]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/LoopIdiomRecognize.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r304149, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / LoopIdiomRecognize.cpp
1 //===-- LoopIdiomRecognize.cpp - Loop idiom recognition -------------------===//
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 implements an idiom recognizer that transforms simple loops into a
11 // non-loop form.  In cases that this kicks in, it can be a significant
12 // performance win.
13 //
14 // If compiling for code size we avoid idiom recognition if the resulting
15 // code could be larger than the code for the original loop. One way this could
16 // happen is if the loop is not removable after idiom recognition due to the
17 // presence of non-idiom instructions. The initial implementation of the
18 // heuristics applies to idioms in multi-block loops.
19 //
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21 //
22 // TODO List:
23 //
24 // Future loop memory idioms to recognize:
25 //   memcmp, memmove, strlen, etc.
26 // Future floating point idioms to recognize in -ffast-math mode:
27 //   fpowi
28 // Future integer operation idioms to recognize:
29 //   ctpop, ctlz, cttz
30 //
31 // Beware that isel's default lowering for ctpop is highly inefficient for
32 // i64 and larger types when i64 is legal and the value has few bits set.  It
33 // would be good to enhance isel to emit a loop for ctpop in this case.
34 //
35 // This could recognize common matrix multiplies and dot product idioms and
36 // replace them with calls to BLAS (if linked in??).
37 //
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39
40 #include "llvm/Transforms/Scalar/LoopIdiomRecognize.h"
41 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
42 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
43 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
44 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
45 #include "llvm/Analysis/BasicAliasAnalysis.h"
46 #include "llvm/Analysis/GlobalsModRef.h"
47 #include "llvm/Analysis/LoopAccessAnalysis.h"
48 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
49 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionAliasAnalysis.h"
50 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
51 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
52 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
53 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
54 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
55 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
56 #include "llvm/IR/Dominators.h"
57 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
58 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
59 #include "llvm/IR/Module.h"
60 #include "llvm/Support/Debug.h"
61 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
62 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
63 #include "llvm/Transforms/Scalar/LoopPassManager.h"
64 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
65 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
66 #include "llvm/Transforms/Utils/LoopUtils.h"
67 using namespace llvm;
68
69 #define DEBUG_TYPE "loop-idiom"
70
71 STATISTIC(NumMemSet, "Number of memset's formed from loop stores");
72 STATISTIC(NumMemCpy, "Number of memcpy's formed from loop load+stores");
73
74 static cl::opt<bool> UseLIRCodeSizeHeurs(
75     "use-lir-code-size-heurs",
76     cl::desc("Use loop idiom recognition code size heuristics when compiling"
77              "with -Os/-Oz"),
78     cl::init(true), cl::Hidden);
79
80 namespace {
81
82 class LoopIdiomRecognize {
83   Loop *CurLoop;
84   AliasAnalysis *AA;
85   DominatorTree *DT;
86   LoopInfo *LI;
87   ScalarEvolution *SE;
88   TargetLibraryInfo *TLI;
89   const TargetTransformInfo *TTI;
90   const DataLayout *DL;
91   bool ApplyCodeSizeHeuristics;
92
93 public:
94   explicit LoopIdiomRecognize(AliasAnalysis *AA, DominatorTree *DT,
95                               LoopInfo *LI, ScalarEvolution *SE,
96                               TargetLibraryInfo *TLI,
97                               const TargetTransformInfo *TTI,
98                               const DataLayout *DL)
99       : CurLoop(nullptr), AA(AA), DT(DT), LI(LI), SE(SE), TLI(TLI), TTI(TTI),
100         DL(DL) {}
101
102   bool runOnLoop(Loop *L);
103
104 private:
105   typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
106   typedef MapVector<Value *, StoreList> StoreListMap;
107   StoreListMap StoreRefsForMemset;
108   StoreListMap StoreRefsForMemsetPattern;
109   StoreList StoreRefsForMemcpy;
110   bool HasMemset;
111   bool HasMemsetPattern;
112   bool HasMemcpy;
113   /// Return code for isLegalStore()
114   enum LegalStoreKind {
115     None = 0,
116     Memset,
117     MemsetPattern,
118     Memcpy,
119     DontUse // Dummy retval never to be used. Allows catching errors in retval
120             // handling.
121   };
122
123   /// \name Countable Loop Idiom Handling
124   /// @{
125
126   bool runOnCountableLoop();
127   bool runOnLoopBlock(BasicBlock *BB, const SCEV *BECount,
128                       SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitBlocks);
129
130   void collectStores(BasicBlock *BB);
131   LegalStoreKind isLegalStore(StoreInst *SI);
132   bool processLoopStores(SmallVectorImpl<StoreInst *> &SL, const SCEV *BECount,
133                          bool ForMemset);
134   bool processLoopMemSet(MemSetInst *MSI, const SCEV *BECount);
135
136   bool processLoopStridedStore(Value *DestPtr, unsigned StoreSize,
137                                unsigned StoreAlignment, Value *StoredVal,
138                                Instruction *TheStore,
139                                SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Stores,
140                                const SCEVAddRecExpr *Ev, const SCEV *BECount,
141                                bool NegStride, bool IsLoopMemset = false);
142   bool processLoopStoreOfLoopLoad(StoreInst *SI, const SCEV *BECount);
143   bool avoidLIRForMultiBlockLoop(bool IsMemset = false,
144                                  bool IsLoopMemset = false);
145
146   /// @}
147   /// \name Noncountable Loop Idiom Handling
148   /// @{
149
150   bool runOnNoncountableLoop();
151
152   bool recognizePopcount();
153   void transformLoopToPopcount(BasicBlock *PreCondBB, Instruction *CntInst,
154                                PHINode *CntPhi, Value *Var);
155   bool recognizeAndInsertCTLZ();
156   void transformLoopToCountable(BasicBlock *PreCondBB, Instruction *CntInst,
157                                 PHINode *CntPhi, Value *Var, const DebugLoc DL,
158                                 bool ZeroCheck, bool IsCntPhiUsedOutsideLoop);
159
160   /// @}
161 };
162
163 class LoopIdiomRecognizeLegacyPass : public LoopPass {
164 public:
165   static char ID;
166   explicit LoopIdiomRecognizeLegacyPass() : LoopPass(ID) {
167     initializeLoopIdiomRecognizeLegacyPassPass(
168         *PassRegistry::getPassRegistry());
169   }
170
171   bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) override {
172     if (skipLoop(L))
173       return false;
174
175     AliasAnalysis *AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
176     DominatorTree *DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
177     LoopInfo *LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
178     ScalarEvolution *SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
179     TargetLibraryInfo *TLI =
180         &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
181     const TargetTransformInfo *TTI =
182         &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(
183             *L->getHeader()->getParent());
184     const DataLayout *DL = &L->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
185
186     LoopIdiomRecognize LIR(AA, DT, LI, SE, TLI, TTI, DL);
187     return LIR.runOnLoop(L);
188   }
189
190   /// This transformation requires natural loop information & requires that
191   /// loop preheaders be inserted into the CFG.
192   ///
193   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
194     AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
195     AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
196     getLoopAnalysisUsage(AU);
197   }
198 };
199 } // End anonymous namespace.
200
201 PreservedAnalyses LoopIdiomRecognizePass::run(Loop &L, LoopAnalysisManager &AM,
202                                               LoopStandardAnalysisResults &AR,
203                                               LPMUpdater &) {
204   const auto *DL = &L.getHeader()->getModule()->getDataLayout();
205
206   LoopIdiomRecognize LIR(&AR.AA, &AR.DT, &AR.LI, &AR.SE, &AR.TLI, &AR.TTI, DL);
207   if (!LIR.runOnLoop(&L))
208     return PreservedAnalyses::all();
209
210   return getLoopPassPreservedAnalyses();
211 }
212
213 char LoopIdiomRecognizeLegacyPass::ID = 0;
214 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopIdiomRecognizeLegacyPass, "loop-idiom",
215                       "Recognize loop idioms", false, false)
216 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopPass)
217 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
218 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
219 INITIALIZE_PASS_END(LoopIdiomRecognizeLegacyPass, "loop-idiom",
220                     "Recognize loop idioms", false, false)
221
222 Pass *llvm::createLoopIdiomPass() { return new LoopIdiomRecognizeLegacyPass(); }
223
224 static void deleteDeadInstruction(Instruction *I) {
225   I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
226   I->eraseFromParent();
227 }
228
229 //===----------------------------------------------------------------------===//
230 //
231 //          Implementation of LoopIdiomRecognize
232 //
233 //===----------------------------------------------------------------------===//
234
235 bool LoopIdiomRecognize::runOnLoop(Loop *L) {
236   CurLoop = L;
237   // If the loop could not be converted to canonical form, it must have an
238   // indirectbr in it, just give up.
239   if (!L->getLoopPreheader())
240     return false;
241
242   // Disable loop idiom recognition if the function's name is a common idiom.
243   StringRef Name = L->getHeader()->getParent()->getName();
244   if (Name == "memset" || Name == "memcpy")
245     return false;
246
247   // Determine if code size heuristics need to be applied.
248   ApplyCodeSizeHeuristics =
249       L->getHeader()->getParent()->optForSize() && UseLIRCodeSizeHeurs;
250
251   HasMemset = TLI->has(LibFunc_memset);
252   HasMemsetPattern = TLI->has(LibFunc_memset_pattern16);
253   HasMemcpy = TLI->has(LibFunc_memcpy);
254
255   if (HasMemset || HasMemsetPattern || HasMemcpy)
256     if (SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L))
257       return runOnCountableLoop();
258
259   return runOnNoncountableLoop();
260 }
261
262 bool LoopIdiomRecognize::runOnCountableLoop() {
263   const SCEV *BECount = SE->getBackedgeTakenCount(CurLoop);
264   assert(!isa<SCEVCouldNotCompute>(BECount) &&
265          "runOnCountableLoop() called on a loop without a predictable"
266          "backedge-taken count");
267
268   // If this loop executes exactly one time, then it should be peeled, not
269   // optimized by this pass.
270   if (const SCEVConstant *BECst = dyn_cast<SCEVConstant>(BECount))
271     if (BECst->getAPInt() == 0)
272       return false;
273
274   SmallVector<BasicBlock *, 8> ExitBlocks;
275   CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
276
277   DEBUG(dbgs() << "loop-idiom Scanning: F["
278                << CurLoop->getHeader()->getParent()->getName() << "] Loop %"
279                << CurLoop->getHeader()->getName() << "\n");
280
281   bool MadeChange = false;
282
283   // The following transforms hoist stores/memsets into the loop pre-header.
284   // Give up if the loop has instructions may throw.
285   LoopSafetyInfo SafetyInfo;
286   computeLoopSafetyInfo(&SafetyInfo, CurLoop);
287   if (SafetyInfo.MayThrow)
288     return MadeChange;
289
290   // Scan all the blocks in the loop that are not in subloops.
291   for (auto *BB : CurLoop->getBlocks()) {
292     // Ignore blocks in subloops.
293     if (LI->getLoopFor(BB) != CurLoop)
294       continue;
295
296     MadeChange |= runOnLoopBlock(BB, BECount, ExitBlocks);
297   }
298   return MadeChange;
299 }
300
301 static unsigned getStoreSizeInBytes(StoreInst *SI, const DataLayout *DL) {
302   uint64_t SizeInBits = DL->getTypeSizeInBits(SI->getValueOperand()->getType());
303   assert(((SizeInBits & 7) || (SizeInBits >> 32) == 0) &&
304          "Don't overflow unsigned.");
305   return (unsigned)SizeInBits >> 3;
306 }
307
308 static APInt getStoreStride(const SCEVAddRecExpr *StoreEv) {
309   const SCEVConstant *ConstStride = cast<SCEVConstant>(StoreEv->getOperand(1));
310   return ConstStride->getAPInt();
311 }
312
313 /// getMemSetPatternValue - If a strided store of the specified value is safe to
314 /// turn into a memset_pattern16, return a ConstantArray of 16 bytes that should
315 /// be passed in.  Otherwise, return null.
316 ///
317 /// Note that we don't ever attempt to use memset_pattern8 or 4, because these
318 /// just replicate their input array and then pass on to memset_pattern16.
319 static Constant *getMemSetPatternValue(Value *V, const DataLayout *DL) {
320   // If the value isn't a constant, we can't promote it to being in a constant
321   // array.  We could theoretically do a store to an alloca or something, but
322   // that doesn't seem worthwhile.
323   Constant *C = dyn_cast<Constant>(V);
324   if (!C)
325     return nullptr;
326
327   // Only handle simple values that are a power of two bytes in size.
328   uint64_t Size = DL->getTypeSizeInBits(V->getType());
329   if (Size == 0 || (Size & 7) || (Size & (Size - 1)))
330     return nullptr;
331
332   // Don't care enough about darwin/ppc to implement this.
333   if (DL->isBigEndian())
334     return nullptr;
335
336   // Convert to size in bytes.
337   Size /= 8;
338
339   // TODO: If CI is larger than 16-bytes, we can try slicing it in half to see
340   // if the top and bottom are the same (e.g. for vectors and large integers).
341   if (Size > 16)
342     return nullptr;
343
344   // If the constant is exactly 16 bytes, just use it.
345   if (Size == 16)
346     return C;
347
348   // Otherwise, we'll use an array of the constants.
349   unsigned ArraySize = 16 / Size;
350   ArrayType *AT = ArrayType::get(V->getType(), ArraySize);
351   return ConstantArray::get(AT, std::vector<Constant *>(ArraySize, C));
352 }
353
354 LoopIdiomRecognize::LegalStoreKind
355 LoopIdiomRecognize::isLegalStore(StoreInst *SI) {
356   // Don't touch volatile stores.
357   if (!SI->isSimple())
358     return LegalStoreKind::None;
359
360   // Don't convert stores of non-integral pointer types to memsets (which stores
361   // integers).
362   if (DL->isNonIntegralPointerType(SI->getValueOperand()->getType()))
363     return LegalStoreKind::None;
364
365   // Avoid merging nontemporal stores.
366   if (SI->getMetadata(LLVMContext::MD_nontemporal))
367     return LegalStoreKind::None;
368
369   Value *StoredVal = SI->getValueOperand();
370   Value *StorePtr = SI->getPointerOperand();
371
372   // Reject stores that are so large that they overflow an unsigned.
373   uint64_t SizeInBits = DL->getTypeSizeInBits(StoredVal->getType());
374   if ((SizeInBits & 7) || (SizeInBits >> 32) != 0)
375     return LegalStoreKind::None;
376
377   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
378   // loop, which indicates a strided store.  If we have something else, it's a
379   // random store we can't handle.
380   const SCEVAddRecExpr *StoreEv =
381       dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(StorePtr));
382   if (!StoreEv || StoreEv->getLoop() != CurLoop || !StoreEv->isAffine())
383     return LegalStoreKind::None;
384
385   // Check to see if we have a constant stride.
386   if (!isa<SCEVConstant>(StoreEv->getOperand(1)))
387     return LegalStoreKind::None;
388
389   // See if the store can be turned into a memset.
390
391   // If the stored value is a byte-wise value (like i32 -1), then it may be
392   // turned into a memset of i8 -1, assuming that all the consecutive bytes
393   // are stored.  A store of i32 0x01020304 can never be turned into a memset,
394   // but it can be turned into memset_pattern if the target supports it.
395   Value *SplatValue = isBytewiseValue(StoredVal);
396   Constant *PatternValue = nullptr;
397
398   // If we're allowed to form a memset, and the stored value would be
399   // acceptable for memset, use it.
400   if (HasMemset && SplatValue &&
401       // Verify that the stored value is loop invariant.  If not, we can't
402       // promote the memset.
403       CurLoop->isLoopInvariant(SplatValue)) {
404     // It looks like we can use SplatValue.
405     return LegalStoreKind::Memset;
406   } else if (HasMemsetPattern &&
407              // Don't create memset_pattern16s with address spaces.
408              StorePtr->getType()->getPointerAddressSpace() == 0 &&
409              (PatternValue = getMemSetPatternValue(StoredVal, DL))) {
410     // It looks like we can use PatternValue!
411     return LegalStoreKind::MemsetPattern;
412   }
413
414   // Otherwise, see if the store can be turned into a memcpy.
415   if (HasMemcpy) {
416     // Check to see if the stride matches the size of the store.  If so, then we
417     // know that every byte is touched in the loop.
418     APInt Stride = getStoreStride(StoreEv);
419     unsigned StoreSize = getStoreSizeInBytes(SI, DL);
420     if (StoreSize != Stride && StoreSize != -Stride)
421       return LegalStoreKind::None;
422
423     // The store must be feeding a non-volatile load.
424     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
425     if (!LI || !LI->isSimple())
426       return LegalStoreKind::None;
427
428     // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
429     // loop, which indicates a strided load.  If we have something else, it's a
430     // random load we can't handle.
431     const SCEVAddRecExpr *LoadEv =
432         dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(LI->getPointerOperand()));
433     if (!LoadEv || LoadEv->getLoop() != CurLoop || !LoadEv->isAffine())
434       return LegalStoreKind::None;
435
436     // The store and load must share the same stride.
437     if (StoreEv->getOperand(1) != LoadEv->getOperand(1))
438       return LegalStoreKind::None;
439
440     // Success.  This store can be converted into a memcpy.
441     return LegalStoreKind::Memcpy;
442   }
443   // This store can't be transformed into a memset/memcpy.
444   return LegalStoreKind::None;
445 }
446
447 void LoopIdiomRecognize::collectStores(BasicBlock *BB) {
448   StoreRefsForMemset.clear();
449   StoreRefsForMemsetPattern.clear();
450   StoreRefsForMemcpy.clear();
451   for (Instruction &I : *BB) {
452     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I);
453     if (!SI)
454       continue;
455
456     // Make sure this is a strided store with a constant stride.
457     switch (isLegalStore(SI)) {
458     case LegalStoreKind::None:
459       // Nothing to do
460       break;
461     case LegalStoreKind::Memset: {
462       // Find the base pointer.
463       Value *Ptr = GetUnderlyingObject(SI->getPointerOperand(), *DL);
464       StoreRefsForMemset[Ptr].push_back(SI);
465     } break;
466     case LegalStoreKind::MemsetPattern: {
467       // Find the base pointer.
468       Value *Ptr = GetUnderlyingObject(SI->getPointerOperand(), *DL);
469       StoreRefsForMemsetPattern[Ptr].push_back(SI);
470     } break;
471     case LegalStoreKind::Memcpy:
472       StoreRefsForMemcpy.push_back(SI);
473       break;
474     default:
475       assert(false && "unhandled return value");
476       break;
477     }
478   }
479 }
480
481 /// runOnLoopBlock - Process the specified block, which lives in a counted loop
482 /// with the specified backedge count.  This block is known to be in the current
483 /// loop and not in any subloops.
484 bool LoopIdiomRecognize::runOnLoopBlock(
485     BasicBlock *BB, const SCEV *BECount,
486     SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitBlocks) {
487   // We can only promote stores in this block if they are unconditionally
488   // executed in the loop.  For a block to be unconditionally executed, it has
489   // to dominate all the exit blocks of the loop.  Verify this now.
490   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
491     if (!DT->dominates(BB, ExitBlocks[i]))
492       return false;
493
494   bool MadeChange = false;
495   // Look for store instructions, which may be optimized to memset/memcpy.
496   collectStores(BB);
497
498   // Look for a single store or sets of stores with a common base, which can be
499   // optimized into a memset (memset_pattern).  The latter most commonly happens
500   // with structs and handunrolled loops.
501   for (auto &SL : StoreRefsForMemset)
502     MadeChange |= processLoopStores(SL.second, BECount, true);
503
504   for (auto &SL : StoreRefsForMemsetPattern)
505     MadeChange |= processLoopStores(SL.second, BECount, false);
506
507   // Optimize the store into a memcpy, if it feeds an similarly strided load.
508   for (auto &SI : StoreRefsForMemcpy)
509     MadeChange |= processLoopStoreOfLoopLoad(SI, BECount);
510
511   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
512     Instruction *Inst = &*I++;
513     // Look for memset instructions, which may be optimized to a larger memset.
514     if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(Inst)) {
515       WeakTrackingVH InstPtr(&*I);
516       if (!processLoopMemSet(MSI, BECount))
517         continue;
518       MadeChange = true;
519
520       // If processing the memset invalidated our iterator, start over from the
521       // top of the block.
522       if (!InstPtr)
523         I = BB->begin();
524       continue;
525     }
526   }
527
528   return MadeChange;
529 }
530
531 /// processLoopStores - See if this store(s) can be promoted to a memset.
532 bool LoopIdiomRecognize::processLoopStores(SmallVectorImpl<StoreInst *> &SL,
533                                            const SCEV *BECount,
534                                            bool ForMemset) {
535   // Try to find consecutive stores that can be transformed into memsets.
536   SetVector<StoreInst *> Heads, Tails;
537   SmallDenseMap<StoreInst *, StoreInst *> ConsecutiveChain;
538
539   // Do a quadratic search on all of the given stores and find
540   // all of the pairs of stores that follow each other.
541   SmallVector<unsigned, 16> IndexQueue;
542   for (unsigned i = 0, e = SL.size(); i < e; ++i) {
543     assert(SL[i]->isSimple() && "Expected only non-volatile stores.");
544
545     Value *FirstStoredVal = SL[i]->getValueOperand();
546     Value *FirstStorePtr = SL[i]->getPointerOperand();
547     const SCEVAddRecExpr *FirstStoreEv =
548         cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(FirstStorePtr));
549     APInt FirstStride = getStoreStride(FirstStoreEv);
550     unsigned FirstStoreSize = getStoreSizeInBytes(SL[i], DL);
551
552     // See if we can optimize just this store in isolation.
553     if (FirstStride == FirstStoreSize || -FirstStride == FirstStoreSize) {
554       Heads.insert(SL[i]);
555       continue;
556     }
557
558     Value *FirstSplatValue = nullptr;
559     Constant *FirstPatternValue = nullptr;
560
561     if (ForMemset)
562       FirstSplatValue = isBytewiseValue(FirstStoredVal);
563     else
564       FirstPatternValue = getMemSetPatternValue(FirstStoredVal, DL);
565
566     assert((FirstSplatValue || FirstPatternValue) &&
567            "Expected either splat value or pattern value.");
568
569     IndexQueue.clear();
570     // If a store has multiple consecutive store candidates, search Stores
571     // array according to the sequence: from i+1 to e, then from i-1 to 0.
572     // This is because usually pairing with immediate succeeding or preceding
573     // candidate create the best chance to find memset opportunity.
574     unsigned j = 0;
575     for (j = i + 1; j < e; ++j)
576       IndexQueue.push_back(j);
577     for (j = i; j > 0; --j)
578       IndexQueue.push_back(j - 1);
579
580     for (auto &k : IndexQueue) {
581       assert(SL[k]->isSimple() && "Expected only non-volatile stores.");
582       Value *SecondStorePtr = SL[k]->getPointerOperand();
583       const SCEVAddRecExpr *SecondStoreEv =
584           cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(SecondStorePtr));
585       APInt SecondStride = getStoreStride(SecondStoreEv);
586
587       if (FirstStride != SecondStride)
588         continue;
589
590       Value *SecondStoredVal = SL[k]->getValueOperand();
591       Value *SecondSplatValue = nullptr;
592       Constant *SecondPatternValue = nullptr;
593
594       if (ForMemset)
595         SecondSplatValue = isBytewiseValue(SecondStoredVal);
596       else
597         SecondPatternValue = getMemSetPatternValue(SecondStoredVal, DL);
598
599       assert((SecondSplatValue || SecondPatternValue) &&
600              "Expected either splat value or pattern value.");
601
602       if (isConsecutiveAccess(SL[i], SL[k], *DL, *SE, false)) {
603         if (ForMemset) {
604           if (FirstSplatValue != SecondSplatValue)
605             continue;
606         } else {
607           if (FirstPatternValue != SecondPatternValue)
608             continue;
609         }
610         Tails.insert(SL[k]);
611         Heads.insert(SL[i]);
612         ConsecutiveChain[SL[i]] = SL[k];
613         break;
614       }
615     }
616   }
617
618   // We may run into multiple chains that merge into a single chain. We mark the
619   // stores that we transformed so that we don't visit the same store twice.
620   SmallPtrSet<Value *, 16> TransformedStores;
621   bool Changed = false;
622
623   // For stores that start but don't end a link in the chain:
624   for (SetVector<StoreInst *>::iterator it = Heads.begin(), e = Heads.end();
625        it != e; ++it) {
626     if (Tails.count(*it))
627       continue;
628
629     // We found a store instr that starts a chain. Now follow the chain and try
630     // to transform it.
631     SmallPtrSet<Instruction *, 8> AdjacentStores;
632     StoreInst *I = *it;
633
634     StoreInst *HeadStore = I;
635     unsigned StoreSize = 0;
636
637     // Collect the chain into a list.
638     while (Tails.count(I) || Heads.count(I)) {
639       if (TransformedStores.count(I))
640         break;
641       AdjacentStores.insert(I);
642
643       StoreSize += getStoreSizeInBytes(I, DL);
644       // Move to the next value in the chain.
645       I = ConsecutiveChain[I];
646     }
647
648     Value *StoredVal = HeadStore->getValueOperand();
649     Value *StorePtr = HeadStore->getPointerOperand();
650     const SCEVAddRecExpr *StoreEv = cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(StorePtr));
651     APInt Stride = getStoreStride(StoreEv);
652
653     // Check to see if the stride matches the size of the stores.  If so, then
654     // we know that every byte is touched in the loop.
655     if (StoreSize != Stride && StoreSize != -Stride)
656       continue;
657
658     bool NegStride = StoreSize == -Stride;
659
660     if (processLoopStridedStore(StorePtr, StoreSize, HeadStore->getAlignment(),
661                                 StoredVal, HeadStore, AdjacentStores, StoreEv,
662                                 BECount, NegStride)) {
663       TransformedStores.insert(AdjacentStores.begin(), AdjacentStores.end());
664       Changed = true;
665     }
666   }
667
668   return Changed;
669 }
670
671 /// processLoopMemSet - See if this memset can be promoted to a large memset.
672 bool LoopIdiomRecognize::processLoopMemSet(MemSetInst *MSI,
673                                            const SCEV *BECount) {
674   // We can only handle non-volatile memsets with a constant size.
675   if (MSI->isVolatile() || !isa<ConstantInt>(MSI->getLength()))
676     return false;
677
678   // If we're not allowed to hack on memset, we fail.
679   if (!HasMemset)
680     return false;
681
682   Value *Pointer = MSI->getDest();
683
684   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
685   // loop, which indicates a strided store.  If we have something else, it's a
686   // random store we can't handle.
687   const SCEVAddRecExpr *Ev = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(Pointer));
688   if (!Ev || Ev->getLoop() != CurLoop || !Ev->isAffine())
689     return false;
690
691   // Reject memsets that are so large that they overflow an unsigned.
692   uint64_t SizeInBytes = cast<ConstantInt>(MSI->getLength())->getZExtValue();
693   if ((SizeInBytes >> 32) != 0)
694     return false;
695
696   // Check to see if the stride matches the size of the memset.  If so, then we
697   // know that every byte is touched in the loop.
698   const SCEVConstant *ConstStride = dyn_cast<SCEVConstant>(Ev->getOperand(1));
699   if (!ConstStride)
700     return false;
701
702   APInt Stride = ConstStride->getAPInt();
703   if (SizeInBytes != Stride && SizeInBytes != -Stride)
704     return false;
705
706   // Verify that the memset value is loop invariant.  If not, we can't promote
707   // the memset.
708   Value *SplatValue = MSI->getValue();
709   if (!SplatValue || !CurLoop->isLoopInvariant(SplatValue))
710     return false;
711
712   SmallPtrSet<Instruction *, 1> MSIs;
713   MSIs.insert(MSI);
714   bool NegStride = SizeInBytes == -Stride;
715   return processLoopStridedStore(Pointer, (unsigned)SizeInBytes,
716                                  MSI->getAlignment(), SplatValue, MSI, MSIs, Ev,
717                                  BECount, NegStride, /*IsLoopMemset=*/true);
718 }
719
720 /// mayLoopAccessLocation - Return true if the specified loop might access the
721 /// specified pointer location, which is a loop-strided access.  The 'Access'
722 /// argument specifies what the verboten forms of access are (read or write).
723 static bool
724 mayLoopAccessLocation(Value *Ptr, ModRefInfo Access, Loop *L,
725                       const SCEV *BECount, unsigned StoreSize,
726                       AliasAnalysis &AA,
727                       SmallPtrSetImpl<Instruction *> &IgnoredStores) {
728   // Get the location that may be stored across the loop.  Since the access is
729   // strided positively through memory, we say that the modified location starts
730   // at the pointer and has infinite size.
731   uint64_t AccessSize = MemoryLocation::UnknownSize;
732
733   // If the loop iterates a fixed number of times, we can refine the access size
734   // to be exactly the size of the memset, which is (BECount+1)*StoreSize
735   if (const SCEVConstant *BECst = dyn_cast<SCEVConstant>(BECount))
736     AccessSize = (BECst->getValue()->getZExtValue() + 1) * StoreSize;
737
738   // TODO: For this to be really effective, we have to dive into the pointer
739   // operand in the store.  Store to &A[i] of 100 will always return may alias
740   // with store of &A[100], we need to StoreLoc to be "A" with size of 100,
741   // which will then no-alias a store to &A[100].
742   MemoryLocation StoreLoc(Ptr, AccessSize);
743
744   for (Loop::block_iterator BI = L->block_begin(), E = L->block_end(); BI != E;
745        ++BI)
746     for (Instruction &I : **BI)
747       if (IgnoredStores.count(&I) == 0 &&
748           (AA.getModRefInfo(&I, StoreLoc) & Access))
749         return true;
750
751   return false;
752 }
753
754 // If we have a negative stride, Start refers to the end of the memory location
755 // we're trying to memset.  Therefore, we need to recompute the base pointer,
756 // which is just Start - BECount*Size.
757 static const SCEV *getStartForNegStride(const SCEV *Start, const SCEV *BECount,
758                                         Type *IntPtr, unsigned StoreSize,
759                                         ScalarEvolution *SE) {
760   const SCEV *Index = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtr);
761   if (StoreSize != 1)
762     Index = SE->getMulExpr(Index, SE->getConstant(IntPtr, StoreSize),
763                            SCEV::FlagNUW);
764   return SE->getMinusSCEV(Start, Index);
765 }
766
767 /// processLoopStridedStore - We see a strided store of some value.  If we can
768 /// transform this into a memset or memset_pattern in the loop preheader, do so.
769 bool LoopIdiomRecognize::processLoopStridedStore(
770     Value *DestPtr, unsigned StoreSize, unsigned StoreAlignment,
771     Value *StoredVal, Instruction *TheStore,
772     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Stores, const SCEVAddRecExpr *Ev,
773     const SCEV *BECount, bool NegStride, bool IsLoopMemset) {
774   Value *SplatValue = isBytewiseValue(StoredVal);
775   Constant *PatternValue = nullptr;
776
777   if (!SplatValue)
778     PatternValue = getMemSetPatternValue(StoredVal, DL);
779
780   assert((SplatValue || PatternValue) &&
781          "Expected either splat value or pattern value.");
782
783   // The trip count of the loop and the base pointer of the addrec SCEV is
784   // guaranteed to be loop invariant, which means that it should dominate the
785   // header.  This allows us to insert code for it in the preheader.
786   unsigned DestAS = DestPtr->getType()->getPointerAddressSpace();
787   BasicBlock *Preheader = CurLoop->getLoopPreheader();
788   IRBuilder<> Builder(Preheader->getTerminator());
789   SCEVExpander Expander(*SE, *DL, "loop-idiom");
790
791   Type *DestInt8PtrTy = Builder.getInt8PtrTy(DestAS);
792   Type *IntPtr = Builder.getIntPtrTy(*DL, DestAS);
793
794   const SCEV *Start = Ev->getStart();
795   // Handle negative strided loops.
796   if (NegStride)
797     Start = getStartForNegStride(Start, BECount, IntPtr, StoreSize, SE);
798
799   // TODO: ideally we should still be able to generate memset if SCEV expander
800   // is taught to generate the dependencies at the latest point.
801   if (!isSafeToExpand(Start, *SE))
802     return false;
803
804   // Okay, we have a strided store "p[i]" of a splattable value.  We can turn
805   // this into a memset in the loop preheader now if we want.  However, this
806   // would be unsafe to do if there is anything else in the loop that may read
807   // or write to the aliased location.  Check for any overlap by generating the
808   // base pointer and checking the region.
809   Value *BasePtr =
810       Expander.expandCodeFor(Start, DestInt8PtrTy, Preheader->getTerminator());
811   if (mayLoopAccessLocation(BasePtr, MRI_ModRef, CurLoop, BECount, StoreSize,
812                             *AA, Stores)) {
813     Expander.clear();
814     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
815     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(BasePtr, TLI);
816     return false;
817   }
818
819   if (avoidLIRForMultiBlockLoop(/*IsMemset=*/true, IsLoopMemset))
820     return false;
821
822   // Okay, everything looks good, insert the memset.
823
824   // The # stored bytes is (BECount+1)*Size.  Expand the trip count out to
825   // pointer size if it isn't already.
826   BECount = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtr);
827
828   const SCEV *NumBytesS =
829       SE->getAddExpr(BECount, SE->getOne(IntPtr), SCEV::FlagNUW);
830   if (StoreSize != 1) {
831     NumBytesS = SE->getMulExpr(NumBytesS, SE->getConstant(IntPtr, StoreSize),
832                                SCEV::FlagNUW);
833   }
834
835   // TODO: ideally we should still be able to generate memset if SCEV expander
836   // is taught to generate the dependencies at the latest point.
837   if (!isSafeToExpand(NumBytesS, *SE))
838     return false;
839
840   Value *NumBytes =
841       Expander.expandCodeFor(NumBytesS, IntPtr, Preheader->getTerminator());
842
843   CallInst *NewCall;
844   if (SplatValue) {
845     NewCall =
846         Builder.CreateMemSet(BasePtr, SplatValue, NumBytes, StoreAlignment);
847   } else {
848     // Everything is emitted in default address space
849     Type *Int8PtrTy = DestInt8PtrTy;
850
851     Module *M = TheStore->getModule();
852     Value *MSP =
853         M->getOrInsertFunction("memset_pattern16", Builder.getVoidTy(),
854                                Int8PtrTy, Int8PtrTy, IntPtr);
855     inferLibFuncAttributes(*M->getFunction("memset_pattern16"), *TLI);
856
857     // Otherwise we should form a memset_pattern16.  PatternValue is known to be
858     // an constant array of 16-bytes.  Plop the value into a mergable global.
859     GlobalVariable *GV = new GlobalVariable(*M, PatternValue->getType(), true,
860                                             GlobalValue::PrivateLinkage,
861                                             PatternValue, ".memset_pattern");
862     GV->setUnnamedAddr(GlobalValue::UnnamedAddr::Global); // Ok to merge these.
863     GV->setAlignment(16);
864     Value *PatternPtr = ConstantExpr::getBitCast(GV, Int8PtrTy);
865     NewCall = Builder.CreateCall(MSP, {BasePtr, PatternPtr, NumBytes});
866   }
867
868   DEBUG(dbgs() << "  Formed memset: " << *NewCall << "\n"
869                << "    from store to: " << *Ev << " at: " << *TheStore << "\n");
870   NewCall->setDebugLoc(TheStore->getDebugLoc());
871
872   // Okay, the memset has been formed.  Zap the original store and anything that
873   // feeds into it.
874   for (auto *I : Stores)
875     deleteDeadInstruction(I);
876   ++NumMemSet;
877   return true;
878 }
879
880 /// If the stored value is a strided load in the same loop with the same stride
881 /// this may be transformable into a memcpy.  This kicks in for stuff like
882 /// for (i) A[i] = B[i];
883 bool LoopIdiomRecognize::processLoopStoreOfLoopLoad(StoreInst *SI,
884                                                     const SCEV *BECount) {
885   assert(SI->isSimple() && "Expected only non-volatile stores.");
886
887   Value *StorePtr = SI->getPointerOperand();
888   const SCEVAddRecExpr *StoreEv = cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(StorePtr));
889   APInt Stride = getStoreStride(StoreEv);
890   unsigned StoreSize = getStoreSizeInBytes(SI, DL);
891   bool NegStride = StoreSize == -Stride;
892
893   // The store must be feeding a non-volatile load.
894   LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
895   assert(LI->isSimple() && "Expected only non-volatile stores.");
896
897   // See if the pointer expression is an AddRec like {base,+,1} on the current
898   // loop, which indicates a strided load.  If we have something else, it's a
899   // random load we can't handle.
900   const SCEVAddRecExpr *LoadEv =
901       cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(LI->getPointerOperand()));
902
903   // The trip count of the loop and the base pointer of the addrec SCEV is
904   // guaranteed to be loop invariant, which means that it should dominate the
905   // header.  This allows us to insert code for it in the preheader.
906   BasicBlock *Preheader = CurLoop->getLoopPreheader();
907   IRBuilder<> Builder(Preheader->getTerminator());
908   SCEVExpander Expander(*SE, *DL, "loop-idiom");
909
910   const SCEV *StrStart = StoreEv->getStart();
911   unsigned StrAS = SI->getPointerAddressSpace();
912   Type *IntPtrTy = Builder.getIntPtrTy(*DL, StrAS);
913
914   // Handle negative strided loops.
915   if (NegStride)
916     StrStart = getStartForNegStride(StrStart, BECount, IntPtrTy, StoreSize, SE);
917
918   // Okay, we have a strided store "p[i]" of a loaded value.  We can turn
919   // this into a memcpy in the loop preheader now if we want.  However, this
920   // would be unsafe to do if there is anything else in the loop that may read
921   // or write the memory region we're storing to.  This includes the load that
922   // feeds the stores.  Check for an alias by generating the base address and
923   // checking everything.
924   Value *StoreBasePtr = Expander.expandCodeFor(
925       StrStart, Builder.getInt8PtrTy(StrAS), Preheader->getTerminator());
926
927   SmallPtrSet<Instruction *, 1> Stores;
928   Stores.insert(SI);
929   if (mayLoopAccessLocation(StoreBasePtr, MRI_ModRef, CurLoop, BECount,
930                             StoreSize, *AA, Stores)) {
931     Expander.clear();
932     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
933     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(StoreBasePtr, TLI);
934     return false;
935   }
936
937   const SCEV *LdStart = LoadEv->getStart();
938   unsigned LdAS = LI->getPointerAddressSpace();
939
940   // Handle negative strided loops.
941   if (NegStride)
942     LdStart = getStartForNegStride(LdStart, BECount, IntPtrTy, StoreSize, SE);
943
944   // For a memcpy, we have to make sure that the input array is not being
945   // mutated by the loop.
946   Value *LoadBasePtr = Expander.expandCodeFor(
947       LdStart, Builder.getInt8PtrTy(LdAS), Preheader->getTerminator());
948
949   if (mayLoopAccessLocation(LoadBasePtr, MRI_Mod, CurLoop, BECount, StoreSize,
950                             *AA, Stores)) {
951     Expander.clear();
952     // If we generated new code for the base pointer, clean up.
953     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(LoadBasePtr, TLI);
954     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(StoreBasePtr, TLI);
955     return false;
956   }
957
958   if (avoidLIRForMultiBlockLoop())
959     return false;
960
961   // Okay, everything is safe, we can transform this!
962
963   // The # stored bytes is (BECount+1)*Size.  Expand the trip count out to
964   // pointer size if it isn't already.
965   BECount = SE->getTruncateOrZeroExtend(BECount, IntPtrTy);
966
967   const SCEV *NumBytesS =
968       SE->getAddExpr(BECount, SE->getOne(IntPtrTy), SCEV::FlagNUW);
969   if (StoreSize != 1)
970     NumBytesS = SE->getMulExpr(NumBytesS, SE->getConstant(IntPtrTy, StoreSize),
971                                SCEV::FlagNUW);
972
973   Value *NumBytes =
974       Expander.expandCodeFor(NumBytesS, IntPtrTy, Preheader->getTerminator());
975
976   CallInst *NewCall =
977       Builder.CreateMemCpy(StoreBasePtr, LoadBasePtr, NumBytes,
978                            std::min(SI->getAlignment(), LI->getAlignment()));
979   NewCall->setDebugLoc(SI->getDebugLoc());
980
981   DEBUG(dbgs() << "  Formed memcpy: " << *NewCall << "\n"
982                << "    from load ptr=" << *LoadEv << " at: " << *LI << "\n"
983                << "    from store ptr=" << *StoreEv << " at: " << *SI << "\n");
984
985   // Okay, the memcpy has been formed.  Zap the original store and anything that
986   // feeds into it.
987   deleteDeadInstruction(SI);
988   ++NumMemCpy;
989   return true;
990 }
991
992 // When compiling for codesize we avoid idiom recognition for a multi-block loop
993 // unless it is a loop_memset idiom or a memset/memcpy idiom in a nested loop.
994 //
995 bool LoopIdiomRecognize::avoidLIRForMultiBlockLoop(bool IsMemset,
996                                                    bool IsLoopMemset) {
997   if (ApplyCodeSizeHeuristics && CurLoop->getNumBlocks() > 1) {
998     if (!CurLoop->getParentLoop() && (!IsMemset || !IsLoopMemset)) {
999       DEBUG(dbgs() << "  " << CurLoop->getHeader()->getParent()->getName()
1000                    << " : LIR " << (IsMemset ? "Memset" : "Memcpy")
1001                    << " avoided: multi-block top-level loop\n");
1002       return true;
1003     }
1004   }
1005
1006   return false;
1007 }
1008
1009 bool LoopIdiomRecognize::runOnNoncountableLoop() {
1010   return recognizePopcount() || recognizeAndInsertCTLZ();
1011 }
1012
1013 /// Check if the given conditional branch is based on the comparison between
1014 /// a variable and zero, and if the variable is non-zero, the control yields to
1015 /// the loop entry. If the branch matches the behavior, the variable involved
1016 /// in the comparison is returned. This function will be called to see if the
1017 /// precondition and postcondition of the loop are in desirable form.
1018 static Value *matchCondition(BranchInst *BI, BasicBlock *LoopEntry) {
1019   if (!BI || !BI->isConditional())
1020     return nullptr;
1021
1022   ICmpInst *Cond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
1023   if (!Cond)
1024     return nullptr;
1025
1026   ConstantInt *CmpZero = dyn_cast<ConstantInt>(Cond->getOperand(1));
1027   if (!CmpZero || !CmpZero->isZero())
1028     return nullptr;
1029
1030   ICmpInst::Predicate Pred = Cond->getPredicate();
1031   if ((Pred == ICmpInst::ICMP_NE && BI->getSuccessor(0) == LoopEntry) ||
1032       (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && BI->getSuccessor(1) == LoopEntry))
1033     return Cond->getOperand(0);
1034
1035   return nullptr;
1036 }
1037
1038 // Check if the recurrence variable `VarX` is in the right form to create
1039 // the idiom. Returns the value coerced to a PHINode if so.
1040 static PHINode *getRecurrenceVar(Value *VarX, Instruction *DefX,
1041                                  BasicBlock *LoopEntry) {
1042   auto *PhiX = dyn_cast<PHINode>(VarX);
1043   if (PhiX && PhiX->getParent() == LoopEntry &&
1044       (PhiX->getOperand(0) == DefX || PhiX->getOperand(1) == DefX))
1045     return PhiX;
1046   return nullptr;
1047 }
1048
1049 /// Return true iff the idiom is detected in the loop.
1050 ///
1051 /// Additionally:
1052 /// 1) \p CntInst is set to the instruction counting the population bit.
1053 /// 2) \p CntPhi is set to the corresponding phi node.
1054 /// 3) \p Var is set to the value whose population bits are being counted.
1055 ///
1056 /// The core idiom we are trying to detect is:
1057 /// \code
1058 ///    if (x0 != 0)
1059 ///      goto loop-exit // the precondition of the loop
1060 ///    cnt0 = init-val;
1061 ///    do {
1062 ///       x1 = phi (x0, x2);
1063 ///       cnt1 = phi(cnt0, cnt2);
1064 ///
1065 ///       cnt2 = cnt1 + 1;
1066 ///        ...
1067 ///       x2 = x1 & (x1 - 1);
1068 ///        ...
1069 ///    } while(x != 0);
1070 ///
1071 /// loop-exit:
1072 /// \endcode
1073 static bool detectPopcountIdiom(Loop *CurLoop, BasicBlock *PreCondBB,
1074                                 Instruction *&CntInst, PHINode *&CntPhi,
1075                                 Value *&Var) {
1076   // step 1: Check to see if the look-back branch match this pattern:
1077   //    "if (a!=0) goto loop-entry".
1078   BasicBlock *LoopEntry;
1079   Instruction *DefX2, *CountInst;
1080   Value *VarX1, *VarX0;
1081   PHINode *PhiX, *CountPhi;
1082
1083   DefX2 = CountInst = nullptr;
1084   VarX1 = VarX0 = nullptr;
1085   PhiX = CountPhi = nullptr;
1086   LoopEntry = *(CurLoop->block_begin());
1087
1088   // step 1: Check if the loop-back branch is in desirable form.
1089   {
1090     if (Value *T = matchCondition(
1091             dyn_cast<BranchInst>(LoopEntry->getTerminator()), LoopEntry))
1092       DefX2 = dyn_cast<Instruction>(T);
1093     else
1094       return false;
1095   }
1096
1097   // step 2: detect instructions corresponding to "x2 = x1 & (x1 - 1)"
1098   {
1099     if (!DefX2 || DefX2->getOpcode() != Instruction::And)
1100       return false;
1101
1102     BinaryOperator *SubOneOp;
1103
1104     if ((SubOneOp = dyn_cast<BinaryOperator>(DefX2->getOperand(0))))
1105       VarX1 = DefX2->getOperand(1);
1106     else {
1107       VarX1 = DefX2->getOperand(0);
1108       SubOneOp = dyn_cast<BinaryOperator>(DefX2->getOperand(1));
1109     }
1110     if (!SubOneOp)
1111       return false;
1112
1113     Instruction *SubInst = cast<Instruction>(SubOneOp);
1114     ConstantInt *Dec = dyn_cast<ConstantInt>(SubInst->getOperand(1));
1115     if (!Dec ||
1116         !((SubInst->getOpcode() == Instruction::Sub && Dec->isOne()) ||
1117           (SubInst->getOpcode() == Instruction::Add &&
1118            Dec->isAllOnesValue()))) {
1119       return false;
1120     }
1121   }
1122
1123   // step 3: Check the recurrence of variable X
1124   PhiX = getRecurrenceVar(VarX1, DefX2, LoopEntry);
1125   if (!PhiX)
1126     return false;
1127
1128   // step 4: Find the instruction which count the population: cnt2 = cnt1 + 1
1129   {
1130     CountInst = nullptr;
1131     for (BasicBlock::iterator Iter = LoopEntry->getFirstNonPHI()->getIterator(),
1132                               IterE = LoopEntry->end();
1133          Iter != IterE; Iter++) {
1134       Instruction *Inst = &*Iter;
1135       if (Inst->getOpcode() != Instruction::Add)
1136         continue;
1137
1138       ConstantInt *Inc = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
1139       if (!Inc || !Inc->isOne())
1140         continue;
1141
1142       PHINode *Phi = getRecurrenceVar(Inst->getOperand(0), Inst, LoopEntry);
1143       if (!Phi)
1144         continue;
1145
1146       // Check if the result of the instruction is live of the loop.
1147       bool LiveOutLoop = false;
1148       for (User *U : Inst->users()) {
1149         if ((cast<Instruction>(U))->getParent() != LoopEntry) {
1150           LiveOutLoop = true;
1151           break;
1152         }
1153       }
1154
1155       if (LiveOutLoop) {
1156         CountInst = Inst;
1157         CountPhi = Phi;
1158         break;
1159       }
1160     }
1161
1162     if (!CountInst)
1163       return false;
1164   }
1165
1166   // step 5: check if the precondition is in this form:
1167   //   "if (x != 0) goto loop-head ; else goto somewhere-we-don't-care;"
1168   {
1169     auto *PreCondBr = dyn_cast<BranchInst>(PreCondBB->getTerminator());
1170     Value *T = matchCondition(PreCondBr, CurLoop->getLoopPreheader());
1171     if (T != PhiX->getOperand(0) && T != PhiX->getOperand(1))
1172       return false;
1173
1174     CntInst = CountInst;
1175     CntPhi = CountPhi;
1176     Var = T;
1177   }
1178
1179   return true;
1180 }
1181
1182 /// Return true if the idiom is detected in the loop.
1183 ///
1184 /// Additionally:
1185 /// 1) \p CntInst is set to the instruction Counting Leading Zeros (CTLZ)
1186 ///       or nullptr if there is no such.
1187 /// 2) \p CntPhi is set to the corresponding phi node
1188 ///       or nullptr if there is no such.
1189 /// 3) \p Var is set to the value whose CTLZ could be used.
1190 /// 4) \p DefX is set to the instruction calculating Loop exit condition.
1191 ///
1192 /// The core idiom we are trying to detect is:
1193 /// \code
1194 ///    if (x0 == 0)
1195 ///      goto loop-exit // the precondition of the loop
1196 ///    cnt0 = init-val;
1197 ///    do {
1198 ///       x = phi (x0, x.next);   //PhiX
1199 ///       cnt = phi(cnt0, cnt.next);
1200 ///
1201 ///       cnt.next = cnt + 1;
1202 ///        ...
1203 ///       x.next = x >> 1;   // DefX
1204 ///        ...
1205 ///    } while(x.next != 0);
1206 ///
1207 /// loop-exit:
1208 /// \endcode
1209 static bool detectCTLZIdiom(Loop *CurLoop, PHINode *&PhiX,
1210                             Instruction *&CntInst, PHINode *&CntPhi,
1211                             Instruction *&DefX) {
1212   BasicBlock *LoopEntry;
1213   Value *VarX = nullptr;
1214
1215   DefX = nullptr;
1216   PhiX = nullptr;
1217   CntInst = nullptr;
1218   CntPhi = nullptr;
1219   LoopEntry = *(CurLoop->block_begin());
1220
1221   // step 1: Check if the loop-back branch is in desirable form.
1222   if (Value *T = matchCondition(
1223           dyn_cast<BranchInst>(LoopEntry->getTerminator()), LoopEntry))
1224     DefX = dyn_cast<Instruction>(T);
1225   else
1226     return false;
1227
1228   // step 2: detect instructions corresponding to "x.next = x >> 1"
1229   if (!DefX || DefX->getOpcode() != Instruction::AShr)
1230     return false;
1231   if (ConstantInt *Shft = dyn_cast<ConstantInt>(DefX->getOperand(1)))
1232     if (!Shft || !Shft->isOne())
1233       return false;
1234   VarX = DefX->getOperand(0);
1235
1236   // step 3: Check the recurrence of variable X
1237   PhiX = getRecurrenceVar(VarX, DefX, LoopEntry);
1238   if (!PhiX)
1239     return false;
1240
1241   // step 4: Find the instruction which count the CTLZ: cnt.next = cnt + 1
1242   // TODO: We can skip the step. If loop trip count is known (CTLZ),
1243   //       then all uses of "cnt.next" could be optimized to the trip count
1244   //       plus "cnt0". Currently it is not optimized.
1245   //       This step could be used to detect POPCNT instruction:
1246   //       cnt.next = cnt + (x.next & 1)
1247   for (BasicBlock::iterator Iter = LoopEntry->getFirstNonPHI()->getIterator(),
1248                             IterE = LoopEntry->end();
1249        Iter != IterE; Iter++) {
1250     Instruction *Inst = &*Iter;
1251     if (Inst->getOpcode() != Instruction::Add)
1252       continue;
1253
1254     ConstantInt *Inc = dyn_cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
1255     if (!Inc || !Inc->isOne())
1256       continue;
1257
1258     PHINode *Phi = getRecurrenceVar(Inst->getOperand(0), Inst, LoopEntry);
1259     if (!Phi)
1260       continue;
1261
1262     CntInst = Inst;
1263     CntPhi = Phi;
1264     break;
1265   }
1266   if (!CntInst)
1267     return false;
1268
1269   return true;
1270 }
1271
1272 /// Recognize CTLZ idiom in a non-countable loop and convert the loop
1273 /// to countable (with CTLZ trip count).
1274 /// If CTLZ inserted as a new trip count returns true; otherwise, returns false.
1275 bool LoopIdiomRecognize::recognizeAndInsertCTLZ() {
1276   // Give up if the loop has multiple blocks or multiple backedges.
1277   if (CurLoop->getNumBackEdges() != 1 || CurLoop->getNumBlocks() != 1)
1278     return false;
1279
1280   Instruction *CntInst, *DefX;
1281   PHINode *CntPhi, *PhiX;
1282   if (!detectCTLZIdiom(CurLoop, PhiX, CntInst, CntPhi, DefX))
1283     return false;
1284
1285   bool IsCntPhiUsedOutsideLoop = false;
1286   for (User *U : CntPhi->users())
1287     if (!CurLoop->contains(dyn_cast<Instruction>(U))) {
1288       IsCntPhiUsedOutsideLoop = true;
1289       break;
1290     }
1291   bool IsCntInstUsedOutsideLoop = false;
1292   for (User *U : CntInst->users())
1293     if (!CurLoop->contains(dyn_cast<Instruction>(U))) {
1294       IsCntInstUsedOutsideLoop = true;
1295       break;
1296     }
1297   // If both CntInst and CntPhi are used outside the loop the profitability
1298   // is questionable.
1299   if (IsCntInstUsedOutsideLoop && IsCntPhiUsedOutsideLoop)
1300     return false;
1301
1302   // For some CPUs result of CTLZ(X) intrinsic is undefined
1303   // when X is 0. If we can not guarantee X != 0, we need to check this
1304   // when expand.
1305   bool ZeroCheck = false;
1306   // It is safe to assume Preheader exist as it was checked in
1307   // parent function RunOnLoop.
1308   BasicBlock *PH = CurLoop->getLoopPreheader();
1309   Value *InitX = PhiX->getIncomingValueForBlock(PH);
1310   // If we check X != 0 before entering the loop we don't need a zero
1311   // check in CTLZ intrinsic, but only if Cnt Phi is not used outside of the
1312   // loop (if it is used we count CTLZ(X >> 1)).
1313   if (!IsCntPhiUsedOutsideLoop)
1314     if (BasicBlock *PreCondBB = PH->getSinglePredecessor())
1315       if (BranchInst *PreCondBr =
1316           dyn_cast<BranchInst>(PreCondBB->getTerminator())) {
1317         if (matchCondition(PreCondBr, PH) == InitX)
1318           ZeroCheck = true;
1319       }
1320
1321   // Check if CTLZ intrinsic is profitable. Assume it is always profitable
1322   // if we delete the loop (the loop has only 6 instructions):
1323   //  %n.addr.0 = phi [ %n, %entry ], [ %shr, %while.cond ]
1324   //  %i.0 = phi [ %i0, %entry ], [ %inc, %while.cond ]
1325   //  %shr = ashr %n.addr.0, 1
1326   //  %tobool = icmp eq %shr, 0
1327   //  %inc = add nsw %i.0, 1
1328   //  br i1 %tobool
1329
1330   IRBuilder<> Builder(PH->getTerminator());
1331   SmallVector<const Value *, 2> Ops =
1332       {InitX, ZeroCheck ? Builder.getTrue() : Builder.getFalse()};
1333   ArrayRef<const Value *> Args(Ops);
1334   if (CurLoop->getHeader()->size() != 6 &&
1335       TTI->getIntrinsicCost(Intrinsic::ctlz, InitX->getType(), Args) >
1336           TargetTransformInfo::TCC_Basic)
1337     return false;
1338
1339   const DebugLoc DL = DefX->getDebugLoc();
1340   transformLoopToCountable(PH, CntInst, CntPhi, InitX, DL, ZeroCheck,
1341                            IsCntPhiUsedOutsideLoop);
1342   return true;
1343 }
1344
1345 /// Recognizes a population count idiom in a non-countable loop.
1346 ///
1347 /// If detected, transforms the relevant code to issue the popcount intrinsic
1348 /// function call, and returns true; otherwise, returns false.
1349 bool LoopIdiomRecognize::recognizePopcount() {
1350   if (TTI->getPopcntSupport(32) != TargetTransformInfo::PSK_FastHardware)
1351     return false;
1352
1353   // Counting population are usually conducted by few arithmetic instructions.
1354   // Such instructions can be easily "absorbed" by vacant slots in a
1355   // non-compact loop. Therefore, recognizing popcount idiom only makes sense
1356   // in a compact loop.
1357
1358   // Give up if the loop has multiple blocks or multiple backedges.
1359   if (CurLoop->getNumBackEdges() != 1 || CurLoop->getNumBlocks() != 1)
1360     return false;
1361
1362   BasicBlock *LoopBody = *(CurLoop->block_begin());
1363   if (LoopBody->size() >= 20) {
1364     // The loop is too big, bail out.
1365     return false;
1366   }
1367
1368   // It should have a preheader containing nothing but an unconditional branch.
1369   BasicBlock *PH = CurLoop->getLoopPreheader();
1370   if (!PH || &PH->front() != PH->getTerminator())
1371     return false;
1372   auto *EntryBI = dyn_cast<BranchInst>(PH->getTerminator());
1373   if (!EntryBI || EntryBI->isConditional())
1374     return false;
1375
1376   // It should have a precondition block where the generated popcount instrinsic
1377   // function can be inserted.
1378   auto *PreCondBB = PH->getSinglePredecessor();
1379   if (!PreCondBB)
1380     return false;
1381   auto *PreCondBI = dyn_cast<BranchInst>(PreCondBB->getTerminator());
1382   if (!PreCondBI || PreCondBI->isUnconditional())
1383     return false;
1384
1385   Instruction *CntInst;
1386   PHINode *CntPhi;
1387   Value *Val;
1388   if (!detectPopcountIdiom(CurLoop, PreCondBB, CntInst, CntPhi, Val))
1389     return false;
1390
1391   transformLoopToPopcount(PreCondBB, CntInst, CntPhi, Val);
1392   return true;
1393 }
1394
1395 static CallInst *createPopcntIntrinsic(IRBuilder<> &IRBuilder, Value *Val,
1396                                        const DebugLoc &DL) {
1397   Value *Ops[] = {Val};
1398   Type *Tys[] = {Val->getType()};
1399
1400   Module *M = IRBuilder.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1401   Value *Func = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::ctpop, Tys);
1402   CallInst *CI = IRBuilder.CreateCall(Func, Ops);
1403   CI->setDebugLoc(DL);
1404
1405   return CI;
1406 }
1407
1408 static CallInst *createCTLZIntrinsic(IRBuilder<> &IRBuilder, Value *Val,
1409                                      const DebugLoc &DL, bool ZeroCheck) {
1410   Value *Ops[] = {Val, ZeroCheck ? IRBuilder.getTrue() : IRBuilder.getFalse()};
1411   Type *Tys[] = {Val->getType()};
1412
1413   Module *M = IRBuilder.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
1414   Value *Func = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::ctlz, Tys);
1415   CallInst *CI = IRBuilder.CreateCall(Func, Ops);
1416   CI->setDebugLoc(DL);
1417
1418   return CI;
1419 }
1420
1421 /// Transform the following loop:
1422 /// loop:
1423 ///   CntPhi = PHI [Cnt0, CntInst]
1424 ///   PhiX = PHI [InitX, DefX]
1425 ///   CntInst = CntPhi + 1
1426 ///   DefX = PhiX >> 1
1427 //    LOOP_BODY
1428 ///   Br: loop if (DefX != 0)
1429 /// Use(CntPhi) or Use(CntInst)
1430 ///
1431 /// Into:
1432 /// If CntPhi used outside the loop:
1433 ///   CountPrev = BitWidth(InitX) - CTLZ(InitX >> 1)
1434 ///   Count = CountPrev + 1
1435 /// else
1436 ///   Count = BitWidth(InitX) - CTLZ(InitX)
1437 /// loop:
1438 ///   CntPhi = PHI [Cnt0, CntInst]
1439 ///   PhiX = PHI [InitX, DefX]
1440 ///   PhiCount = PHI [Count, Dec]
1441 ///   CntInst = CntPhi + 1
1442 ///   DefX = PhiX >> 1
1443 ///   Dec = PhiCount - 1
1444 ///   LOOP_BODY
1445 ///   Br: loop if (Dec != 0)
1446 /// Use(CountPrev + Cnt0) // Use(CntPhi)
1447 /// or
1448 /// Use(Count + Cnt0) // Use(CntInst)
1449 ///
1450 /// If LOOP_BODY is empty the loop will be deleted.
1451 /// If CntInst and DefX are not used in LOOP_BODY they will be removed.
1452 void LoopIdiomRecognize::transformLoopToCountable(
1453     BasicBlock *Preheader, Instruction *CntInst, PHINode *CntPhi, Value *InitX,
1454     const DebugLoc DL, bool ZeroCheck, bool IsCntPhiUsedOutsideLoop) {
1455   BranchInst *PreheaderBr = dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
1456
1457   // Step 1: Insert the CTLZ instruction at the end of the preheader block
1458   //   Count = BitWidth - CTLZ(InitX);
1459   // If there are uses of CntPhi create:
1460   //   CountPrev = BitWidth - CTLZ(InitX >> 1);
1461   IRBuilder<> Builder(PreheaderBr);
1462   Builder.SetCurrentDebugLocation(DL);
1463   Value *CTLZ, *Count, *CountPrev, *NewCount, *InitXNext;
1464
1465   if (IsCntPhiUsedOutsideLoop)
1466     InitXNext = Builder.CreateAShr(InitX,
1467                                    ConstantInt::get(InitX->getType(), 1));
1468   else
1469     InitXNext = InitX;
1470   CTLZ = createCTLZIntrinsic(Builder, InitXNext, DL, ZeroCheck);
1471   Count = Builder.CreateSub(
1472       ConstantInt::get(CTLZ->getType(),
1473                        CTLZ->getType()->getIntegerBitWidth()),
1474       CTLZ);
1475   if (IsCntPhiUsedOutsideLoop) {
1476     CountPrev = Count;
1477     Count = Builder.CreateAdd(
1478         CountPrev,
1479         ConstantInt::get(CountPrev->getType(), 1));
1480   }
1481   if (IsCntPhiUsedOutsideLoop)
1482     NewCount = Builder.CreateZExtOrTrunc(CountPrev,
1483         cast<IntegerType>(CntInst->getType()));
1484   else
1485     NewCount = Builder.CreateZExtOrTrunc(Count,
1486         cast<IntegerType>(CntInst->getType()));
1487
1488   // If the CTLZ counter's initial value is not zero, insert Add Inst.
1489   Value *CntInitVal = CntPhi->getIncomingValueForBlock(Preheader);
1490   ConstantInt *InitConst = dyn_cast<ConstantInt>(CntInitVal);
1491   if (!InitConst || !InitConst->isZero())
1492     NewCount = Builder.CreateAdd(NewCount, CntInitVal);
1493
1494   // Step 2: Insert new IV and loop condition:
1495   // loop:
1496   //   ...
1497   //   PhiCount = PHI [Count, Dec]
1498   //   ...
1499   //   Dec = PhiCount - 1
1500   //   ...
1501   //   Br: loop if (Dec != 0)
1502   BasicBlock *Body = *(CurLoop->block_begin());
1503   auto *LbBr = dyn_cast<BranchInst>(Body->getTerminator());
1504   ICmpInst *LbCond = cast<ICmpInst>(LbBr->getCondition());
1505   Type *Ty = Count->getType();
1506
1507   PHINode *TcPhi = PHINode::Create(Ty, 2, "tcphi", &Body->front());
1508
1509   Builder.SetInsertPoint(LbCond);
1510   Instruction *TcDec = cast<Instruction>(
1511       Builder.CreateSub(TcPhi, ConstantInt::get(Ty, 1),
1512                         "tcdec", false, true));
1513
1514   TcPhi->addIncoming(Count, Preheader);
1515   TcPhi->addIncoming(TcDec, Body);
1516
1517   CmpInst::Predicate Pred =
1518       (LbBr->getSuccessor(0) == Body) ? CmpInst::ICMP_NE : CmpInst::ICMP_EQ;
1519   LbCond->setPredicate(Pred);
1520   LbCond->setOperand(0, TcDec);
1521   LbCond->setOperand(1, ConstantInt::get(Ty, 0));
1522
1523   // Step 3: All the references to the original counter outside
1524   //  the loop are replaced with the NewCount -- the value returned from
1525   //  __builtin_ctlz(x).
1526   if (IsCntPhiUsedOutsideLoop)
1527     CntPhi->replaceUsesOutsideBlock(NewCount, Body);
1528   else
1529     CntInst->replaceUsesOutsideBlock(NewCount, Body);
1530
1531   // step 4: Forget the "non-computable" trip-count SCEV associated with the
1532   //   loop. The loop would otherwise not be deleted even if it becomes empty.
1533   SE->forgetLoop(CurLoop);
1534 }
1535
1536 void LoopIdiomRecognize::transformLoopToPopcount(BasicBlock *PreCondBB,
1537                                                  Instruction *CntInst,
1538                                                  PHINode *CntPhi, Value *Var) {
1539   BasicBlock *PreHead = CurLoop->getLoopPreheader();
1540   auto *PreCondBr = dyn_cast<BranchInst>(PreCondBB->getTerminator());
1541   const DebugLoc DL = CntInst->getDebugLoc();
1542
1543   // Assuming before transformation, the loop is following:
1544   //  if (x) // the precondition
1545   //     do { cnt++; x &= x - 1; } while(x);
1546
1547   // Step 1: Insert the ctpop instruction at the end of the precondition block
1548   IRBuilder<> Builder(PreCondBr);
1549   Value *PopCnt, *PopCntZext, *NewCount, *TripCnt;
1550   {
1551     PopCnt = createPopcntIntrinsic(Builder, Var, DL);
1552     NewCount = PopCntZext =
1553         Builder.CreateZExtOrTrunc(PopCnt, cast<IntegerType>(CntPhi->getType()));
1554
1555     if (NewCount != PopCnt)
1556       (cast<Instruction>(NewCount))->setDebugLoc(DL);
1557
1558     // TripCnt is exactly the number of iterations the loop has
1559     TripCnt = NewCount;
1560
1561     // If the population counter's initial value is not zero, insert Add Inst.
1562     Value *CntInitVal = CntPhi->getIncomingValueForBlock(PreHead);
1563     ConstantInt *InitConst = dyn_cast<ConstantInt>(CntInitVal);
1564     if (!InitConst || !InitConst->isZero()) {
1565       NewCount = Builder.CreateAdd(NewCount, CntInitVal);
1566       (cast<Instruction>(NewCount))->setDebugLoc(DL);
1567     }
1568   }
1569
1570   // Step 2: Replace the precondition from "if (x == 0) goto loop-exit" to
1571   //   "if (NewCount == 0) loop-exit". Without this change, the intrinsic
1572   //   function would be partial dead code, and downstream passes will drag
1573   //   it back from the precondition block to the preheader.
1574   {
1575     ICmpInst *PreCond = cast<ICmpInst>(PreCondBr->getCondition());
1576
1577     Value *Opnd0 = PopCntZext;
1578     Value *Opnd1 = ConstantInt::get(PopCntZext->getType(), 0);
1579     if (PreCond->getOperand(0) != Var)
1580       std::swap(Opnd0, Opnd1);
1581
1582     ICmpInst *NewPreCond = cast<ICmpInst>(
1583         Builder.CreateICmp(PreCond->getPredicate(), Opnd0, Opnd1));
1584     PreCondBr->setCondition(NewPreCond);
1585
1586     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PreCond, TLI);
1587   }
1588
1589   // Step 3: Note that the population count is exactly the trip count of the
1590   // loop in question, which enable us to to convert the loop from noncountable
1591   // loop into a countable one. The benefit is twofold:
1592   //
1593   //  - If the loop only counts population, the entire loop becomes dead after
1594   //    the transformation. It is a lot easier to prove a countable loop dead
1595   //    than to prove a noncountable one. (In some C dialects, an infinite loop
1596   //    isn't dead even if it computes nothing useful. In general, DCE needs
1597   //    to prove a noncountable loop finite before safely delete it.)
1598   //
1599   //  - If the loop also performs something else, it remains alive.
1600   //    Since it is transformed to countable form, it can be aggressively
1601   //    optimized by some optimizations which are in general not applicable
1602   //    to a noncountable loop.
1603   //
1604   // After this step, this loop (conceptually) would look like following:
1605   //   newcnt = __builtin_ctpop(x);
1606   //   t = newcnt;
1607   //   if (x)
1608   //     do { cnt++; x &= x-1; t--) } while (t > 0);
1609   BasicBlock *Body = *(CurLoop->block_begin());
1610   {
1611     auto *LbBr = dyn_cast<BranchInst>(Body->getTerminator());
1612     ICmpInst *LbCond = cast<ICmpInst>(LbBr->getCondition());
1613     Type *Ty = TripCnt->getType();
1614
1615     PHINode *TcPhi = PHINode::Create(Ty, 2, "tcphi", &Body->front());
1616
1617     Builder.SetInsertPoint(LbCond);
1618     Instruction *TcDec = cast<Instruction>(
1619         Builder.CreateSub(TcPhi, ConstantInt::get(Ty, 1),
1620                           "tcdec", false, true));
1621
1622     TcPhi->addIncoming(TripCnt, PreHead);
1623     TcPhi->addIncoming(TcDec, Body);
1624
1625     CmpInst::Predicate Pred =
1626         (LbBr->getSuccessor(0) == Body) ? CmpInst::ICMP_UGT : CmpInst::ICMP_SLE;
1627     LbCond->setPredicate(Pred);
1628     LbCond->setOperand(0, TcDec);
1629     LbCond->setOperand(1, ConstantInt::get(Ty, 0));
1630   }
1631
1632   // Step 4: All the references to the original population counter outside
1633   //  the loop are replaced with the NewCount -- the value returned from
1634   //  __builtin_ctpop().
1635   CntInst->replaceUsesOutsideBlock(NewCount, Body);
1636
1637   // step 5: Forget the "non-computable" trip-count SCEV associated with the
1638   //   loop. The loop would otherwise not be deleted even if it becomes empty.
1639   SE->forgetLoop(CurLoop);
1640 }