
3216       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
3217       AddrMode = TestAddrMode;
3218       return true;
3219     }
3220   }
3221
3222   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
3223   return true;
3224 }
3225
3226 /// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
3227 /// involving I might be folded into a load/store accessing it.
3228 /// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
3229 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
3230 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
3231   switch (I->getOpcode()) {
3232   case Instruction::BitCast:
3233   case Instruction::AddrSpaceCast:
3234     // Don't touch identity bitcasts.
3235     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
3236       return false;
3237     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
3238   case Instruction::PtrToInt:
3239     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
3240     return true;
3241   case Instruction::IntToPtr:
3242     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
3243     return true;
3244   case Instruction::Add:
3245     return true;
3246   case Instruction::Mul:
3247   case Instruction::Shl:
3248     // Can only handle X*C and X << C.
3249     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
3250   case Instruction::GetElementPtr:
3251     return true;
3252   default:
3253     return false;
3254   }
3255 }
3256
3257 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
3258 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
3259 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
3260 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
3261 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
3262                                        const DataLayout &DL, Value *Val) {
3263   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
3264   if (!PromotedInst)
3265     return false;
3266   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
3267   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
3268   if (!ISDOpcode)
3269     return true;
3270   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
3271   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
3272       ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
3273 }
3274
3275 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
3276 class TypePromotionHelper {
3277   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
3278   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
3279   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
3280   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
3281   /// In other words, check if:
3282   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
3283   /// #1 Promotion applies:
3284   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
3285   /// #2 Operand reuses:
3286   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
3287   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3288   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
3289                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
3290
3291   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
3292   /// promoting \p Inst.
3293   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
3294     return !(isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0);
3295   }
3296
3297   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
3298   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
3299   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3300   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
3301   /// created to promote the operand of Ext.
3302   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
3303   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
3304   /// Should never be called directly.
3305   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
3306   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
3307       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3308       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3309       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3310       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
3311
3312   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
3313   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
3314   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3315   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
3316   /// created to promote the operand of Ext.
3317   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
3318   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
3319   /// Should never be called directly.
3320   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
3321   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
3322                                        TypePromotionTransaction &TPT,
3323                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3324                                        unsigned &CreatedInstsCost,
3325                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3326                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
3327                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
3328
3329   /// \see promoteOperandForOther.
3330   static Value *signExtendOperandForOther(
3331       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3332       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3333       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3334       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
3335     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
3336                                   Exts, Truncs, TLI, true);
3337   }
3338
3339   /// \see promoteOperandForOther.
3340   static Value *zeroExtendOperandForOther(
3341       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3342       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3343       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3344       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
3345     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
3346                                   Exts, Truncs, TLI, false);
3347   }
3348
3349 public:
3350   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
3351   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3352                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3353                            unsigned &CreatedInstsCost,
3354                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3355                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
3356                            const TargetLowering &TLI);
3357   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
3358   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
3359   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
3360   /// sign extension.
3361   /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
3362   /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
3363   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
3364   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
3365   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
3366   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3367                           const TargetLowering &TLI,
3368                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
3369 };
3370
3371 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
3372                                         Type *ConsideredExtType,
3373                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
3374                                         bool IsSExt) {
3375   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
3376   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
3377   // statically extend, e.g., constants and such.
3378   if (Inst->getType()->isVectorTy())
3379     return false;
3380
3381   // We can always get through zext.
3382   if (isa<ZExtInst>(Inst))
3383     return true;
3384
3385   // sext(sext) is ok too.
3386   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
3387     return true;
3388
3389   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
3390   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
3391   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
3392   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
3393       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
3394        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
3395     return true;
3396
3397   // Check if we can do the following simplification.
3398   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
3399   if (!isa<TruncInst>(Inst))
3400     return false;
3401
3402   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
3403   // Check if we can use this operand in the extension.
3404   // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
3405   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
3406       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
3407           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
3408     return false;
3409
3410   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
3411   // any information on the dropped bits.
3412   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
3413   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
3414   if (!Opnd)
3415     return false;
3416
3417   // Check if the source of the type is narrow enough.
3418   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
3419   // the extension.
3420   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
3421   const Type *OpndType;
3422   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
3423   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
3424     OpndType = It->second.getPointer();
3425   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
3426     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
3427   else
3428     return false;
3429
3430   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
3431   return Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >=
3432          OpndType->getIntegerBitWidth();
3433 }
3434
3435 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
3436     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
3437     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
3438   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
3439          "Unexpected instruction type");
3440   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
3441   Type *ExtTy = Ext->getType();
3442   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
3443   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
3444   // get through.
3445   // If it, check we can get through.
3446   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
3447     return nullptr;
3448
3449   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
3450   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
3451   // redone, thus causing potential infinite loop.
3452   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
3453     return nullptr;
3454
3455   // SExt or Trunc instructions.
3456   // Return the related handler.
3457   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
3458       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
3459     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
3460
3461   // Regular instruction.
3462   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
3463   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
3464     return nullptr;
3465   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
3466 }
3467
3468 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
3469     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
3470     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3471     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3472     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
3473   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
3474   // get through it and this method should not be called.
3475   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
3476   Value *ExtVal = SExt;
3477   bool HasMergedNonFreeExt = false;
3478   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
3479     // Replace s|zext(zext(opnd))
3480     // => zext(opnd).
3481     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
3482     Value *ZExt =
3483         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
3484     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
3485     TPT.eraseInstruction(SExt);
3486     ExtVal = ZExt;
3487   } else {
3488     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
3489     // => z|sext(opnd).
3490     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
3491   }
3492   CreatedInstsCost = 0;
3493
3494   // Remove dead code.
3495   if (SExtOpnd->use_empty())
3496     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
3497
3498   // Check if the extension is still needed.
3499   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
3500   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
3501     if (ExtInst) {
3502       if (Exts)
3503         Exts->push_back(ExtInst);
3504       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
3505     }
3506     return ExtVal;
3507   }
3508
3509   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
3510   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
3511   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
3512   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
3513   return NextVal;
3514 }
3515
3516 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
3517     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3518     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3519     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3520     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
3521     bool IsSExt) {
3522   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
3523   // get through it and this method should not be called.
3524   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
3525   CreatedInstsCost = 0;
3526   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
3527     // ExtOpnd will be promoted.
3528     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
3529     // promoted version.
3530     // Create the truncate now.
3531     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
3532     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
3533       ITrunc->removeFromParent();
3534       // Insert it just after the definition.
3535       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
3536       if (Truncs)
3537         Truncs->push_back(ITrunc);
3538     }
3539
3540     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
3541     // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
3542     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
3543     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
3544   }
3545
3546   // Get through the Instruction:
3547   // 1. Update its type.
3548   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
3549   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
3550
3551   // Remember the original type of the instruction before promotion.
3552   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
3553   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
3554       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
3555   // Step #1.
3556   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
3557   // Step #2.
3558   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
3559   // Step #3.
3560   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
3561
3562   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
3563   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
3564        ++OpIdx) {
3565     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
3566     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
3567         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
3568       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
3569       continue;
3570     }
3571     // Check if we can statically extend the operand.
3572     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
3573     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
3574       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
3575       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
3576       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
3577                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
3578       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
3579       continue;
3580     }
3581     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
3582     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
3583       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
3584       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
3585       continue;
3586     }
3587
3588     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
3589     // Check if Ext was reused to extend an operand.
3590     if (!ExtForOpnd) {
3591       // If yes, create a new one.
3592       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
3593       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
3594         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
3595       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
3596         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
3597         continue;
3598       }
3599       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
3600     }
3601     if (Exts)
3602       Exts->push_back(ExtForOpnd);
3603     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
3604
3605     // Move the sign extension before the insertion point.
3606     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
3607     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
3608     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
3609     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
3610     ExtForOpnd = nullptr;
3611   }
3612   if (ExtForOpnd == Ext) {
3613     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
3614     TPT.eraseInstruction(Ext);
3615   }
3616   return ExtOpnd;
3617 }
3618
3619 /// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
3620 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
3621 /// promotion.
3622 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
3623 /// plus the number of instructions that have been
3624 /// matched in the addressing mode the promotion.
3625 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
3626 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
3627 bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
3628     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
3629   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
3630   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
3631   // old extension plus what we folded.
3632   // This is not profitable.
3633   if (NewCost > OldCost)
3634     return false;
3635   if (NewCost < OldCost)
3636     return true;
3637   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
3638   // loads for instance.
3639   // Check that we did not create an illegal instruction.
3640   return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
3641 }
3642
3643 /// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
3644 /// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
3645 /// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
3646 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
3647 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
3648 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
3649 /// because it has been moved away.
3650 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
3651 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
3652 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
3653 /// not be referenced anymore.
3654 bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
3655                                                unsigned Depth,
3656                                                bool *MovedAway) {
3657   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
3658   if (Depth >= 5) return false;
3659
3660   // By default, all matched instructions stay in place.
3661   if (MovedAway)
3662     *MovedAway = false;
3663
3664   switch (Opcode) {
3665   case Instruction::PtrToInt:
3666     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
3667     return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3668   case Instruction::IntToPtr: {
3669     auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3670     auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
3671     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
3672     if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
3673       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3674     return false;
3675   }
3676   case Instruction::BitCast:
3677     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
3678     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
3679     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
3680          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
3681         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
3682         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
3683         // is doing.
3684         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
3685       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3686     return false;
3687   case Instruction::AddrSpaceCast: {
3688     unsigned SrcAS
3689       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
3690     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3691     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
3692       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3693     return false;
3694   }
3695   case Instruction::Add: {
3696     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
3697     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3698     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3699     // Start a transaction at this point.
3700     // The LHS may match but not the RHS.
3701     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
3702     // matched operation.
3703     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3704         TPT.getRestorationPoint();
3705
3706     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
3707         matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3708       return true;
3709
3710     // Restore the old addr mode info.
3711     AddrMode = BackupAddrMode;
3712     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3713     TPT.rollback(LastKnownGood);
3714
3715     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
3716     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
3717         matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
3718       return true;
3719
3720     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
3721     AddrMode = BackupAddrMode;
3722     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3723     TPT.rollback(LastKnownGood);
3724     break;
3725   }
3726   //case Instruction::Or:
3727   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
3728   //break;
3729   case Instruction::Mul:
3730   case Instruction::Shl: {
3731     // Can only handle X*C and X << C.
3732     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
3733     if (!RHS)
3734       return false;
3735     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
3736     if (Opcode == Instruction::Shl)
3737       Scale = 1LL << Scale;
3738
3739     return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
3740   }
3741   case Instruction::GetElementPtr: {
3742     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
3743     // one variable offset.
3744     int VariableOperand = -1;
3745     unsigned VariableScale = 0;
3746
3747     int64_t ConstantOffset = 0;
3748     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
3749     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3750       if (StructType *STy = GTI.getStructTypeOrNull()) {
3751         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3752         unsigned Idx =
3753           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
3754         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
3755       } else {
3756         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
3757         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
3758           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
3759         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
3760           // We only allow one variable index at the moment.
3761           if (VariableOperand != -1)
3762             return false;
3763
3764           // Remember the variable index.
3765           VariableOperand = i;
3766           VariableScale = TypeSize;
3767         }
3768       }
3769     }
3770
3771     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
3772     // just add it to the disp field and check validity.
3773     if (VariableOperand == -1) {
3774       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3775       if (ConstantOffset == 0 ||
3776           TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
3777         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
3778         if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3779           return true;
3780       }
3781       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
3782       return false;
3783     }
3784
3785     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
3786     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3787     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3788
3789     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
3790     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3791
3792     // Match the base operand of the GEP.
3793     if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
3794       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
3795       if (AddrMode.HasBaseReg) {
3796         AddrMode = BackupAddrMode;
3797         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3798         return false;
3799       }
3800       AddrMode.HasBaseReg = true;
3801       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3802     }
3803
3804     // Match the remaining variable portion of the GEP.
3805     if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
3806                           Depth)) {
3807       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
3808       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
3809       AddrMode = BackupAddrMode;
3810       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3811       if (AddrMode.HasBaseReg)
3812         return false;
3813       AddrMode.HasBaseReg = true;
3814       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3815       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3816       if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
3817                             VariableScale, Depth)) {
3818         // If even that didn't work, bail.
3819         AddrMode = BackupAddrMode;
3820         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3821         return false;
3822       }
3823     }
3824
3825     return true;
3826   }
3827   case Instruction::SExt:
3828   case Instruction::ZExt: {
3829     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
3830     if (!Ext)
3831       return false;
3832
3833     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
3834     // Ask for a method for doing so.
3835     TypePromotionHelper::Action TPH =
3836         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
3837     if (!TPH)
3838       return false;
3839
3840     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3841         TPT.getRestorationPoint();
3842     unsigned CreatedInstsCost = 0;
3843     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
3844     Value *PromotedOperand =
3845         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
3846     // SExt has been moved away.
3847     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
3848     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
3849     // E.g.,
3850     // op = add opnd, 1
3851     // idx = ext op
3852     // addr = gep base, idx
3853     // is now:
3854     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
3855     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
3856     // addr = gep base, op                <- match
3857     if (MovedAway)
3858       *MovedAway = true;
3859
3860     assert(PromotedOperand &&
3861            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3862
3863     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3864     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3865
3866     if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
3867         // The total of the new cost is equal to the cost of the created
3868         // instructions.
3869         // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
3870         // what we have saved in the addressing mode.
3871         !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
3872                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
3873                                PromotedOperand)) {
3874       AddrMode = BackupAddrMode;
3875       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3876       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
3877       TPT.rollback(LastKnownGood);
3878       return false;
3879     }
3880     return true;
3881   }
3882   }
3883   return false;
3884 }
3885
3886 /// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
3887 /// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
3888 /// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
3889 /// for the target.
3890 ///
3891 bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
3892   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
3893   // fails.
3894   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3895       TPT.getRestorationPoint();
3896   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
3897     // Fold in immediates if legal for the target.
3898     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
3899     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3900       return true;
3901     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
3902   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
3903     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
3904     if (!AddrMode.BaseGV) {
3905       AddrMode.BaseGV = GV;
3906       if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3907         return true;
3908       AddrMode.BaseGV = nullptr;
3909     }
3910   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
3911     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3912     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3913
3914     // Check to see if it is possible to fold this operation.
3915     bool MovedAway = false;
3916     if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
3917       // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
3918       // to check here.
3919       if (MovedAway)
3920         return true;
3921       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
3922       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
3923       // register pressure too much.
3924       if (I->hasOneUse() ||
3925           isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
3926         AddrModeInsts.push_back(I);
3927         return true;
3928       }
3929
3930       // It isn't profitable to do this, roll back.
3931       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
3932       AddrMode = BackupAddrMode;
3933       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3934       TPT.rollback(LastKnownGood);
3935     }
3936   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
3937     if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
3938       return true;
3939     TPT.rollback(LastKnownGood);
3940   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
3941     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
3942     return true;
3943   }
3944
3945   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
3946   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
3947     AddrMode.HasBaseReg = true;
3948     AddrMode.BaseReg = Addr;
3949     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
3950     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3951       return true;
3952     AddrMode.HasBaseReg = false;
3953     AddrMode.BaseReg = nullptr;
3954   }
3955
3956   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
3957   if (AddrMode.Scale == 0) {
3958     AddrMode.Scale = 1;
3959     AddrMode.ScaledReg = Addr;
3960     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3961       return true;
3962     AddrMode.Scale = 0;
3963     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
3964   }
3965   // Couldn't match.
3966   TPT.rollback(LastKnownGood);
3967   return false;
3968 }
3969
3970 /// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
3971 /// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
3972 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
3973                                     const TargetLowering &TLI,
3974                                     const TargetRegisterInfo &TRI) {
3975   const Function *F = CI->getFunction();
3976   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3977       TLI.ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), &TRI,
3978                             ImmutableCallSite(CI));
3979
3980   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3981     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3982
3983     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3984     TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3985
3986     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
3987     // operand, we can't fold it!
3988     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
3989         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
3990          !OpInfo.isIndirect))
3991       return false;
3992   }
3993
3994   return true;
3995 }
3996
3997 /// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
3998 /// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
3999 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
4000 static bool FindAllMemoryUses(
4001     Instruction *I,
4002     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
4003     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts,
4004     const TargetLowering &TLI, const TargetRegisterInfo &TRI) {
4005   // If we already considered this instruction, we're done.
4006   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
4007     return false;
4008
4009   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
4010   if (!MightBeFoldableInst(I))
4011     return true;
4012
4013   const bool OptSize = I->getFunction()->optForSize();
4014
4015   // Loop over all the uses, recursively processing them.
4016   for (Use &U : I->uses()) {
4017     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
4018
4019     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
4020       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
4021       continue;
4022     }
4023
4024     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
4025       unsigned opNo = U.getOperandNo();
4026       if (opNo != StoreInst::getPointerOperandIndex())
4027         return true; // Storing addr, not into addr.
4028       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
4029       continue;
4030     }
4031
4032     if (AtomicRMWInst *RMW = dyn_cast<AtomicRMWInst>(UserI)) {
4033       unsigned opNo = U.getOperandNo();
4034       if (opNo != AtomicRMWInst::getPointerOperandIndex())
4035         return true; // Storing addr, not into addr.
4036       MemoryUses.push_back(std::make_pair(RMW, opNo));
4037       continue;
4038     }
4039
4040     if (AtomicCmpXchgInst *CmpX = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(UserI)) {
4041       unsigned opNo = U.getOperandNo();
4042       if (opNo != AtomicCmpXchgInst::getPointerOperandIndex())
4043         return true; // Storing addr, not into addr.
4044       MemoryUses.push_back(std::make_pair(CmpX, opNo));
4045       continue;
4046     }
4047
4048     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
4049       // If this is a cold call, we can sink the addressing calculation into
4050       // the cold path.  See optimizeCallInst
4051       if (!OptSize && CI->hasFnAttr(Attribute::Cold))
4052         continue;
4053
4054       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
4055       if (!IA) return true;
4056
4057       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
4058       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI, TRI))
4059         return true;
4060       continue;
4061     }
4062
4063     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI, TRI))
4064       return true;
4065   }
4066
4067   return false;
4068 }
4069
4070 /// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
4071 /// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
4072 /// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
4073 /// instruction already.
4074 bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
4075                                                    Value *KnownLive2) {
4076   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
4077   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
4078     return true;
4079
4080   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
4081   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
4082
4083   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
4084   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
4085   // live for the whole function.
4086   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
4087     if (AI->isStaticAlloca())
4088       return true;
4089
4090   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
4091   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
4092   // can reasonably fold it.
4093   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
4094 }
4095
4096 /// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
4097 /// instruction into a load or store that ultimately uses it.
4098 /// However, the specified instruction has multiple uses.
4099 /// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
4100 /// into the load. For example, consider this code:
4101 ///
4102 ///     X = ...
4103 ///     Y = X+1
4104 ///     use(Y)   -> nonload/store
4105 ///     Z = Y+1
4106 ///     load Z
4107 ///
4108 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
4109 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
4110 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
4111 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
4112 /// number of computations either.
4113 ///
4114 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
4115 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
4116 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
4117 bool AddressingModeMatcher::
4118 isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
4119                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
4120   if (IgnoreProfitability) return true;
4121
4122   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
4123   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
4124   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
4125   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
4126   // address extends the lifetime of.
4127   //
4128   // Note that there are only two potential values being referenced here,
4129   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
4130   // folded immediates).
4131   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
4132
4133   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
4134   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
4135   if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
4136     BaseReg = nullptr;
4137   if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
4138     ScaledReg = nullptr;
4139
4140   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
4141   // ranges, we're ok with it.
4142   if (!BaseReg && !ScaledReg)
4143     return true;
4144
4145   // If all uses of this instruction can have the address mode sunk into them,
4146   // we can remove the addressing mode and effectively trade one live register
4147   // for another (at worst.)  In this context, folding an addressing mode into
4148   // the use is just a particularly nice way of sinking it.
4149   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
4150   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
4151   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI, TRI))
4152     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
4153
4154   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
4155   // computation involving only operations that could theoretically be folded
4156   // into a memory use, loop over each of these memory operation uses and see
4157   // if they could  *actually* fold the instruction.  The assumption is that
4158   // addressing modes are cheap and that duplicating the computation involved
4159   // many times is worthwhile, even on a fastpath. For sinking candidates
4160   // (i.e. cold call sites), this serves as a way to prevent excessive code
4161   // growth since most architectures have some reasonable small and fast way to
4162   // compute an effective address.  (i.e LEA on x86)
4163   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
4164   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
4165     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
4166     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
4167
4168     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
4169     // know what it accesses.
4170     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
4171     PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
4172     if (!AddrTy)
4173       return false;
4174     Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
4175     unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
4176
4177     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
4178     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
4179     // *actually* cover the shared instruction.
4180     ExtAddrMode Result;
4181     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4182         TPT.getRestorationPoint();
4183     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, TRI,
4184                                   AddressAccessTy, AS,
4185                                   MemoryInst, Result, InsertedInsts,
4186                                   PromotedInsts, TPT);
4187     Matcher.IgnoreProfitability = true;
4188     bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
4189     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
4190
4191     // The match was to check the profitability, the changes made are not
4192     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
4193     // otherwise the original matcher will not present the right state.
4194     TPT.rollback(LastKnownGood);
4195
4196     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
4197     if (!is_contained(MatchedAddrModeInsts, I))
4198       return false;
4199
4200     MatchedAddrModeInsts.clear();
4201   }
4202
4203   return true;
4204 }
4205
4206 } // end anonymous namespace
4207
4208 /// Return true if the specified values are defined in a
4209 /// different basic block than BB.
4210 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
4211   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
4212     return I->getParent() != BB;
4213   return false;
4214 }
4215
4216 /// Sink addressing mode computation immediate before MemoryInst if doing so
4217 /// can be done without increasing register pressure.  The need for the
4218 /// register pressure constraint means this can end up being an all or nothing
4219 /// decision for all uses of the same addressing computation.
4220 ///
4221 /// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
4222 /// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
4223 /// to get the load or store to do as much computation as possible for the
4224 /// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
4225 /// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
4226 ///
4227 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
4228 /// operands.  It's also used to sink addressing computations feeding into cold
4229 /// call sites into their (cold) basic block.
4230 ///
4231 /// The motivation for handling sinking into cold blocks is that doing so can
4232 /// both enable other address mode sinking (by satisfying the register pressure
4233 /// constraint above), and reduce register pressure globally (by removing the
4234 /// addressing mode computation from the fast path entirely.).
4235 bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
4236                                         Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
4237   Value *Repl = Addr;
4238
4239   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
4240   // unprofitable PRE transformations.
4241   SmallVector<Value*, 8> worklist;
4242   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
4243   worklist.push_back(Addr);
4244
4245   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
4246   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
4247   // are equivalent.
4248   Value *Consensus = nullptr;
4249   unsigned NumUsesConsensus = 0;
4250   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
4251   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
4252   ExtAddrMode AddrMode;
4253   TypePromotionTransaction TPT(RemovedInsts);
4254   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4255       TPT.getRestorationPoint();
4256   while (!worklist.empty()) {
4257     Value *V = worklist.back();
4258     worklist.pop_back();
4259
4260     // Break use-def graph loops.
4261     if (!Visited.insert(V).second) {
4262       Consensus = nullptr;
4263       break;
4264     }
4265
4266     // For a PHI node, push all of its incoming values.
4267     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
4268       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
4269         worklist.push_back(IncValue);
4270       continue;
4271     }
4272
4273     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.  Note that
4274     // the result may differ depending on what other uses our candidate
4275     // addressing instructions might have.
4276     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
4277     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
4278       V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TLI, *TRI,
4279       InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
4280
4281     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
4282     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
4283     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
4284     // regression.
4285     if (!Consensus) {
4286       Consensus = V;
4287       AddrMode = NewAddrMode;
4288       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
4289       continue;
4290     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
4291       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
4292         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
4293         IsNumUsesConsensusValid = true;
4294       }
4295
4296       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
4297       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
4298       // such root as representative, select the one with the most uses in order
4299       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
4300       // applicable.
4301       unsigned NumUses = V->getNumUses();
4302       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
4303         Consensus = V;
4304         NumUsesConsensus = NumUses;
4305         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
4306       }
4307       continue;
4308     }
4309
4310     Consensus = nullptr;
4311     break;
4312   }
4313
4314   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
4315   // ones were determined, bail out now.
4316   if (!Consensus) {
4317     TPT.rollback(LastKnownGood);
4318     return false;
4319   }
4320   TPT.commit();
4321
4322   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
4323   if (none_of(AddrModeInsts, [&](Value *V) {
4324         return IsNonLocalValue(V, MemoryInst->getParent());
4325       })) {
4326     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
4327     return false;
4328   }
4329
4330   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
4331   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
4332   // guaranteed to happen later.
4333   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
4334
4335   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
4336   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
4337   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
4338   // computation.
4339   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
4340   if (SunkAddr) {
4341     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
4342                  << *MemoryInst << "\n");
4343     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
4344       SunkAddr = Builder.CreatePointerCast(SunkAddr, Addr->getType());
4345   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
4346              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
4347               SubtargetInfo->useAA())) {
4348     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
4349     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
4350     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
4351                  << *MemoryInst << "\n");
4352     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
4353     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
4354
4355     // First, find the pointer.
4356     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
4357       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
4358       AddrMode.BaseReg = nullptr;
4359     }
4360
4361     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
4362       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
4363       // pointer (both of which seem meaningless).
4364       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
4365         return false;
4366
4367       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
4368       AddrMode.Scale = 0;
4369     }
4370
4371     if (AddrMode.BaseGV) {
4372       if (ResultPtr)
4373         return false;
4374
4375       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
4376     }
4377
4378     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
4379     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
4380     // use it here.
4381     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
4382       ResultPtr =
4383         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
4384       AddrMode.BaseReg = nullptr;
4385     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
4386       ResultPtr =
4387         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
4388       AddrMode.Scale = 0;
4389     }
4390
4391     if (!ResultPtr &&
4392         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
4393       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
4394     } else if (!ResultPtr) {
4395       return false;
4396     } else {
4397       Type *I8PtrTy =
4398           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
4399       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
4400
4401       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
4402       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
4403       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
4404       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
4405       // we'd end up sinking both muls.
4406       if (AddrMode.BaseReg) {
4407         Value *V = AddrMode.BaseReg;
4408         if (V->getType() != IntPtrTy)
4409           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
4410
4411         ResultIndex = V;
4412       }
4413
4414       // Add the scale value.
4415       if (AddrMode.Scale) {
4416         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
4417         if (V->getType() == IntPtrTy) {
4418           // done.
4419         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
4420                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
4421           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4422         } else {
4423           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
4424           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
4425           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
4426           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
4427           // do not match instead of extending it.
4428           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
4429           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
4430             I->eraseFromParent();
4431           return false;
4432         }
4433
4434         if (AddrMode.Scale != 1)
4435           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
4436                                 "sunkaddr");
4437         if (ResultIndex)
4438           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
4439         else
4440           ResultIndex = V;
4441       }
4442
4443       // Add in the Base Offset if present.
4444       if (AddrMode.BaseOffs) {
4445         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
4446         if (ResultIndex) {
4447           // We need to add this separately from the scale above to help with
4448           // SDAG consecutive load/store merging.
4449           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
4450             ResultPtr = Builder.CreatePointerCast(ResultPtr, I8PtrTy);
4451           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
4452         }
4453
4454         ResultIndex = V;
4455       }
4456
4457       if (!ResultIndex) {
4458         SunkAddr = ResultPtr;
4459       } else {
4460         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
4461           ResultPtr = Builder.CreatePointerCast(ResultPtr, I8PtrTy);
4462         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
4463       }
4464
4465       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
4466         SunkAddr = Builder.CreatePointerCast(SunkAddr, Addr->getType());
4467     }
4468   } else {
4469     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
4470                  << *MemoryInst << "\n");
4471     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
4472     Value *Result = nullptr;
4473
4474     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
4475     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
4476     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
4477     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
4478     // we'd end up sinking both muls.
4479     if (AddrMode.BaseReg) {
4480       Value *V = AddrMode.BaseReg;
4481       if (V->getType()->isPointerTy())
4482         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4483       if (V->getType() != IntPtrTy)
4484         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
4485       Result = V;
4486     }
4487
4488     // Add the scale value.
4489     if (AddrMode.Scale) {
4490       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
4491       if (V->getType() == IntPtrTy) {
4492         // done.
4493       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
4494         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4495       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
4496                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
4497         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
4498       } else {
4499         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
4500         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
4501         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
4502         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
4503         // do not match instead of extending it.
4504         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
4505         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
4506           I->eraseFromParent();
4507         return false;
4508       }
4509       if (AddrMode.Scale != 1)
4510         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
4511                               "sunkaddr");
4512       if (Result)
4513         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4514       else
4515         Result = V;
4516     }
4517
4518     // Add in the BaseGV if present.
4519     if (AddrMode.BaseGV) {
4520       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
4521       if (Result)
4522         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4523       else
4524         Result = V;
4525     }
4526
4527     // Add in the Base Offset if present.
4528     if (AddrMode.BaseOffs) {
4529       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
4530       if (Result)
4531         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4532       else
4533         Result = V;
4534     }
4535
4536     if (!Result)
4537       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
4538     else
4539       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
4540   }
4541
4542   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
4543
4544   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
4545   // using it.
4546   if (Repl->use_empty()) {
4547     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
4548     // Use a WeakTrackingVH to hold onto it in case this happens.
4549     Value *CurValue = &*CurInstIterator;
4550     WeakTrackingVH IterHandle(CurValue);
4551     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
4552
4553     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
4554
4555     if (IterHandle != CurValue) {
4556       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
4557       // start of the block.
4558       CurInstIterator = BB->begin();
4559       SunkAddrs.clear();
4560     }
4561   }
4562   ++NumMemoryInsts;
4563   return true;
4564 }
4565
4566 /// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
4567 /// address computing into the block when possible / profitable.
4568 bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
4569   bool MadeChange = false;
4570
4571   const TargetRegisterInfo *TRI =
4572       TM->getSubtargetImpl(*CS->getFunction())->getRegisterInfo();
4573   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
4574       TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
4575   unsigned ArgNo = 0;
4576   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
4577     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
4578
4579     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
4580     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
4581
4582     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
4583         OpInfo.isIndirect) {
4584       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
4585       MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
4586     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
4587       ArgNo++;
4588   }
4589
4590   return MadeChange;
4591 }
4592
4593 /// \brief Check if all the uses of \p Val are equivalent (or free) zero or
4594 /// sign extensions.
4595 static bool hasSameExtUse(Value *Val, const TargetLowering &TLI) {
4596   assert(!Val->use_empty() && "Input must have at least one use");
4597   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Val->user_begin());
4598   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
4599   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
4600   for (const User *U : Val->users()) {
4601     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4602     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
4603       return false;
4604     Type *CurTy = UI->getType();
4605     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
4606     if (CurTy == ExtTy)
4607       continue;
4608
4609     // If IsSExt is true, we are in this situation:
4610     // a = Val
4611     // b = sext ty1 a to ty2
4612     // c = sext ty1 a to ty3
4613     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
4614     // a = Val
4615     // b = sext ty1 a to ty2
4616     // c = sext ty2 b to ty3
4617     // However, the last sext is not free.
4618     if (IsSExt)
4619       return false;
4620
4621     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
4622     // In that case, we would not account for a different use.
4623     Type *NarrowTy;
4624     Type *LargeTy;
4625     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
4626         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
4627       NarrowTy = CurTy;
4628       LargeTy = ExtTy;
4629     } else {
4630       NarrowTy = ExtTy;
4631       LargeTy = CurTy;
4632     }
4633
4634     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
4635       return false;
4636   }
4637   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
4638   return true;
4639 }
4640
4641 /// \brief Try to speculatively promote extensions in \p Exts and continue
4642 /// promoting through newly promoted operands recursively as far as doing so is
4643 /// profitable. Save extensions profitably moved up, in \p ProfitablyMovedExts.
4644 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to revert
4645 /// them.
4646 ///
4647 /// \return true if some promotion happened, false otherwise.
4648 bool CodeGenPrepare::tryToPromoteExts(
4649     TypePromotionTransaction &TPT, const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
4650     SmallVectorImpl<Instruction *> &ProfitablyMovedExts,
4651     unsigned CreatedInstsCost) {
4652   bool Promoted = false;
4653
4654   // Iterate over all the extensions to try to promote them.
4655   for (auto I : Exts) {
4656     // Early check if we directly have ext(load).
4657     if (isa<LoadInst>(I->getOperand(0))) {
4658       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4659       continue;
4660     }
4661
4662     // Check whether or not we want to do any promotion.  The reason we have
4663     // this check inside the for loop is to catch the case where an extension
4664     // is directly fed by a load because in such case the extension can be moved
4665     // up without any promotion on its operands.
4666     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
4667       return false;
4668
4669     // Get the action to perform the promotion.
4670     TypePromotionHelper::Action TPH =
4671         TypePromotionHelper::getAction(I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
4672     // Check if we can promote.
4673     if (!TPH) {
4674       // Save the current extension as we cannot move up through its operand.
4675       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4676       continue;
4677     }
4678
4679     // Save the current state.
4680     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4681         TPT.getRestorationPoint();
4682     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
4683     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
4684     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
4685     // Promote.
4686     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
4687                              &NewExts, nullptr, *TLI);
4688     assert(PromotedVal &&
4689            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
4690
4691     // We would be able to merge only one extension in a load.
4692     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
4693     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
4694     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
4695     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
4696     // because the new extension may be removed too.
4697     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
4698     // FIXME: It would be possible to propagate a negative value instead of
4699     // conservatively ceiling it to 0.
4700     TotalCreatedInstsCost =
4701         std::max((long long)0, (TotalCreatedInstsCost - ExtCost));
4702     if (!StressExtLdPromotion &&
4703         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
4704          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
4705       // This promotion is not profitable, rollback to the previous state, and
4706       // save the current extension in ProfitablyMovedExts as the latest
4707       // speculative promotion turned out to be unprofitable.
4708       TPT.rollback(LastKnownGood);
4709       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4710       continue;
4711     }
4712     // Continue promoting NewExts as far as doing so is profitable.
4713     SmallVector<Instruction *, 2> NewlyMovedExts;
4714     (void)tryToPromoteExts(TPT, NewExts, NewlyMovedExts, TotalCreatedInstsCost);
4715     bool NewPromoted = false;
4716     for (auto ExtInst : NewlyMovedExts) {
4717       Instruction *MovedExt = cast<Instruction>(ExtInst);
4718       Value *ExtOperand = MovedExt->getOperand(0);
4719       // If we have reached to a load, we need this extra profitability check
4720       // as it could potentially be merged into an ext(load).
4721       if (isa<LoadInst>(ExtOperand) &&
4722           !(StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
4723             (ExtOperand->hasOneUse() || hasSameExtUse(ExtOperand, *TLI))))
4724         continue;
4725
4726       ProfitablyMovedExts.push_back(MovedExt);
4727       NewPromoted = true;
4728     }
4729
4730     // If none of speculative promotions for NewExts is profitable, rollback
4731     // and save the current extension (I) as the last profitable extension.
4732     if (!NewPromoted) {
4733       TPT.rollback(LastKnownGood);
4734       ProfitablyMovedExts.push_back(I);
4735       continue;
4736     }
4737     // The promotion is profitable.
4738     Promoted = true;
4739   }
4740   return Promoted;
4741 }
4742
4743 /// Merging redundant sexts when one is dominating the other.
4744 bool CodeGenPrepare::mergeSExts(Function &F) {
4745   DominatorTree DT(F);
4746   bool Changed = false;
4747   for (auto &Entry : ValToSExtendedUses) {
4748     SExts &Insts = Entry.second;
4749     SExts CurPts;
4750     for (Instruction *Inst : Insts) {
4751       if (RemovedInsts.count(Inst) || !isa<SExtInst>(Inst) ||
4752           Inst->getOperand(0) != Entry.first)
4753         continue;
4754       bool inserted = false;
4755       for (auto &Pt : CurPts) {
4756         if (DT.dominates(Inst, Pt)) {
4757           Pt->replaceAllUsesWith(Inst);
4758           RemovedInsts.insert(Pt);
4759           Pt->removeFromParent();
4760           Pt = Inst;
4761           inserted = true;
4762           Changed = true;
4763           break;
4764         }
4765         if (!DT.dominates(Pt, Inst))
4766           // Give up if we need to merge in a common dominator as the
4767           // expermients show it is not profitable.
4768           continue;
4769         Inst->replaceAllUsesWith(Pt);
4770         RemovedInsts.insert(Inst);
4771         Inst->removeFromParent();
4772         inserted = true;
4773         Changed = true;
4774         break;
4775       }
4776       if (!inserted)
4777         CurPts.push_back(Inst);
4778     }
4779   }
4780   return Changed;
4781 }
4782
4783 /// Return true, if an ext(load) can be formed from an extension in
4784 /// \p MovedExts.
4785 bool CodeGenPrepare::canFormExtLd(
4786     const SmallVectorImpl<Instruction *> &MovedExts, LoadInst *&LI,
4787     Instruction *&Inst, bool HasPromoted) {
4788   for (auto *MovedExtInst : MovedExts) {
4789     if (isa<LoadInst>(MovedExtInst->getOperand(0))) {
4790       LI = cast<LoadInst>(MovedExtInst->getOperand(0));
4791       Inst = MovedExtInst;
4792       break;
4793     }
4794   }
4795   if (!LI)
4796     return false;
4797
4798   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
4799   // Make the cheap checks first if we did not promote.
4800   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
4801   if (!HasPromoted && LI->getParent() == Inst->getParent())
4802     return false;
4803
4804   EVT VT = TLI->getValueType(*DL, Inst->getType());
4805   EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
4806
4807   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
4808   // isn't worthwhile.
4809   if (!LI->hasOneUse() && (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
4810       !TLI->isTruncateFree(Inst->getType(), LI->getType()))
4811     return false;
4812
4813   // Check whether the target supports casts folded into loads.
4814   unsigned LType;
4815   if (isa<ZExtInst>(Inst))
4816     LType = ISD::ZEXTLOAD;
4817   else {
4818     assert(isa<SExtInst>(Inst) && "Unexpected ext type!");
4819     LType = ISD::SEXTLOAD;
4820   }
4821
4822   return TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT);
4823 }
4824
4825 /// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
4826 /// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
4827 /// extend into the load.
4828 ///
4829 /// E.g.,
4830 /// \code
4831 /// %ld = load i32* %addr
4832 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
4833 /// %zext = zext i32 %add to i64
4834 // \endcode
4835 /// =>
4836 /// \code
4837 /// %ld = load i32* %addr
4838 /// %zext = zext i32 %ld to i64
4839 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
4840 /// \encode
4841 /// Note that the promotion in %add to i64 is done in tryToPromoteExts(), which
4842 /// allow us to match zext(load i32*) to i64.
4843 ///
4844 /// Also, try to promote the computations used to obtain a sign extended
4845 /// value used into memory accesses.
4846 /// E.g.,
4847 /// \code
4848 /// a = add nsw i32 b, 3
4849 /// d = sext i32 a to i64
4850 /// e = getelementptr ..., i64 d
4851 /// \endcode
4852 /// =>
4853 /// \code
4854 /// f = sext i32 b to i64
4855 /// a = add nsw i64 f, 3
4856 /// e = getelementptr ..., i64 a
4857 /// \endcode
4858 ///
4859 /// \p Inst[in/out] the extension may be modified during the process if some
4860 /// promotions apply.
4861 bool CodeGenPrepare::optimizeExt(Instruction *&Inst) {
4862   // ExtLoad formation and address type promotion infrastructure requires TLI to
4863   // be effective.
4864   if (!TLI)
4865     return false;
4866
4867   bool AllowPromotionWithoutCommonHeader = false;
4868   /// See if it is an interesting sext operations for the address type
4869   /// promotion before trying to promote it, e.g., the ones with the right
4870   /// type and used in memory accesses.
4871   bool ATPConsiderable = TTI->shouldConsiderAddressTypePromotion(
4872       *Inst, AllowPromotionWithoutCommonHeader);
4873   TypePromotionTransaction TPT(RemovedInsts);
4874   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4875       TPT.getRestorationPoint();
4876   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
4877   SmallVector<Instruction *, 2> SpeculativelyMovedExts;
4878   Exts.push_back(Inst);
4879
4880   bool HasPromoted = tryToPromoteExts(TPT, Exts, SpeculativelyMovedExts);
4881
4882   // Look for a load being extended.
4883   LoadInst *LI = nullptr;
4884   Instruction *ExtFedByLoad;
4885
4886   // Try to promote a chain of computation if it allows to form an extended
4887   // load.
4888   if (canFormExtLd(SpeculativelyMovedExts, LI, ExtFedByLoad, HasPromoted)) {
4889     assert(LI && ExtFedByLoad && "Expect a valid load and extension");
4890     TPT.commit();
4891     // Move the extend into the same block as the load
4892     ExtFedByLoad->removeFromParent();
4893     ExtFedByLoad->insertAfter(LI);
4894     // CGP does not check if the zext would be speculatively executed when moved
4895     // to the same basic block as the load. Preserving its original location
4896     // would pessimize the debugging experience, as well as negatively impact
4897     // the quality of sample pgo. We don't want to use "line 0" as that has a
4898     // size cost in the line-table section and logically the zext can be seen as
4899     // part of the load. Therefore we conservatively reuse the same debug
4900     // location for the load and the zext.
4901     ExtFedByLoad->setDebugLoc(LI->getDebugLoc());
4902     ++NumExtsMoved;
4903     Inst = ExtFedByLoad;
4904     return true;
4905   }
4906
4907   // Continue promoting SExts if known as considerable depending on targets.
4908   if (ATPConsiderable &&
4909       performAddressTypePromotion(Inst, AllowPromotionWithoutCommonHeader,
4910                                   HasPromoted, TPT, SpeculativelyMovedExts))
4911     return true;
4912
4913   TPT.rollback(LastKnownGood);
4914   return false;
4915 }
4916
4917 // Perform address type promotion if doing so is profitable.
4918 // If AllowPromotionWithoutCommonHeader == false, we should find other sext
4919 // instructions that sign extended the same initial value. However, if
4920 // AllowPromotionWithoutCommonHeader == true, we expect promoting the
4921 // extension is just profitable.
4922 bool CodeGenPrepare::performAddressTypePromotion(
4923     Instruction *&Inst, bool AllowPromotionWithoutCommonHeader,
4924     bool HasPromoted, TypePromotionTransaction &TPT,
4925     SmallVectorImpl<Instruction *> &SpeculativelyMovedExts) {
4926   bool Promoted = false;
4927   SmallPtrSet<Instruction *, 1> UnhandledExts;
4928   bool AllSeenFirst = true;
4929   for (auto I : SpeculativelyMovedExts) {
4930     Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4931     DenseMap<Value *, Instruction *>::iterator AlreadySeen =
4932         SeenChainsForSExt.find(HeadOfChain);
4933     // If there is an unhandled SExt which has the same header, try to promote
4934     // it as well.
4935     if (AlreadySeen != SeenChainsForSExt.end()) {
4936       if (AlreadySeen->second != nullptr)
4937         UnhandledExts.insert(AlreadySeen->second);
4938       AllSeenFirst = false;
4939     }
4940   }
4941
4942   if (!AllSeenFirst || (AllowPromotionWithoutCommonHeader &&
4943                         SpeculativelyMovedExts.size() == 1)) {
4944     TPT.commit();
4945     if (HasPromoted)
4946       Promoted = true;
4947     for (auto I : SpeculativelyMovedExts) {
4948       Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4949       SeenChainsForSExt[HeadOfChain] = nullptr;
4950       ValToSExtendedUses[HeadOfChain].push_back(I);
4951     }
4952     // Update Inst as promotion happen.
4953     Inst = SpeculativelyMovedExts.pop_back_val();
4954   } else {
4955     // This is the first chain visited from the header, keep the current chain
4956     // as unhandled. Defer to promote this until we encounter another SExt
4957     // chain derived from the same header.
4958     for (auto I : SpeculativelyMovedExts) {
4959       Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4960       SeenChainsForSExt[HeadOfChain] = Inst;
4961     }
4962     return false;
4963   }
4964
4965   if (!AllSeenFirst && !UnhandledExts.empty())
4966     for (auto VisitedSExt : UnhandledExts) {
4967       if (RemovedInsts.count(VisitedSExt))
4968         continue;
4969       TypePromotionTransaction TPT(RemovedInsts);
4970       SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
4971       SmallVector<Instruction *, 2> Chains;
4972       Exts.push_back(VisitedSExt);
4973       bool HasPromoted = tryToPromoteExts(TPT, Exts, Chains);
4974       TPT.commit();
4975       if (HasPromoted)
4976         Promoted = true;
4977       for (auto I : Chains) {
4978         Value *HeadOfChain = I->getOperand(0);
4979         // Mark this as handled.
4980         SeenChainsForSExt[HeadOfChain] = nullptr;
4981         ValToSExtendedUses[HeadOfChain].push_back(I);
4982       }
4983     }
4984   return Promoted;
4985 }
4986
4987 bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
4988   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
4989
4990   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
4991   // other uses of the source with result of extension.
4992   Value *Src = I->getOperand(0);
4993   if (Src->hasOneUse())
4994     return false;
4995
4996   // Only do this xform if truncating is free.
4997   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
4998     return false;
4999
5000   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
5001   // this block.
5002   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
5003     return false;
5004
5005   bool DefIsLiveOut = false;
5006   for (User *U : I->users()) {
5007     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
5008
5009     // Figure out which BB this ext is used in.
5010     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
5011     if (UserBB == DefBB) continue;
5012     DefIsLiveOut = true;
5013     break;
5014   }
5015   if (!DefIsLiveOut)
5016     return false;
5017
5018   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
5019   for (User *U : Src->users()) {
5020     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
5021     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
5022     if (UserBB == DefBB) continue;
5023     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
5024     // reloads just before load / store instructions.
5025     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
5026       return false;
5027   }
5028
5029   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
5030   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
5031
5032   bool MadeChange = false;
5033   for (Use &U : Src->uses()) {
5034     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
5035
5036     // Figure out which BB this ext is used in.
5037     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
5038     if (UserBB == DefBB) continue;
5039
5040     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
5041     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
5042
5043     if (!InsertedTrunc) {
5044       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
5045       assert(InsertPt != UserBB->end());
5046       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", &*InsertPt);
5047       InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
5048     }
5049
5050     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
5051     U = InsertedTrunc;
5052     ++NumExtUses;
5053     MadeChange = true;
5054   }
5055
5056   return MadeChange;
5057 }
5058
5059 // Find loads whose uses only use some of the loaded value's bits.  Add an "and"
5060 // just after the load if the target can fold this into one extload instruction,
5061 // with the hope of eliminating some of the other later "and" instructions using
5062 // the loaded value.  "and"s that are made trivially redundant by the insertion
5063 // of the new "and" are removed by this function, while others (e.g. those whose
5064 // path from the load goes through a phi) are left for isel to potentially
5065 // remove.
5066 //
5067 // For example:
5068 //
5069 // b0:
5070 //   x = load i32
5071 //   ...
5072 // b1:
5073 //   y = and x, 0xff
5074 //   z = use y
5075 //
5076 // becomes:
5077 //
5078 // b0:
5079 //   x = load i32
5080 //   x' = and x, 0xff
5081 //   ...
5082 // b1:
5083 //   z = use x'
5084 //
5085 // whereas:
5086 //
5087 // b0:
5088 //   x1 = load i32
5089 //   ...
5090 // b1:
5091 //   x2 = load i32
5092 //   ...
5093 // b2:
5094 //   x = phi x1, x2
5095 //   y = and x, 0xff
5096 //
5097 // becomes (after a call to optimizeLoadExt for each load):
5098 //
5099 // b0:
5100 //   x1 = load i32
5101 //   x1' = and x1, 0xff
5102 //   ...
5103 // b1:
5104 //   x2 = load i32
5105 //   x2' = and x2, 0xff
5106 //   ...
5107 // b2:
5108 //   x = phi x1', x2'
5109 //   y = and x, 0xff
5110 //
5111
5112 bool CodeGenPrepare::optimizeLoadExt(LoadInst *Load) {
5113
5114   if (!Load->isSimple() ||
5115       !(Load->getType()->isIntegerTy() || Load->getType()->isPointerTy()))
5116     return false;
5117
5118   // Skip loads we've already transformed.
5119   if (Load->hasOneUse() &&
5120       InsertedInsts.count(cast<Instruction>(*Load->user_begin())))
5121     return false;
5122
5123   // Look at all uses of Load, looking through phis, to determine how many bits
5124   // of the loaded value are needed.
5125   SmallVector<Instruction *, 8> WorkList;
5126   SmallPtrSet<Instruction *, 16> Visited;
5127   SmallVector<Instruction *, 8> AndsToMaybeRemove;
5128   for (auto *U : Load->users())
5129     WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
5130
5131   EVT LoadResultVT = TLI->getValueType(*DL, Load->getType());
5132   unsigned BitWidth = LoadResultVT.getSizeInBits();
5133   APInt DemandBits(BitWidth, 0);
5134   APInt WidestAndBits(BitWidth, 0);
5135
5136   while (!WorkList.empty()) {
5137     Instruction *I = WorkList.back();
5138     WorkList.pop_back();
5139
5140     // Break use-def graph loops.
5141     if (!Visited.insert(I).second)
5142       continue;
5143
5144     // For a PHI node, push all of its users.
5145     if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
5146       for (auto *U : Phi->users())
5147         WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
5148       continue;
5149     }
5150
5151     switch (I->getOpcode()) {
5152     case llvm::Instruction::And: {
5153       auto *AndC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
5154       if (!AndC)
5155         return false;
5156       APInt AndBits = AndC->getValue();
5157       DemandBits |= AndBits;
5158       // Keep track of the widest and mask we see.
5159       if (AndBits.ugt(WidestAndBits))
5160         WidestAndBits = AndBits;
5161       if (AndBits == WidestAndBits && I->getOperand(0) == Load)
5162         AndsToMaybeRemove.push_back(I);
5163       break;
5164     }
5165
5166     case llvm::Instruction::Shl: {
5167       auto *ShlC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
5168       if (!ShlC)
5169         return false;
5170       uint64_t ShiftAmt = ShlC->getLimitedValue(BitWidth - 1);
5171       DemandBits.setLowBits(BitWidth - ShiftAmt);
5172       break;
5173     }
5174
5175     case llvm::Instruction::Trunc: {
5176       EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
5177       unsigned TruncBitWidth = TruncVT.getSizeInBits();
5178       DemandBits.setLowBits(TruncBitWidth);
5179       break;
5180     }
5181
5182     default:
5183       return false;
5184     }
5185   }
5186
5187   uint32_t ActiveBits = DemandBits.getActiveBits();
5188   // Avoid hoisting (and (load x) 1) since it is unlikely to be folded by the
5189   // target even if isLoadExtLegal says an i1 EXTLOAD is valid.  For example,
5190   // for the AArch64 target isLoadExtLegal(ZEXTLOAD, i32, i1) returns true, but
5191   // (and (load x) 1) is not matched as a single instruction, rather as a LDR
5192   // followed by an AND.
5193   // TODO: Look into removing this restriction by fixing backends to either
5194   // return false for isLoadExtLegal for i1 or have them select this pattern to
5195   // a single instruction.
5196   //
5197   // Also avoid hoisting if we didn't see any ands with the exact DemandBits
5198   // mask, since these are the only ands that will be removed by isel.
5199   if (ActiveBits <= 1 || !DemandBits.isMask(ActiveBits) ||
5200       WidestAndBits != DemandBits)
5201     return false;
5202
5203   LLVMContext &Ctx = Load->getType()->getContext();
5204   Type *TruncTy = Type::getIntNTy(Ctx, ActiveBits);
5205   EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, TruncTy);
5206
5207   // Reject cases that won't be matched as extloads.
5208   if (!LoadResultVT.bitsGT(TruncVT) || !TruncVT.isRound() ||
5209       !TLI->isLoadExtLegal(ISD::ZEXTLOAD, LoadResultVT, TruncVT))
5210     return false;
5211
5212   IRBuilder<> Builder(Load->getNextNode());
5213   auto *NewAnd = dyn_cast<Instruction>(
5214       Builder.CreateAnd(Load, ConstantInt::get(Ctx, DemandBits)));
5215   // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
5216   // optimizations don't touch it.
5217   InsertedInsts.insert(NewAnd);
5218
5219   // Replace all uses of load with new and (except for the use of load in the
5220   // new and itself).
5221   Load->replaceAllUsesWith(NewAnd);
5222   NewAnd->setOperand(0, Load);
5223
5224   // Remove any and instructions that are now redundant.
5225   for (auto *And : AndsToMaybeRemove)
5226     // Check that the and mask is the same as the one we decided to put on the
5227     // new and.
5228     if (cast<ConstantInt>(And->getOperand(1))->getValue() == DemandBits) {
5229       And->replaceAllUsesWith(NewAnd);
5230       if (&*CurInstIterator == And)
5231         CurInstIterator = std::next(And->getIterator());
5232       And->eraseFromParent();
5233       ++NumAndUses;
5234     }
5235
5236   ++NumAndsAdded;
5237   return true;
5238 }
5239
5240 /// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
5241 /// that is only used once.
5242 static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
5243   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
5244   // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
5245   // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
5246   return I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
5247          TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
5248 }
5249
5250 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
5251 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(const TargetTransformInfo *TTI,
5252                                                 const TargetLowering *TLI,
5253                                                 SelectInst *SI) {
5254   // If even a predictable select is cheap, then a branch can't be cheaper.
5255   if (!TLI->isPredictableSelectExpensive())
5256     return false;
5257
5258   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
5259   // whether a select is better represented as a branch.
5260
5261   // If metadata tells us that the select condition is obviously predictable,
5262   // then we want to replace the select with a branch.
5263   uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
5264   if (SI->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
5265     uint64_t Max = std::max(TrueWeight, FalseWeight);
5266     uint64_t Sum = TrueWeight + FalseWeight;
5267     if (Sum != 0) {
5268       auto Probability = BranchProbability::getBranchProbability(Max, Sum);
5269       if (Probability > TLI->getPredictableBranchThreshold())
5270         return true;
5271     }
5272   }
5273
5274   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
5275
5276   // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
5277   // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
5278   // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
5279   if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
5280     return false;
5281
5282   // If either operand of the select is expensive and only needed on one side
5283   // of the select, we should form a branch.
5284   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue()) ||
5285       sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue()))
5286     return true;
5287
5288   return false;
5289 }
5290
5291 /// If \p isTrue is true, return the true value of \p SI, otherwise return
5292 /// false value of \p SI. If the true/false value of \p SI is defined by any
5293 /// select instructions in \p Selects, look through the defining select
5294 /// instruction until the true/false value is not defined in \p Selects.
5295 static Value *getTrueOrFalseValue(
5296     SelectInst *SI, bool isTrue,
5297     const SmallPtrSet<const Instruction *, 2> &Selects) {
5298   Value *V;
5299
5300   for (SelectInst *DefSI = SI; DefSI != nullptr && Selects.count(DefSI);
5301        DefSI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
5302     assert(DefSI->getCondition() == SI->getCondition() &&
5303            "The condition of DefSI does not match with SI");
5304     V = (isTrue ? DefSI->getTrueValue() : DefSI->getFalseValue());
5305   }
5306   return V;
5307 }
5308
5309 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
5310 /// turn it into a branch.
5311 bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
5312   // Find all consecutive select instructions that share the same condition.
5313   SmallVector<SelectInst *, 2> ASI;
5314   ASI.push_back(SI);
5315   for (BasicBlock::iterator It = ++BasicBlock::iterator(SI);
5316        It != SI->getParent()->end(); ++It) {
5317     SelectInst *I = dyn_cast<SelectInst>(&*It);
5318     if (I && SI->getCondition() == I->getCondition()) {
5319       ASI.push_back(I);
5320     } else {
5321       break;
5322     }
5323   }
5324
5325   SelectInst *LastSI = ASI.back();
5326   // Increment the current iterator to skip all the rest of select instructions
5327   // because they will be either "not lowered" or "all lowered" to branch.
5328   CurInstIterator = std::next(LastSI->getIterator());
5329
5330   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
5331
5332   // Can we convert the 'select' to CF ?
5333   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond ||
5334       SI->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
5335     return false;
5336
5337   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
5338   if (VectorCond)
5339     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
5340   else if (SI->getType()->isVectorTy())
5341     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
5342   else
5343     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
5344
5345   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind) &&
5346       !isFormingBranchFromSelectProfitable(TTI, TLI, SI))
5347     return false;
5348
5349   ModifiedDT = true;
5350
5351   // Transform a sequence like this:
5352   //    start:
5353   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
5354   //       %sel = select i1 %cmp, i32 %c, i32 %d
5355   //
5356   // Into:
5357   //    start:
5358   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
5359   //       br i1 %cmp, label %select.true, label %select.false
5360   //    select.true:
5361   //       br label %select.end
5362   //    select.false:
5363   //       br label %select.end
5364   //    select.end:
5365   //       %sel = phi i32 [ %c, %select.true ], [ %d, %select.false ]
5366   //
5367   // In addition, we may sink instructions that produce %c or %d from
5368   // the entry block into the destination(s) of the new branch.
5369   // If the true or false blocks do not contain a sunken instruction, that
5370   // block and its branch may be optimized away. In that case, one side of the
5371   // first branch will point directly to select.end, and the corresponding PHI
5372   // predecessor block will be the start block.
5373
5374   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
5375   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
5376   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(LastSI));
5377   BasicBlock *EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
5378
5379   // Delete the unconditional branch that was just created by the split.
5380   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
5381
5382   // These are the new basic blocks for the conditional branch.
5383   // At least one will become an actual new basic block.
5384   BasicBlock *TrueBlock = nullptr;
5385   BasicBlock *FalseBlock = nullptr;
5386   BranchInst *TrueBranch = nullptr;
5387   BranchInst *FalseBranch = nullptr;
5388
5389   // Sink expensive instructions into the conditional blocks to avoid executing
5390   // them speculatively.
5391   for (SelectInst *SI : ASI) {
5392     if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue())) {
5393       if (TrueBlock == nullptr) {
5394         TrueBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.true.sink",
5395                                        EndBlock->getParent(), EndBlock);
5396         TrueBranch = BranchInst::Create(EndBlock, TrueBlock);
5397       }
5398       auto *TrueInst = cast<Instruction>(SI->getTrueValue());
5399       TrueInst->moveBefore(TrueBranch);
5400     }
5401     if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue())) {
5402       if (FalseBlock == nullptr) {
5403         FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false.sink",
5404                                         EndBlock->getParent(), EndBlock);
5405         FalseBranch = BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
5406       }
5407       auto *FalseInst = cast<Instruction>(SI->getFalseValue());
5408       FalseInst->moveBefore(FalseBranch);
5409     }
5410   }
5411
5412   // If there was nothing to sink, then arbitrarily choose the 'false' side
5413   // for a new input value to the PHI.
5414   if (TrueBlock == FalseBlock) {
5415     assert(TrueBlock == nullptr &&
5416            "Unexpected basic block transform while optimizing select");
5417
5418     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false",
5419                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
5420     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
5421   }
5422
5423   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
5424   // If we did not create a new block for one of the 'true' or 'false' paths
5425   // of the condition, it means that side of the branch goes to the end block
5426   // directly and the path originates from the start block from the point of
5427   // view of the new PHI.
5428   BasicBlock *TT, *FT;
5429   if (TrueBlock == nullptr) {
5430     TT = EndBlock;
5431     FT = FalseBlock;
5432     TrueBlock = StartBlock;
5433   } else if (FalseBlock == nullptr) {
5434     TT = TrueBlock;
5435     FT = EndBlock;
5436     FalseBlock = StartBlock;
5437   } else {
5438     TT = TrueBlock;
5439     FT = FalseBlock;
5440   }
5441   IRBuilder<>(SI).CreateCondBr(SI->getCondition(), TT, FT, SI);
5442
5443   SmallPtrSet<const Instruction *, 2> INS;
5444   INS.insert(ASI.begin(), ASI.end());
5445   // Use reverse iterator because later select may use the value of the
5446   // earlier select, and we need to propagate value through earlier select
5447   // to get the PHI operand.
5448   for (auto It = ASI.rbegin(); It != ASI.rend(); ++It) {
5449     SelectInst *SI = *It;
5450     // The select itself is replaced with a PHI Node.
5451     PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", &EndBlock->front());
5452     PN->takeName(SI);
5453     PN->addIncoming(getTrueOrFalseValue(SI, true, INS), TrueBlock);
5454     PN->addIncoming(getTrueOrFalseValue(SI, false, INS), FalseBlock);
5455
5456     SI->replaceAllUsesWith(PN);
5457     SI->eraseFromParent();
5458     INS.erase(SI);
5459     ++NumSelectsExpanded;
5460   }
5461
5462   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
5463   CurInstIterator = StartBlock->end();
5464   return true;
5465 }
5466
5467 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
5468   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
5469   int SplatElem = -1;
5470   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
5471     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
5472       return false;
5473     SplatElem = Mask[i];
5474   }
5475
5476   return true;
5477 }
5478
5479 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
5480 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
5481 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
5482 /// codegen can spot all lanes are identical.
5483 bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
5484   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
5485
5486   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
5487   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
5488     return false;
5489
5490   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
5491   // constant splat.
5492   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
5493     return false;
5494
5495   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
5496   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
5497
5498   bool MadeChange = false;
5499   for (User *U : SVI->users()) {
5500     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
5501
5502     // Figure out which BB this ext is used in.
5503     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
5504     if (UserBB == DefBB) continue;
5505
5506     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
5507     if (!UI->isShift()) continue;
5508
5509     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
5510     // already have a copy.
5511     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
5512
5513     if (!InsertedShuffle) {
5514       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
5515       assert(InsertPt != UserBB->end());
5516       InsertedShuffle =
5517           new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
5518                                 SVI->getOperand(2), "", &*InsertPt);
5519     }
5520
5521     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
5522     MadeChange = true;
5523   }
5524
5525   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
5526   if (SVI->use_empty()) {
5527     SVI->eraseFromParent();
5528     MadeChange = true;
5529   }
5530
5531   return MadeChange;
5532 }
5533
5534 bool CodeGenPrepare::optimizeSwitchInst(SwitchInst *SI) {
5535   if (!TLI || !DL)
5536     return false;
5537
5538   Value *Cond = SI->getCondition();
5539   Type *OldType = Cond->getType();
5540   LLVMContext &Context = Cond->getContext();
5541   MVT RegType = TLI->getRegisterType(Context, TLI->getValueType(*DL, OldType));
5542   unsigned RegWidth = RegType.getSizeInBits();
5543
5544   if (RegWidth <= cast<IntegerType>(OldType)->getBitWidth())
5545     return false;
5546
5547   // If the register width is greater than the type width, expand the condition
5548   // of the switch instruction and each case constant to the width of the
5549   // register. By widening the type of the switch condition, subsequent
5550   // comparisons (for case comparisons) will not need to be extended to the
5551   // preferred register width, so we will potentially eliminate N-1 extends,
5552   // where N is the number of cases in the switch.
5553   auto *NewType = Type::getIntNTy(Context, RegWidth);
5554
5555   // Zero-extend the switch condition and case constants unless the switch
5556   // condition is a function argument that is already being sign-extended.
5557   // In that case, we can avoid an unnecessary mask/extension by sign-extending
5558   // everything instead.
5559   Instruction::CastOps ExtType = Instruction::ZExt;
5560   if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Cond))
5561     if (Arg->hasSExtAttr())
5562       ExtType = Instruction::SExt;
5563
5564   auto *ExtInst = CastInst::Create(ExtType, Cond, NewType);
5565   ExtInst->insertBefore(SI);
5566   SI->setCondition(ExtInst);
5567   for (auto Case : SI->cases()) {
5568     APInt NarrowConst = Case.getCaseValue()->getValue();
5569     APInt WideConst = (ExtType == Instruction::ZExt) ?
5570                       NarrowConst.zext(RegWidth) : NarrowConst.sext(RegWidth);
5571     Case.setValue(ConstantInt::get(Context, WideConst));
5572   }
5573
5574   return true;
5575 }
5576
5577
5578 namespace {
5579 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
5580 /// This class is used to move downward extractelement transition.
5581 /// E.g.,
5582 /// a = vector_op <2 x i32>
5583 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
5584 /// c = scalar_op b
5585 /// store c
5586 ///
5587 /// =>
5588 /// a = vector_op <2 x i32>
5589 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
5590 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
5591 /// * store d
5592 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
5593 /// transition.
5594 class VectorPromoteHelper {
5595   /// DataLayout associated with the current module.
5596   const DataLayout &DL;
5597
5598   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
5599   const TargetLowering &TLI;
5600
5601   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
5602   const TargetTransformInfo &TTI;
5603
5604   /// The transition being moved downwards.
5605   Instruction *Transition;
5606   /// The sequence of instructions to be promoted.
5607   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
5608   /// Cost of combining a store and an extract.
5609   unsigned StoreExtractCombineCost;
5610   /// Instruction that will be combined with the transition.
5611   Instruction *CombineInst;
5612
5613   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
5614   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
5615   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
5616   Instruction *getEndOfTransition() const {
5617     if (InstsToBePromoted.empty())
5618       return Transition;
5619     return InstsToBePromoted.back();
5620   }
5621
5622   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
5623   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
5624   /// c, is at index 0.
5625   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
5626     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
5627            "Other kind of transitions are not supported yet");
5628     return 0;
5629   }
5630
5631   /// \brief Return the index of the index in the transition.
5632   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
5633   /// is at index 1.
5634   unsigned getTransitionIdx() const {
5635     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
5636            "Other kind of transitions are not supported yet");
5637     return 1;
5638   }
5639
5640   /// \brief Get the type of the transition.
5641   /// This is the type of the original value.
5642   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
5643   /// transition is <2 x i32>.
5644   Type *getTransitionType() const {
5645     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
5646   }
5647
5648   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
5649   /// I.e., we have the following sequence:
5650   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
5651   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
5652   /// =>
5653   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
5654   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
5655   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
5656
5657   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
5658   /// instructions enqueued to be promoted.
5659   bool isProfitableToPromote() {
5660     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
5661     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
5662                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
5663                          : -1;
5664     Type *PromotedType = getTransitionType();
5665
5666     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
5667     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
5668     unsigned Align = ST->getAlignment();
5669     // Check if this store is supported.
5670     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
5671             TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
5672             Align)) {
5673       // If this is not supported, there is no way we can combine
5674       // the extract with the store.
5675       return false;
5676     }
5677
5678     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
5679     // scalar to vector.
5680     // The vector chain has to account for the combining cost.
5681     uint64_t ScalarCost =
5682         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
5683     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
5684     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
5685       // Compute the cost.
5686       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
5687       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
5688       // constant.
5689       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
5690       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
5691                             isa<ConstantFP>(Arg0);
5692       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
5693           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
5694                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
5695       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
5696           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
5697                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
5698       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
5699           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
5700       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
5701                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
5702     }
5703     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
5704                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
5705     return ScalarCost > VectorCost;
5706   }
5707
5708   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
5709   /// number of elements as the transition.
5710   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
5711   /// across the whole vector.
5712   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
5713   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
5714   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
5715   /// used at the index of the extract.
5716   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
5717     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
5718     if (!UseSplat) {
5719       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
5720       // use a splat constant.
5721       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
5722       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
5723         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
5724       else
5725         UseSplat = true;
5726     }
5727
5728     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
5729     if (UseSplat)
5730       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
5731
5732     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
5733     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
5734     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
5735       if (Idx == ExtractIdx)
5736         ConstVec.push_back(Val);
5737       else
5738         ConstVec.push_back(UndefVal);
5739     }
5740     return ConstantVector::get(ConstVec);
5741   }
5742
5743   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
5744   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
5745   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
5746                                         unsigned OperandIdx) {
5747     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
5748     // the right hand side of a division-like instruction.
5749     if (OperandIdx != 1)
5750       return false;
5751     switch (Use->getOpcode()) {
5752     default:
5753       return false;
5754     case Instruction::SDiv:
5755     case Instruction::UDiv:
5756     case Instruction::SRem:
5757     case Instruction::URem:
5758       return true;
5759     case Instruction::FDiv:
5760     case Instruction::FRem:
5761       return !Use->hasNoNaNs();
5762     }
5763     llvm_unreachable(nullptr);
5764   }
5765
5766 public:
5767   VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
5768                       const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
5769                       unsigned CombineCost)
5770       : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
5771         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
5772     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
5773   }
5774
5775   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
5776   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
5777     // We could support CastInst too.
5778     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
5779   }
5780
5781   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
5782   /// by moving downward the transition through.
5783   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
5784     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
5785     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
5786     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
5787       const Value *Val = U.get();
5788       if (Val == getEndOfTransition()) {
5789         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
5790         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
5791         // division by zero.
5792         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
5793           return false;
5794         continue;
5795       }
5796       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
5797           !isa<ConstantFP>(Val))
5798         return false;
5799     }
5800     // Check that the resulting operation is legal.
5801     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
5802     if (!ISDOpcode)
5803       return false;
5804     return StressStoreExtract ||
5805            TLI.isOperationLegalOrCustom(
5806                ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
5807   }
5808
5809   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
5810   /// with the transition.
5811   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
5812   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
5813
5814   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
5815   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
5816     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
5817   }
5818
5819   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
5820   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
5821     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
5822     CombineInst = ToBeCombined;
5823   }
5824
5825   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
5826   /// is profitable.
5827   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
5828   bool promote() {
5829     // Check if there is something to promote.
5830     // Right now, if we do not have anything to combine with,
5831     // we assume the promotion is not profitable.
5832     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
5833       return false;
5834
5835     // Check cost.
5836     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
5837       return false;
5838
5839     // Promote.
5840     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
5841       promoteImpl(ToBePromoted);
5842     InstsToBePromoted.clear();
5843     return true;
5844   }
5845 };
5846 } // End of anonymous namespace.
5847
5848 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
5849   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
5850   // can be statically promoted.
5851   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
5852   // b = ToBePromoted ty1 a
5853   // Def = Transition ty1 b to ty2
5854   // Move the transition down.
5855   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
5856   // = ... b => = ... Def.
5857   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
5858          "The type of the result of the transition does not match "
5859          "the final type");
5860   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
5861   // 2. Update the type of the uses.
5862   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
5863   Type *TransitionTy = getTransitionType();
5864   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
5865   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
5866   // operands.
5867   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
5868   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
5869     Value *Val = U.get();
5870     Value *NewVal = nullptr;
5871     if (Val == Transition)
5872       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
5873     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
5874              isa<ConstantFP>(Val)) {
5875       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
5876       NewVal = getConstantVector(
5877           cast<Constant>(Val),
5878           isa<UndefValue>(Val) ||
5879               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
5880     } else
5881       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
5882                        "this?");
5883     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
5884   }
5885   Transition->removeFromParent();
5886   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
5887   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
5888 }
5889
5890 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
5891 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
5892 /// has this feature and this is profitable.
5893 bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
5894   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
5895   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
5896       (!StressStoreExtract &&
5897        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
5898                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
5899     return false;
5900
5901   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
5902   // Try to move it down the def-use chain, until:
5903   // - We can combine the transition with its single use
5904   //   => we got rid of the transition.
5905   // - We escape the current basic block
5906   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
5907   //      we do not do that for now.
5908   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
5909   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
5910   VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
5911   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
5912   // beneficial.
5913   while (Inst->hasOneUse()) {
5914     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
5915     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
5916
5917     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
5918       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
5919                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
5920                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
5921       return false;
5922     }
5923
5924     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
5925       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
5926                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
5927       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
5928       bool Changed = VPH.promote();
5929       NumStoreExtractExposed += Changed;
5930       return Changed;
5931     }
5932
5933     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
5934     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
5935       return false;
5936
5937     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
5938
5939     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
5940     Inst = ToBePromoted;
5941   }
5942   return false;
5943 }
5944
5945 /// For the instruction sequence of store below, F and I values
5946 /// are bundled together as an i64 value before being stored into memory.
5947 /// Sometimes it is more efficent to generate separate stores for F and I,
5948 /// which can remove the bitwise instructions or sink them to colder places.
5949 ///
5950 ///   (store (or (zext (bitcast F to i32) to i64),
5951 ///              (shl (zext I to i64), 32)), addr)  -->
5952 ///   (store F, addr) and (store I, addr+4)
5953 ///
5954 /// Similarly, splitting for other merged store can also be beneficial, like:
5955 /// For pair of {i32, i32}, i64 store --> two i32 stores.
5956 /// For pair of {i32, i16}, i64 store --> two i32 stores.
5957 /// For pair of {i16, i16}, i32 store --> two i16 stores.
5958 /// For pair of {i16, i8},  i32 store --> two i16 stores.
5959 /// For pair of {i8, i8},   i16 store --> two i8 stores.
5960 ///
5961 /// We allow each target to determine specifically which kind of splitting is
5962 /// supported.
5963 ///
5964 /// The store patterns are commonly seen from the simple code snippet below
5965 /// if only std::make_pair(...) is sroa transformed before inlined into hoo.
5966 ///   void goo(const std::pair<int, float> &);
5967 ///   hoo() {
5968 ///     ...
5969 ///     goo(std::make_pair(tmp, ftmp));
5970 ///     ...
5971 ///   }
5972 ///
5973 /// Although we already have similar splitting in DAG Combine, we duplicate
5974 /// it in CodeGenPrepare to catch the case in which pattern is across
5975 /// multiple BBs. The logic in DAG Combine is kept to catch case generated
5976 /// during code expansion.
5977 static bool splitMergedValStore(StoreInst &SI, const DataLayout &DL,
5978                                 const TargetLowering &TLI) {
5979   // Handle simple but common cases only.
5980   Type *StoreType = SI.getValueOperand()->getType();
5981   if (DL.getTypeStoreSizeInBits(StoreType) != DL.getTypeSizeInBits(StoreType) ||
5982       DL.getTypeSizeInBits(StoreType) == 0)
5983     return false;
5984
5985   unsigned HalfValBitSize = DL.getTypeSizeInBits(StoreType) / 2;
5986   Type *SplitStoreType = Type::getIntNTy(SI.getContext(), HalfValBitSize);
5987   if (DL.getTypeStoreSizeInBits(SplitStoreType) !=
5988       DL.getTypeSizeInBits(SplitStoreType))
5989     return false;
5990
5991   // Match the following patterns:
5992   // (store (or (zext LValue to i64),
5993   //            (shl (zext HValue to i64), 32)), HalfValBitSize)
5994   //  or
5995   // (store (or (shl (zext HValue to i64), 32)), HalfValBitSize)
5996   //            (zext LValue to i64),
5997   // Expect both operands of OR and the first operand of SHL have only
5998   // one use.
5999   Value *LValue, *HValue;
6000   if (!match(SI.getValueOperand(),
6001              m_c_Or(m_OneUse(m_ZExt(m_Value(LValue))),
6002                     m_OneUse(m_Shl(m_OneUse(m_ZExt(m_Value(HValue))),
6003                                    m_SpecificInt(HalfValBitSize))))))
6004     return false;
6005
6006   // Check LValue and HValue are int with size less or equal than 32.
6007   if (!LValue->getType()->isIntegerTy() ||
6008       DL.getTypeSizeInBits(LValue->getType()) > HalfValBitSize ||
6009       !HValue->getType()->isIntegerTy() ||
6010       DL.getTypeSizeInBits(HValue->getType()) > HalfValBitSize)
6011     return false;
6012
6013   // If LValue/HValue is a bitcast instruction, use the EVT before bitcast
6014   // as the input of target query.
6015   auto *LBC = dyn_cast<BitCastInst>(LValue);
6016   auto *HBC = dyn_cast<BitCastInst>(HValue);
6017   EVT LowTy = LBC ? EVT::getEVT(LBC->getOperand(0)->getType())
6018                   : EVT::getEVT(LValue->getType());
6019   EVT HighTy = HBC ? EVT::getEVT(HBC->getOperand(0)->getType())
6020                    : EVT::getEVT(HValue->getType());
6021   if (!ForceSplitStore && !TLI.isMultiStoresCheaperThanBitsMerge(LowTy, HighTy))
6022     return false;
6023
6024   // Start to split store.
6025   IRBuilder<> Builder(SI.getContext());
6026   Builder.SetInsertPoint(&SI);
6027
6028   // If LValue/HValue is a bitcast in another BB, create a new one in current
6029   // BB so it may be merged with the splitted stores by dag combiner.
6030   if (LBC && LBC->getParent() != SI.getParent())
6031     LValue = Builder.CreateBitCast(LBC->getOperand(0), LBC->getType());
6032   if (HBC && HBC->getParent() != SI.getParent())
6033     HValue = Builder.CreateBitCast(HBC->getOperand(0), HBC->getType());
6034
6035   auto CreateSplitStore = [&](Value *V, bool Upper) {
6036     V = Builder.CreateZExtOrBitCast(V, SplitStoreType);
6037     Value *Addr = Builder.CreateBitCast(
6038         SI.getOperand(1),
6039         SplitStoreType->getPointerTo(SI.getPointerAddressSpace()));
6040     if (Upper)
6041       Addr = Builder.CreateGEP(
6042           SplitStoreType, Addr,
6043           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SI.getContext()), 1));
6044     Builder.CreateAlignedStore(
6045         V, Addr, Upper ? SI.getAlignment() / 2 : SI.getAlignment());
6046   };
6047
6048   CreateSplitStore(LValue, false);
6049   CreateSplitStore(HValue, true);
6050
6051   // Delete the old store.
6052   SI.eraseFromParent();
6053   return true;
6054 }
6055
6056 bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool &ModifiedDT) {
6057   // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
6058   // stepping on each other's toes.
6059   if (InsertedInsts.count(I))
6060     return false;
6061
6062   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
6063     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
6064     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
6065     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
6066     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, {*DL, TLInfo})) {
6067       P->replaceAllUsesWith(V);
6068       P->eraseFromParent();
6069       ++NumPHIsElim;
6070       return true;
6071     }
6072     return false;
6073   }
6074
6075   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
6076     // If the source of the cast is a constant, then this should have
6077     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
6078     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
6079     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
6080     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
6081     // want to forward-subst the cast.
6082     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
6083       return false;
6084
6085     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
6086       return true;
6087
6088     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6089       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
6090       /// fit in one register
6091       if (TLI &&
6092           TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
6093                              TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
6094               TargetLowering::TypeExpandInteger) {
6095         return SinkCast(CI);
6096       } else {
6097         bool MadeChange = optimizeExt(I);
6098         return MadeChange | optimizeExtUses(I);
6099       }
6100     }
6101     return false;
6102   }
6103
6104   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
6105     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
6106       return OptimizeCmpExpression(CI, TLI);
6107
6108   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6109     LI->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group, nullptr);
6110     if (TLI) {
6111       bool Modified = optimizeLoadExt(LI);
6112       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
6113       Modified |= optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
6114       return Modified;
6115     }
6116     return false;
6117   }
6118
6119   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
6120     if (TLI && splitMergedValStore(*SI, *DL, *TLI))
6121       return true;
6122     SI->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group, nullptr);
6123     if (TLI) {
6124       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
6125       return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
6126                                 SI->getOperand(0)->getType(), AS);
6127     }
6128     return false;
6129   }
6130
6131   if (AtomicRMWInst *RMW = dyn_cast<AtomicRMWInst>(I)) {
6132       unsigned AS = RMW->getPointerAddressSpace();
6133       return optimizeMemoryInst(I, RMW->getPointerOperand(),
6134                                 RMW->getType(), AS);
6135   }
6136
6137   if (AtomicCmpXchgInst *CmpX = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(I)) {
6138       unsigned AS = CmpX->getPointerAddressSpace();
6139       return optimizeMemoryInst(I, CmpX->getPointerOperand(),
6140                                 CmpX->getCompareOperand()->getType(), AS);
6141   }
6142
6143   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
6144
6145   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::And) &&
6146       EnableAndCmpSinking && TLI)
6147     return sinkAndCmp0Expression(BinOp, *TLI, InsertedInsts);
6148
6149   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
6150                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
6151     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
6152     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
6153       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
6154
6155     return false;
6156   }
6157
6158   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
6159     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
6160       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
6161       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
6162                                         GEPI->getName(), GEPI);
6163       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
6164       GEPI->eraseFromParent();
6165       ++NumGEPsElim;
6166       optimizeInst(NC, ModifiedDT);
6167       return true;
6168     }
6169     return false;
6170   }
6171
6172   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
6173     return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
6174
6175   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
6176     return optimizeSelectInst(SI);
6177
6178   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
6179     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
6180
6181   if (auto *Switch = dyn_cast<SwitchInst>(I))
6182     return optimizeSwitchInst(Switch);
6183
6184   if (isa<ExtractElementInst>(I))
6185     return optimizeExtractElementInst(I);
6186
6187   return false;
6188 }
6189
6190 /// Given an OR instruction, check to see if this is a bitreverse
6191 /// idiom. If so, insert the new intrinsic and return true.
6192 static bool makeBitReverse(Instruction &I, const DataLayout &DL,
6193                            const TargetLowering &TLI) {
6194   if (!I.getType()->isIntegerTy() ||
6195       !TLI.isOperationLegalOrCustom(ISD::BITREVERSE,
6196                                     TLI.getValueType(DL, I.getType(), true)))
6197     return false;
6198
6199   SmallVector<Instruction*, 4> Insts;
6200   if (!recognizeBSwapOrBitReverseIdiom(&I, false, true, Insts))
6201     return false;
6202   Instruction *LastInst = Insts.back();
6203   I.replaceAllUsesWith(LastInst);
6204   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(&I);
6205   return true;
6206 }
6207
6208 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
6209 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
6210 // selection.
6211 bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool &ModifiedDT) {
6212   SunkAddrs.clear();
6213   bool MadeChange = false;
6214
6215   CurInstIterator = BB.begin();
6216   while (CurInstIterator != BB.end()) {
6217     MadeChange |= optimizeInst(&*CurInstIterator++, ModifiedDT);
6218     if (ModifiedDT)
6219       return true;
6220   }
6221
6222   bool MadeBitReverse = true;
6223   while (TLI && MadeBitReverse) {
6224     MadeBitReverse = false;
6225     for (auto &I : reverse(BB)) {
6226       if (makeBitReverse(I, *DL, *TLI)) {
6227         MadeBitReverse = MadeChange = true;
6228         ModifiedDT = true;
6229         break;
6230       }
6231     }
6232   }
6233   MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
6234
6235   return MadeChange;
6236 }
6237
6238 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
6239 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
6240 // find a node corresponding to the value.
6241 bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
6242   bool MadeChange = false;
6243   for (BasicBlock &BB : F) {
6244     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
6245     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
6246       Instruction *Insn = &*BI++;
6247       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
6248       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
6249       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
6250       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
6251       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
6252       // where said address is used.
6253       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
6254         PrevNonDbgInst = Insn;
6255         continue;
6256       }
6257
6258       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
6259       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
6260         // If VI is a phi in a block with an EHPad terminator, we can't insert
6261         // after it.
6262         if (isa<PHINode>(VI) && VI->getParent()->getTerminator()->isEHPad())
6263           continue;
6264         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
6265         DVI->removeFromParent();
6266         if (isa<PHINode>(VI))
6267           DVI->insertBefore(&*VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
6268         else
6269           DVI->insertAfter(VI);
6270         MadeChange = true;
6271         ++NumDbgValueMoved;
6272       }
6273     }
6274   }
6275   return MadeChange;
6276 }
6277
6278 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
6279 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
6280   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
6281   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
6282   NewTrue = NewTrue / Scale;
6283   NewFalse = NewFalse / Scale;
6284 }
6285
6286 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
6287 /// \code
6288 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
6289 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
6290 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
6291 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
6292 /// \endcode
6293 /// into multiple branch instructions like:
6294 /// \code
6295 ///   bb1:
6296 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
6297 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
6298 ///   bb2:
6299 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
6300 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
6301 /// \endcode
6302 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
6303 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
6304 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
6305 ///
6306 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
6307 ///
6308 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
6309   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
6310     return false;
6311
6312   bool MadeChange = false;
6313   for (auto &BB : F) {
6314     // Does this BB end with the following?
6315     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
6316     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
6317     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
6318     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
6319     BinaryOperator *LogicOp;
6320     BasicBlock *TBB, *FBB;
6321     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
6322       continue;
6323
6324     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
6325     if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
6326       continue;
6327
6328     unsigned Opc;
6329     Value *Cond1, *Cond2;
6330     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
6331                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
6332       Opc = Instruction::And;
6333     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
6334                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
6335       Opc = Instruction::Or;
6336     else
6337       continue;
6338
6339     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
6340         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
6341       continue;
6342
6343     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
6344
6345     // Create a new BB.
6346     auto TmpBB =
6347         BasicBlock::Create(BB.getContext(), BB.getName() + ".cond.split",
6348                            BB.getParent(), BB.getNextNode());
6349
6350     // Update original basic block by using the first condition directly by the
6351     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
6352     Br1->setCondition(Cond1);
6353     LogicOp->eraseFromParent();
6354
6355     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
6356     // successor of the original branch instruction.
6357     if (Opc == Instruction::And)
6358       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
6359     else
6360       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
6361
6362     // Fill in the new basic block.
6363     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
6364     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
6365       I->removeFromParent();
6366       I->insertBefore(Br2);
6367     }
6368
6369     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
6370     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
6371     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
6372     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
6373     // now the same successor. Depending on the original branch condition
6374     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
6375     // we perform the correct update for the PHI nodes.
6376     // This doesn't change the successor order of the just created branch
6377     // instruction (or any other instruction).
6378     if (Opc == Instruction::Or)
6379       std::swap(TBB, FBB);
6380
6381     // Replace the old BB with the new BB.
6382     for (auto &I : *TBB) {
6383       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
6384       if (!PN)
6385         break;
6386       int i;
6387       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
6388         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
6389     }
6390
6391     // Add another incoming edge form the new BB.
6392     for (auto &I : *FBB) {
6393       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
6394       if (!PN)
6395         break;
6396       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
6397       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
6398     }
6399
6400     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
6401     // FindMergedConditions).
6402     if (Opc == Instruction::Or) {
6403       // Codegen X | Y as:
6404       // BB1:
6405       //   jmp_if_X TBB
6406       //   jmp TmpBB
6407       // TmpBB:
6408       //   jmp_if_Y TBB
6409       //   jmp FBB
6410       //
6411
6412       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
6413       // The requirement is that
6414       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
6415       //     = TrueProb for orignal BB.
6416       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
6417       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
6418       // assumes that
6419       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
6420       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
6421       // TmpBB, but the math is more complicated.
6422       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
6423       if (Br1->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
6424         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
6425         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
6426         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6427         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
6428                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6429
6430         NewTrueWeight = TrueWeight;
6431         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
6432         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6433         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
6434                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6435       }
6436     } else {
6437       // Codegen X & Y as:
6438       // BB1:
6439       //   jmp_if_X TmpBB
6440       //   jmp FBB
6441       // TmpBB:
6442       //   jmp_if_Y TBB
6443       //   jmp FBB
6444       //
6445       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
6446
6447       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
6448       // The requirement is that
6449       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
6450       //     = FalseProb for orignal BB.
6451       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
6452       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
6453       // assumes that
6454       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
6455       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
6456       if (Br1->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
6457         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
6458         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
6459         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6460         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
6461                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6462
6463         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
6464         NewFalseWeight = FalseWeight;
6465         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
6466         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
6467                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
6468       }
6469     }
6470
6471     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
6472     // available to CodeGenPrepare.
6473     ModifiedDT = true;
6474
6475     MadeChange = true;
6476
6477     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
6478           TmpBB->dump());
6479   }
6480   return MadeChange;
6481 }