]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/CodeGenPrepare.cpp
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[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/CodeGen/Passes.h"
17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
26 #include "llvm/IR/CallSite.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/Dominators.h"
31 #include "llvm/IR/Function.h"
32 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
33 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
34 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
35 #include "llvm/IR/Instructions.h"
36 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
37 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
38 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
39 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
40 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
41 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
42 #include "llvm/Pass.h"
43 #include "llvm/Support/BranchProbability.h"
44 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
45 #include "llvm/Support/Debug.h"
46 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
47 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
48 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
50 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
51 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
52 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
53 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
54 using namespace llvm;
55 using namespace llvm::PatternMatch;
56
57 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
58
59 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
60 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
61 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
62 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
63                       "sunken Cmps");
64 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
65                        "of sunken Casts");
66 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
67                           "computations were sunk");
68 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
69 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
70 STATISTIC(NumAndsAdded,
71           "Number of and mask instructions added to form ext loads");
72 STATISTIC(NumAndUses, "Number of uses of and mask instructions optimized");
73 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
74 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
75 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
76 STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
77 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
78
79 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
80   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
81   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
82
83 static cl::opt<bool>
84     DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
85                   cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
86
87 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
88   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
89   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
90
91 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
92   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
93   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
94
95 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
96    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
97    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
98
99 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
100     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
101     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
102
103 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
104     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
105     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
106
107 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
108     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
109     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
110              "CodeGenPrepare"));
111
112 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
113     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
114     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
115              "optimization in CodeGenPrepare"));
116
117 static cl::opt<bool> DisablePreheaderProtect(
118     "disable-preheader-prot", cl::Hidden, cl::init(false),
119     cl::desc("Disable protection against removing loop preheaders"));
120
121 namespace {
122 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
123 typedef PointerIntPair<Type *, 1, bool> TypeIsSExt;
124 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
125 class TypePromotionTransaction;
126
127   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
128     const TargetMachine *TM;
129     const TargetLowering *TLI;
130     const TargetTransformInfo *TTI;
131     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
132     const LoopInfo *LI;
133
134     /// As we scan instructions optimizing them, this is the next instruction
135     /// to optimize. Transforms that can invalidate this should update it.
136     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
137
138     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
139     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
140     /// multiple load/stores of the same address.
141     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
142
143     /// Keeps track of all instructions inserted for the current function.
144     SetOfInstrs InsertedInsts;
145     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
146     /// promotion for the current function.
147     InstrToOrigTy PromotedInsts;
148
149     /// True if CFG is modified in any way.
150     bool ModifiedDT;
151
152     /// True if optimizing for size.
153     bool OptSize;
154
155     /// DataLayout for the Function being processed.
156     const DataLayout *DL;
157
158   public:
159     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
160     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
161         : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr), DL(nullptr) {
162         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
163       }
164     bool runOnFunction(Function &F) override;
165
166     const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
167
168     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
169       // FIXME: When we can selectively preserve passes, preserve the domtree.
170       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
171       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
172       AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
173     }
174
175   private:
176     bool eliminateFallThrough(Function &F);
177     bool eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
178     bool canMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
179     void eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
180     bool optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
181     bool optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
182     bool optimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr,
183                             Type *AccessTy, unsigned AS);
184     bool optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
185     bool optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
186     bool moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
187     bool optimizeExtUses(Instruction *I);
188     bool optimizeLoadExt(LoadInst *I);
189     bool optimizeSelectInst(SelectInst *SI);
190     bool optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
191     bool optimizeSwitchInst(SwitchInst *CI);
192     bool optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
193     bool dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
194     bool placeDbgValues(Function &F);
195     bool sinkAndCmp(Function &F);
196     bool extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
197                         Instruction *&Inst,
198                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
199                         unsigned CreatedInstCost);
200     bool splitBranchCondition(Function &F);
201     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
202     void stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I);
203   };
204 }
205
206 char CodeGenPrepare::ID = 0;
207 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
208                    "Optimize for code generation", false, false)
209
210 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
211   return new CodeGenPrepare(TM);
212 }
213
214 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
215   if (skipFunction(F))
216     return false;
217
218   DL = &F.getParent()->getDataLayout();
219
220   bool EverMadeChange = false;
221   // Clear per function information.
222   InsertedInsts.clear();
223   PromotedInsts.clear();
224
225   ModifiedDT = false;
226   if (TM)
227     TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
228   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
229   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
230   LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
231   OptSize = F.optForSize();
232
233   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
234   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
235   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
236     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
237        TLI->getBypassSlowDivWidths();
238     BasicBlock* BB = &*F.begin();
239     while (BB != nullptr) {
240       // bypassSlowDivision may create new BBs, but we don't want to reapply the
241       // optimization to those blocks.
242       BasicBlock* Next = BB->getNextNode();
243       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(BB, BypassWidths);
244       BB = Next;
245     }
246   }
247
248   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
249   // unconditional branch.
250   EverMadeChange |= eliminateMostlyEmptyBlocks(F);
251
252   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
253   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
254   // find a node corresponding to the value.
255   EverMadeChange |= placeDbgValues(F);
256
257   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
258   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
259   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
260   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
261   if (!DisableBranchOpts) {
262     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
263     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
264   }
265
266   bool MadeChange = true;
267   while (MadeChange) {
268     MadeChange = false;
269     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
270       BasicBlock *BB = &*I++;
271       bool ModifiedDTOnIteration = false;
272       MadeChange |= optimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
273
274       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
275       if (ModifiedDTOnIteration)
276         break;
277     }
278     EverMadeChange |= MadeChange;
279   }
280
281   SunkAddrs.clear();
282
283   if (!DisableBranchOpts) {
284     MadeChange = false;
285     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
286     for (BasicBlock &BB : F) {
287       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
288       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
289       if (!MadeChange) continue;
290
291       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
292              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
293         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
294           WorkList.insert(*II);
295     }
296
297     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
298     MadeChange |= !WorkList.empty();
299     while (!WorkList.empty()) {
300       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
301       WorkList.erase(BB);
302       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
303
304       DeleteDeadBlock(BB);
305
306       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
307              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
308         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
309           WorkList.insert(*II);
310     }
311
312     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
313     // a single edge.
314     if (EverMadeChange || MadeChange)
315       MadeChange |= eliminateFallThrough(F);
316
317     EverMadeChange |= MadeChange;
318   }
319
320   if (!DisableGCOpts) {
321     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
322     for (BasicBlock &BB : F)
323       for (Instruction &I : BB)
324         if (isStatepoint(I))
325           Statepoints.push_back(&I);
326     for (auto &I : Statepoints)
327       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
328   }
329
330   return EverMadeChange;
331 }
332
333 /// Merge basic blocks which are connected by a single edge, where one of the
334 /// basic blocks has a single successor pointing to the other basic block,
335 /// which has a single predecessor.
336 bool CodeGenPrepare::eliminateFallThrough(Function &F) {
337   bool Changed = false;
338   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
339   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
340     BasicBlock *BB = &*I++;
341     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
342     // edge, just collapse it.
343     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
344
345     // Don't merge if BB's address is taken.
346     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
347
348     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
349     if (Term && !Term->isConditional()) {
350       Changed = true;
351       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
352       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
353       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
354       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
355       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
356
357       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
358         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
359
360       // We have erased a block. Update the iterator.
361       I = BB->getIterator();
362     }
363   }
364   return Changed;
365 }
366
367 /// Eliminate blocks that contain only PHI nodes, debug info directives, and an
368 /// unconditional branch. Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify) often split
369 /// edges in ways that are non-optimal for isel. Start by eliminating these
370 /// blocks so we can split them the way we want them.
371 bool CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
372   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Preheaders;
373   SmallVector<Loop *, 16> LoopList(LI->begin(), LI->end());
374   while (!LoopList.empty()) {
375     Loop *L = LoopList.pop_back_val();
376     LoopList.insert(LoopList.end(), L->begin(), L->end());
377     if (BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader())
378       Preheaders.insert(Preheader);
379   }
380
381   bool MadeChange = false;
382   // Note that this intentionally skips the entry block.
383   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
384     BasicBlock *BB = &*I++;
385
386     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
387     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
388     if (!BI || !BI->isUnconditional())
389       continue;
390
391     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
392     // node, then other stuff is happening here.
393     BasicBlock::iterator BBI = BI->getIterator();
394     if (BBI != BB->begin()) {
395       --BBI;
396       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
397         if (BBI == BB->begin())
398           break;
399         --BBI;
400       }
401       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
402         continue;
403     }
404
405     // Do not break infinite loops.
406     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
407     if (DestBB == BB)
408       continue;
409
410     if (!canMergeBlocks(BB, DestBB))
411       continue;
412
413     // Do not delete loop preheaders if doing so would create a critical edge.
414     // Loop preheaders can be good locations to spill registers. If the
415     // preheader is deleted and we create a critical edge, registers may be
416     // spilled in the loop body instead.
417     if (!DisablePreheaderProtect && Preheaders.count(BB) &&
418         !(BB->getSinglePredecessor() && BB->getSinglePredecessor()->getSingleSuccessor()))
419      continue;
420
421     eliminateMostlyEmptyBlock(BB);
422     MadeChange = true;
423   }
424   return MadeChange;
425 }
426
427 /// Return true if we can merge BB into DestBB if there is a single
428 /// unconditional branch between them, and BB contains no other non-phi
429 /// instructions.
430 bool CodeGenPrepare::canMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
431                                     const BasicBlock *DestBB) const {
432   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
433   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
434   // don't mess around with them.
435   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
436   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
437     for (const User *U : PN->users()) {
438       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
439       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
440         return false;
441       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
442       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
443       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
444       if (UI->getParent() == DestBB) {
445         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
446           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
447             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
448             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
449                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
450               return false;
451           }
452       }
453     }
454   }
455
456   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
457   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
458   // can't merge the block.
459   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
460   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
461
462   // Collect the preds of BB.
463   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
464   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
465     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
466     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
467       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
468   } else {
469     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
470   }
471
472   // Walk the preds of DestBB.
473   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
474     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
475     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
476       BBI = DestBB->begin();
477       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
478         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
479         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
480
481         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
482         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
483           if (V2PN->getParent() == BB)
484             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
485
486         // If there is a conflict, bail out.
487         if (V1 != V2) return false;
488       }
489     }
490   }
491
492   return true;
493 }
494
495
496 /// Eliminate a basic block that has only phi's and an unconditional branch in
497 /// it.
498 void CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
499   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
500   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
501
502   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
503
504   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
505   // just collapse it.
506   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
507     if (SinglePred != DestBB) {
508       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
509       // will need to move BB back to the entry position.
510       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
511       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
512
513       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
514         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
515
516       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
517       return;
518     }
519   }
520
521   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
522   // to handle the new incoming edges it is about to have.
523   PHINode *PN;
524   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
525        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
526     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
527     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
528
529     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
530     // value that dominates BB.
531     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
532     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
533       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
534       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
535         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
536                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
537     } else {
538       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
539       // we will be adding.
540       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
541         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
542           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
543       } else {
544         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
545           PN->addIncoming(InVal, *PI);
546       }
547     }
548   }
549
550   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
551   // DestBB and remove BB.
552   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
553   BB->eraseFromParent();
554   ++NumBlocksElim;
555
556   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
557 }
558
559 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
560 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
561 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
562     const SmallVectorImpl<GCRelocateInst *> &AllRelocateCalls,
563     DenseMap<GCRelocateInst *, SmallVector<GCRelocateInst *, 2>>
564         &RelocateInstMap) {
565   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
566   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
567   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
568   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, GCRelocateInst *> RelocateIdxMap;
569   for (auto *ThisRelocate : AllRelocateCalls) {
570     auto K = std::make_pair(ThisRelocate->getBasePtrIndex(),
571                             ThisRelocate->getDerivedPtrIndex());
572     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, ThisRelocate));
573   }
574   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
575     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
576     if (Key.first == Key.second)
577       // Base relocation: nothing to insert
578       continue;
579
580     GCRelocateInst *I = Item.second;
581     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
582
583     // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
584     auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
585     if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
586       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
587       // that, if there are enough derived object relocates.
588       continue;
589
590     RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
591   }
592 }
593
594 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
595 // small integer constants
596 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
597                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
598   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
599     // Only accept small constant integer operands
600     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
601     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
602       return false;
603   }
604
605   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
606     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
607   return true;
608 }
609
610 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
611 // replace, computes a replacement, and affects it.
612 static bool
613 simplifyRelocatesOffABase(GCRelocateInst *RelocatedBase,
614                           const SmallVectorImpl<GCRelocateInst *> &Targets) {
615   bool MadeChange = false;
616   for (GCRelocateInst *ToReplace : Targets) {
617     assert(ToReplace->getBasePtrIndex() == RelocatedBase->getBasePtrIndex() &&
618            "Not relocating a derived object of the original base object");
619     if (ToReplace->getBasePtrIndex() == ToReplace->getDerivedPtrIndex()) {
620       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
621       continue;
622     }
623
624     if (RelocatedBase->getParent() != ToReplace->getParent()) {
625       // Base and derived relocates are in different basic blocks.
626       // In this case transform is only valid when base dominates derived
627       // relocate. However it would be too expensive to check dominance
628       // for each such relocate, so we skip the whole transformation.
629       continue;
630     }
631
632     Value *Base = ToReplace->getBasePtr();
633     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ToReplace->getDerivedPtr());
634     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
635       continue;
636
637     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
638     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
639       continue;
640
641     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
642     assert(RelocatedBase->getNextNode() &&
643            "Should always have one since it's not a terminator");
644
645     // Insert after RelocatedBase
646     IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
647     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
648
649     // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
650     // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
651     // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
652     // cases like this:
653     // bb1:
654     //  ...
655     //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
656     //  br label %merge
657     //
658     // bb2:
659     //  ...
660     //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
661     //  br label %merge
662     //
663     // merge:
664     //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
665     //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
666     //
667     // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
668     // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
669     // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
670     Value *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
671     if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
672       ActualRelocatedBase =
673           Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType());
674     }
675     Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
676         Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
677     Replacement->takeName(ToReplace);
678     // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
679     // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
680     Value *ActualReplacement = Replacement;
681     if (Replacement->getType() != ToReplace->getType()) {
682       ActualReplacement =
683           Builder.CreateBitCast(Replacement, ToReplace->getType());
684     }
685     ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
686     ToReplace->eraseFromParent();
687
688     MadeChange = true;
689   }
690   return MadeChange;
691 }
692
693 // Turns this:
694 //
695 // %base = ...
696 // %ptr = gep %base + 15
697 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
698 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
699 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
700 // %val = load %ptr'
701 //
702 // into this:
703 //
704 // %base = ...
705 // %ptr = gep %base + 15
706 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
707 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
708 // %ptr' = gep %base' + 15
709 // %val = load %ptr'
710 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
711   bool MadeChange = false;
712   SmallVector<GCRelocateInst *, 2> AllRelocateCalls;
713
714   for (auto *U : I.users())
715     if (GCRelocateInst *Relocate = dyn_cast<GCRelocateInst>(U))
716       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
717       AllRelocateCalls.push_back(Relocate);
718
719   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
720   // relocation to mangle
721   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
722     return false;
723
724   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
725   // corresponding derived relocate instructions
726   DenseMap<GCRelocateInst *, SmallVector<GCRelocateInst *, 2>> RelocateInstMap;
727   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
728   if (RelocateInstMap.empty())
729     return false;
730
731   for (auto &Item : RelocateInstMap)
732     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
733     // Item.second is the vector of Targets to replace
734     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
735   return MadeChange;
736 }
737
738 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
739 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
740   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
741
742   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
743   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
744
745   bool MadeChange = false;
746   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
747        UI != E; ) {
748     Use &TheUse = UI.getUse();
749     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
750
751     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
752     // appropriate predecessor block.
753     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
754     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
755       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
756     }
757
758     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
759     ++UI;
760
761     // The first insertion point of a block containing an EH pad is after the
762     // pad.  If the pad is the user, we cannot sink the cast past the pad.
763     if (User->isEHPad())
764       continue;
765
766     // If the block selected to receive the cast is an EH pad that does not
767     // allow non-PHI instructions before the terminator, we can't sink the
768     // cast.
769     if (UserBB->getTerminator()->isEHPad())
770       continue;
771
772     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
773     if (UserBB == DefBB) continue;
774
775     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
776     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
777
778     if (!InsertedCast) {
779       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
780       assert(InsertPt != UserBB->end());
781       InsertedCast = CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0),
782                                       CI->getType(), "", &*InsertPt);
783     }
784
785     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
786     TheUse = InsertedCast;
787     MadeChange = true;
788     ++NumCastUses;
789   }
790
791   // If we removed all uses, nuke the cast.
792   if (CI->use_empty()) {
793     CI->eraseFromParent();
794     MadeChange = true;
795   }
796
797   return MadeChange;
798 }
799
800 /// If the specified cast instruction is a noop copy (e.g. it's casting from
801 /// one pointer type to another, i32->i8 on PPC), sink it into user blocks to
802 /// reduce the number of virtual registers that must be created and coalesced.
803 ///
804 /// Return true if any changes are made.
805 ///
806 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI,
807                                        const DataLayout &DL) {
808   // If this is a noop copy,
809   EVT SrcVT = TLI.getValueType(DL, CI->getOperand(0)->getType());
810   EVT DstVT = TLI.getValueType(DL, CI->getType());
811
812   // This is an fp<->int conversion?
813   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
814     return false;
815
816   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
817   // isn't a noop.
818   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
819
820   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
821   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
822   // are.
823   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
824       TargetLowering::TypePromoteInteger)
825     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
826   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
827       TargetLowering::TypePromoteInteger)
828     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
829
830   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
831   if (SrcVT != DstVT)
832     return false;
833
834   return SinkCast(CI);
835 }
836
837 /// Try to combine CI into a call to the llvm.uadd.with.overflow intrinsic if
838 /// possible.
839 ///
840 /// Return true if any changes were made.
841 static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
842   Value *A, *B;
843   Instruction *AddI;
844   if (!match(CI,
845              m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
846     return false;
847
848   Type *Ty = AddI->getType();
849   if (!isa<IntegerType>(Ty))
850     return false;
851
852   // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
853   // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
854   // block containing the icmp:
855
856   if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
857     return false;
858
859 #ifndef NDEBUG
860   // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
861   // for now:
862   if (AddI->hasOneUse())
863     assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
864 #endif
865
866   Module *M = CI->getModule();
867   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
868
869   auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
870
871   auto *UAddWithOverflow =
872       CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
873   auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
874   auto *Overflow =
875       ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
876
877   CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
878   AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
879   CI->eraseFromParent();
880   AddI->eraseFromParent();
881   return true;
882 }
883
884 /// Sink the given CmpInst into user blocks to reduce the number of virtual
885 /// registers that must be created and coalesced. This is a clear win except on
886 /// targets with multiple condition code registers (PowerPC), where it might
887 /// lose; some adjustment may be wanted there.
888 ///
889 /// Return true if any changes are made.
890 static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI, const TargetLowering *TLI) {
891   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
892
893   // Avoid sinking soft-FP comparisons, since this can move them into a loop.
894   if (TLI && TLI->useSoftFloat() && isa<FCmpInst>(CI))
895     return false;
896
897   // Only insert a cmp in each block once.
898   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
899
900   bool MadeChange = false;
901   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
902        UI != E; ) {
903     Use &TheUse = UI.getUse();
904     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
905
906     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
907     ++UI;
908
909     // Don't bother for PHI nodes.
910     if (isa<PHINode>(User))
911       continue;
912
913     // Figure out which BB this cmp is used in.
914     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
915
916     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
917     if (UserBB == DefBB) continue;
918
919     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
920     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
921
922     if (!InsertedCmp) {
923       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
924       assert(InsertPt != UserBB->end());
925       InsertedCmp =
926           CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(),
927                           CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), "", &*InsertPt);
928     }
929
930     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
931     TheUse = InsertedCmp;
932     MadeChange = true;
933     ++NumCmpUses;
934   }
935
936   // If we removed all uses, nuke the cmp.
937   if (CI->use_empty()) {
938     CI->eraseFromParent();
939     MadeChange = true;
940   }
941
942   return MadeChange;
943 }
944
945 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI, const TargetLowering *TLI) {
946   if (SinkCmpExpression(CI, TLI))
947     return true;
948
949   if (CombineUAddWithOverflow(CI))
950     return true;
951
952   return false;
953 }
954
955 /// Check if the candidates could be combined with a shift instruction, which
956 /// includes:
957 /// 1. Truncate instruction
958 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
959 /// imm & (imm+1) == 0
960 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
961   if (!isa<TruncInst>(User)) {
962     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
963         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
964       return false;
965
966     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
967
968     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
969       return false;
970   }
971   return true;
972 }
973
974 /// Sink both shift and truncate instruction to the use of truncate's BB.
975 static bool
976 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
977                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
978                      const TargetLowering &TLI, const DataLayout &DL) {
979   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
980   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
981   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
982   bool MadeChange = false;
983
984   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
985                             TruncE = TruncI->user_end();
986        TruncUI != TruncE;) {
987
988     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
989     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
990     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
991
992     ++TruncUI;
993
994     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
995     if (!ISDOpcode)
996       continue;
997
998     // If the use is actually a legal node, there will not be an
999     // implicit truncate.
1000     // FIXME: always querying the result type is just an
1001     // approximation; some nodes' legality is determined by the
1002     // operand or other means. There's no good way to find out though.
1003     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
1004             ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, TruncUser->getType(), true)))
1005       continue;
1006
1007     // Don't bother for PHI nodes.
1008     if (isa<PHINode>(TruncUser))
1009       continue;
1010
1011     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
1012
1013     if (UserBB == TruncUserBB)
1014       continue;
1015
1016     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
1017     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
1018
1019     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
1020       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
1021       assert(InsertPt != TruncUserBB->end());
1022       // Sink the shift
1023       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1024         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1025                                                    "", &*InsertPt);
1026       else
1027         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1028                                                    "", &*InsertPt);
1029
1030       // Sink the trunc
1031       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
1032       TruncInsertPt++;
1033       assert(TruncInsertPt != TruncUserBB->end());
1034
1035       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
1036                                        TruncI->getType(), "", &*TruncInsertPt);
1037
1038       MadeChange = true;
1039
1040       TruncTheUse = InsertedTrunc;
1041     }
1042   }
1043   return MadeChange;
1044 }
1045
1046 /// Sink the shift *right* instruction into user blocks if the uses could
1047 /// potentially be combined with this shift instruction and generate BitExtract
1048 /// instruction. It will only be applied if the architecture supports BitExtract
1049 /// instruction. Here is an example:
1050 /// BB1:
1051 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
1052 /// BB2:
1053 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
1054 /// ==>
1055 ///
1056 /// BB2:
1057 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
1058 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
1059 ///
1060 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
1061 /// instruction.
1062 /// Return true if any changes are made.
1063 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
1064                                 const TargetLowering &TLI,
1065                                 const DataLayout &DL) {
1066   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
1067
1068   /// Only insert instructions in each block once.
1069   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
1070
1071   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, ShiftI->getType()));
1072
1073   bool MadeChange = false;
1074   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
1075        UI != E;) {
1076     Use &TheUse = UI.getUse();
1077     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1078     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1079     ++UI;
1080
1081     // Don't bother for PHI nodes.
1082     if (isa<PHINode>(User))
1083       continue;
1084
1085     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
1086       continue;
1087
1088     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1089
1090     if (UserBB == DefBB) {
1091       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
1092       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
1093       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
1094       // instruction to the BB of TruncUse.
1095       // for example:
1096       // BB1:
1097       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
1098       // trunc.result = trunc shift.result to i16
1099       //
1100       // BB2:
1101       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
1102       //   not have i16 compare.
1103       // cmp i16 trunc.result, opnd2
1104       //
1105       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
1106           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
1107           // introduced in other basic blocks.
1108           &&
1109           (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, User->getType()))))
1110         MadeChange =
1111             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI, DL);
1112
1113       continue;
1114     }
1115     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
1116     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
1117
1118     if (!InsertedShift) {
1119       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1120       assert(InsertPt != UserBB->end());
1121
1122       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1123         InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1124                                                    "", &*InsertPt);
1125       else
1126         InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
1127                                                    "", &*InsertPt);
1128
1129       MadeChange = true;
1130     }
1131
1132     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
1133     TheUse = InsertedShift;
1134   }
1135
1136   // If we removed all uses, nuke the shift.
1137   if (ShiftI->use_empty())
1138     ShiftI->eraseFromParent();
1139
1140   return MadeChange;
1141 }
1142
1143 // Translate a masked load intrinsic like
1144 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
1145 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
1146 // to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
1147 // the appropriate mask bit is set
1148 //
1149 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1150 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1151 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
1152 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
1153 //
1154 //cond.load:                                        ; preds = %0
1155 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
1156 //  %5 = load i32* %4
1157 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
1158 //  br label %else
1159 //
1160 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
1161 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
1162 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1163 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
1164 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
1165 //
1166 //cond.load1:                                       ; preds = %else
1167 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1168 //  %10 = load i32* %9
1169 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
1170 //  br label %else2
1171 //
1172 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
1173 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1174 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
1175 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
1176 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
1177 //
1178 static void scalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
1179   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
1180   Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
1181   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1182   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1183
1184   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1185   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1186   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1187
1188   Type *EltTy = CI->getType()->getVectorElementType();
1189
1190   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1191   Instruction *InsertPt = CI;
1192   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1193   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1194   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1195
1196   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1197   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1198
1199   // Short-cut if the mask is all-true.
1200   bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
1201     cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
1202
1203   if (IsAllOnesMask) {
1204     Value *NewI = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal);
1205     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1206     CI->eraseFromParent();
1207     return;
1208   }
1209
1210   // Adjust alignment for the scalar instruction.
1211   AlignVal = std::min(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
1212   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1213   Type *NewPtrType =
1214     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1215   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1216   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1217
1218   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1219
1220   // The result vector
1221   Value *VResult = UndefVal;
1222
1223   if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
1224     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1225       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1226           continue;
1227       Value *Gep =
1228           Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1229       LoadInst* Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
1230       VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
1231                                             Builder.getInt32(Idx));
1232     }
1233     Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
1234     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1235     CI->eraseFromParent();
1236     return;
1237   }
1238
1239   PHINode *Phi = nullptr;
1240   Value *PrevPhi = UndefVal;
1241
1242   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1243
1244     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1245     //
1246     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1247     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1248     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
1249     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
1250     //
1251     if (Idx > 0) {
1252       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1253       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1254       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1255       PrevPhi = Phi;
1256       VResult = Phi;
1257     }
1258
1259     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1260     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1261                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1262
1263     // Create "cond" block
1264     //
1265     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1266     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1267     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1268     //
1269     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.load");
1270     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1271
1272     Value *Gep =
1273         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1274     LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
1275     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
1276
1277     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1278     BasicBlock *NewIfBlock =
1279         CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
1280     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1281     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1282     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1283     OldBr->eraseFromParent();
1284     PrevIfBlock = IfBlock;
1285     IfBlock = NewIfBlock;
1286   }
1287
1288   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1289   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1290   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1291   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1292   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1293   CI->eraseFromParent();
1294 }
1295
1296 // Translate a masked store intrinsic, like
1297 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
1298 //                               <16 x i1> %mask)
1299 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1300 // the appropriate mask bit is set
1301 //
1302 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1303 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1304 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
1305 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
1306 //
1307 // cond.store:                                       ; preds = %0
1308 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
1309 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
1310 //   store i32 %4, i32* %5
1311 //   br label %else
1312 //
1313 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
1314 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1315 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
1316 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
1317 //
1318 // cond.store1:                                      ; preds = %else
1319 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
1320 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1321 //   store i32 %8, i32* %9
1322 //   br label %else2
1323 //   . . .
1324 static void scalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
1325   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1326   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
1327   Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
1328   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1329
1330   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1331   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1332   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1333
1334   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1335
1336   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1337   Instruction *InsertPt = CI;
1338   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1339   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1340   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1341
1342   // Short-cut if the mask is all-true.
1343   bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
1344     cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
1345
1346   if (IsAllOnesMask) {
1347     Builder.CreateAlignedStore(Src, Ptr, AlignVal);
1348     CI->eraseFromParent();
1349     return;
1350   }
1351
1352   // Adjust alignment for the scalar instruction.
1353   AlignVal = std::max(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
1354   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1355   Type *NewPtrType =
1356     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1357   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1358   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1359
1360   if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
1361     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1362       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1363           continue;
1364       Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1365       Value *Gep =
1366           Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1367       Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
1368     }
1369     CI->eraseFromParent();
1370     return;
1371   }
1372
1373   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1374
1375     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1376     //
1377     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1378     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1379     //  br i1 %to_store, label %cond.store, label %else
1380     //
1381     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1382     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1383                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1384
1385     // Create "cond" block
1386     //
1387     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1388     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1389     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1390     //
1391     BasicBlock *CondBlock =
1392         IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.store");
1393     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1394
1395     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1396     Value *Gep =
1397         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1398     Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
1399
1400     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1401     BasicBlock *NewIfBlock =
1402         CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
1403     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1404     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1405     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1406     OldBr->eraseFromParent();
1407     IfBlock = NewIfBlock;
1408   }
1409   CI->eraseFromParent();
1410 }
1411
1412 // Translate a masked gather intrinsic like
1413 // <16 x i32 > @llvm.masked.gather.v16i32( <16 x i32*> %Ptrs, i32 4,
1414 //                               <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %Src)
1415 // to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
1416 // the appropriate mask bit is set
1417 //
1418 // % Ptrs = getelementptr i32, i32* %base, <16 x i64> %ind
1419 // % Mask0 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 0
1420 // % ToLoad0 = icmp eq i1 % Mask0, true
1421 // br i1 % ToLoad0, label %cond.load, label %else
1422 //
1423 // cond.load:
1424 // % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
1425 // % Load0 = load i32, i32* % Ptr0, align 4
1426 // % Res0 = insertelement <16 x i32> undef, i32 % Load0, i32 0
1427 // br label %else
1428 //
1429 // else:
1430 // %res.phi.else = phi <16 x i32>[% Res0, %cond.load], [undef, % 0]
1431 // % Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
1432 // % ToLoad1 = icmp eq i1 % Mask1, true
1433 // br i1 % ToLoad1, label %cond.load1, label %else2
1434 //
1435 // cond.load1:
1436 // % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
1437 // % Load1 = load i32, i32* % Ptr1, align 4
1438 // % Res1 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 % Load1, i32 1
1439 // br label %else2
1440 // . . .
1441 // % Result = select <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %res.phi.select, <16 x i32> %Src
1442 // ret <16 x i32> %Result
1443 static void scalarizeMaskedGather(CallInst *CI) {
1444   Value *Ptrs = CI->getArgOperand(0);
1445   Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
1446   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1447   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1448
1449   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1450
1451   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1452
1453   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1454   Instruction *InsertPt = CI;
1455   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1456   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1457   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1458   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1459   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1460
1461   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1462
1463   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1464
1465   // The result vector
1466   Value *VResult = UndefVal;
1467   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1468
1469   // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
1470   bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
1471
1472   if (IsConstMask) {
1473     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1474       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1475         continue;
1476       Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1477                                                 "Ptr" + Twine(Idx));
1478       LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
1479                                                  "Load" + Twine(Idx));
1480       VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
1481                                             Builder.getInt32(Idx),
1482                                             "Res" + Twine(Idx));
1483     }
1484     Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
1485     CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1486     CI->eraseFromParent();
1487     return;
1488   }
1489
1490   PHINode *Phi = nullptr;
1491   Value *PrevPhi = UndefVal;
1492
1493   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1494
1495     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1496     //
1497     //  %Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
1498     //  %ToLoad1 = icmp eq i1 %Mask1, true
1499     //  br i1 %ToLoad1, label %cond.load, label %else
1500     //
1501     if (Idx > 0) {
1502       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1503       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1504       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1505       PrevPhi = Phi;
1506       VResult = Phi;
1507     }
1508
1509     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
1510                                                     Builder.getInt32(Idx),
1511                                                     "Mask" + Twine(Idx));
1512     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1513                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
1514                                     "ToLoad" + Twine(Idx));
1515
1516     // Create "cond" block
1517     //
1518     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1519     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1520     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1521     //
1522     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
1523     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1524
1525     Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1526                                               "Ptr" + Twine(Idx));
1527     LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
1528                                                "Load" + Twine(Idx));
1529     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx),
1530                                           "Res" + Twine(Idx));
1531
1532     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1533     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1534     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1535     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1536     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1537     OldBr->eraseFromParent();
1538     PrevIfBlock = IfBlock;
1539     IfBlock = NewIfBlock;
1540   }
1541
1542   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1543   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1544   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1545   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1546   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1547   CI->eraseFromParent();
1548 }
1549
1550 // Translate a masked scatter intrinsic, like
1551 // void @llvm.masked.scatter.v16i32(<16 x i32> %Src, <16 x i32*>* %Ptrs, i32 4,
1552 //                                  <16 x i1> %Mask)
1553 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1554 // the appropriate mask bit is set.
1555 //
1556 // % Ptrs = getelementptr i32, i32* %ptr, <16 x i64> %ind
1557 // % Mask0 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 0
1558 // % ToStore0 = icmp eq i1 % Mask0, true
1559 // br i1 %ToStore0, label %cond.store, label %else
1560 //
1561 // cond.store:
1562 // % Elt0 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 0
1563 // % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
1564 // store i32 %Elt0, i32* % Ptr0, align 4
1565 // br label %else
1566 //
1567 // else:
1568 // % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 1
1569 // % ToStore1 = icmp eq i1 % Mask1, true
1570 // br i1 % ToStore1, label %cond.store1, label %else2
1571 //
1572 // cond.store1:
1573 // % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
1574 // % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
1575 // store i32 % Elt1, i32* % Ptr1, align 4
1576 // br label %else2
1577 //   . . .
1578 static void scalarizeMaskedScatter(CallInst *CI) {
1579   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1580   Value *Ptrs = CI->getArgOperand(1);
1581   Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
1582   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1583
1584   assert(isa<VectorType>(Src->getType()) &&
1585          "Unexpected data type in masked scatter intrinsic");
1586   assert(isa<VectorType>(Ptrs->getType()) &&
1587          isa<PointerType>(Ptrs->getType()->getVectorElementType()) &&
1588          "Vector of pointers is expected in masked scatter intrinsic");
1589
1590   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1591   Instruction *InsertPt = CI;
1592   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1593   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1594   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1595
1596   unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
1597   unsigned VectorWidth = Src->getType()->getVectorNumElements();
1598
1599   // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
1600   bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
1601
1602   if (IsConstMask) {
1603     for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1604       if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
1605         continue;
1606       Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
1607                                                    "Elt" + Twine(Idx));
1608       Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1609                                                 "Ptr" + Twine(Idx));
1610       Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
1611     }
1612     CI->eraseFromParent();
1613     return;
1614   }
1615   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1616     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1617     //
1618     //  % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 Idx
1619     //  % ToStore = icmp eq i1 % Mask1, true
1620     //  br i1 % ToStore, label %cond.store, label %else
1621     //
1622     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
1623                                                     Builder.getInt32(Idx),
1624                                                     "Mask" + Twine(Idx));
1625     Value *Cmp =
1626        Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1627                           ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
1628                           "ToStore" + Twine(Idx));
1629
1630     // Create "cond" block
1631     //
1632     //  % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
1633     //  % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
1634     //  %store i32 % Elt1, i32* % Ptr1
1635     //
1636     BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
1637     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1638
1639     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
1640                                                  "Elt" + Twine(Idx));
1641     Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
1642                                               "Ptr" + Twine(Idx));
1643     Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
1644
1645     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1646     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1647     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1648     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1649     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1650     OldBr->eraseFromParent();
1651     IfBlock = NewIfBlock;
1652   }
1653   CI->eraseFromParent();
1654 }
1655
1656 /// If counting leading or trailing zeros is an expensive operation and a zero
1657 /// input is defined, add a check for zero to avoid calling the intrinsic.
1658 ///
1659 /// We want to transform:
1660 ///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 false)
1661 ///
1662 /// into:
1663 ///   entry:
1664 ///     %cmpz = icmp eq i64 %A, 0
1665 ///     br i1 %cmpz, label %cond.end, label %cond.false
1666 ///   cond.false:
1667 ///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 true)
1668 ///     br label %cond.end
1669 ///   cond.end:
1670 ///     %ctz = phi i64 [ 64, %entry ], [ %z, %cond.false ]
1671 ///
1672 /// If the transform is performed, return true and set ModifiedDT to true.
1673 static bool despeculateCountZeros(IntrinsicInst *CountZeros,
1674                                   const TargetLowering *TLI,
1675                                   const DataLayout *DL,
1676                                   bool &ModifiedDT) {
1677   if (!TLI || !DL)
1678     return false;
1679
1680   // If a zero input is undefined, it doesn't make sense to despeculate that.
1681   if (match(CountZeros->getOperand(1), m_One()))
1682     return false;
1683
1684   // If it's cheap to speculate, there's nothing to do.
1685   auto IntrinsicID = CountZeros->getIntrinsicID();
1686   if ((IntrinsicID == Intrinsic::cttz && TLI->isCheapToSpeculateCttz()) ||
1687       (IntrinsicID == Intrinsic::ctlz && TLI->isCheapToSpeculateCtlz()))
1688     return false;
1689
1690   // Only handle legal scalar cases. Anything else requires too much work.
1691   Type *Ty = CountZeros->getType();
1692   unsigned SizeInBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1693   if (Ty->isVectorTy() || SizeInBits > DL->getLargestLegalIntTypeSizeInBits())
1694     return false;
1695
1696   // The intrinsic will be sunk behind a compare against zero and branch.
1697   BasicBlock *StartBlock = CountZeros->getParent();
1698   BasicBlock *CallBlock = StartBlock->splitBasicBlock(CountZeros, "cond.false");
1699
1700   // Create another block after the count zero intrinsic. A PHI will be added
1701   // in this block to select the result of the intrinsic or the bit-width
1702   // constant if the input to the intrinsic is zero.
1703   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(CountZeros));
1704   BasicBlock *EndBlock = CallBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "cond.end");
1705
1706   // Set up a builder to create a compare, conditional branch, and PHI.
1707   IRBuilder<> Builder(CountZeros->getContext());
1708   Builder.SetInsertPoint(StartBlock->getTerminator());
1709   Builder.SetCurrentDebugLocation(CountZeros->getDebugLoc());
1710
1711   // Replace the unconditional branch that was created by the first split with
1712   // a compare against zero and a conditional branch.
1713   Value *Zero = Constant::getNullValue(Ty);
1714   Value *Cmp = Builder.CreateICmpEQ(CountZeros->getOperand(0), Zero, "cmpz");
1715   Builder.CreateCondBr(Cmp, EndBlock, CallBlock);
1716   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1717
1718   // Create a PHI in the end block to select either the output of the intrinsic
1719   // or the bit width of the operand.
1720   Builder.SetInsertPoint(&EndBlock->front());
1721   PHINode *PN = Builder.CreatePHI(Ty, 2, "ctz");
1722   CountZeros->replaceAllUsesWith(PN);
1723   Value *BitWidth = Builder.getInt(APInt(SizeInBits, SizeInBits));
1724   PN->addIncoming(BitWidth, StartBlock);
1725   PN->addIncoming(CountZeros, CallBlock);
1726
1727   // We are explicitly handling the zero case, so we can set the intrinsic's
1728   // undefined zero argument to 'true'. This will also prevent reprocessing the
1729   // intrinsic; we only despeculate when a zero input is defined.
1730   CountZeros->setArgOperand(1, Builder.getTrue());
1731   ModifiedDT = true;
1732   return true;
1733 }
1734
1735 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1736   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1737
1738   // Lower inline assembly if we can.
1739   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1740   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1741   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1742     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1743       // Avoid invalidating the iterator.
1744       CurInstIterator = BB->begin();
1745       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1746       // reuse before a value is defined.
1747       SunkAddrs.clear();
1748       return true;
1749     }
1750     // Sink address computing for memory operands into the block.
1751     if (optimizeInlineAsmInst(CI))
1752       return true;
1753   }
1754
1755   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
1756   // idea
1757   unsigned MinSize, PrefAlign;
1758   if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
1759     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
1760       // We want to align both objects whose address is used directly and
1761       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
1762       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
1763       // if size - offset meets the size threshold.
1764       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
1765         continue;
1766       APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
1767                        cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
1768                    0);
1769       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
1770       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
1771       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
1772         continue;
1773       AllocaInst *AI;
1774       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
1775           DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
1776         AI->setAlignment(PrefAlign);
1777       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
1778       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
1779       // over-aligning global variables that have an explicit section is
1780       // forbidden.
1781       GlobalVariable *GV;
1782       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->canIncreaseAlignment() &&
1783           GV->getPointerAlignment(*DL) < PrefAlign &&
1784           DL->getTypeAllocSize(GV->getValueType()) >=
1785               MinSize + Offset2)
1786         GV->setAlignment(PrefAlign);
1787     }
1788     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
1789     // alignment
1790     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
1791       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
1792       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
1793         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
1794       if (Align > MI->getAlignment())
1795         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
1796     }
1797   }
1798
1799   // If we have a cold call site, try to sink addressing computation into the
1800   // cold block.  This interacts with our handling for loads and stores to
1801   // ensure that we can fold all uses of a potential addressing computation
1802   // into their uses.  TODO: generalize this to work over profiling data
1803   if (!OptSize && CI->hasFnAttr(Attribute::Cold))
1804     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
1805       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
1806         continue;
1807       unsigned AS = Arg->getType()->getPointerAddressSpace();
1808       return optimizeMemoryInst(CI, Arg, Arg->getType(), AS);
1809     }
1810
1811   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1812   if (II) {
1813     switch (II->getIntrinsicID()) {
1814     default: break;
1815     case Intrinsic::objectsize: {
1816       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1817       uint64_t Size;
1818       Type *ReturnTy = CI->getType();
1819       Constant *RetVal = nullptr;
1820       ConstantInt *Op1 = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1));
1821       ObjSizeMode Mode = Op1->isZero() ? ObjSizeMode::Max : ObjSizeMode::Min;
1822       if (getObjectSize(II->getArgOperand(0),
1823                         Size, *DL, TLInfo, false, Mode)) {
1824         RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Size);
1825       } else {
1826         RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy,
1827                                   Mode == ObjSizeMode::Min ? 0 : -1ULL);
1828       }
1829       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1830       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1831       // happens.
1832       Value *CurValue = &*CurInstIterator;
1833       WeakVH IterHandle(CurValue);
1834
1835       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLInfo, nullptr);
1836
1837       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1838       // start of the block.
1839       if (IterHandle != CurValue) {
1840         CurInstIterator = BB->begin();
1841         SunkAddrs.clear();
1842       }
1843       return true;
1844     }
1845     case Intrinsic::masked_load: {
1846       // Scalarize unsupported vector masked load
1847       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType())) {
1848         scalarizeMaskedLoad(CI);
1849         ModifiedDT = true;
1850         return true;
1851       }
1852       return false;
1853     }
1854     case Intrinsic::masked_store: {
1855       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
1856         scalarizeMaskedStore(CI);
1857         ModifiedDT = true;
1858         return true;
1859       }
1860       return false;
1861     }
1862     case Intrinsic::masked_gather: {
1863       if (!TTI->isLegalMaskedGather(CI->getType())) {
1864         scalarizeMaskedGather(CI);
1865         ModifiedDT = true;
1866         return true;
1867       }
1868       return false;
1869     }
1870     case Intrinsic::masked_scatter: {
1871       if (!TTI->isLegalMaskedScatter(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
1872         scalarizeMaskedScatter(CI);
1873         ModifiedDT = true;
1874         return true;
1875       }
1876       return false;
1877     }
1878     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
1879     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
1880       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
1881       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
1882           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
1883         return false;
1884       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
1885       ExtVal->moveBefore(CI);
1886       // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
1887       // optimizations don't touch it.
1888       InsertedInsts.insert(ExtVal);
1889       return true;
1890     }
1891     case Intrinsic::invariant_group_barrier:
1892       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
1893       II->eraseFromParent();
1894       return true;
1895
1896     case Intrinsic::cttz:
1897     case Intrinsic::ctlz:
1898       // If counting zeros is expensive, try to avoid it.
1899       return despeculateCountZeros(II, TLI, DL, ModifiedDT);
1900     }
1901
1902     if (TLI) {
1903       // Unknown address space.
1904       // TODO: Target hook to pick which address space the intrinsic cares
1905       // about?
1906       unsigned AddrSpace = ~0u;
1907       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1908       Type *AccessTy;
1909       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy, AddrSpace))
1910         while (!PtrOps.empty())
1911           if (optimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy, AddrSpace))
1912             return true;
1913     }
1914   }
1915
1916   // From here on out we're working with named functions.
1917   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1918
1919   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1920   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1921   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1922   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1923   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
1924   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1925     CI->replaceAllUsesWith(V);
1926     CI->eraseFromParent();
1927     return true;
1928   }
1929   return false;
1930 }
1931
1932 /// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
1933 /// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
1934 /// @code
1935 /// bb0:
1936 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1937 ///   br label %return
1938 /// bb1:
1939 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1940 ///   br label %return
1941 /// bb2:
1942 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1943 ///   br label %return
1944 /// return:
1945 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1946 ///   ret i32 %retval
1947 /// @endcode
1948 ///
1949 /// =>
1950 ///
1951 /// @code
1952 /// bb0:
1953 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1954 ///   ret i32 %tmp0
1955 /// bb1:
1956 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1957 ///   ret i32 %tmp1
1958 /// bb2:
1959 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1960 ///   ret i32 %tmp2
1961 /// @endcode
1962 bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1963   if (!TLI)
1964     return false;
1965
1966   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1967   if (!RI)
1968     return false;
1969
1970   PHINode *PN = nullptr;
1971   BitCastInst *BCI = nullptr;
1972   Value *V = RI->getReturnValue();
1973   if (V) {
1974     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1975     if (BCI)
1976       V = BCI->getOperand(0);
1977
1978     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1979     if (!PN)
1980       return false;
1981   }
1982
1983   if (PN && PN->getParent() != BB)
1984     return false;
1985
1986   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1987   // See llvm::isInTailCallPosition().
1988   const Function *F = BB->getParent();
1989   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1990   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1991       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1992     return false;
1993
1994   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1995   // return is the first instruction in the block.
1996   if (PN) {
1997     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1998     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1999     if (&*BI == BCI)
2000       // Also skip over the bitcast.
2001       ++BI;
2002     if (&*BI != RI)
2003       return false;
2004   } else {
2005     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
2006     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
2007     if (&*BI != RI)
2008       return false;
2009   }
2010
2011   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
2012   /// call.
2013   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
2014   if (PN) {
2015     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
2016       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
2017       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
2018       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
2019           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
2020         TailCalls.push_back(CI);
2021     }
2022   } else {
2023     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
2024     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
2025       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
2026         continue;
2027
2028       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
2029       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
2030       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
2031       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
2032       if (RI == RE)
2033         continue;
2034
2035       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
2036       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
2037         TailCalls.push_back(CI);
2038     }
2039   }
2040
2041   bool Changed = false;
2042   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
2043     CallInst *CI = TailCalls[i];
2044     CallSite CS(CI);
2045
2046     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
2047     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
2048     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
2049     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
2050           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
2051         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
2052           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
2053       continue;
2054
2055     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
2056     // the return block.
2057     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
2058     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
2059     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
2060       continue;
2061
2062     // Duplicate the return into CallBB.
2063     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
2064     ModifiedDT = Changed = true;
2065     ++NumRetsDup;
2066   }
2067
2068   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
2069   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
2070     BB->eraseFromParent();
2071
2072   return Changed;
2073 }
2074
2075 //===----------------------------------------------------------------------===//
2076 // Memory Optimization
2077 //===----------------------------------------------------------------------===//
2078
2079 namespace {
2080
2081 /// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
2082 /// which holds actual Value*'s for register values.
2083 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
2084   Value *BaseReg;
2085   Value *ScaledReg;
2086   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
2087   void print(raw_ostream &OS) const;
2088   void dump() const;
2089
2090   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
2091     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
2092            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
2093            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
2094   }
2095 };
2096
2097 #ifndef NDEBUG
2098 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
2099   AM.print(OS);
2100   return OS;
2101 }
2102 #endif
2103
2104 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
2105   bool NeedPlus = false;
2106   OS << "[";
2107   if (BaseGV) {
2108     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2109        << "GV:";
2110     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2111     NeedPlus = true;
2112   }
2113
2114   if (BaseOffs) {
2115     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2116        << BaseOffs;
2117     NeedPlus = true;
2118   }
2119
2120   if (BaseReg) {
2121     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2122        << "Base:";
2123     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2124     NeedPlus = true;
2125   }
2126   if (Scale) {
2127     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
2128        << Scale << "*";
2129     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
2130   }
2131
2132   OS << ']';
2133 }
2134
2135 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
2136 LLVM_DUMP_METHOD void ExtAddrMode::dump() const {
2137   print(dbgs());
2138   dbgs() << '\n';
2139 }
2140 #endif
2141
2142 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
2143 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
2144 /// can be undone (rollback) until commit is called.
2145 class TypePromotionTransaction {
2146
2147   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
2148   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
2149   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
2150   class TypePromotionAction {
2151   protected:
2152     /// The Instruction modified.
2153     Instruction *Inst;
2154
2155   public:
2156     /// \brief Constructor of the action.
2157     /// The constructor performs the related action on the IR.
2158     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
2159
2160     virtual ~TypePromotionAction() {}
2161
2162     /// \brief Undo the modification done by this action.
2163     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
2164     /// before this action was applied.
2165     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
2166     /// state as it was directly after this action was applied.
2167     virtual void undo() = 0;
2168
2169     /// \brief Advocate every change made by this action.
2170     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
2171     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
2172     virtual void commit() {
2173       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
2174     }
2175   };
2176
2177   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
2178   class InsertionHandler {
2179     /// Position of an instruction.
2180     /// Either an instruction:
2181     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
2182     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
2183     union {
2184       Instruction *PrevInst;
2185       BasicBlock *BB;
2186     } Point;
2187     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
2188     bool HasPrevInstruction;
2189
2190   public:
2191     /// \brief Record the position of \p Inst.
2192     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
2193       BasicBlock::iterator It = Inst->getIterator();
2194       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
2195       if (HasPrevInstruction)
2196         Point.PrevInst = &*--It;
2197       else
2198         Point.BB = Inst->getParent();
2199     }
2200
2201     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
2202     void insert(Instruction *Inst) {
2203       if (HasPrevInstruction) {
2204         if (Inst->getParent())
2205           Inst->removeFromParent();
2206         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
2207       } else {
2208         Instruction *Position = &*Point.BB->getFirstInsertionPt();
2209         if (Inst->getParent())
2210           Inst->moveBefore(Position);
2211         else
2212           Inst->insertBefore(Position);
2213       }
2214     }
2215   };
2216
2217   /// \brief Move an instruction before another.
2218   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
2219     /// Original position of the instruction.
2220     InsertionHandler Position;
2221
2222   public:
2223     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
2224     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
2225         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
2226       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
2227       Inst->moveBefore(Before);
2228     }
2229
2230     /// \brief Move the instruction back to its original position.
2231     void undo() override {
2232       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
2233       Position.insert(Inst);
2234     }
2235   };
2236
2237   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
2238   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
2239     /// Original operand of the instruction.
2240     Value *Origin;
2241     /// Index of the modified instruction.
2242     unsigned Idx;
2243
2244   public:
2245     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
2246     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
2247         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
2248       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
2249                    << "for:" << *Inst << "\n"
2250                    << "with:" << *NewVal << "\n");
2251       Origin = Inst->getOperand(Idx);
2252       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
2253     }
2254
2255     /// \brief Restore the original value of the instruction.
2256     void undo() override {
2257       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
2258                    << "for: " << *Inst << "\n"
2259                    << "with: " << *Origin << "\n");
2260       Inst->setOperand(Idx, Origin);
2261     }
2262   };
2263
2264   /// \brief Hide the operands of an instruction.
2265   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
2266   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
2267     /// The list of original operands.
2268     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
2269
2270   public:
2271     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
2272     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
2273       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2274       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
2275       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
2276       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
2277         // Save the current operand.
2278         Value *Val = Inst->getOperand(It);
2279         OriginalValues.push_back(Val);
2280         // Set a dummy one.
2281         // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
2282         // that we are not willing to pay.
2283         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
2284       }
2285     }
2286
2287     /// \brief Restore the original list of uses.
2288     void undo() override {
2289       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
2290       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
2291         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
2292     }
2293   };
2294
2295   /// \brief Build a truncate instruction.
2296   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
2297     Value *Val;
2298   public:
2299     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2300     /// result.
2301     /// trunc Opnd to Ty.
2302     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
2303       IRBuilder<> Builder(Opnd);
2304       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
2305       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2306     }
2307
2308     /// \brief Get the built value.
2309     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2310
2311     /// \brief Remove the built instruction.
2312     void undo() override {
2313       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
2314       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2315         IVal->eraseFromParent();
2316     }
2317   };
2318
2319   /// \brief Build a sign extension instruction.
2320   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
2321     Value *Val;
2322   public:
2323     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2324     /// result.
2325     /// sext Opnd to Ty.
2326     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2327         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2328       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2329       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
2330       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2331     }
2332
2333     /// \brief Get the built value.
2334     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2335
2336     /// \brief Remove the built instruction.
2337     void undo() override {
2338       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
2339       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2340         IVal->eraseFromParent();
2341     }
2342   };
2343
2344   /// \brief Build a zero extension instruction.
2345   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
2346     Value *Val;
2347   public:
2348     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
2349     /// result.
2350     /// zext Opnd to Ty.
2351     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
2352         : TypePromotionAction(InsertPt) {
2353       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2354       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
2355       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2356     }
2357
2358     /// \brief Get the built value.
2359     Value *getBuiltValue() { return Val; }
2360
2361     /// \brief Remove the built instruction.
2362     void undo() override {
2363       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
2364       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
2365         IVal->eraseFromParent();
2366     }
2367   };
2368
2369   /// \brief Mutate an instruction to another type.
2370   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
2371     /// Record the original type.
2372     Type *OrigTy;
2373
2374   public:
2375     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
2376     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
2377         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
2378       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
2379                    << "\n");
2380       Inst->mutateType(NewTy);
2381     }
2382
2383     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
2384     void undo() override {
2385       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
2386                    << "\n");
2387       Inst->mutateType(OrigTy);
2388     }
2389   };
2390
2391   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
2392   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
2393     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
2394     struct InstructionAndIdx {
2395       /// The instruction using the instruction.
2396       Instruction *Inst;
2397       /// The index where this instruction is used for Inst.
2398       unsigned Idx;
2399       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
2400           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
2401     };
2402
2403     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
2404     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
2405     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
2406
2407   public:
2408     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
2409     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
2410       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
2411                    << "\n");
2412       // Record the original uses.
2413       for (Use &U : Inst->uses()) {
2414         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
2415         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
2416       }
2417       // Now, we can replace the uses.
2418       Inst->replaceAllUsesWith(New);
2419     }
2420
2421     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
2422     void undo() override {
2423       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
2424       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
2425                         EndIt = OriginalUses.end();
2426            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
2427         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
2428       }
2429     }
2430   };
2431
2432   /// \brief Remove an instruction from the IR.
2433   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
2434     /// Original position of the instruction.
2435     InsertionHandler Inserter;
2436     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
2437     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
2438     OperandsHider Hider;
2439     /// Keep track of the uses replaced, if any.
2440     UsesReplacer *Replacer;
2441
2442   public:
2443     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
2444     /// uses with New.
2445     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
2446     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
2447         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
2448           Replacer(nullptr) {
2449       if (New)
2450         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
2451       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2452       Inst->removeFromParent();
2453     }
2454
2455     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
2456
2457     /// \brief Really remove the instruction.
2458     void commit() override { delete Inst; }
2459
2460     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
2461     /// new value was provided when build this action.
2462     void undo() override {
2463       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
2464       Inserter.insert(Inst);
2465       if (Replacer)
2466         Replacer->undo();
2467       Hider.undo();
2468     }
2469   };
2470
2471 public:
2472   /// Restoration point.
2473   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
2474   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
2475   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
2476   /// Advocate every changes made in that transaction.
2477   void commit();
2478   /// Undo all the changes made after the given point.
2479   void rollback(ConstRestorationPt Point);
2480   /// Get the current restoration point.
2481   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
2482
2483   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
2484   /// @{
2485   /// Same as Instruction::setOperand.
2486   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
2487   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
2488   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
2489   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
2490   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
2491   /// Same as Value::mutateType.
2492   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2493   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
2494   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
2495   /// Same as IRBuilder::createSExt.
2496   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2497   /// Same as IRBuilder::createZExt.
2498   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2499   /// Same as Instruction::moveBefore.
2500   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
2501   /// @}
2502
2503 private:
2504   /// The ordered list of actions made so far.
2505   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
2506   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
2507 };
2508
2509 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
2510                                           Value *NewVal) {
2511   Actions.push_back(
2512       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
2513 }
2514
2515 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
2516                                                 Value *NewVal) {
2517   Actions.push_back(
2518       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
2519 }
2520
2521 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
2522                                                   Value *New) {
2523   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
2524 }
2525
2526 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
2527   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
2528 }
2529
2530 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
2531                                              Type *Ty) {
2532   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
2533   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2534   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2535   return Val;
2536 }
2537
2538 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
2539                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2540   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2541   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2542   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2543   return Val;
2544 }
2545
2546 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
2547                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2548   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2549   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2550   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2551   return Val;
2552 }
2553
2554 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
2555                                           Instruction *Before) {
2556   Actions.push_back(
2557       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
2558 }
2559
2560 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
2561 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
2562   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
2563 }
2564
2565 void TypePromotionTransaction::commit() {
2566   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
2567        ++It)
2568     (*It)->commit();
2569   Actions.clear();
2570 }
2571
2572 void TypePromotionTransaction::rollback(
2573     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
2574   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
2575     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
2576     Curr->undo();
2577   }
2578 }
2579
2580 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
2581 ///
2582 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
2583 class AddressingModeMatcher {
2584   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
2585   const TargetMachine &TM;
2586   const TargetLowering &TLI;
2587   const DataLayout &DL;
2588
2589   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
2590   /// the memory instruction that we're computing this address for.
2591   Type *AccessTy;
2592   unsigned AddrSpace;
2593   Instruction *MemoryInst;
2594
2595   /// This is the addressing mode that we're building up. This is
2596   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
2597   ExtAddrMode &AddrMode;
2598
2599   /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
2600   const SetOfInstrs &InsertedInsts;
2601   /// A map from the instructions to their type before promotion.
2602   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
2603   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
2604   TypePromotionTransaction &TPT;
2605
2606   /// This is set to true when we should not do profitability checks.
2607   /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
2608   bool IgnoreProfitability;
2609
2610   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
2611                         const TargetMachine &TM, Type *AT, unsigned AS,
2612                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
2613                         const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2614                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2615                         TypePromotionTransaction &TPT)
2616       : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
2617         TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
2618                  ->getTargetLowering()),
2619         DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
2620         MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
2621         PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
2622     IgnoreProfitability = false;
2623   }
2624 public:
2625
2626   /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
2627   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
2628   /// instructions in AddrModeInsts.
2629   /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
2630   /// optimizations.
2631   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2632   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
2633   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
2634                            Instruction *MemoryInst,
2635                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
2636                            const TargetMachine &TM,
2637                            const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2638                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2639                            TypePromotionTransaction &TPT) {
2640     ExtAddrMode Result;
2641
2642     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy, AS,
2643                                          MemoryInst, Result, InsertedInsts,
2644                                          PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
2645     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2646     return Result;
2647   }
2648 private:
2649   bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
2650   bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
2651   bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
2652                           bool *MovedAway = nullptr);
2653   bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
2654                                             ExtAddrMode &AMBefore,
2655                                             ExtAddrMode &AMAfter);
2656   bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
2657   bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
2658                              Value *PromotedOperand) const;
2659 };
2660
2661 /// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
2662 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
2663 /// false if not.
2664 bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
2665                                              unsigned Depth) {
2666   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
2667   // mode.  Just process that directly.
2668   if (Scale == 1)
2669     return matchAddr(ScaleReg, Depth);
2670
2671   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
2672   if (Scale == 0)
2673     return true;
2674
2675   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
2676   // need an available scale field.
2677   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
2678     return false;
2679
2680   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
2681
2682   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
2683   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
2684   TestAddrMode.Scale += Scale;
2685   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
2686
2687   // If the new address isn't legal, bail out.
2688   if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2689     return false;
2690
2691   // It was legal, so commit it.
2692   AddrMode = TestAddrMode;
2693
2694   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
2695   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
2696   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
2697   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
2698   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
2699       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
2700     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
2701     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
2702
2703     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
2704     // this instruction.
2705     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
2706       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
2707       AddrMode = TestAddrMode;
2708       return true;
2709     }
2710   }
2711
2712   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
2713   return true;
2714 }
2715
2716 /// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
2717 /// involving I might be folded into a load/store accessing it.
2718 /// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
2719 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
2720 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
2721   switch (I->getOpcode()) {
2722   case Instruction::BitCast:
2723   case Instruction::AddrSpaceCast:
2724     // Don't touch identity bitcasts.
2725     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
2726       return false;
2727     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
2728   case Instruction::PtrToInt:
2729     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2730     return true;
2731   case Instruction::IntToPtr:
2732     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
2733     return true;
2734   case Instruction::Add:
2735     return true;
2736   case Instruction::Mul:
2737   case Instruction::Shl:
2738     // Can only handle X*C and X << C.
2739     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
2740   case Instruction::GetElementPtr:
2741     return true;
2742   default:
2743     return false;
2744   }
2745 }
2746
2747 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
2748 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
2749 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
2750 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
2751 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
2752                                        const DataLayout &DL, Value *Val) {
2753   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
2754   if (!PromotedInst)
2755     return false;
2756   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
2757   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
2758   if (!ISDOpcode)
2759     return true;
2760   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
2761   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
2762       ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
2763 }
2764
2765 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
2766 class TypePromotionHelper {
2767   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
2768   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
2769   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
2770   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
2771   /// In other words, check if:
2772   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
2773   /// #1 Promotion applies:
2774   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
2775   /// #2 Operand reuses:
2776   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
2777   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2778   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
2779                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
2780
2781   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
2782   /// promoting \p Inst.
2783   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
2784     return !(isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0);
2785   }
2786
2787   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2788   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2789   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2790   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
2791   /// created to promote the operand of Ext.
2792   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2793   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2794   /// Should never be called directly.
2795   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2796   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2797       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2798       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2799       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2800       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
2801
2802   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2803   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2804   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2805   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
2806   /// created to promote the operand of Ext.
2807   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2808   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2809   /// Should never be called directly.
2810   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2811   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
2812                                        TypePromotionTransaction &TPT,
2813                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2814                                        unsigned &CreatedInstsCost,
2815                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2816                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2817                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
2818
2819   /// \see promoteOperandForOther.
2820   static Value *signExtendOperandForOther(
2821       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2822       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2823       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2824       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2825     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2826                                   Exts, Truncs, TLI, true);
2827   }
2828
2829   /// \see promoteOperandForOther.
2830   static Value *zeroExtendOperandForOther(
2831       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2832       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2833       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2834       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2835     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2836                                   Exts, Truncs, TLI, false);
2837   }
2838
2839 public:
2840   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2841   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2842                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2843                            unsigned &CreatedInstsCost,
2844                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2845                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2846                            const TargetLowering &TLI);
2847   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2848   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2849   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2850   /// sign extension.
2851   /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
2852   /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2853   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2854   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2855   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2856   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2857                           const TargetLowering &TLI,
2858                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2859 };
2860
2861 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2862                                         Type *ConsideredExtType,
2863                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2864                                         bool IsSExt) {
2865   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2866   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2867   // statically extend, e.g., constants and such.
2868   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2869     return false;
2870
2871   // We can always get through zext.
2872   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2873     return true;
2874
2875   // sext(sext) is ok too.
2876   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2877     return true;
2878
2879   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2880   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2881   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2882   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2883       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2884        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2885     return true;
2886
2887   // Check if we can do the following simplification.
2888   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2889   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2890     return false;
2891
2892   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2893   // Check if we can use this operand in the extension.
2894   // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
2895   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2896       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2897           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2898     return false;
2899
2900   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2901   // any information on the dropped bits.
2902   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2903   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2904   if (!Opnd)
2905     return false;
2906
2907   // Check if the source of the type is narrow enough.
2908   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2909   // the extension.
2910   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2911   const Type *OpndType;
2912   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2913   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
2914     OpndType = It->second.getPointer();
2915   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2916     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2917   else
2918     return false;
2919
2920   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
2921   return Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >=
2922          OpndType->getIntegerBitWidth();
2923 }
2924
2925 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2926     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2927     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2928   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2929          "Unexpected instruction type");
2930   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2931   Type *ExtTy = Ext->getType();
2932   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2933   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2934   // get through.
2935   // If it, check we can get through.
2936   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2937     return nullptr;
2938
2939   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2940   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2941   // redone, thus causing potential infinite loop.
2942   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
2943     return nullptr;
2944
2945   // SExt or Trunc instructions.
2946   // Return the related handler.
2947   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2948       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2949     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2950
2951   // Regular instruction.
2952   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2953   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2954     return nullptr;
2955   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2956 }
2957
2958 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2959     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2960     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2961     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2962     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2963   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2964   // get through it and this method should not be called.
2965   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2966   Value *ExtVal = SExt;
2967   bool HasMergedNonFreeExt = false;
2968   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2969     // Replace s|zext(zext(opnd))
2970     // => zext(opnd).
2971     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
2972     Value *ZExt =
2973         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2974     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2975     TPT.eraseInstruction(SExt);
2976     ExtVal = ZExt;
2977   } else {
2978     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2979     // => z|sext(opnd).
2980     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2981   }
2982   CreatedInstsCost = 0;
2983
2984   // Remove dead code.
2985   if (SExtOpnd->use_empty())
2986     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2987
2988   // Check if the extension is still needed.
2989   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2990   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2991     if (ExtInst) {
2992       if (Exts)
2993         Exts->push_back(ExtInst);
2994       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
2995     }
2996     return ExtVal;
2997   }
2998
2999   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
3000   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
3001   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
3002   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
3003   return NextVal;
3004 }
3005
3006 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
3007     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
3008     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
3009     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
3010     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
3011     bool IsSExt) {
3012   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
3013   // get through it and this method should not be called.
3014   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
3015   CreatedInstsCost = 0;
3016   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
3017     // ExtOpnd will be promoted.
3018     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
3019     // promoted version.
3020     // Create the truncate now.
3021     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
3022     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
3023       ITrunc->removeFromParent();
3024       // Insert it just after the definition.
3025       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
3026       if (Truncs)
3027         Truncs->push_back(ITrunc);
3028     }
3029
3030     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
3031     // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
3032     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
3033     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
3034   }
3035
3036   // Get through the Instruction:
3037   // 1. Update its type.
3038   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
3039   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
3040
3041   // Remember the original type of the instruction before promotion.
3042   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
3043   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
3044       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
3045   // Step #1.
3046   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
3047   // Step #2.
3048   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
3049   // Step #3.
3050   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
3051
3052   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
3053   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
3054        ++OpIdx) {
3055     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
3056     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
3057         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
3058       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
3059       continue;
3060     }
3061     // Check if we can statically extend the operand.
3062     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
3063     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
3064       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
3065       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
3066       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
3067                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
3068       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
3069       continue;
3070     }
3071     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
3072     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
3073       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
3074       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
3075       continue;
3076     }
3077
3078     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
3079     // Check if Ext was reused to extend an operand.
3080     if (!ExtForOpnd) {
3081       // If yes, create a new one.
3082       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
3083       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
3084         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
3085       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
3086         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
3087         continue;
3088       }
3089       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
3090     }
3091     if (Exts)
3092       Exts->push_back(ExtForOpnd);
3093     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
3094
3095     // Move the sign extension before the insertion point.
3096     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
3097     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
3098     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
3099     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
3100     ExtForOpnd = nullptr;
3101   }
3102   if (ExtForOpnd == Ext) {
3103     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
3104     TPT.eraseInstruction(Ext);
3105   }
3106   return ExtOpnd;
3107 }
3108
3109 /// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
3110 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
3111 /// promotion.
3112 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
3113 /// plus the number of instructions that have been
3114 /// matched in the addressing mode the promotion.
3115 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
3116 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
3117 bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
3118     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
3119   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
3120   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
3121   // old extension plus what we folded.
3122   // This is not profitable.
3123   if (NewCost > OldCost)
3124     return false;
3125   if (NewCost < OldCost)
3126     return true;
3127   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
3128   // loads for instance.
3129   // Check that we did not create an illegal instruction.
3130   return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
3131 }
3132
3133 /// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
3134 /// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
3135 /// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
3136 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
3137 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
3138 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
3139 /// because it has been moved away.
3140 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
3141 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
3142 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
3143 /// not be referenced anymore.
3144 bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
3145                                                unsigned Depth,
3146                                                bool *MovedAway) {
3147   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
3148   if (Depth >= 5) return false;
3149
3150   // By default, all matched instructions stay in place.
3151   if (MovedAway)
3152     *MovedAway = false;
3153
3154   switch (Opcode) {
3155   case Instruction::PtrToInt:
3156     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
3157     return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3158   case Instruction::IntToPtr: {
3159     auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3160     auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
3161     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
3162     if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
3163       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3164     return false;
3165   }
3166   case Instruction::BitCast:
3167     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
3168     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
3169     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
3170          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
3171         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
3172         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
3173         // is doing.
3174         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
3175       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3176     return false;
3177   case Instruction::AddrSpaceCast: {
3178     unsigned SrcAS
3179       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
3180     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
3181     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
3182       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
3183     return false;
3184   }
3185   case Instruction::Add: {
3186     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
3187     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3188     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3189     // Start a transaction at this point.
3190     // The LHS may match but not the RHS.
3191     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
3192     // matched operation.
3193     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3194         TPT.getRestorationPoint();
3195
3196     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
3197         matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3198       return true;
3199
3200     // Restore the old addr mode info.
3201     AddrMode = BackupAddrMode;
3202     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3203     TPT.rollback(LastKnownGood);
3204
3205     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
3206     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
3207         matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
3208       return true;
3209
3210     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
3211     AddrMode = BackupAddrMode;
3212     AddrModeInsts.resize(OldSize);
3213     TPT.rollback(LastKnownGood);
3214     break;
3215   }
3216   //case Instruction::Or:
3217   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
3218   //break;
3219   case Instruction::Mul:
3220   case Instruction::Shl: {
3221     // Can only handle X*C and X << C.
3222     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
3223     if (!RHS)
3224       return false;
3225     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
3226     if (Opcode == Instruction::Shl)
3227       Scale = 1LL << Scale;
3228
3229     return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
3230   }
3231   case Instruction::GetElementPtr: {
3232     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
3233     // one variable offset.
3234     int VariableOperand = -1;
3235     unsigned VariableScale = 0;
3236
3237     int64_t ConstantOffset = 0;
3238     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
3239     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3240       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
3241         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3242         unsigned Idx =
3243           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
3244         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
3245       } else {
3246         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
3247         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
3248           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
3249         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
3250           // We only allow one variable index at the moment.
3251           if (VariableOperand != -1)
3252             return false;
3253
3254           // Remember the variable index.
3255           VariableOperand = i;
3256           VariableScale = TypeSize;
3257         }
3258       }
3259     }
3260
3261     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
3262     // just add it to the disp field and check validity.
3263     if (VariableOperand == -1) {
3264       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3265       if (ConstantOffset == 0 ||
3266           TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
3267         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
3268         if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
3269           return true;
3270       }
3271       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
3272       return false;
3273     }
3274
3275     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
3276     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3277     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3278
3279     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
3280     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3281
3282     // Match the base operand of the GEP.
3283     if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
3284       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
3285       if (AddrMode.HasBaseReg) {
3286         AddrMode = BackupAddrMode;
3287         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3288         return false;
3289       }
3290       AddrMode.HasBaseReg = true;
3291       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3292     }
3293
3294     // Match the remaining variable portion of the GEP.
3295     if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
3296                           Depth)) {
3297       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
3298       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
3299       AddrMode = BackupAddrMode;
3300       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3301       if (AddrMode.HasBaseReg)
3302         return false;
3303       AddrMode.HasBaseReg = true;
3304       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
3305       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
3306       if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
3307                             VariableScale, Depth)) {
3308         // If even that didn't work, bail.
3309         AddrMode = BackupAddrMode;
3310         AddrModeInsts.resize(OldSize);
3311         return false;
3312       }
3313     }
3314
3315     return true;
3316   }
3317   case Instruction::SExt:
3318   case Instruction::ZExt: {
3319     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
3320     if (!Ext)
3321       return false;
3322
3323     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
3324     // Ask for a method for doing so.
3325     TypePromotionHelper::Action TPH =
3326         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
3327     if (!TPH)
3328       return false;
3329
3330     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3331         TPT.getRestorationPoint();
3332     unsigned CreatedInstsCost = 0;
3333     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
3334     Value *PromotedOperand =
3335         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
3336     // SExt has been moved away.
3337     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
3338     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
3339     // E.g.,
3340     // op = add opnd, 1
3341     // idx = ext op
3342     // addr = gep base, idx
3343     // is now:
3344     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
3345     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
3346     // addr = gep base, op                <- match
3347     if (MovedAway)
3348       *MovedAway = true;
3349
3350     assert(PromotedOperand &&
3351            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3352
3353     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3354     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3355
3356     if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
3357         // The total of the new cost is equal to the cost of the created
3358         // instructions.
3359         // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
3360         // what we have saved in the addressing mode.
3361         !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
3362                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
3363                                PromotedOperand)) {
3364       AddrMode = BackupAddrMode;
3365       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3366       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
3367       TPT.rollback(LastKnownGood);
3368       return false;
3369     }
3370     return true;
3371   }
3372   }
3373   return false;
3374 }
3375
3376 /// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
3377 /// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
3378 /// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
3379 /// for the target.
3380 ///
3381 bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
3382   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
3383   // fails.
3384   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3385       TPT.getRestorationPoint();
3386   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
3387     // Fold in immediates if legal for the target.
3388     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
3389     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3390       return true;
3391     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
3392   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
3393     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
3394     if (!AddrMode.BaseGV) {
3395       AddrMode.BaseGV = GV;
3396       if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3397         return true;
3398       AddrMode.BaseGV = nullptr;
3399     }
3400   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
3401     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
3402     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
3403
3404     // Check to see if it is possible to fold this operation.
3405     bool MovedAway = false;
3406     if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
3407       // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
3408       // to check here.
3409       if (MovedAway)
3410         return true;
3411       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
3412       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
3413       // register pressure too much.
3414       if (I->hasOneUse() ||
3415           isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
3416         AddrModeInsts.push_back(I);
3417         return true;
3418       }
3419
3420       // It isn't profitable to do this, roll back.
3421       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
3422       AddrMode = BackupAddrMode;
3423       AddrModeInsts.resize(OldSize);
3424       TPT.rollback(LastKnownGood);
3425     }
3426   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
3427     if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
3428       return true;
3429     TPT.rollback(LastKnownGood);
3430   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
3431     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
3432     return true;
3433   }
3434
3435   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
3436   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
3437     AddrMode.HasBaseReg = true;
3438     AddrMode.BaseReg = Addr;
3439     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
3440     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3441       return true;
3442     AddrMode.HasBaseReg = false;
3443     AddrMode.BaseReg = nullptr;
3444   }
3445
3446   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
3447   if (AddrMode.Scale == 0) {
3448     AddrMode.Scale = 1;
3449     AddrMode.ScaledReg = Addr;
3450     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
3451       return true;
3452     AddrMode.Scale = 0;
3453     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
3454   }
3455   // Couldn't match.
3456   TPT.rollback(LastKnownGood);
3457   return false;
3458 }
3459
3460 /// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
3461 /// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
3462 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
3463                                     const TargetMachine &TM) {
3464   const Function *F = CI->getParent()->getParent();
3465   const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
3466   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
3467   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3468       TLI->ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), TRI,
3469                             ImmutableCallSite(CI));
3470   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3471     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3472
3473     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3474     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3475
3476     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
3477     // operand, we can't fold it!
3478     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
3479         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
3480          !OpInfo.isIndirect))
3481       return false;
3482   }
3483
3484   return true;
3485 }
3486
3487 /// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
3488 /// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
3489 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
3490 static bool FindAllMemoryUses(
3491     Instruction *I,
3492     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
3493     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
3494   // If we already considered this instruction, we're done.
3495   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
3496     return false;
3497
3498   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3499   if (!MightBeFoldableInst(I))
3500     return true;
3501
3502   const bool OptSize = I->getFunction()->optForSize();
3503
3504   // Loop over all the uses, recursively processing them.
3505   for (Use &U : I->uses()) {
3506     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3507
3508     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
3509       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
3510       continue;
3511     }
3512
3513     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
3514       unsigned opNo = U.getOperandNo();
3515       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
3516       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
3517       continue;
3518     }
3519
3520     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
3521       // If this is a cold call, we can sink the addressing calculation into
3522       // the cold path.  See optimizeCallInst
3523       if (!OptSize && CI->hasFnAttr(Attribute::Cold))
3524         continue;
3525
3526       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
3527       if (!IA) return true;
3528
3529       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
3530       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
3531         return true;
3532       continue;
3533     }
3534
3535     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3536       return true;
3537   }
3538
3539   return false;
3540 }
3541
3542 /// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
3543 /// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
3544 /// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
3545 /// instruction already.
3546 bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
3547                                                    Value *KnownLive2) {
3548   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
3549   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
3550     return true;
3551
3552   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
3553   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
3554
3555   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
3556   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
3557   // live for the whole function.
3558   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
3559     if (AI->isStaticAlloca())
3560       return true;
3561
3562   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
3563   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
3564   // can reasonably fold it.
3565   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
3566 }
3567
3568 /// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
3569 /// instruction into a load or store that ultimately uses it.
3570 /// However, the specified instruction has multiple uses.
3571 /// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
3572 /// into the load. For example, consider this code:
3573 ///
3574 ///     X = ...
3575 ///     Y = X+1
3576 ///     use(Y)   -> nonload/store
3577 ///     Z = Y+1
3578 ///     load Z
3579 ///
3580 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
3581 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
3582 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
3583 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
3584 /// number of computations either.
3585 ///
3586 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
3587 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
3588 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
3589 bool AddressingModeMatcher::
3590 isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
3591                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
3592   if (IgnoreProfitability) return true;
3593
3594   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
3595   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
3596   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
3597   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
3598   // address extends the lifetime of.
3599   //
3600   // Note that there are only two potential values being referenced here,
3601   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
3602   // folded immediates).
3603   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
3604
3605   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
3606   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
3607   if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3608     BaseReg = nullptr;
3609   if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3610     ScaledReg = nullptr;
3611
3612   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
3613   // ranges, we're ok with it.
3614   if (!BaseReg && !ScaledReg)
3615     return true;
3616
3617   // If all uses of this instruction can have the address mode sunk into them,
3618   // we can remove the addressing mode and effectively trade one live register
3619   // for another (at worst.)  In this context, folding an addressing mode into
3620   // the use is just a particularly nice way of sinking it.
3621   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
3622   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
3623   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3624     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
3625
3626   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
3627   // computation involving only operations that could theoretically be folded
3628   // into a memory use, loop over each of these memory operation uses and see
3629   // if they could  *actually* fold the instruction.  The assumption is that
3630   // addressing modes are cheap and that duplicating the computation involved
3631   // many times is worthwhile, even on a fastpath. For sinking candidates
3632   // (i.e. cold call sites), this serves as a way to prevent excessive code
3633   // growth since most architectures have some reasonable small and fast way to
3634   // compute an effective address.  (i.e LEA on x86)
3635   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
3636   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
3637     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
3638     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
3639
3640     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
3641     // know what it accesses.
3642     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
3643     PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
3644     if (!AddrTy)
3645       return false;
3646     Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
3647     unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
3648
3649     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
3650     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
3651     // *actually* cover the shared instruction.
3652     ExtAddrMode Result;
3653     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3654         TPT.getRestorationPoint();
3655     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy, AS,
3656                                   MemoryInst, Result, InsertedInsts,
3657                                   PromotedInsts, TPT);
3658     Matcher.IgnoreProfitability = true;
3659     bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
3660     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3661
3662     // The match was to check the profitability, the changes made are not
3663     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
3664     // otherwise the original matcher will not present the right state.
3665     TPT.rollback(LastKnownGood);
3666
3667     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3668     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3669                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3670       return false;
3671
3672     MatchedAddrModeInsts.clear();
3673   }
3674
3675   return true;
3676 }
3677
3678 } // end anonymous namespace
3679
3680 /// Return true if the specified values are defined in a
3681 /// different basic block than BB.
3682 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3683   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3684     return I->getParent() != BB;
3685   return false;
3686 }
3687
3688 /// Sink addressing mode computation immediate before MemoryInst if doing so
3689 /// can be done without increasing register pressure.  The need for the
3690 /// register pressure constraint means this can end up being an all or nothing
3691 /// decision for all uses of the same addressing computation.
3692 ///
3693 /// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
3694 /// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
3695 /// to get the load or store to do as much computation as possible for the
3696 /// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
3697 /// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
3698 ///
3699 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3700 /// operands.  It's also used to sink addressing computations feeding into cold
3701 /// call sites into their (cold) basic block.
3702 ///
3703 /// The motivation for handling sinking into cold blocks is that doing so can
3704 /// both enable other address mode sinking (by satisfying the register pressure
3705 /// constraint above), and reduce register pressure globally (by removing the
3706 /// addressing mode computation from the fast path entirely.).
3707 bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3708                                         Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
3709   Value *Repl = Addr;
3710
3711   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3712   // unprofitable PRE transformations.
3713   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3714   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3715   worklist.push_back(Addr);
3716
3717   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3718   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3719   // are equivalent.
3720   Value *Consensus = nullptr;
3721   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3722   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3723   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3724   ExtAddrMode AddrMode;
3725   TypePromotionTransaction TPT;
3726   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3727       TPT.getRestorationPoint();
3728   while (!worklist.empty()) {
3729     Value *V = worklist.back();
3730     worklist.pop_back();
3731
3732     // Break use-def graph loops.
3733     if (!Visited.insert(V).second) {
3734       Consensus = nullptr;
3735       break;
3736     }
3737
3738     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3739     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3740       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
3741         worklist.push_back(IncValue);
3742       continue;
3743     }
3744
3745     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.  Note that
3746     // the result may differ depending on what other uses our candidate
3747     // addressing instructions might have.
3748     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3749     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3750       V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM,
3751       InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
3752
3753     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3754     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3755     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3756     // regression.
3757     if (!Consensus) {
3758       Consensus = V;
3759       AddrMode = NewAddrMode;
3760       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3761       continue;
3762     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3763       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3764         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3765         IsNumUsesConsensusValid = true;
3766       }
3767
3768       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3769       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3770       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3771       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3772       // applicable.
3773       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3774       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3775         Consensus = V;
3776         NumUsesConsensus = NumUses;
3777         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3778       }
3779       continue;
3780     }
3781
3782     Consensus = nullptr;
3783     break;
3784   }
3785
3786   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3787   // ones were determined, bail out now.
3788   if (!Consensus) {
3789     TPT.rollback(LastKnownGood);
3790     return false;
3791   }
3792   TPT.commit();
3793
3794   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3795   // non-local to I's BB.
3796   bool AnyNonLocal = false;
3797   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3798     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3799       AnyNonLocal = true;
3800       break;
3801     }
3802   }
3803
3804   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3805   if (!AnyNonLocal) {
3806     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3807     return false;
3808   }
3809
3810   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3811   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3812   // guaranteed to happen later.
3813   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3814
3815   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3816   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3817   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3818   // computation.
3819   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3820   if (SunkAddr) {
3821     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3822                  << *MemoryInst << "\n");
3823     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3824       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3825   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3826              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3827               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3828                   ->useAA())) {
3829     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3830     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3831     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3832                  << *MemoryInst << "\n");
3833     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3834     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3835
3836     // First, find the pointer.
3837     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3838       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3839       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3840     }
3841
3842     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3843       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3844       // pointer (both of which seem meaningless).
3845       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3846         return false;
3847
3848       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3849       AddrMode.Scale = 0;
3850     }
3851
3852     if (AddrMode.BaseGV) {
3853       if (ResultPtr)
3854         return false;
3855
3856       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3857     }
3858
3859     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3860     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3861     // use it here.
3862     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3863       ResultPtr =
3864         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3865       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3866     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3867       ResultPtr =
3868         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3869       AddrMode.Scale = 0;
3870     }
3871
3872     if (!ResultPtr &&
3873         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3874       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3875     } else if (!ResultPtr) {
3876       return false;
3877     } else {
3878       Type *I8PtrTy =
3879           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3880       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
3881
3882       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3883       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3884       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3885       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3886       // we'd end up sinking both muls.
3887       if (AddrMode.BaseReg) {
3888         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3889         if (V->getType() != IntPtrTy)
3890           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3891
3892         ResultIndex = V;
3893       }
3894
3895       // Add the scale value.
3896       if (AddrMode.Scale) {
3897         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3898         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3899           // done.
3900         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3901                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3902           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3903         } else {
3904           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3905           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3906           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3907           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3908           // do not match instead of extending it.
3909           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3910           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3911             I->eraseFromParent();
3912           return false;
3913         }
3914
3915         if (AddrMode.Scale != 1)
3916           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3917                                 "sunkaddr");
3918         if (ResultIndex)
3919           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3920         else
3921           ResultIndex = V;
3922       }
3923
3924       // Add in the Base Offset if present.
3925       if (AddrMode.BaseOffs) {
3926         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3927         if (ResultIndex) {
3928           // We need to add this separately from the scale above to help with
3929           // SDAG consecutive load/store merging.
3930           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3931             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3932           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3933         }
3934
3935         ResultIndex = V;
3936       }
3937
3938       if (!ResultIndex) {
3939         SunkAddr = ResultPtr;
3940       } else {
3941         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3942           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3943         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3944       }
3945
3946       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3947         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3948     }
3949   } else {
3950     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3951                  << *MemoryInst << "\n");
3952     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3953     Value *Result = nullptr;
3954
3955     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3956     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3957     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3958     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3959     // we'd end up sinking both muls.
3960     if (AddrMode.BaseReg) {
3961       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3962       if (V->getType()->isPointerTy())
3963         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3964       if (V->getType() != IntPtrTy)
3965         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3966       Result = V;
3967     }
3968
3969     // Add the scale value.
3970     if (AddrMode.Scale) {
3971       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3972       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3973         // done.
3974       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3975         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3976       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3977                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3978         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3979       } else {
3980         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3981         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3982         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3983         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3984         // do not match instead of extending it.
3985         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3986         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3987           I->eraseFromParent();
3988         return false;
3989       }
3990       if (AddrMode.Scale != 1)
3991         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3992                               "sunkaddr");
3993       if (Result)
3994         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3995       else
3996         Result = V;
3997     }
3998
3999     // Add in the BaseGV if present.
4000     if (AddrMode.BaseGV) {
4001       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
4002       if (Result)
4003         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4004       else
4005         Result = V;
4006     }
4007
4008     // Add in the Base Offset if present.
4009     if (AddrMode.BaseOffs) {
4010       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
4011       if (Result)
4012         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
4013       else
4014         Result = V;
4015     }
4016
4017     if (!Result)
4018       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
4019     else
4020       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
4021   }
4022
4023   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
4024
4025   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
4026   // using it.
4027   if (Repl->use_empty()) {
4028     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
4029     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
4030     Value *CurValue = &*CurInstIterator;
4031     WeakVH IterHandle(CurValue);
4032     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
4033
4034     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
4035
4036     if (IterHandle != CurValue) {
4037       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
4038       // start of the block.
4039       CurInstIterator = BB->begin();
4040       SunkAddrs.clear();
4041     }
4042   }
4043   ++NumMemoryInsts;
4044   return true;
4045 }
4046
4047 /// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
4048 /// address computing into the block when possible / profitable.
4049 bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
4050   bool MadeChange = false;
4051
4052   const TargetRegisterInfo *TRI =
4053       TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
4054   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
4055       TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
4056   unsigned ArgNo = 0;
4057   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
4058     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
4059
4060     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
4061     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
4062
4063     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
4064         OpInfo.isIndirect) {
4065       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
4066       MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
4067     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
4068       ArgNo++;
4069   }
4070
4071   return MadeChange;
4072 }
4073
4074 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
4075 /// sign extensions.
4076 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
4077   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
4078   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4079   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
4080   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
4081   for (const User *U : Inst->users()) {
4082     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4083     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
4084       return false;
4085     Type *CurTy = UI->getType();
4086     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
4087     if (CurTy == ExtTy)
4088       continue;
4089
4090     // If IsSExt is true, we are in this situation:
4091     // a = Inst
4092     // b = sext ty1 a to ty2
4093     // c = sext ty1 a to ty3
4094     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
4095     // a = Inst
4096     // b = sext ty1 a to ty2
4097     // c = sext ty2 b to ty3
4098     // However, the last sext is not free.
4099     if (IsSExt)
4100       return false;
4101
4102     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
4103     // In that case, we would not account for a different use.
4104     Type *NarrowTy;
4105     Type *LargeTy;
4106     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
4107         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
4108       NarrowTy = CurTy;
4109       LargeTy = ExtTy;
4110     } else {
4111       NarrowTy = ExtTy;
4112       LargeTy = CurTy;
4113     }
4114
4115     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
4116       return false;
4117   }
4118   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
4119   return true;
4120 }
4121
4122 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
4123 /// load instruction.
4124 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
4125 /// and \p Inst for the extension.
4126 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
4127 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
4128 /// revert them.
4129 ///
4130 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
4131 /// opportunity, false otherwise.
4132 ///
4133 /// Example:
4134 /// \code
4135 /// %ld = load i32* %addr
4136 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
4137 /// %zext = zext i32 %add to i64
4138 /// \endcode
4139 /// =>
4140 /// \code
4141 /// %ld = load i32* %addr
4142 /// %zext = zext i32 %ld to i64
4143 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
4144 /// \encode
4145 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
4146 bool CodeGenPrepare::extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
4147                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
4148                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
4149                                     unsigned CreatedInstsCost = 0) {
4150   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
4151   for (auto I : Exts) {
4152     // Check if we directly have ext(load).
4153     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
4154       Inst = I;
4155       // No promotion happened here.
4156       return false;
4157     }
4158     // Check whether or not we want to do any promotion.
4159     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
4160       continue;
4161     // Get the action to perform the promotion.
4162     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
4163         I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
4164     // Check if we can promote.
4165     if (!TPH)
4166       continue;
4167     // Save the current state.
4168     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4169         TPT.getRestorationPoint();
4170     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
4171     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
4172     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
4173     // Promote.
4174     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
4175                              &NewExts, nullptr, *TLI);
4176     assert(PromotedVal &&
4177            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
4178
4179     // We would be able to merge only one extension in a load.
4180     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
4181     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
4182     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
4183     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
4184     // because the new extension may be removed too.
4185     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
4186     TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
4187     if (!StressExtLdPromotion &&
4188         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
4189          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
4190       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
4191       TPT.rollback(LastKnownGood);
4192       continue;
4193     }
4194     // The promotion is profitable.
4195     // Check if it exposes an ext(load).
4196     (void)extLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
4197     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
4198                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
4199                // extensions. We must make sure one of them is merged with
4200                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
4201                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
4202       // Promotion happened.
4203       return true;
4204     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
4205     TPT.rollback(LastKnownGood);
4206   }
4207   // None of the extension can form an ext(load).
4208   LI = nullptr;
4209   Inst = nullptr;
4210   return false;
4211 }
4212
4213 /// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
4214 /// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
4215 /// extend into the load.
4216 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
4217 /// promotions apply.
4218 ///
4219 bool CodeGenPrepare::moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
4220   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
4221   // an extended load.
4222   TypePromotionTransaction TPT;
4223   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
4224     TPT.getRestorationPoint();
4225   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
4226   Exts.push_back(I);
4227   // Look for a load being extended.
4228   LoadInst *LI = nullptr;
4229   Instruction *OldExt = I;
4230   bool HasPromoted = extLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
4231   if (!LI || !I) {
4232     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
4233                                   "the code must remain the same");
4234     I = OldExt;
4235     return false;
4236   }
4237
4238   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
4239   // Make the cheap checks first if we did not promote.
4240   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
4241   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
4242     return false;
4243
4244   EVT VT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
4245   EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
4246
4247   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
4248   // isn't worthwhile.
4249   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
4250       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
4251       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
4252     I = OldExt;
4253     TPT.rollback(LastKnownGood);
4254     return false;
4255   }
4256
4257   // Check whether the target supports casts folded into loads.
4258   unsigned LType;
4259   if (isa<ZExtInst>(I))
4260     LType = ISD::ZEXTLOAD;
4261   else {
4262     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
4263     LType = ISD::SEXTLOAD;
4264   }
4265   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
4266     I = OldExt;
4267     TPT.rollback(LastKnownGood);
4268     return false;
4269   }
4270
4271   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
4272   // can fold it.
4273   TPT.commit();
4274   I->removeFromParent();
4275   I->insertAfter(LI);
4276   ++NumExtsMoved;
4277   return true;
4278 }
4279
4280 bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
4281   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
4282
4283   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
4284   // other uses of the source with result of extension.
4285   Value *Src = I->getOperand(0);
4286   if (Src->hasOneUse())
4287     return false;
4288
4289   // Only do this xform if truncating is free.
4290   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
4291     return false;
4292
4293   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
4294   // this block.
4295   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
4296     return false;
4297
4298   bool DefIsLiveOut = false;
4299   for (User *U : I->users()) {
4300     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4301
4302     // Figure out which BB this ext is used in.
4303     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4304     if (UserBB == DefBB) continue;
4305     DefIsLiveOut = true;
4306     break;
4307   }
4308   if (!DefIsLiveOut)
4309     return false;
4310
4311   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
4312   for (User *U : Src->users()) {
4313     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4314     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4315     if (UserBB == DefBB) continue;
4316     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
4317     // reloads just before load / store instructions.
4318     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
4319       return false;
4320   }
4321
4322   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
4323   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
4324
4325   bool MadeChange = false;
4326   for (Use &U : Src->uses()) {
4327     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
4328
4329     // Figure out which BB this ext is used in.
4330     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
4331     if (UserBB == DefBB) continue;
4332
4333     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
4334     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
4335
4336     if (!InsertedTrunc) {
4337       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
4338       assert(InsertPt != UserBB->end());
4339       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", &*InsertPt);
4340       InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
4341     }
4342
4343     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
4344     U = InsertedTrunc;
4345     ++NumExtUses;
4346     MadeChange = true;
4347   }
4348
4349   return MadeChange;
4350 }
4351
4352 // Find loads whose uses only use some of the loaded value's bits.  Add an "and"
4353 // just after the load if the target can fold this into one extload instruction,
4354 // with the hope of eliminating some of the other later "and" instructions using
4355 // the loaded value.  "and"s that are made trivially redundant by the insertion
4356 // of the new "and" are removed by this function, while others (e.g. those whose
4357 // path from the load goes through a phi) are left for isel to potentially
4358 // remove.
4359 //
4360 // For example:
4361 //
4362 // b0:
4363 //   x = load i32
4364 //   ...
4365 // b1:
4366 //   y = and x, 0xff
4367 //   z = use y
4368 //
4369 // becomes:
4370 //
4371 // b0:
4372 //   x = load i32
4373 //   x' = and x, 0xff
4374 //   ...
4375 // b1:
4376 //   z = use x'
4377 //
4378 // whereas:
4379 //
4380 // b0:
4381 //   x1 = load i32
4382 //   ...
4383 // b1:
4384 //   x2 = load i32
4385 //   ...
4386 // b2:
4387 //   x = phi x1, x2
4388 //   y = and x, 0xff
4389 //
4390 // becomes (after a call to optimizeLoadExt for each load):
4391 //
4392 // b0:
4393 //   x1 = load i32
4394 //   x1' = and x1, 0xff
4395 //   ...
4396 // b1:
4397 //   x2 = load i32
4398 //   x2' = and x2, 0xff
4399 //   ...
4400 // b2:
4401 //   x = phi x1', x2'
4402 //   y = and x, 0xff
4403 //
4404
4405 bool CodeGenPrepare::optimizeLoadExt(LoadInst *Load) {
4406
4407   if (!Load->isSimple() ||
4408       !(Load->getType()->isIntegerTy() || Load->getType()->isPointerTy()))
4409     return false;
4410
4411   // Skip loads we've already transformed or have no reason to transform.
4412   if (Load->hasOneUse()) {
4413     User *LoadUser = *Load->user_begin();
4414     if (cast<Instruction>(LoadUser)->getParent() == Load->getParent() &&
4415         !dyn_cast<PHINode>(LoadUser))
4416       return false;
4417   }
4418
4419   // Look at all uses of Load, looking through phis, to determine how many bits
4420   // of the loaded value are needed.
4421   SmallVector<Instruction *, 8> WorkList;
4422   SmallPtrSet<Instruction *, 16> Visited;
4423   SmallVector<Instruction *, 8> AndsToMaybeRemove;
4424   for (auto *U : Load->users())
4425     WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
4426
4427   EVT LoadResultVT = TLI->getValueType(*DL, Load->getType());
4428   unsigned BitWidth = LoadResultVT.getSizeInBits();
4429   APInt DemandBits(BitWidth, 0);
4430   APInt WidestAndBits(BitWidth, 0);
4431
4432   while (!WorkList.empty()) {
4433     Instruction *I = WorkList.back();
4434     WorkList.pop_back();
4435
4436     // Break use-def graph loops.
4437     if (!Visited.insert(I).second)
4438       continue;
4439
4440     // For a PHI node, push all of its users.
4441     if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4442       for (auto *U : Phi->users())
4443         WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
4444       continue;
4445     }
4446
4447     switch (I->getOpcode()) {
4448     case llvm::Instruction::And: {
4449       auto *AndC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
4450       if (!AndC)
4451         return false;
4452       APInt AndBits = AndC->getValue();
4453       DemandBits |= AndBits;
4454       // Keep track of the widest and mask we see.
4455       if (AndBits.ugt(WidestAndBits))
4456         WidestAndBits = AndBits;
4457       if (AndBits == WidestAndBits && I->getOperand(0) == Load)
4458         AndsToMaybeRemove.push_back(I);
4459       break;
4460     }
4461
4462     case llvm::Instruction::Shl: {
4463       auto *ShlC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
4464       if (!ShlC)
4465         return false;
4466       uint64_t ShiftAmt = ShlC->getLimitedValue(BitWidth - 1);
4467       auto ShlDemandBits = APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(ShiftAmt);
4468       DemandBits |= ShlDemandBits;
4469       break;
4470     }
4471
4472     case llvm::Instruction::Trunc: {
4473       EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
4474       unsigned TruncBitWidth = TruncVT.getSizeInBits();
4475       auto TruncBits = APInt::getAllOnesValue(TruncBitWidth).zext(BitWidth);
4476       DemandBits |= TruncBits;
4477       break;
4478     }
4479
4480     default:
4481       return false;
4482     }
4483   }
4484
4485   uint32_t ActiveBits = DemandBits.getActiveBits();
4486   // Avoid hoisting (and (load x) 1) since it is unlikely to be folded by the
4487   // target even if isLoadExtLegal says an i1 EXTLOAD is valid.  For example,
4488   // for the AArch64 target isLoadExtLegal(ZEXTLOAD, i32, i1) returns true, but
4489   // (and (load x) 1) is not matched as a single instruction, rather as a LDR
4490   // followed by an AND.
4491   // TODO: Look into removing this restriction by fixing backends to either
4492   // return false for isLoadExtLegal for i1 or have them select this pattern to
4493   // a single instruction.
4494   //
4495   // Also avoid hoisting if we didn't see any ands with the exact DemandBits
4496   // mask, since these are the only ands that will be removed by isel.
4497   if (ActiveBits <= 1 || !APIntOps::isMask(ActiveBits, DemandBits) ||
4498       WidestAndBits != DemandBits)
4499     return false;
4500
4501   LLVMContext &Ctx = Load->getType()->getContext();
4502   Type *TruncTy = Type::getIntNTy(Ctx, ActiveBits);
4503   EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, TruncTy);
4504
4505   // Reject cases that won't be matched as extloads.
4506   if (!LoadResultVT.bitsGT(TruncVT) || !TruncVT.isRound() ||
4507       !TLI->isLoadExtLegal(ISD::ZEXTLOAD, LoadResultVT, TruncVT))
4508     return false;
4509
4510   IRBuilder<> Builder(Load->getNextNode());
4511   auto *NewAnd = dyn_cast<Instruction>(
4512       Builder.CreateAnd(Load, ConstantInt::get(Ctx, DemandBits)));
4513
4514   // Replace all uses of load with new and (except for the use of load in the
4515   // new and itself).
4516   Load->replaceAllUsesWith(NewAnd);
4517   NewAnd->setOperand(0, Load);
4518
4519   // Remove any and instructions that are now redundant.
4520   for (auto *And : AndsToMaybeRemove)
4521     // Check that the and mask is the same as the one we decided to put on the
4522     // new and.
4523     if (cast<ConstantInt>(And->getOperand(1))->getValue() == DemandBits) {
4524       And->replaceAllUsesWith(NewAnd);
4525       if (&*CurInstIterator == And)
4526         CurInstIterator = std::next(And->getIterator());
4527       And->eraseFromParent();
4528       ++NumAndUses;
4529     }
4530
4531   ++NumAndsAdded;
4532   return true;
4533 }
4534
4535 /// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
4536 /// that is only used once.
4537 static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
4538   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4539   // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
4540   // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
4541   return I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
4542          TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
4543 }
4544
4545 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
4546 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(const TargetTransformInfo *TTI,
4547                                                 const TargetLowering *TLI,
4548                                                 SelectInst *SI) {
4549   // If even a predictable select is cheap, then a branch can't be cheaper.
4550   if (!TLI->isPredictableSelectExpensive())
4551     return false;
4552
4553   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
4554   // whether a select is better represented as a branch.
4555
4556   // If metadata tells us that the select condition is obviously predictable,
4557   // then we want to replace the select with a branch.
4558   uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4559   if (SI->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
4560     uint64_t Max = std::max(TrueWeight, FalseWeight);
4561     uint64_t Sum = TrueWeight + FalseWeight;
4562     if (Sum != 0) {
4563       auto Probability = BranchProbability::getBranchProbability(Max, Sum);
4564       if (Probability > TLI->getPredictableBranchThreshold())
4565         return true;
4566     }
4567   }
4568
4569   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
4570
4571   // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
4572   // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
4573   // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
4574   if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
4575     return false;
4576
4577   // If either operand of the select is expensive and only needed on one side
4578   // of the select, we should form a branch.
4579   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue()) ||
4580       sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue()))
4581     return true;
4582
4583   return false;
4584 }
4585
4586
4587 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
4588 /// turn it into a branch.
4589 bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
4590   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
4591
4592   // Can we convert the 'select' to CF ?
4593   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond ||
4594       SI->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
4595     return false;
4596
4597   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
4598   if (VectorCond)
4599     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
4600   else if (SI->getType()->isVectorTy())
4601     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
4602   else
4603     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
4604
4605   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind) &&
4606       !isFormingBranchFromSelectProfitable(TTI, TLI, SI))
4607     return false;
4608
4609   ModifiedDT = true;
4610
4611   // Transform a sequence like this:
4612   //    start:
4613   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
4614   //       %sel = select i1 %cmp, i32 %c, i32 %d
4615   //
4616   // Into:
4617   //    start:
4618   //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
4619   //       br i1 %cmp, label %select.true, label %select.false
4620   //    select.true:
4621   //       br label %select.end
4622   //    select.false:
4623   //       br label %select.end
4624   //    select.end:
4625   //       %sel = phi i32 [ %c, %select.true ], [ %d, %select.false ]
4626   //
4627   // In addition, we may sink instructions that produce %c or %d from
4628   // the entry block into the destination(s) of the new branch.
4629   // If the true or false blocks do not contain a sunken instruction, that
4630   // block and its branch may be optimized away. In that case, one side of the
4631   // first branch will point directly to select.end, and the corresponding PHI
4632   // predecessor block will be the start block.
4633
4634   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
4635   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
4636   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
4637   BasicBlock *EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
4638
4639   // Delete the unconditional branch that was just created by the split.
4640   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
4641
4642   // These are the new basic blocks for the conditional branch.
4643   // At least one will become an actual new basic block.
4644   BasicBlock *TrueBlock = nullptr;
4645   BasicBlock *FalseBlock = nullptr;
4646
4647   // Sink expensive instructions into the conditional blocks to avoid executing
4648   // them speculatively.
4649   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue())) {
4650     TrueBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.true.sink",
4651                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
4652     auto *TrueBranch = BranchInst::Create(EndBlock, TrueBlock);
4653     auto *TrueInst = cast<Instruction>(SI->getTrueValue());
4654     TrueInst->moveBefore(TrueBranch);
4655   }
4656   if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue())) {
4657     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false.sink",
4658                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
4659     auto *FalseBranch = BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
4660     auto *FalseInst = cast<Instruction>(SI->getFalseValue());
4661     FalseInst->moveBefore(FalseBranch);
4662   }
4663
4664   // If there was nothing to sink, then arbitrarily choose the 'false' side
4665   // for a new input value to the PHI.
4666   if (TrueBlock == FalseBlock) {
4667     assert(TrueBlock == nullptr &&
4668            "Unexpected basic block transform while optimizing select");
4669
4670     FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false",
4671                                     EndBlock->getParent(), EndBlock);
4672     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
4673   }
4674
4675   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
4676   // If we did not create a new block for one of the 'true' or 'false' paths
4677   // of the condition, it means that side of the branch goes to the end block
4678   // directly and the path originates from the start block from the point of
4679   // view of the new PHI.
4680   if (TrueBlock == nullptr) {
4681     BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
4682     TrueBlock = StartBlock;
4683   } else if (FalseBlock == nullptr) {
4684     BranchInst::Create(TrueBlock, EndBlock, SI->getCondition(), SI);
4685     FalseBlock = StartBlock;
4686   } else {
4687     BranchInst::Create(TrueBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
4688   }
4689
4690   // The select itself is replaced with a PHI Node.
4691   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", &EndBlock->front());
4692   PN->takeName(SI);
4693   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), TrueBlock);
4694   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), FalseBlock);
4695
4696   SI->replaceAllUsesWith(PN);
4697   SI->eraseFromParent();
4698
4699   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
4700   CurInstIterator = StartBlock->end();
4701   ++NumSelectsExpanded;
4702   return true;
4703 }
4704
4705 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
4706   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
4707   int SplatElem = -1;
4708   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
4709     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
4710       return false;
4711     SplatElem = Mask[i];
4712   }
4713
4714   return true;
4715 }
4716
4717 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
4718 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
4719 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
4720 /// codegen can spot all lanes are identical.
4721 bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
4722   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
4723
4724   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
4725   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
4726     return false;
4727
4728   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
4729   // constant splat.
4730   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
4731     return false;
4732
4733   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
4734   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
4735
4736   bool MadeChange = false;
4737   for (User *U : SVI->users()) {
4738     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
4739
4740     // Figure out which BB this ext is used in.
4741     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
4742     if (UserBB == DefBB) continue;
4743
4744     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
4745     if (!UI->isShift()) continue;
4746
4747     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
4748     // already have a copy.
4749     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
4750
4751     if (!InsertedShuffle) {
4752       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
4753       assert(InsertPt != UserBB->end());
4754       InsertedShuffle =
4755           new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
4756                                 SVI->getOperand(2), "", &*InsertPt);
4757     }
4758
4759     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
4760     MadeChange = true;
4761   }
4762
4763   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
4764   if (SVI->use_empty()) {
4765     SVI->eraseFromParent();
4766     MadeChange = true;
4767   }
4768
4769   return MadeChange;
4770 }
4771
4772 bool CodeGenPrepare::optimizeSwitchInst(SwitchInst *SI) {
4773   if (!TLI || !DL)
4774     return false;
4775
4776   Value *Cond = SI->getCondition();
4777   Type *OldType = Cond->getType();
4778   LLVMContext &Context = Cond->getContext();
4779   MVT RegType = TLI->getRegisterType(Context, TLI->getValueType(*DL, OldType));
4780   unsigned RegWidth = RegType.getSizeInBits();
4781
4782   if (RegWidth <= cast<IntegerType>(OldType)->getBitWidth())
4783     return false;
4784
4785   // If the register width is greater than the type width, expand the condition
4786   // of the switch instruction and each case constant to the width of the
4787   // register. By widening the type of the switch condition, subsequent
4788   // comparisons (for case comparisons) will not need to be extended to the
4789   // preferred register width, so we will potentially eliminate N-1 extends,
4790   // where N is the number of cases in the switch.
4791   auto *NewType = Type::getIntNTy(Context, RegWidth);
4792
4793   // Zero-extend the switch condition and case constants unless the switch
4794   // condition is a function argument that is already being sign-extended.
4795   // In that case, we can avoid an unnecessary mask/extension by sign-extending
4796   // everything instead.
4797   Instruction::CastOps ExtType = Instruction::ZExt;
4798   if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Cond))
4799     if (Arg->hasSExtAttr())
4800       ExtType = Instruction::SExt;
4801
4802   auto *ExtInst = CastInst::Create(ExtType, Cond, NewType);
4803   ExtInst->insertBefore(SI);
4804   SI->setCondition(ExtInst);
4805   for (SwitchInst::CaseIt Case : SI->cases()) {
4806     APInt NarrowConst = Case.getCaseValue()->getValue();
4807     APInt WideConst = (ExtType == Instruction::ZExt) ?
4808                       NarrowConst.zext(RegWidth) : NarrowConst.sext(RegWidth);
4809     Case.setValue(ConstantInt::get(Context, WideConst));
4810   }
4811
4812   return true;
4813 }
4814
4815 namespace {
4816 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
4817 /// This class is used to move downward extractelement transition.
4818 /// E.g.,
4819 /// a = vector_op <2 x i32>
4820 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
4821 /// c = scalar_op b
4822 /// store c
4823 ///
4824 /// =>
4825 /// a = vector_op <2 x i32>
4826 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
4827 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
4828 /// * store d
4829 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
4830 /// transition.
4831 class VectorPromoteHelper {
4832   /// DataLayout associated with the current module.
4833   const DataLayout &DL;
4834
4835   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
4836   const TargetLowering &TLI;
4837
4838   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
4839   const TargetTransformInfo &TTI;
4840
4841   /// The transition being moved downwards.
4842   Instruction *Transition;
4843   /// The sequence of instructions to be promoted.
4844   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
4845   /// Cost of combining a store and an extract.
4846   unsigned StoreExtractCombineCost;
4847   /// Instruction that will be combined with the transition.
4848   Instruction *CombineInst;
4849
4850   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
4851   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
4852   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
4853   Instruction *getEndOfTransition() const {
4854     if (InstsToBePromoted.empty())
4855       return Transition;
4856     return InstsToBePromoted.back();
4857   }
4858
4859   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
4860   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
4861   /// c, is at index 0.
4862   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
4863     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4864            "Other kind of transitions are not supported yet");
4865     return 0;
4866   }
4867
4868   /// \brief Return the index of the index in the transition.
4869   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
4870   /// is at index 1.
4871   unsigned getTransitionIdx() const {
4872     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4873            "Other kind of transitions are not supported yet");
4874     return 1;
4875   }
4876
4877   /// \brief Get the type of the transition.
4878   /// This is the type of the original value.
4879   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
4880   /// transition is <2 x i32>.
4881   Type *getTransitionType() const {
4882     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
4883   }
4884
4885   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
4886   /// I.e., we have the following sequence:
4887   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
4888   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
4889   /// =>
4890   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
4891   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
4892   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
4893
4894   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
4895   /// instructions enqueued to be promoted.
4896   bool isProfitableToPromote() {
4897     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4898     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
4899                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
4900                          : -1;
4901     Type *PromotedType = getTransitionType();
4902
4903     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
4904     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
4905     unsigned Align = ST->getAlignment();
4906     // Check if this store is supported.
4907     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
4908             TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
4909             Align)) {
4910       // If this is not supported, there is no way we can combine
4911       // the extract with the store.
4912       return false;
4913     }
4914
4915     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
4916     // scalar to vector.
4917     // The vector chain has to account for the combining cost.
4918     uint64_t ScalarCost =
4919         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
4920     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
4921     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
4922       // Compute the cost.
4923       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
4924       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
4925       // constant.
4926       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
4927       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
4928                             isa<ConstantFP>(Arg0);
4929       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
4930           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4931                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4932       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
4933           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4934                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4935       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
4936           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
4937       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
4938                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
4939     }
4940     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
4941                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
4942     return ScalarCost > VectorCost;
4943   }
4944
4945   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
4946   /// number of elements as the transition.
4947   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
4948   /// across the whole vector.
4949   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
4950   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
4951   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
4952   /// used at the index of the extract.
4953   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
4954     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
4955     if (!UseSplat) {
4956       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
4957       // use a splat constant.
4958       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
4959       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
4960         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
4961       else
4962         UseSplat = true;
4963     }
4964
4965     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
4966     if (UseSplat)
4967       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
4968
4969     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
4970     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
4971     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
4972       if (Idx == ExtractIdx)
4973         ConstVec.push_back(Val);
4974       else
4975         ConstVec.push_back(UndefVal);
4976     }
4977     return ConstantVector::get(ConstVec);
4978   }
4979
4980   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
4981   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
4982   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
4983                                         unsigned OperandIdx) {
4984     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
4985     // the right hand side of a division-like instruction.
4986     if (OperandIdx != 1)
4987       return false;
4988     switch (Use->getOpcode()) {
4989     default:
4990       return false;
4991     case Instruction::SDiv:
4992     case Instruction::UDiv:
4993     case Instruction::SRem:
4994     case Instruction::URem:
4995       return true;
4996     case Instruction::FDiv:
4997     case Instruction::FRem:
4998       return !Use->hasNoNaNs();
4999     }
5000     llvm_unreachable(nullptr);
5001   }
5002
5003 public:
5004   VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
5005                       const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
5006                       unsigned CombineCost)
5007       : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
5008         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
5009     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
5010   }
5011
5012   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
5013   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
5014     // We could support CastInst too.
5015     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
5016   }
5017
5018   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
5019   /// by moving downward the transition through.
5020   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
5021     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
5022     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
5023     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
5024       const Value *Val = U.get();
5025       if (Val == getEndOfTransition()) {
5026         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
5027         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
5028         // division by zero.
5029         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
5030           return false;
5031         continue;
5032       }
5033       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
5034           !isa<ConstantFP>(Val))
5035         return false;
5036     }
5037     // Check that the resulting operation is legal.
5038     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
5039     if (!ISDOpcode)
5040       return false;
5041     return StressStoreExtract ||
5042            TLI.isOperationLegalOrCustom(
5043                ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
5044   }
5045
5046   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
5047   /// with the transition.
5048   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
5049   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
5050
5051   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
5052   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
5053     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
5054   }
5055
5056   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
5057   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
5058     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
5059     CombineInst = ToBeCombined;
5060   }
5061
5062   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
5063   /// is profitable.
5064   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
5065   bool promote() {
5066     // Check if there is something to promote.
5067     // Right now, if we do not have anything to combine with,
5068     // we assume the promotion is not profitable.
5069     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
5070       return false;
5071
5072     // Check cost.
5073     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
5074       return false;
5075
5076     // Promote.
5077     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
5078       promoteImpl(ToBePromoted);
5079     InstsToBePromoted.clear();
5080     return true;
5081   }
5082 };
5083 } // End of anonymous namespace.
5084
5085 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
5086   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
5087   // can be statically promoted.
5088   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
5089   // b = ToBePromoted ty1 a
5090   // Def = Transition ty1 b to ty2
5091   // Move the transition down.
5092   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
5093   // = ... b => = ... Def.
5094   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
5095          "The type of the result of the transition does not match "
5096          "the final type");
5097   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
5098   // 2. Update the type of the uses.
5099   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
5100   Type *TransitionTy = getTransitionType();
5101   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
5102   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
5103   // operands.
5104   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
5105   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
5106     Value *Val = U.get();
5107     Value *NewVal = nullptr;
5108     if (Val == Transition)
5109       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
5110     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
5111              isa<ConstantFP>(Val)) {
5112       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
5113       NewVal = getConstantVector(
5114           cast<Constant>(Val),
5115           isa<UndefValue>(Val) ||
5116               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
5117     } else
5118       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
5119                        "this?");
5120     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
5121   }
5122   Transition->removeFromParent();
5123   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
5124   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
5125 }
5126
5127 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
5128 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
5129 /// has this feature and this is profitable.
5130 bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
5131   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
5132   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
5133       (!StressStoreExtract &&
5134        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
5135                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
5136     return false;
5137
5138   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
5139   // Try to move it down the def-use chain, until:
5140   // - We can combine the transition with its single use
5141   //   => we got rid of the transition.
5142   // - We escape the current basic block
5143   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
5144   //      we do not do that for now.
5145   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
5146   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
5147   VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
5148   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
5149   // beneficial.
5150   while (Inst->hasOneUse()) {
5151     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
5152     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
5153
5154     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
5155       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
5156                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
5157                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
5158       return false;
5159     }
5160
5161     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
5162       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
5163                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
5164       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
5165       bool Changed = VPH.promote();
5166       NumStoreExtractExposed += Changed;
5167       return Changed;
5168     }
5169
5170     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
5171     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
5172       return false;
5173
5174     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
5175
5176     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
5177     Inst = ToBePromoted;
5178   }
5179   return false;
5180 }
5181
5182 bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
5183   // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
5184   // stepping on each other's toes.
5185   if (InsertedInsts.count(I))
5186     return false;
5187
5188   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
5189     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
5190     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
5191     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
5192     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, *DL, TLInfo, nullptr)) {
5193       P->replaceAllUsesWith(V);
5194       P->eraseFromParent();
5195       ++NumPHIsElim;
5196       return true;
5197     }
5198     return false;
5199   }
5200
5201   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
5202     // If the source of the cast is a constant, then this should have
5203     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
5204     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
5205     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
5206     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
5207     // want to forward-subst the cast.
5208     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
5209       return false;
5210
5211     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
5212       return true;
5213
5214     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
5215       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
5216       /// fit in one register
5217       if (TLI &&
5218           TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
5219                              TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
5220               TargetLowering::TypeExpandInteger) {
5221         return SinkCast(CI);
5222       } else {
5223         bool MadeChange = moveExtToFormExtLoad(I);
5224         return MadeChange | optimizeExtUses(I);
5225       }
5226     }
5227     return false;
5228   }
5229
5230   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
5231     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
5232       return OptimizeCmpExpression(CI, TLI);
5233
5234   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
5235     stripInvariantGroupMetadata(*LI);
5236     if (TLI) {
5237       bool Modified = optimizeLoadExt(LI);
5238       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
5239       Modified |= optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
5240       return Modified;
5241     }
5242     return false;
5243   }
5244
5245   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
5246     stripInvariantGroupMetadata(*SI);
5247     if (TLI) {
5248       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
5249       return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
5250                                 SI->getOperand(0)->getType(), AS);
5251     }
5252     return false;
5253   }
5254
5255   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
5256
5257   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
5258                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
5259     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
5260     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
5261       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
5262
5263     return false;
5264   }
5265
5266   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
5267     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
5268       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
5269       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
5270                                         GEPI->getName(), GEPI);
5271       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
5272       GEPI->eraseFromParent();
5273       ++NumGEPsElim;
5274       optimizeInst(NC, ModifiedDT);
5275       return true;
5276     }
5277     return false;
5278   }
5279
5280   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
5281     return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
5282
5283   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
5284     return optimizeSelectInst(SI);
5285
5286   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
5287     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
5288
5289   if (auto *Switch = dyn_cast<SwitchInst>(I))
5290     return optimizeSwitchInst(Switch);
5291
5292   if (isa<ExtractElementInst>(I))
5293     return optimizeExtractElementInst(I);
5294
5295   return false;
5296 }
5297
5298 /// Given an OR instruction, check to see if this is a bitreverse
5299 /// idiom. If so, insert the new intrinsic and return true.
5300 static bool makeBitReverse(Instruction &I, const DataLayout &DL,
5301                            const TargetLowering &TLI) {
5302   if (!I.getType()->isIntegerTy() ||
5303       !TLI.isOperationLegalOrCustom(ISD::BITREVERSE,
5304                                     TLI.getValueType(DL, I.getType(), true)))
5305     return false;
5306
5307   SmallVector<Instruction*, 4> Insts;
5308   if (!recognizeBSwapOrBitReverseIdiom(&I, false, true, Insts))
5309     return false;
5310   Instruction *LastInst = Insts.back();
5311   I.replaceAllUsesWith(LastInst);
5312   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(&I);
5313   return true;
5314 }
5315
5316 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
5317 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
5318 // selection.
5319 bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
5320   SunkAddrs.clear();
5321   bool MadeChange = false;
5322
5323   CurInstIterator = BB.begin();
5324   while (CurInstIterator != BB.end()) {
5325     MadeChange |= optimizeInst(&*CurInstIterator++, ModifiedDT);
5326     if (ModifiedDT)
5327       return true;
5328   }
5329
5330   bool MadeBitReverse = true;
5331   while (TLI && MadeBitReverse) {
5332     MadeBitReverse = false;
5333     for (auto &I : reverse(BB)) {
5334       if (makeBitReverse(I, *DL, *TLI)) {
5335         MadeBitReverse = MadeChange = true;
5336         ModifiedDT = true;
5337         break;
5338       }
5339     }
5340   }
5341   MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
5342
5343   return MadeChange;
5344 }
5345
5346 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
5347 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
5348 // find a node corresponding to the value.
5349 bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
5350   bool MadeChange = false;
5351   for (BasicBlock &BB : F) {
5352     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
5353     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
5354       Instruction *Insn = &*BI++;
5355       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
5356       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
5357       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
5358       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
5359       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
5360       // where said address is used.
5361       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
5362         PrevNonDbgInst = Insn;
5363         continue;
5364       }
5365
5366       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
5367       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
5368         // If VI is a phi in a block with an EHPad terminator, we can't insert
5369         // after it.
5370         if (isa<PHINode>(VI) && VI->getParent()->getTerminator()->isEHPad())
5371           continue;
5372         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
5373         DVI->removeFromParent();
5374         if (isa<PHINode>(VI))
5375           DVI->insertBefore(&*VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
5376         else
5377           DVI->insertAfter(VI);
5378         MadeChange = true;
5379         ++NumDbgValueMoved;
5380       }
5381     }
5382   }
5383   return MadeChange;
5384 }
5385
5386 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
5387 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
5388 // target supports folding these into a single instruction, sink the
5389 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
5390 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
5391 // searched for.
5392 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
5393   if (!EnableAndCmpSinking)
5394     return false;
5395   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
5396     return false;
5397   bool MadeChange = false;
5398   for (BasicBlock &BB : F) {
5399     // Does this BB end with the following?
5400     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
5401     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
5402     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
5403     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
5404     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
5405       continue;
5406     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
5407     if (!Cmp || Cmp->getParent() != &BB)
5408       continue;
5409     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
5410     if (!Zero || !Zero->isZero())
5411       continue;
5412     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
5413     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != &BB)
5414       continue;
5415     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
5416     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
5417       continue;
5418     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB.dump());
5419
5420     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
5421     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
5422     // track of which BBs we insert into.
5423     for (Use &TheUse : Cmp->uses()) {
5424       // Find brcc use.
5425       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(TheUse);
5426       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
5427         continue;
5428       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
5429       if (UserBB == &BB) continue;
5430       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
5431
5432       // Sink the "and; icmp" to use.
5433       MadeChange = true;
5434       BinaryOperator *NewAnd =
5435         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
5436                                   BrccUser);
5437       CmpInst *NewCmp =
5438         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
5439                         "", BrccUser);
5440       TheUse = NewCmp;
5441       ++NumAndCmpsMoved;
5442       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
5443     }
5444   }
5445   return MadeChange;
5446 }
5447
5448 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
5449 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
5450   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
5451   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
5452   NewTrue = NewTrue / Scale;
5453   NewFalse = NewFalse / Scale;
5454 }
5455
5456 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
5457 /// \code
5458 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
5459 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
5460 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
5461 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
5462 /// \endcode
5463 /// into multiple branch instructions like:
5464 /// \code
5465 ///   bb1:
5466 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
5467 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
5468 ///   bb2:
5469 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
5470 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
5471 /// \endcode
5472 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
5473 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
5474 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
5475 ///
5476 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
5477 ///
5478 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
5479   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
5480     return false;
5481
5482   bool MadeChange = false;
5483   for (auto &BB : F) {
5484     // Does this BB end with the following?
5485     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
5486     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
5487     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
5488     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
5489     BinaryOperator *LogicOp;
5490     BasicBlock *TBB, *FBB;
5491     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
5492       continue;
5493
5494     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
5495     if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
5496       continue;
5497
5498     unsigned Opc;
5499     Value *Cond1, *Cond2;
5500     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
5501                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
5502       Opc = Instruction::And;
5503     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
5504                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
5505       Opc = Instruction::Or;
5506     else
5507       continue;
5508
5509     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
5510         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
5511       continue;
5512
5513     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
5514
5515     // Create a new BB.
5516     auto TmpBB =
5517         BasicBlock::Create(BB.getContext(), BB.getName() + ".cond.split",
5518                            BB.getParent(), BB.getNextNode());
5519
5520     // Update original basic block by using the first condition directly by the
5521     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
5522     Br1->setCondition(Cond1);
5523     LogicOp->eraseFromParent();
5524
5525     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
5526     // successor of the original branch instruction.
5527     if (Opc == Instruction::And)
5528       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
5529     else
5530       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
5531
5532     // Fill in the new basic block.
5533     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
5534     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
5535       I->removeFromParent();
5536       I->insertBefore(Br2);
5537     }
5538
5539     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
5540     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
5541     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
5542     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
5543     // now the same successor. Depending on the original branch condition
5544     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
5545     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
5546     // This doesn't change the successor order of the just created branch
5547     // instruction (or any other instruction).
5548     if (Opc == Instruction::Or)
5549       std::swap(TBB, FBB);
5550
5551     // Replace the old BB with the new BB.
5552     for (auto &I : *TBB) {
5553       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
5554       if (!PN)
5555         break;
5556       int i;
5557       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
5558         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
5559     }
5560
5561     // Add another incoming edge form the new BB.
5562     for (auto &I : *FBB) {
5563       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
5564       if (!PN)
5565         break;
5566       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
5567       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
5568     }
5569
5570     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
5571     // FindMergedConditions).
5572     if (Opc == Instruction::Or) {
5573       // Codegen X | Y as:
5574       // BB1:
5575       //   jmp_if_X TBB
5576       //   jmp TmpBB
5577       // TmpBB:
5578       //   jmp_if_Y TBB
5579       //   jmp FBB
5580       //
5581
5582       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
5583       // The requirement is that
5584       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
5585       //     = TrueProb for orignal BB.
5586       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
5587       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
5588       // assumes that
5589       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
5590       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
5591       // TmpBB, but the math is more complicated.
5592       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
5593       if (Br1->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
5594         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
5595         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
5596         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5597         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
5598                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5599
5600         NewTrueWeight = TrueWeight;
5601         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
5602         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5603         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
5604                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5605       }
5606     } else {
5607       // Codegen X & Y as:
5608       // BB1:
5609       //   jmp_if_X TmpBB
5610       //   jmp FBB
5611       // TmpBB:
5612       //   jmp_if_Y TBB
5613       //   jmp FBB
5614       //
5615       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
5616
5617       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
5618       // The requirement is that
5619       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
5620       //     = FalseProb for orignal BB.
5621       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
5622       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
5623       // assumes that
5624       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
5625       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
5626       if (Br1->extractProfMetadata(TrueWeight, FalseWeight)) {
5627         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
5628         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
5629         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5630         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
5631                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5632
5633         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
5634         NewFalseWeight = FalseWeight;
5635         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
5636         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
5637                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
5638       }
5639     }
5640
5641     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
5642     // available to CodeGenPrepare.
5643     ModifiedDT = true;
5644
5645     MadeChange = true;
5646
5647     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
5648           TmpBB->dump());
5649   }
5650   return MadeChange;
5651 }
5652
5653 void CodeGenPrepare::stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I) {
5654   if (auto *InvariantMD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
5655     I.dropUnknownNonDebugMetadata(InvariantMD->getMetadataID());
5656 }