]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Utils / SimplifyLibCalls.cpp
1 //===------ SimplifyLibCalls.cpp - Library calls simplifier ---------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This file implements the library calls simplifier. It does not implement
10 // any pass, but can't be used by other passes to do simplifications.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
15 #include "llvm/ADT/APSInt.h"
16 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
17 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
18 #include "llvm/ADT/Triple.h"
19 #include "llvm/Analysis/BlockFrequencyInfo.h"
20 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
21 #include "llvm/Analysis/OptimizationRemarkEmitter.h"
22 #include "llvm/Analysis/ProfileSummaryInfo.h"
23 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
25 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
26 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
27 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/Function.h"
30 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
31 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
33 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
34 #include "llvm/IR/Module.h"
35 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
36 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
37 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/SizeOpts.h"
40
41 using namespace llvm;
42 using namespace PatternMatch;
43
44 static cl::opt<bool>
45     EnableUnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
46                          cl::init(false),
47                          cl::desc("Enable unsafe double to float "
48                                   "shrinking for math lib calls"));
49
50
51 //===----------------------------------------------------------------------===//
52 // Helper Functions
53 //===----------------------------------------------------------------------===//
54
55 static bool ignoreCallingConv(LibFunc Func) {
56   return Func == LibFunc_abs || Func == LibFunc_labs ||
57          Func == LibFunc_llabs || Func == LibFunc_strlen;
58 }
59
60 static bool isCallingConvCCompatible(CallInst *CI) {
61   switch(CI->getCallingConv()) {
62   default:
63     return false;
64   case llvm::CallingConv::C:
65     return true;
66   case llvm::CallingConv::ARM_APCS:
67   case llvm::CallingConv::ARM_AAPCS:
68   case llvm::CallingConv::ARM_AAPCS_VFP: {
69
70     // The iOS ABI diverges from the standard in some cases, so for now don't
71     // try to simplify those calls.
72     if (Triple(CI->getModule()->getTargetTriple()).isiOS())
73       return false;
74
75     auto *FuncTy = CI->getFunctionType();
76
77     if (!FuncTy->getReturnType()->isPointerTy() &&
78         !FuncTy->getReturnType()->isIntegerTy() &&
79         !FuncTy->getReturnType()->isVoidTy())
80       return false;
81
82     for (auto Param : FuncTy->params()) {
83       if (!Param->isPointerTy() && !Param->isIntegerTy())
84         return false;
85     }
86     return true;
87   }
88   }
89   return false;
90 }
91
92 /// Return true if it is only used in equality comparisons with With.
93 static bool isOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
94   for (User *U : V->users()) {
95     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
96       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
97         continue;
98     // Unknown instruction.
99     return false;
100   }
101   return true;
102 }
103
104 static bool callHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
105   return any_of(CI->operands(), [](const Use &OI) {
106     return OI->getType()->isFloatingPointTy();
107   });
108 }
109
110 static bool callHasFP128Argument(const CallInst *CI) {
111   return any_of(CI->operands(), [](const Use &OI) {
112     return OI->getType()->isFP128Ty();
113   });
114 }
115
116 static Value *convertStrToNumber(CallInst *CI, StringRef &Str, int64_t Base) {
117   if (Base < 2 || Base > 36)
118     // handle special zero base
119     if (Base != 0)
120       return nullptr;
121
122   char *End;
123   std::string nptr = Str.str();
124   errno = 0;
125   long long int Result = strtoll(nptr.c_str(), &End, Base);
126   if (errno)
127     return nullptr;
128
129   // if we assume all possible target locales are ASCII supersets,
130   // then if strtoll successfully parses a number on the host,
131   // it will also successfully parse the same way on the target
132   if (*End != '\0')
133     return nullptr;
134
135   if (!isIntN(CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), Result))
136     return nullptr;
137
138   return ConstantInt::get(CI->getType(), Result);
139 }
140
141 static bool isLocallyOpenedFile(Value *File, CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
142                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
143   CallInst *FOpen = dyn_cast<CallInst>(File);
144   if (!FOpen)
145     return false;
146
147   Function *InnerCallee = FOpen->getCalledFunction();
148   if (!InnerCallee)
149     return false;
150
151   LibFunc Func;
152   if (!TLI->getLibFunc(*InnerCallee, Func) || !TLI->has(Func) ||
153       Func != LibFunc_fopen)
154     return false;
155
156   inferLibFuncAttributes(*CI->getCalledFunction(), *TLI);
157   if (PointerMayBeCaptured(File, true, true))
158     return false;
159
160   return true;
161 }
162
163 static bool isOnlyUsedInComparisonWithZero(Value *V) {
164   for (User *U : V->users()) {
165     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(U))
166       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(IC->getOperand(1)))
167         if (C->isNullValue())
168           continue;
169     // Unknown instruction.
170     return false;
171   }
172   return true;
173 }
174
175 static bool canTransformToMemCmp(CallInst *CI, Value *Str, uint64_t Len,
176                                  const DataLayout &DL) {
177   if (!isOnlyUsedInComparisonWithZero(CI))
178     return false;
179
180   if (!isDereferenceableAndAlignedPointer(Str, 1, APInt(64, Len), DL))
181     return false;
182
183   if (CI->getFunction()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeMemory))
184     return false;
185
186   return true;
187 }
188
189 //===----------------------------------------------------------------------===//
190 // String and Memory Library Call Optimizations
191 //===----------------------------------------------------------------------===//
192
193 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
194   // Extract some information from the instruction
195   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
196   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
197
198   // See if we can get the length of the input string.
199   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
200   if (Len == 0)
201     return nullptr;
202   --Len; // Unbias length.
203
204   // Handle the simple, do-nothing case: strcat(x, "") -> x
205   if (Len == 0)
206     return Dst;
207
208   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, Len, B);
209 }
210
211 Value *LibCallSimplifier::emitStrLenMemCpy(Value *Src, Value *Dst, uint64_t Len,
212                                            IRBuilder<> &B) {
213   // We need to find the end of the destination string.  That's where the
214   // memory is to be moved to. We just generate a call to strlen.
215   Value *DstLen = emitStrLen(Dst, B, DL, TLI);
216   if (!DstLen)
217     return nullptr;
218
219   // Now that we have the destination's length, we must index into the
220   // destination's pointer to get the actual memcpy destination (end of
221   // the string .. we're concatenating).
222   Value *CpyDst = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, DstLen, "endptr");
223
224   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
225   // concatenation for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
226   B.CreateMemCpy(CpyDst, 1, Src, 1,
227                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(Src->getContext()), Len + 1));
228   return Dst;
229 }
230
231 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCat(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
232   // Extract some information from the instruction.
233   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
234   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
235   uint64_t Len;
236
237   // We don't do anything if length is not constant.
238   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
239     Len = LengthArg->getZExtValue();
240   else
241     return nullptr;
242
243   // See if we can get the length of the input string.
244   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
245   if (SrcLen == 0)
246     return nullptr;
247   --SrcLen; // Unbias length.
248
249   // Handle the simple, do-nothing cases:
250   // strncat(x, "", c) -> x
251   // strncat(x,  c, 0) -> x
252   if (SrcLen == 0 || Len == 0)
253     return Dst;
254
255   // We don't optimize this case.
256   if (Len < SrcLen)
257     return nullptr;
258
259   // strncat(x, s, c) -> strcat(x, s)
260   // s is constant so the strcat can be optimized further.
261   return emitStrLenMemCpy(Src, Dst, SrcLen, B);
262 }
263
264 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
265   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
266   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
267   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
268
269   // If the second operand is non-constant, see if we can compute the length
270   // of the input string and turn this into memchr.
271   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
272   if (!CharC) {
273     uint64_t Len = GetStringLength(SrcStr);
274     if (Len == 0 || !FT->getParamType(1)->isIntegerTy(32)) // memchr needs i32.
275       return nullptr;
276
277     return emitMemChr(SrcStr, CI->getArgOperand(1), // include nul.
278                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len),
279                       B, DL, TLI);
280   }
281
282   // Otherwise, the character is a constant, see if the first argument is
283   // a string literal.  If so, we can constant fold.
284   StringRef Str;
285   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
286     if (CharC->isZero()) // strchr(p, 0) -> p + strlen(p)
287       return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, emitStrLen(SrcStr, B, DL, TLI),
288                          "strchr");
289     return nullptr;
290   }
291
292   // Compute the offset, make sure to handle the case when we're searching for
293   // zero (a weird way to spell strlen).
294   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
295                  ? Str.size()
296                  : Str.find(CharC->getSExtValue());
297   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  strchr returns null.
298     return Constant::getNullValue(CI->getType());
299
300   // strchr(s+n,c)  -> gep(s+n+i,c)
301   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "strchr");
302 }
303
304 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrRChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
305   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
306   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
307
308   // Cannot fold anything if we're not looking for a constant.
309   if (!CharC)
310     return nullptr;
311
312   StringRef Str;
313   if (!getConstantStringInfo(SrcStr, Str)) {
314     // strrchr(s, 0) -> strchr(s, 0)
315     if (CharC->isZero())
316       return emitStrChr(SrcStr, '\0', B, TLI);
317     return nullptr;
318   }
319
320   // Compute the offset.
321   size_t I = (0xFF & CharC->getSExtValue()) == 0
322                  ? Str.size()
323                  : Str.rfind(CharC->getSExtValue());
324   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char. Return null.
325     return Constant::getNullValue(CI->getType());
326
327   // strrchr(s+n,c) -> gep(s+n+i,c)
328   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "strrchr");
329 }
330
331 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
332   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
333   if (Str1P == Str2P) // strcmp(x,x)  -> 0
334     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
335
336   StringRef Str1, Str2;
337   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
338   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
339
340   // strcmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
341   if (HasStr1 && HasStr2)
342     return ConstantInt::get(CI->getType(), Str1.compare(Str2));
343
344   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strcmp("", x) -> -*x
345     return B.CreateNeg(B.CreateZExt(
346         B.CreateLoad(B.getInt8Ty(), Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
347
348   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strcmp(x,"") -> *x
349     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(B.getInt8Ty(), Str1P, "strcmpload"),
350                         CI->getType());
351
352   // strcmp(P, "x") -> memcmp(P, "x", 2)
353   uint64_t Len1 = GetStringLength(Str1P);
354   uint64_t Len2 = GetStringLength(Str2P);
355   if (Len1 && Len2) {
356     return emitMemCmp(Str1P, Str2P,
357                       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
358                                        std::min(Len1, Len2)),
359                       B, DL, TLI);
360   }
361
362   // strcmp to memcmp
363   if (!HasStr1 && HasStr2) {
364     if (canTransformToMemCmp(CI, Str1P, Len2, DL))
365       return emitMemCmp(
366           Str1P, Str2P,
367           ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len2), B, DL,
368           TLI);
369   } else if (HasStr1 && !HasStr2) {
370     if (canTransformToMemCmp(CI, Str2P, Len1, DL))
371       return emitMemCmp(
372           Str1P, Str2P,
373           ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len1), B, DL,
374           TLI);
375   }
376
377   return nullptr;
378 }
379
380 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
381   Value *Str1P = CI->getArgOperand(0), *Str2P = CI->getArgOperand(1);
382   if (Str1P == Str2P) // strncmp(x,x,n)  -> 0
383     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
384
385   // Get the length argument if it is constant.
386   uint64_t Length;
387   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2)))
388     Length = LengthArg->getZExtValue();
389   else
390     return nullptr;
391
392   if (Length == 0) // strncmp(x,y,0)   -> 0
393     return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
394
395   if (Length == 1) // strncmp(x,y,1) -> memcmp(x,y,1)
396     return emitMemCmp(Str1P, Str2P, CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
397
398   StringRef Str1, Str2;
399   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(Str1P, Str1);
400   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(Str2P, Str2);
401
402   // strncmp(x, y)  -> cnst  (if both x and y are constant strings)
403   if (HasStr1 && HasStr2) {
404     StringRef SubStr1 = Str1.substr(0, Length);
405     StringRef SubStr2 = Str2.substr(0, Length);
406     return ConstantInt::get(CI->getType(), SubStr1.compare(SubStr2));
407   }
408
409   if (HasStr1 && Str1.empty()) // strncmp("", x, n) -> -*x
410     return B.CreateNeg(B.CreateZExt(
411         B.CreateLoad(B.getInt8Ty(), Str2P, "strcmpload"), CI->getType()));
412
413   if (HasStr2 && Str2.empty()) // strncmp(x, "", n) -> *x
414     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(B.getInt8Ty(), Str1P, "strcmpload"),
415                         CI->getType());
416
417   uint64_t Len1 = GetStringLength(Str1P);
418   uint64_t Len2 = GetStringLength(Str2P);
419
420   // strncmp to memcmp
421   if (!HasStr1 && HasStr2) {
422     Len2 = std::min(Len2, Length);
423     if (canTransformToMemCmp(CI, Str1P, Len2, DL))
424       return emitMemCmp(
425           Str1P, Str2P,
426           ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len2), B, DL,
427           TLI);
428   } else if (HasStr1 && !HasStr2) {
429     Len1 = std::min(Len1, Length);
430     if (canTransformToMemCmp(CI, Str2P, Len1, DL))
431       return emitMemCmp(
432           Str1P, Str2P,
433           ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len1), B, DL,
434           TLI);
435   }
436
437   return nullptr;
438 }
439
440 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
441   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
442   if (Dst == Src) // strcpy(x,x)  -> x
443     return Src;
444
445   // See if we can get the length of the input string.
446   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
447   if (Len == 0)
448     return nullptr;
449
450   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
451   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
452   B.CreateMemCpy(Dst, 1, Src, 1,
453                  ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len));
454   return Dst;
455 }
456
457 Value *LibCallSimplifier::optimizeStpCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
458   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
459   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1);
460   if (Dst == Src) { // stpcpy(x,x)  -> x+strlen(x)
461     Value *StrLen = emitStrLen(Src, B, DL, TLI);
462     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
463   }
464
465   // See if we can get the length of the input string.
466   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
467   if (Len == 0)
468     return nullptr;
469
470   Type *PT = Callee->getFunctionType()->getParamType(0);
471   Value *LenV = ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len);
472   Value *DstEnd = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst,
473                               ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len - 1));
474
475   // We have enough information to now generate the memcpy call to do the
476   // copy for us.  Make a memcpy to copy the nul byte with align = 1.
477   B.CreateMemCpy(Dst, 1, Src, 1, LenV);
478   return DstEnd;
479 }
480
481 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrNCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
482   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
483   Value *Dst = CI->getArgOperand(0);
484   Value *Src = CI->getArgOperand(1);
485   Value *LenOp = CI->getArgOperand(2);
486
487   // See if we can get the length of the input string.
488   uint64_t SrcLen = GetStringLength(Src);
489   if (SrcLen == 0)
490     return nullptr;
491   --SrcLen;
492
493   if (SrcLen == 0) {
494     // strncpy(x, "", y) -> memset(align 1 x, '\0', y)
495     B.CreateMemSet(Dst, B.getInt8('\0'), LenOp, 1);
496     return Dst;
497   }
498
499   uint64_t Len;
500   if (ConstantInt *LengthArg = dyn_cast<ConstantInt>(LenOp))
501     Len = LengthArg->getZExtValue();
502   else
503     return nullptr;
504
505   if (Len == 0)
506     return Dst; // strncpy(x, y, 0) -> x
507
508   // Let strncpy handle the zero padding
509   if (Len > SrcLen + 1)
510     return nullptr;
511
512   Type *PT = Callee->getFunctionType()->getParamType(0);
513   // strncpy(x, s, c) -> memcpy(align 1 x, align 1 s, c) [s and c are constant]
514   B.CreateMemCpy(Dst, 1, Src, 1, ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(PT), Len));
515
516   return Dst;
517 }
518
519 Value *LibCallSimplifier::optimizeStringLength(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
520                                                unsigned CharSize) {
521   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
522
523   // Constant folding: strlen("xyz") -> 3
524   if (uint64_t Len = GetStringLength(Src, CharSize))
525     return ConstantInt::get(CI->getType(), Len - 1);
526
527   // If s is a constant pointer pointing to a string literal, we can fold
528   // strlen(s + x) to strlen(s) - x, when x is known to be in the range
529   // [0, strlen(s)] or the string has a single null terminator '\0' at the end.
530   // We only try to simplify strlen when the pointer s points to an array
531   // of i8. Otherwise, we would need to scale the offset x before doing the
532   // subtraction. This will make the optimization more complex, and it's not
533   // very useful because calling strlen for a pointer of other types is
534   // very uncommon.
535   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Src)) {
536     if (!isGEPBasedOnPointerToString(GEP, CharSize))
537       return nullptr;
538
539     ConstantDataArraySlice Slice;
540     if (getConstantDataArrayInfo(GEP->getOperand(0), Slice, CharSize)) {
541       uint64_t NullTermIdx;
542       if (Slice.Array == nullptr) {
543         NullTermIdx = 0;
544       } else {
545         NullTermIdx = ~((uint64_t)0);
546         for (uint64_t I = 0, E = Slice.Length; I < E; ++I) {
547           if (Slice.Array->getElementAsInteger(I + Slice.Offset) == 0) {
548             NullTermIdx = I;
549             break;
550           }
551         }
552         // If the string does not have '\0', leave it to strlen to compute
553         // its length.
554         if (NullTermIdx == ~((uint64_t)0))
555           return nullptr;
556       }
557
558       Value *Offset = GEP->getOperand(2);
559       KnownBits Known = computeKnownBits(Offset, DL, 0, nullptr, CI, nullptr);
560       Known.Zero.flipAllBits();
561       uint64_t ArrSize =
562              cast<ArrayType>(GEP->getSourceElementType())->getNumElements();
563
564       // KnownZero's bits are flipped, so zeros in KnownZero now represent
565       // bits known to be zeros in Offset, and ones in KnowZero represent
566       // bits unknown in Offset. Therefore, Offset is known to be in range
567       // [0, NullTermIdx] when the flipped KnownZero is non-negative and
568       // unsigned-less-than NullTermIdx.
569       //
570       // If Offset is not provably in the range [0, NullTermIdx], we can still
571       // optimize if we can prove that the program has undefined behavior when
572       // Offset is outside that range. That is the case when GEP->getOperand(0)
573       // is a pointer to an object whose memory extent is NullTermIdx+1.
574       if ((Known.Zero.isNonNegative() && Known.Zero.ule(NullTermIdx)) ||
575           (GEP->isInBounds() && isa<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)) &&
576            NullTermIdx == ArrSize - 1)) {
577         Offset = B.CreateSExtOrTrunc(Offset, CI->getType());
578         return B.CreateSub(ConstantInt::get(CI->getType(), NullTermIdx),
579                            Offset);
580       }
581     }
582
583     return nullptr;
584   }
585
586   // strlen(x?"foo":"bars") --> x ? 3 : 4
587   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src)) {
588     uint64_t LenTrue = GetStringLength(SI->getTrueValue(), CharSize);
589     uint64_t LenFalse = GetStringLength(SI->getFalseValue(), CharSize);
590     if (LenTrue && LenFalse) {
591       ORE.emit([&]() {
592         return OptimizationRemark("instcombine", "simplify-libcalls", CI)
593                << "folded strlen(select) to select of constants";
594       });
595       return B.CreateSelect(SI->getCondition(),
596                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenTrue - 1),
597                             ConstantInt::get(CI->getType(), LenFalse - 1));
598     }
599   }
600
601   // strlen(x) != 0 --> *x != 0
602   // strlen(x) == 0 --> *x == 0
603   if (isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI))
604     return B.CreateZExt(B.CreateLoad(B.getIntNTy(CharSize), Src, "strlenfirst"),
605                         CI->getType());
606
607   return nullptr;
608 }
609
610 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrLen(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
611   return optimizeStringLength(CI, B, 8);
612 }
613
614 Value *LibCallSimplifier::optimizeWcslen(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
615   Module &M = *CI->getModule();
616   unsigned WCharSize = TLI->getWCharSize(M) * 8;
617   // We cannot perform this optimization without wchar_size metadata.
618   if (WCharSize == 0)
619     return nullptr;
620
621   return optimizeStringLength(CI, B, WCharSize);
622 }
623
624 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrPBrk(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
625   StringRef S1, S2;
626   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
627   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
628
629   // strpbrk(s, "") -> nullptr
630   // strpbrk("", s) -> nullptr
631   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
632     return Constant::getNullValue(CI->getType());
633
634   // Constant folding.
635   if (HasS1 && HasS2) {
636     size_t I = S1.find_first_of(S2);
637     if (I == StringRef::npos) // No match.
638       return Constant::getNullValue(CI->getType());
639
640     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), CI->getArgOperand(0), B.getInt64(I),
641                        "strpbrk");
642   }
643
644   // strpbrk(s, "a") -> strchr(s, 'a')
645   if (HasS2 && S2.size() == 1)
646     return emitStrChr(CI->getArgOperand(0), S2[0], B, TLI);
647
648   return nullptr;
649 }
650
651 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrTo(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
652   Value *EndPtr = CI->getArgOperand(1);
653   if (isa<ConstantPointerNull>(EndPtr)) {
654     // With a null EndPtr, this function won't capture the main argument.
655     // It would be readonly too, except that it still may write to errno.
656     CI->addParamAttr(0, Attribute::NoCapture);
657   }
658
659   return nullptr;
660 }
661
662 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
663   StringRef S1, S2;
664   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
665   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
666
667   // strspn(s, "") -> 0
668   // strspn("", s) -> 0
669   if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
670     return Constant::getNullValue(CI->getType());
671
672   // Constant folding.
673   if (HasS1 && HasS2) {
674     size_t Pos = S1.find_first_not_of(S2);
675     if (Pos == StringRef::npos)
676       Pos = S1.size();
677     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
678   }
679
680   return nullptr;
681 }
682
683 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrCSpn(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
684   StringRef S1, S2;
685   bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
686   bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
687
688   // strcspn("", s) -> 0
689   if (HasS1 && S1.empty())
690     return Constant::getNullValue(CI->getType());
691
692   // Constant folding.
693   if (HasS1 && HasS2) {
694     size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
695     if (Pos == StringRef::npos)
696       Pos = S1.size();
697     return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
698   }
699
700   // strcspn(s, "") -> strlen(s)
701   if (HasS2 && S2.empty())
702     return emitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
703
704   return nullptr;
705 }
706
707 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrStr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
708   // fold strstr(x, x) -> x.
709   if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
710     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
711
712   // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
713   if (isOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
714     Value *StrLen = emitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
715     if (!StrLen)
716       return nullptr;
717     Value *StrNCmp = emitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
718                                  StrLen, B, DL, TLI);
719     if (!StrNCmp)
720       return nullptr;
721     for (auto UI = CI->user_begin(), UE = CI->user_end(); UI != UE;) {
722       ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
723       Value *Cmp =
724           B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
725                        ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()), "cmp");
726       replaceAllUsesWith(Old, Cmp);
727     }
728     return CI;
729   }
730
731   // See if either input string is a constant string.
732   StringRef SearchStr, ToFindStr;
733   bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
734   bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
735
736   // fold strstr(x, "") -> x.
737   if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
738     return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
739
740   // If both strings are known, constant fold it.
741   if (HasStr1 && HasStr2) {
742     size_t Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
743
744     if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
745       return Constant::getNullValue(CI->getType());
746
747     // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
748     Value *Result = castToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
749     Result =
750         B.CreateConstInBoundsGEP1_64(B.getInt8Ty(), Result, Offset, "strstr");
751     return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
752   }
753
754   // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
755   if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
756     Value *StrChr = emitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TLI);
757     return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : nullptr;
758   }
759   return nullptr;
760 }
761
762 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemChr(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
763   Value *SrcStr = CI->getArgOperand(0);
764   ConstantInt *CharC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
765   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
766
767   // memchr(x, y, 0) -> null
768   if (LenC && LenC->isZero())
769     return Constant::getNullValue(CI->getType());
770
771   // From now on we need at least constant length and string.
772   StringRef Str;
773   if (!LenC || !getConstantStringInfo(SrcStr, Str, 0, /*TrimAtNul=*/false))
774     return nullptr;
775
776   // Truncate the string to LenC. If Str is smaller than LenC we will still only
777   // scan the string, as reading past the end of it is undefined and we can just
778   // return null if we don't find the char.
779   Str = Str.substr(0, LenC->getZExtValue());
780
781   // If the char is variable but the input str and length are not we can turn
782   // this memchr call into a simple bit field test. Of course this only works
783   // when the return value is only checked against null.
784   //
785   // It would be really nice to reuse switch lowering here but we can't change
786   // the CFG at this point.
787   //
788   // memchr("\r\n", C, 2) != nullptr -> (1 << C & ((1 << '\r') | (1 << '\n')))
789   // != 0
790   //   after bounds check.
791   if (!CharC && !Str.empty() && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
792     unsigned char Max =
793         *std::max_element(reinterpret_cast<const unsigned char *>(Str.begin()),
794                           reinterpret_cast<const unsigned char *>(Str.end()));
795
796     // Make sure the bit field we're about to create fits in a register on the
797     // target.
798     // FIXME: On a 64 bit architecture this prevents us from using the
799     // interesting range of alpha ascii chars. We could do better by emitting
800     // two bitfields or shifting the range by 64 if no lower chars are used.
801     if (!DL.fitsInLegalInteger(Max + 1))
802       return nullptr;
803
804     // For the bit field use a power-of-2 type with at least 8 bits to avoid
805     // creating unnecessary illegal types.
806     unsigned char Width = NextPowerOf2(std::max((unsigned char)7, Max));
807
808     // Now build the bit field.
809     APInt Bitfield(Width, 0);
810     for (char C : Str)
811       Bitfield.setBit((unsigned char)C);
812     Value *BitfieldC = B.getInt(Bitfield);
813
814     // Adjust width of "C" to the bitfield width, then mask off the high bits.
815     Value *C = B.CreateZExtOrTrunc(CI->getArgOperand(1), BitfieldC->getType());
816     C = B.CreateAnd(C, B.getIntN(Width, 0xFF));
817
818     // First check that the bit field access is within bounds.
819     Value *Bounds = B.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, C, B.getIntN(Width, Width),
820                                  "memchr.bounds");
821
822     // Create code that checks if the given bit is set in the field.
823     Value *Shl = B.CreateShl(B.getIntN(Width, 1ULL), C);
824     Value *Bits = B.CreateIsNotNull(B.CreateAnd(Shl, BitfieldC), "memchr.bits");
825
826     // Finally merge both checks and cast to pointer type. The inttoptr
827     // implicitly zexts the i1 to intptr type.
828     return B.CreateIntToPtr(B.CreateAnd(Bounds, Bits, "memchr"), CI->getType());
829   }
830
831   // Check if all arguments are constants.  If so, we can constant fold.
832   if (!CharC)
833     return nullptr;
834
835   // Compute the offset.
836   size_t I = Str.find(CharC->getSExtValue() & 0xFF);
837   if (I == StringRef::npos) // Didn't find the char.  memchr returns null.
838     return Constant::getNullValue(CI->getType());
839
840   // memchr(s+n,c,l) -> gep(s+n+i,c)
841   return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), SrcStr, B.getInt64(I), "memchr");
842 }
843
844 static Value *optimizeMemCmpConstantSize(CallInst *CI, Value *LHS, Value *RHS,
845                                          uint64_t Len, IRBuilder<> &B,
846                                          const DataLayout &DL) {
847   if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
848     return Constant::getNullValue(CI->getType());
849
850   // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
851   if (Len == 1) {
852     Value *LHSV =
853         B.CreateZExt(B.CreateLoad(B.getInt8Ty(), castToCStr(LHS, B), "lhsc"),
854                      CI->getType(), "lhsv");
855     Value *RHSV =
856         B.CreateZExt(B.CreateLoad(B.getInt8Ty(), castToCStr(RHS, B), "rhsc"),
857                      CI->getType(), "rhsv");
858     return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
859   }
860
861   // memcmp(S1,S2,N/8)==0 -> (*(intN_t*)S1 != *(intN_t*)S2)==0
862   // TODO: The case where both inputs are constants does not need to be limited
863   // to legal integers or equality comparison. See block below this.
864   if (DL.isLegalInteger(Len * 8) && isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI)) {
865     IntegerType *IntType = IntegerType::get(CI->getContext(), Len * 8);
866     unsigned PrefAlignment = DL.getPrefTypeAlignment(IntType);
867
868     // First, see if we can fold either argument to a constant.
869     Value *LHSV = nullptr;
870     if (auto *LHSC = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
871       LHSC = ConstantExpr::getBitCast(LHSC, IntType->getPointerTo());
872       LHSV = ConstantFoldLoadFromConstPtr(LHSC, IntType, DL);
873     }
874     Value *RHSV = nullptr;
875     if (auto *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
876       RHSC = ConstantExpr::getBitCast(RHSC, IntType->getPointerTo());
877       RHSV = ConstantFoldLoadFromConstPtr(RHSC, IntType, DL);
878     }
879
880     // Don't generate unaligned loads. If either source is constant data,
881     // alignment doesn't matter for that source because there is no load.
882     if ((LHSV || getKnownAlignment(LHS, DL, CI) >= PrefAlignment) &&
883         (RHSV || getKnownAlignment(RHS, DL, CI) >= PrefAlignment)) {
884       if (!LHSV) {
885         Type *LHSPtrTy =
886             IntType->getPointerTo(LHS->getType()->getPointerAddressSpace());
887         LHSV = B.CreateLoad(IntType, B.CreateBitCast(LHS, LHSPtrTy), "lhsv");
888       }
889       if (!RHSV) {
890         Type *RHSPtrTy =
891             IntType->getPointerTo(RHS->getType()->getPointerAddressSpace());
892         RHSV = B.CreateLoad(IntType, B.CreateBitCast(RHS, RHSPtrTy), "rhsv");
893       }
894       return B.CreateZExt(B.CreateICmpNE(LHSV, RHSV), CI->getType(), "memcmp");
895     }
896   }
897
898   // Constant folding: memcmp(x, y, Len) -> constant (all arguments are const).
899   // TODO: This is limited to i8 arrays.
900   StringRef LHSStr, RHSStr;
901   if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
902       getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
903     // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
904     if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
905       return nullptr;
906     // Fold the memcmp and normalize the result.  This way we get consistent
907     // results across multiple platforms.
908     uint64_t Ret = 0;
909     int Cmp = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
910     if (Cmp < 0)
911       Ret = -1;
912     else if (Cmp > 0)
913       Ret = 1;
914     return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
915   }
916   return nullptr;
917 }
918
919 // Most simplifications for memcmp also apply to bcmp.
920 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCmpBCmpCommon(CallInst *CI,
921                                                    IRBuilder<> &B) {
922   Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
923   Value *Size = CI->getArgOperand(2);
924
925   if (LHS == RHS) // memcmp(s,s,x) -> 0
926     return Constant::getNullValue(CI->getType());
927
928   // Handle constant lengths.
929   if (ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(Size))
930     if (Value *Res = optimizeMemCmpConstantSize(CI, LHS, RHS,
931                                                 LenC->getZExtValue(), B, DL))
932       return Res;
933
934   return nullptr;
935 }
936
937 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
938   if (Value *V = optimizeMemCmpBCmpCommon(CI, B))
939     return V;
940
941   // memcmp(x, y, Len) == 0 -> bcmp(x, y, Len) == 0
942   // `bcmp` can be more efficient than memcmp because it only has to know that
943   // there is a difference, not where it is.
944   if (isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(CI) && TLI->has(LibFunc_bcmp)) {
945     Value *LHS = CI->getArgOperand(0);
946     Value *RHS = CI->getArgOperand(1);
947     Value *Size = CI->getArgOperand(2);
948     return emitBCmp(LHS, RHS, Size, B, DL, TLI);
949   }
950
951   return nullptr;
952 }
953
954 Value *LibCallSimplifier::optimizeBCmp(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
955   return optimizeMemCmpBCmpCommon(CI, B);
956 }
957
958 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemCpy(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
959   // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(align 1 x, align 1 y, n)
960   B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(1), 1,
961                  CI->getArgOperand(2));
962   return CI->getArgOperand(0);
963 }
964
965 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemMove(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
966   // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(align 1 x, align 1 y, n)
967   B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(1), 1,
968                   CI->getArgOperand(2));
969   return CI->getArgOperand(0);
970 }
971
972 /// Fold memset[_chk](malloc(n), 0, n) --> calloc(1, n).
973 Value *LibCallSimplifier::foldMallocMemset(CallInst *Memset, IRBuilder<> &B) {
974   // This has to be a memset of zeros (bzero).
975   auto *FillValue = dyn_cast<ConstantInt>(Memset->getArgOperand(1));
976   if (!FillValue || FillValue->getZExtValue() != 0)
977     return nullptr;
978
979   // TODO: We should handle the case where the malloc has more than one use.
980   // This is necessary to optimize common patterns such as when the result of
981   // the malloc is checked against null or when a memset intrinsic is used in
982   // place of a memset library call.
983   auto *Malloc = dyn_cast<CallInst>(Memset->getArgOperand(0));
984   if (!Malloc || !Malloc->hasOneUse())
985     return nullptr;
986
987   // Is the inner call really malloc()?
988   Function *InnerCallee = Malloc->getCalledFunction();
989   if (!InnerCallee)
990     return nullptr;
991
992   LibFunc Func;
993   if (!TLI->getLibFunc(*InnerCallee, Func) || !TLI->has(Func) ||
994       Func != LibFunc_malloc)
995     return nullptr;
996
997   // The memset must cover the same number of bytes that are malloc'd.
998   if (Memset->getArgOperand(2) != Malloc->getArgOperand(0))
999     return nullptr;
1000
1001   // Replace the malloc with a calloc. We need the data layout to know what the
1002   // actual size of a 'size_t' parameter is.
1003   B.SetInsertPoint(Malloc->getParent(), ++Malloc->getIterator());
1004   const DataLayout &DL = Malloc->getModule()->getDataLayout();
1005   IntegerType *SizeType = DL.getIntPtrType(B.GetInsertBlock()->getContext());
1006   Value *Calloc = emitCalloc(ConstantInt::get(SizeType, 1),
1007                              Malloc->getArgOperand(0), Malloc->getAttributes(),
1008                              B, *TLI);
1009   if (!Calloc)
1010     return nullptr;
1011
1012   Malloc->replaceAllUsesWith(Calloc);
1013   eraseFromParent(Malloc);
1014
1015   return Calloc;
1016 }
1017
1018 Value *LibCallSimplifier::optimizeMemSet(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1019   if (auto *Calloc = foldMallocMemset(CI, B))
1020     return Calloc;
1021
1022   // memset(p, v, n) -> llvm.memset(align 1 p, v, n)
1023   Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
1024   B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
1025   return CI->getArgOperand(0);
1026 }
1027
1028 Value *LibCallSimplifier::optimizeRealloc(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1029   if (isa<ConstantPointerNull>(CI->getArgOperand(0)))
1030     return emitMalloc(CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
1031
1032   return nullptr;
1033 }
1034
1035 //===----------------------------------------------------------------------===//
1036 // Math Library Optimizations
1037 //===----------------------------------------------------------------------===//
1038
1039 // Replace a libcall \p CI with a call to intrinsic \p IID
1040 static Value *replaceUnaryCall(CallInst *CI, IRBuilder<> &B, Intrinsic::ID IID) {
1041   // Propagate fast-math flags from the existing call to the new call.
1042   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1043   B.setFastMathFlags(CI->getFastMathFlags());
1044
1045   Module *M = CI->getModule();
1046   Value *V = CI->getArgOperand(0);
1047   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, CI->getType());
1048   CallInst *NewCall = B.CreateCall(F, V);
1049   NewCall->takeName(CI);
1050   return NewCall;
1051 }
1052
1053 /// Return a variant of Val with float type.
1054 /// Currently this works in two cases: If Val is an FPExtension of a float
1055 /// value to something bigger, simply return the operand.
1056 /// If Val is a ConstantFP but can be converted to a float ConstantFP without
1057 /// loss of precision do so.
1058 static Value *valueHasFloatPrecision(Value *Val) {
1059   if (FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(Val)) {
1060     Value *Op = Cast->getOperand(0);
1061     if (Op->getType()->isFloatTy())
1062       return Op;
1063   }
1064   if (ConstantFP *Const = dyn_cast<ConstantFP>(Val)) {
1065     APFloat F = Const->getValueAPF();
1066     bool losesInfo;
1067     (void)F.convert(APFloat::IEEEsingle(), APFloat::rmNearestTiesToEven,
1068                     &losesInfo);
1069     if (!losesInfo)
1070       return ConstantFP::get(Const->getContext(), F);
1071   }
1072   return nullptr;
1073 }
1074
1075 /// Shrink double -> float functions.
1076 static Value *optimizeDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1077                                bool isBinary, bool isPrecise = false) {
1078   Function *CalleeFn = CI->getCalledFunction();
1079   if (!CI->getType()->isDoubleTy() || !CalleeFn)
1080     return nullptr;
1081
1082   // If not all the uses of the function are converted to float, then bail out.
1083   // This matters if the precision of the result is more important than the
1084   // precision of the arguments.
1085   if (isPrecise)
1086     for (User *U : CI->users()) {
1087       FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(U);
1088       if (!Cast || !Cast->getType()->isFloatTy())
1089         return nullptr;
1090     }
1091
1092   // If this is something like 'g((double) float)', convert to 'gf(float)'.
1093   Value *V[2];
1094   V[0] = valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(0));
1095   V[1] = isBinary ? valueHasFloatPrecision(CI->getArgOperand(1)) : nullptr;
1096   if (!V[0] || (isBinary && !V[1]))
1097     return nullptr;
1098
1099   StringRef CalleeNm = CalleeFn->getName();
1100   AttributeList CalleeAt = CalleeFn->getAttributes();
1101   bool CalleeIn = CalleeFn->isIntrinsic();
1102
1103   // If call isn't an intrinsic, check that it isn't within a function with the
1104   // same name as the float version of this call, otherwise the result is an
1105   // infinite loop.  For example, from MinGW-w64:
1106   //
1107   // float expf(float val) { return (float) exp((double) val); }
1108   if (!CalleeIn) {
1109     const Function *Fn = CI->getFunction();
1110     StringRef FnName = Fn->getName();
1111     if (FnName.back() == 'f' &&
1112         FnName.size() == (CalleeNm.size() + 1) &&
1113         FnName.startswith(CalleeNm))
1114       return nullptr;
1115   }
1116
1117   // Propagate the math semantics from the current function to the new function.
1118   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1119   B.setFastMathFlags(CI->getFastMathFlags());
1120
1121   // g((double) float) -> (double) gf(float)
1122   Value *R;
1123   if (CalleeIn) {
1124     Module *M = CI->getModule();
1125     Intrinsic::ID IID = CalleeFn->getIntrinsicID();
1126     Function *Fn = Intrinsic::getDeclaration(M, IID, B.getFloatTy());
1127     R = isBinary ? B.CreateCall(Fn, V) : B.CreateCall(Fn, V[0]);
1128   }
1129   else
1130     R = isBinary ? emitBinaryFloatFnCall(V[0], V[1], CalleeNm, B, CalleeAt)
1131                  : emitUnaryFloatFnCall(V[0], CalleeNm, B, CalleeAt);
1132
1133   return B.CreateFPExt(R, B.getDoubleTy());
1134 }
1135
1136 /// Shrink double -> float for unary functions.
1137 static Value *optimizeUnaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1138                                     bool isPrecise = false) {
1139   return optimizeDoubleFP(CI, B, false, isPrecise);
1140 }
1141
1142 /// Shrink double -> float for binary functions.
1143 static Value *optimizeBinaryDoubleFP(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
1144                                      bool isPrecise = false) {
1145   return optimizeDoubleFP(CI, B, true, isPrecise);
1146 }
1147
1148 // cabs(z) -> sqrt((creal(z)*creal(z)) + (cimag(z)*cimag(z)))
1149 Value *LibCallSimplifier::optimizeCAbs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1150   if (!CI->isFast())
1151     return nullptr;
1152
1153   // Propagate fast-math flags from the existing call to new instructions.
1154   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1155   B.setFastMathFlags(CI->getFastMathFlags());
1156
1157   Value *Real, *Imag;
1158   if (CI->getNumArgOperands() == 1) {
1159     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1160     assert(Op->getType()->isArrayTy() && "Unexpected signature for cabs!");
1161     Real = B.CreateExtractValue(Op, 0, "real");
1162     Imag = B.CreateExtractValue(Op, 1, "imag");
1163   } else {
1164     assert(CI->getNumArgOperands() == 2 && "Unexpected signature for cabs!");
1165     Real = CI->getArgOperand(0);
1166     Imag = CI->getArgOperand(1);
1167   }
1168
1169   Value *RealReal = B.CreateFMul(Real, Real);
1170   Value *ImagImag = B.CreateFMul(Imag, Imag);
1171
1172   Function *FSqrt = Intrinsic::getDeclaration(CI->getModule(), Intrinsic::sqrt,
1173                                               CI->getType());
1174   return B.CreateCall(FSqrt, B.CreateFAdd(RealReal, ImagImag), "cabs");
1175 }
1176
1177 static Value *optimizeTrigReflections(CallInst *Call, LibFunc Func,
1178                                       IRBuilder<> &B) {
1179   if (!isa<FPMathOperator>(Call))
1180     return nullptr;
1181
1182   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1183   B.setFastMathFlags(Call->getFastMathFlags());
1184
1185   // TODO: Can this be shared to also handle LLVM intrinsics?
1186   Value *X;
1187   switch (Func) {
1188   case LibFunc_sin:
1189   case LibFunc_sinf:
1190   case LibFunc_sinl:
1191   case LibFunc_tan:
1192   case LibFunc_tanf:
1193   case LibFunc_tanl:
1194     // sin(-X) --> -sin(X)
1195     // tan(-X) --> -tan(X)
1196     if (match(Call->getArgOperand(0), m_OneUse(m_FNeg(m_Value(X)))))
1197       return B.CreateFNeg(B.CreateCall(Call->getCalledFunction(), X));
1198     break;
1199   case LibFunc_cos:
1200   case LibFunc_cosf:
1201   case LibFunc_cosl:
1202     // cos(-X) --> cos(X)
1203     if (match(Call->getArgOperand(0), m_FNeg(m_Value(X))))
1204       return B.CreateCall(Call->getCalledFunction(), X, "cos");
1205     break;
1206   default:
1207     break;
1208   }
1209   return nullptr;
1210 }
1211
1212 static Value *getPow(Value *InnerChain[33], unsigned Exp, IRBuilder<> &B) {
1213   // Multiplications calculated using Addition Chains.
1214   // Refer: http://wwwhomes.uni-bielefeld.de/achim/addition_chain.html
1215
1216   assert(Exp != 0 && "Incorrect exponent 0 not handled");
1217
1218   if (InnerChain[Exp])
1219     return InnerChain[Exp];
1220
1221   static const unsigned AddChain[33][2] = {
1222       {0, 0}, // Unused.
1223       {0, 0}, // Unused (base case = pow1).
1224       {1, 1}, // Unused (pre-computed).
1225       {1, 2},  {2, 2},   {2, 3},  {3, 3},   {2, 5},  {4, 4},
1226       {1, 8},  {5, 5},   {1, 10}, {6, 6},   {4, 9},  {7, 7},
1227       {3, 12}, {8, 8},   {8, 9},  {2, 16},  {1, 18}, {10, 10},
1228       {6, 15}, {11, 11}, {3, 20}, {12, 12}, {8, 17}, {13, 13},
1229       {3, 24}, {14, 14}, {4, 25}, {15, 15}, {3, 28}, {16, 16},
1230   };
1231
1232   InnerChain[Exp] = B.CreateFMul(getPow(InnerChain, AddChain[Exp][0], B),
1233                                  getPow(InnerChain, AddChain[Exp][1], B));
1234   return InnerChain[Exp];
1235 }
1236
1237 /// Use exp{,2}(x * y) for pow(exp{,2}(x), y);
1238 /// exp2(n * x) for pow(2.0 ** n, x); exp10(x) for pow(10.0, x);
1239 /// exp2(log2(n) * x) for pow(n, x).
1240 Value *LibCallSimplifier::replacePowWithExp(CallInst *Pow, IRBuilder<> &B) {
1241   Value *Base = Pow->getArgOperand(0), *Expo = Pow->getArgOperand(1);
1242   AttributeList Attrs = Pow->getCalledFunction()->getAttributes();
1243   Module *Mod = Pow->getModule();
1244   Type *Ty = Pow->getType();
1245   bool Ignored;
1246
1247   // Evaluate special cases related to a nested function as the base.
1248
1249   // pow(exp(x), y) -> exp(x * y)
1250   // pow(exp2(x), y) -> exp2(x * y)
1251   // If exp{,2}() is used only once, it is better to fold two transcendental
1252   // math functions into one.  If used again, exp{,2}() would still have to be
1253   // called with the original argument, then keep both original transcendental
1254   // functions.  However, this transformation is only safe with fully relaxed
1255   // math semantics, since, besides rounding differences, it changes overflow
1256   // and underflow behavior quite dramatically.  For example:
1257   //   pow(exp(1000), 0.001) = pow(inf, 0.001) = inf
1258   // Whereas:
1259   //   exp(1000 * 0.001) = exp(1)
1260   // TODO: Loosen the requirement for fully relaxed math semantics.
1261   // TODO: Handle exp10() when more targets have it available.
1262   CallInst *BaseFn = dyn_cast<CallInst>(Base);
1263   if (BaseFn && BaseFn->hasOneUse() && BaseFn->isFast() && Pow->isFast()) {
1264     LibFunc LibFn;
1265
1266     Function *CalleeFn = BaseFn->getCalledFunction();
1267     if (CalleeFn &&
1268         TLI->getLibFunc(CalleeFn->getName(), LibFn) && TLI->has(LibFn)) {
1269       StringRef ExpName;
1270       Intrinsic::ID ID;
1271       Value *ExpFn;
1272       LibFunc LibFnFloat;
1273       LibFunc LibFnDouble;
1274       LibFunc LibFnLongDouble;
1275
1276       switch (LibFn) {
1277       default:
1278         return nullptr;
1279       case LibFunc_expf:  case LibFunc_exp:  case LibFunc_expl:
1280         ExpName = TLI->getName(LibFunc_exp);
1281         ID = Intrinsic::exp;
1282         LibFnFloat = LibFunc_expf;
1283         LibFnDouble = LibFunc_exp;
1284         LibFnLongDouble = LibFunc_expl;
1285         break;
1286       case LibFunc_exp2f: case LibFunc_exp2: case LibFunc_exp2l:
1287         ExpName = TLI->getName(LibFunc_exp2);
1288         ID = Intrinsic::exp2;
1289         LibFnFloat = LibFunc_exp2f;
1290         LibFnDouble = LibFunc_exp2;
1291         LibFnLongDouble = LibFunc_exp2l;
1292         break;
1293       }
1294
1295       // Create new exp{,2}() with the product as its argument.
1296       Value *FMul = B.CreateFMul(BaseFn->getArgOperand(0), Expo, "mul");
1297       ExpFn = BaseFn->doesNotAccessMemory()
1298               ? B.CreateCall(Intrinsic::getDeclaration(Mod, ID, Ty),
1299                              FMul, ExpName)
1300               : emitUnaryFloatFnCall(FMul, TLI, LibFnDouble, LibFnFloat,
1301                                      LibFnLongDouble, B,
1302                                      BaseFn->getAttributes());
1303
1304       // Since the new exp{,2}() is different from the original one, dead code
1305       // elimination cannot be trusted to remove it, since it may have side
1306       // effects (e.g., errno).  When the only consumer for the original
1307       // exp{,2}() is pow(), then it has to be explicitly erased.
1308       BaseFn->replaceAllUsesWith(ExpFn);
1309       eraseFromParent(BaseFn);
1310
1311       return ExpFn;
1312     }
1313   }
1314
1315   // Evaluate special cases related to a constant base.
1316
1317   const APFloat *BaseF;
1318   if (!match(Pow->getArgOperand(0), m_APFloat(BaseF)))
1319     return nullptr;
1320
1321   // pow(2.0 ** n, x) -> exp2(n * x)
1322   if (hasUnaryFloatFn(TLI, Ty, LibFunc_exp2, LibFunc_exp2f, LibFunc_exp2l)) {
1323     APFloat BaseR = APFloat(1.0);
1324     BaseR.convert(BaseF->getSemantics(), APFloat::rmTowardZero, &Ignored);
1325     BaseR = BaseR / *BaseF;
1326     bool IsInteger = BaseF->isInteger(), IsReciprocal = BaseR.isInteger();
1327     const APFloat *NF = IsReciprocal ? &BaseR : BaseF;
1328     APSInt NI(64, false);
1329     if ((IsInteger || IsReciprocal) &&
1330         NF->convertToInteger(NI, APFloat::rmTowardZero, &Ignored) ==
1331             APFloat::opOK &&
1332         NI > 1 && NI.isPowerOf2()) {
1333       double N = NI.logBase2() * (IsReciprocal ? -1.0 : 1.0);
1334       Value *FMul = B.CreateFMul(Expo, ConstantFP::get(Ty, N), "mul");
1335       if (Pow->doesNotAccessMemory())
1336         return B.CreateCall(Intrinsic::getDeclaration(Mod, Intrinsic::exp2, Ty),
1337                             FMul, "exp2");
1338       else
1339         return emitUnaryFloatFnCall(FMul, TLI, LibFunc_exp2, LibFunc_exp2f,
1340                                     LibFunc_exp2l, B, Attrs);
1341     }
1342   }
1343
1344   // pow(10.0, x) -> exp10(x)
1345   // TODO: There is no exp10() intrinsic yet, but some day there shall be one.
1346   if (match(Base, m_SpecificFP(10.0)) &&
1347       hasUnaryFloatFn(TLI, Ty, LibFunc_exp10, LibFunc_exp10f, LibFunc_exp10l))
1348     return emitUnaryFloatFnCall(Expo, TLI, LibFunc_exp10, LibFunc_exp10f,
1349                                 LibFunc_exp10l, B, Attrs);
1350
1351   // pow(n, x) -> exp2(log2(n) * x)
1352   if (Pow->hasOneUse() && Pow->hasApproxFunc() && Pow->hasNoNaNs() &&
1353       Pow->hasNoInfs() && BaseF->isNormal() && !BaseF->isNegative()) {
1354     Value *Log = nullptr;
1355     if (Ty->isFloatTy())
1356       Log = ConstantFP::get(Ty, std::log2(BaseF->convertToFloat()));
1357     else if (Ty->isDoubleTy())
1358       Log = ConstantFP::get(Ty, std::log2(BaseF->convertToDouble()));
1359
1360     if (Log) {
1361       Value *FMul = B.CreateFMul(Log, Expo, "mul");
1362       if (Pow->doesNotAccessMemory()) {
1363         return B.CreateCall(Intrinsic::getDeclaration(Mod, Intrinsic::exp2, Ty),
1364                             FMul, "exp2");
1365       } else {
1366         if (hasUnaryFloatFn(TLI, Ty, LibFunc_exp2, LibFunc_exp2f,
1367                             LibFunc_exp2l))
1368           return emitUnaryFloatFnCall(FMul, TLI, LibFunc_exp2, LibFunc_exp2f,
1369                                       LibFunc_exp2l, B, Attrs);
1370       }
1371     }
1372   }
1373   return nullptr;
1374 }
1375
1376 static Value *getSqrtCall(Value *V, AttributeList Attrs, bool NoErrno,
1377                           Module *M, IRBuilder<> &B,
1378                           const TargetLibraryInfo *TLI) {
1379   // If errno is never set, then use the intrinsic for sqrt().
1380   if (NoErrno) {
1381     Function *SqrtFn =
1382         Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sqrt, V->getType());
1383     return B.CreateCall(SqrtFn, V, "sqrt");
1384   }
1385
1386   // Otherwise, use the libcall for sqrt().
1387   if (hasUnaryFloatFn(TLI, V->getType(), LibFunc_sqrt, LibFunc_sqrtf,
1388                       LibFunc_sqrtl))
1389     // TODO: We also should check that the target can in fact lower the sqrt()
1390     // libcall. We currently have no way to ask this question, so we ask if
1391     // the target has a sqrt() libcall, which is not exactly the same.
1392     return emitUnaryFloatFnCall(V, TLI, LibFunc_sqrt, LibFunc_sqrtf,
1393                                 LibFunc_sqrtl, B, Attrs);
1394
1395   return nullptr;
1396 }
1397
1398 /// Use square root in place of pow(x, +/-0.5).
1399 Value *LibCallSimplifier::replacePowWithSqrt(CallInst *Pow, IRBuilder<> &B) {
1400   Value *Sqrt, *Base = Pow->getArgOperand(0), *Expo = Pow->getArgOperand(1);
1401   AttributeList Attrs = Pow->getCalledFunction()->getAttributes();
1402   Module *Mod = Pow->getModule();
1403   Type *Ty = Pow->getType();
1404
1405   const APFloat *ExpoF;
1406   if (!match(Expo, m_APFloat(ExpoF)) ||
1407       (!ExpoF->isExactlyValue(0.5) && !ExpoF->isExactlyValue(-0.5)))
1408     return nullptr;
1409
1410   Sqrt = getSqrtCall(Base, Attrs, Pow->doesNotAccessMemory(), Mod, B, TLI);
1411   if (!Sqrt)
1412     return nullptr;
1413
1414   // Handle signed zero base by expanding to fabs(sqrt(x)).
1415   if (!Pow->hasNoSignedZeros()) {
1416     Function *FAbsFn = Intrinsic::getDeclaration(Mod, Intrinsic::fabs, Ty);
1417     Sqrt = B.CreateCall(FAbsFn, Sqrt, "abs");
1418   }
1419
1420   // Handle non finite base by expanding to
1421   // (x == -infinity ? +infinity : sqrt(x)).
1422   if (!Pow->hasNoInfs()) {
1423     Value *PosInf = ConstantFP::getInfinity(Ty),
1424           *NegInf = ConstantFP::getInfinity(Ty, true);
1425     Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Base, NegInf, "isinf");
1426     Sqrt = B.CreateSelect(FCmp, PosInf, Sqrt);
1427   }
1428
1429   // If the exponent is negative, then get the reciprocal.
1430   if (ExpoF->isNegative())
1431     Sqrt = B.CreateFDiv(ConstantFP::get(Ty, 1.0), Sqrt, "reciprocal");
1432
1433   return Sqrt;
1434 }
1435
1436 static Value *createPowWithIntegerExponent(Value *Base, Value *Expo, Module *M,
1437                                            IRBuilder<> &B) {
1438   Value *Args[] = {Base, Expo};
1439   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::powi, Base->getType());
1440   return B.CreateCall(F, Args);
1441 }
1442
1443 Value *LibCallSimplifier::optimizePow(CallInst *Pow, IRBuilder<> &B) {
1444   Value *Base = Pow->getArgOperand(0);
1445   Value *Expo = Pow->getArgOperand(1);
1446   Function *Callee = Pow->getCalledFunction();
1447   StringRef Name = Callee->getName();
1448   Type *Ty = Pow->getType();
1449   Module *M = Pow->getModule();
1450   Value *Shrunk = nullptr;
1451   bool AllowApprox = Pow->hasApproxFunc();
1452   bool Ignored;
1453
1454   // Bail out if simplifying libcalls to pow() is disabled.
1455   if (!hasUnaryFloatFn(TLI, Ty, LibFunc_pow, LibFunc_powf, LibFunc_powl))
1456     return nullptr;
1457
1458   // Propagate the math semantics from the call to any created instructions.
1459   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1460   B.setFastMathFlags(Pow->getFastMathFlags());
1461
1462   // Shrink pow() to powf() if the arguments are single precision,
1463   // unless the result is expected to be double precision.
1464   if (UnsafeFPShrink && Name == TLI->getName(LibFunc_pow) &&
1465       hasFloatVersion(Name))
1466     Shrunk = optimizeBinaryDoubleFP(Pow, B, true);
1467
1468   // Evaluate special cases related to the base.
1469
1470   // pow(1.0, x) -> 1.0
1471   if (match(Base, m_FPOne()))
1472     return Base;
1473
1474   if (Value *Exp = replacePowWithExp(Pow, B))
1475     return Exp;
1476
1477   // Evaluate special cases related to the exponent.
1478
1479   // pow(x, -1.0) -> 1.0 / x
1480   if (match(Expo, m_SpecificFP(-1.0)))
1481     return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(Ty, 1.0), Base, "reciprocal");
1482
1483   // pow(x, +/-0.0) -> 1.0
1484   if (match(Expo, m_AnyZeroFP()))
1485     return ConstantFP::get(Ty, 1.0);
1486
1487   // pow(x, 1.0) -> x
1488   if (match(Expo, m_FPOne()))
1489     return Base;
1490
1491   // pow(x, 2.0) -> x * x
1492   if (match(Expo, m_SpecificFP(2.0)))
1493     return B.CreateFMul(Base, Base, "square");
1494
1495   if (Value *Sqrt = replacePowWithSqrt(Pow, B))
1496     return Sqrt;
1497
1498   // pow(x, n) -> x * x * x * ...
1499   const APFloat *ExpoF;
1500   if (AllowApprox && match(Expo, m_APFloat(ExpoF))) {
1501     // We limit to a max of 7 multiplications, thus the maximum exponent is 32.
1502     // If the exponent is an integer+0.5 we generate a call to sqrt and an
1503     // additional fmul.
1504     // TODO: This whole transformation should be backend specific (e.g. some
1505     //       backends might prefer libcalls or the limit for the exponent might
1506     //       be different) and it should also consider optimizing for size.
1507     APFloat LimF(ExpoF->getSemantics(), 33.0),
1508             ExpoA(abs(*ExpoF));
1509     if (ExpoA.compare(LimF) == APFloat::cmpLessThan) {
1510       // This transformation applies to integer or integer+0.5 exponents only.
1511       // For integer+0.5, we create a sqrt(Base) call.
1512       Value *Sqrt = nullptr;
1513       if (!ExpoA.isInteger()) {
1514         APFloat Expo2 = ExpoA;
1515         // To check if ExpoA is an integer + 0.5, we add it to itself. If there
1516         // is no floating point exception and the result is an integer, then
1517         // ExpoA == integer + 0.5
1518         if (Expo2.add(ExpoA, APFloat::rmNearestTiesToEven) != APFloat::opOK)
1519           return nullptr;
1520
1521         if (!Expo2.isInteger())
1522           return nullptr;
1523
1524         Sqrt = getSqrtCall(Base, Pow->getCalledFunction()->getAttributes(),
1525                            Pow->doesNotAccessMemory(), M, B, TLI);
1526       }
1527
1528       // We will memoize intermediate products of the Addition Chain.
1529       Value *InnerChain[33] = {nullptr};
1530       InnerChain[1] = Base;
1531       InnerChain[2] = B.CreateFMul(Base, Base, "square");
1532
1533       // We cannot readily convert a non-double type (like float) to a double.
1534       // So we first convert it to something which could be converted to double.
1535       ExpoA.convert(APFloat::IEEEdouble(), APFloat::rmTowardZero, &Ignored);
1536       Value *FMul = getPow(InnerChain, ExpoA.convertToDouble(), B);
1537
1538       // Expand pow(x, y+0.5) to pow(x, y) * sqrt(x).
1539       if (Sqrt)
1540         FMul = B.CreateFMul(FMul, Sqrt);
1541
1542       // If the exponent is negative, then get the reciprocal.
1543       if (ExpoF->isNegative())
1544         FMul = B.CreateFDiv(ConstantFP::get(Ty, 1.0), FMul, "reciprocal");
1545
1546       return FMul;
1547     }
1548
1549     APSInt IntExpo(32, /*isUnsigned=*/false);
1550     // powf(x, n) -> powi(x, n) if n is a constant signed integer value
1551     if (ExpoF->isInteger() &&
1552         ExpoF->convertToInteger(IntExpo, APFloat::rmTowardZero, &Ignored) ==
1553             APFloat::opOK) {
1554       return createPowWithIntegerExponent(
1555           Base, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), IntExpo), M, B);
1556     }
1557   }
1558
1559   // powf(x, itofp(y)) -> powi(x, y)
1560   if (AllowApprox && (isa<SIToFPInst>(Expo) || isa<UIToFPInst>(Expo))) {
1561     Value *IntExpo = cast<Instruction>(Expo)->getOperand(0);
1562     Value *NewExpo = nullptr;
1563     unsigned BitWidth = IntExpo->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1564     if (isa<SIToFPInst>(Expo) && BitWidth == 32)
1565       NewExpo = IntExpo;
1566     else if (BitWidth < 32)
1567       NewExpo = isa<SIToFPInst>(Expo) ? B.CreateSExt(IntExpo, B.getInt32Ty())
1568                                       : B.CreateZExt(IntExpo, B.getInt32Ty());
1569     if (NewExpo)
1570       return createPowWithIntegerExponent(Base, NewExpo, M, B);
1571   }
1572
1573   return Shrunk;
1574 }
1575
1576 Value *LibCallSimplifier::optimizeExp2(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1577   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1578   Value *Ret = nullptr;
1579   StringRef Name = Callee->getName();
1580   if (UnsafeFPShrink && Name == "exp2" && hasFloatVersion(Name))
1581     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1582
1583   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1584   // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
1585   // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
1586   LibFunc LdExp = LibFunc_ldexpl;
1587   if (Op->getType()->isFloatTy())
1588     LdExp = LibFunc_ldexpf;
1589   else if (Op->getType()->isDoubleTy())
1590     LdExp = LibFunc_ldexp;
1591
1592   if (TLI->has(LdExp)) {
1593     Value *LdExpArg = nullptr;
1594     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
1595       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
1596         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1597     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
1598       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
1599         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
1600     }
1601
1602     if (LdExpArg) {
1603       Constant *One = ConstantFP::get(CI->getContext(), APFloat(1.0f));
1604       if (!Op->getType()->isFloatTy())
1605         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
1606
1607       Module *M = CI->getModule();
1608       FunctionCallee NewCallee = M->getOrInsertFunction(
1609           TLI->getName(LdExp), Op->getType(), Op->getType(), B.getInt32Ty());
1610       CallInst *CI = B.CreateCall(NewCallee, {One, LdExpArg});
1611       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
1612         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
1613
1614       return CI;
1615     }
1616   }
1617   return Ret;
1618 }
1619
1620 Value *LibCallSimplifier::optimizeFMinFMax(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1621   // If we can shrink the call to a float function rather than a double
1622   // function, do that first.
1623   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1624   StringRef Name = Callee->getName();
1625   if ((Name == "fmin" || Name == "fmax") && hasFloatVersion(Name))
1626     if (Value *Ret = optimizeBinaryDoubleFP(CI, B))
1627       return Ret;
1628
1629   // The LLVM intrinsics minnum/maxnum correspond to fmin/fmax. Canonicalize to
1630   // the intrinsics for improved optimization (for example, vectorization).
1631   // No-signed-zeros is implied by the definitions of fmax/fmin themselves.
1632   // From the C standard draft WG14/N1256:
1633   // "Ideally, fmax would be sensitive to the sign of zero, for example
1634   // fmax(-0.0, +0.0) would return +0; however, implementation in software
1635   // might be impractical."
1636   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1637   FastMathFlags FMF = CI->getFastMathFlags();
1638   FMF.setNoSignedZeros();
1639   B.setFastMathFlags(FMF);
1640
1641   Intrinsic::ID IID = Callee->getName().startswith("fmin") ? Intrinsic::minnum
1642                                                            : Intrinsic::maxnum;
1643   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(CI->getModule(), IID, CI->getType());
1644   return B.CreateCall(F, { CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1) });
1645 }
1646
1647 Value *LibCallSimplifier::optimizeLog(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1648   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1649   Value *Ret = nullptr;
1650   StringRef Name = Callee->getName();
1651   if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(Name))
1652     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1653
1654   if (!CI->isFast())
1655     return Ret;
1656   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1657   auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1);
1658
1659   // The earlier call must also be 'fast' in order to do these transforms.
1660   if (!OpC || !OpC->isFast())
1661     return Ret;
1662
1663   // log(pow(x,y)) -> y*log(x)
1664   // This is only applicable to log, log2, log10.
1665   if (Name != "log" && Name != "log2" && Name != "log10")
1666     return Ret;
1667
1668   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1669   FastMathFlags FMF;
1670   FMF.setFast();
1671   B.setFastMathFlags(FMF);
1672
1673   LibFunc Func;
1674   Function *F = OpC->getCalledFunction();
1675   if (F && ((TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
1676       Func == LibFunc_pow) || F->getIntrinsicID() == Intrinsic::pow))
1677     return B.CreateFMul(OpC->getArgOperand(1),
1678       emitUnaryFloatFnCall(OpC->getOperand(0), Callee->getName(), B,
1679                            Callee->getAttributes()), "mul");
1680
1681   // log(exp2(y)) -> y*log(2)
1682   if (F && Name == "log" && TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) &&
1683       TLI->has(Func) && Func == LibFunc_exp2)
1684     return B.CreateFMul(
1685         OpC->getArgOperand(0),
1686         emitUnaryFloatFnCall(ConstantFP::get(CI->getType(), 2.0),
1687                              Callee->getName(), B, Callee->getAttributes()),
1688         "logmul");
1689   return Ret;
1690 }
1691
1692 Value *LibCallSimplifier::optimizeSqrt(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1693   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1694   Value *Ret = nullptr;
1695   // TODO: Once we have a way (other than checking for the existince of the
1696   // libcall) to tell whether our target can lower @llvm.sqrt, relax the
1697   // condition below.
1698   if (TLI->has(LibFunc_sqrtf) && (Callee->getName() == "sqrt" ||
1699                                   Callee->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt))
1700     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1701
1702   if (!CI->isFast())
1703     return Ret;
1704
1705   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(CI->getArgOperand(0));
1706   if (!I || I->getOpcode() != Instruction::FMul || !I->isFast())
1707     return Ret;
1708
1709   // We're looking for a repeated factor in a multiplication tree,
1710   // so we can do this fold: sqrt(x * x) -> fabs(x);
1711   // or this fold: sqrt((x * x) * y) -> fabs(x) * sqrt(y).
1712   Value *Op0 = I->getOperand(0);
1713   Value *Op1 = I->getOperand(1);
1714   Value *RepeatOp = nullptr;
1715   Value *OtherOp = nullptr;
1716   if (Op0 == Op1) {
1717     // Simple match: the operands of the multiply are identical.
1718     RepeatOp = Op0;
1719   } else {
1720     // Look for a more complicated pattern: one of the operands is itself
1721     // a multiply, so search for a common factor in that multiply.
1722     // Note: We don't bother looking any deeper than this first level or for
1723     // variations of this pattern because instcombine's visitFMUL and/or the
1724     // reassociation pass should give us this form.
1725     Value *OtherMul0, *OtherMul1;
1726     if (match(Op0, m_FMul(m_Value(OtherMul0), m_Value(OtherMul1)))) {
1727       // Pattern: sqrt((x * y) * z)
1728       if (OtherMul0 == OtherMul1 && cast<Instruction>(Op0)->isFast()) {
1729         // Matched: sqrt((x * x) * z)
1730         RepeatOp = OtherMul0;
1731         OtherOp = Op1;
1732       }
1733     }
1734   }
1735   if (!RepeatOp)
1736     return Ret;
1737
1738   // Fast math flags for any created instructions should match the sqrt
1739   // and multiply.
1740   IRBuilder<>::FastMathFlagGuard Guard(B);
1741   B.setFastMathFlags(I->getFastMathFlags());
1742
1743   // If we found a repeated factor, hoist it out of the square root and
1744   // replace it with the fabs of that factor.
1745   Module *M = Callee->getParent();
1746   Type *ArgType = I->getType();
1747   Function *Fabs = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::fabs, ArgType);
1748   Value *FabsCall = B.CreateCall(Fabs, RepeatOp, "fabs");
1749   if (OtherOp) {
1750     // If we found a non-repeated factor, we still need to get its square
1751     // root. We then multiply that by the value that was simplified out
1752     // of the square root calculation.
1753     Function *Sqrt = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sqrt, ArgType);
1754     Value *SqrtCall = B.CreateCall(Sqrt, OtherOp, "sqrt");
1755     return B.CreateFMul(FabsCall, SqrtCall);
1756   }
1757   return FabsCall;
1758 }
1759
1760 // TODO: Generalize to handle any trig function and its inverse.
1761 Value *LibCallSimplifier::optimizeTan(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1762   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1763   Value *Ret = nullptr;
1764   StringRef Name = Callee->getName();
1765   if (UnsafeFPShrink && Name == "tan" && hasFloatVersion(Name))
1766     Ret = optimizeUnaryDoubleFP(CI, B, true);
1767
1768   Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
1769   auto *OpC = dyn_cast<CallInst>(Op1);
1770   if (!OpC)
1771     return Ret;
1772
1773   // Both calls must be 'fast' in order to remove them.
1774   if (!CI->isFast() || !OpC->isFast())
1775     return Ret;
1776
1777   // tan(atan(x)) -> x
1778   // tanf(atanf(x)) -> x
1779   // tanl(atanl(x)) -> x
1780   LibFunc Func;
1781   Function *F = OpC->getCalledFunction();
1782   if (F && TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
1783       ((Func == LibFunc_atan && Callee->getName() == "tan") ||
1784        (Func == LibFunc_atanf && Callee->getName() == "tanf") ||
1785        (Func == LibFunc_atanl && Callee->getName() == "tanl")))
1786     Ret = OpC->getArgOperand(0);
1787   return Ret;
1788 }
1789
1790 static bool isTrigLibCall(CallInst *CI) {
1791   // We can only hope to do anything useful if we can ignore things like errno
1792   // and floating-point exceptions.
1793   // We already checked the prototype.
1794   return CI->hasFnAttr(Attribute::NoUnwind) &&
1795          CI->hasFnAttr(Attribute::ReadNone);
1796 }
1797
1798 static void insertSinCosCall(IRBuilder<> &B, Function *OrigCallee, Value *Arg,
1799                              bool UseFloat, Value *&Sin, Value *&Cos,
1800                              Value *&SinCos) {
1801   Type *ArgTy = Arg->getType();
1802   Type *ResTy;
1803   StringRef Name;
1804
1805   Triple T(OrigCallee->getParent()->getTargetTriple());
1806   if (UseFloat) {
1807     Name = "__sincospif_stret";
1808
1809     assert(T.getArch() != Triple::x86 && "x86 messy and unsupported for now");
1810     // x86_64 can't use {float, float} since that would be returned in both
1811     // xmm0 and xmm1, which isn't what a real struct would do.
1812     ResTy = T.getArch() == Triple::x86_64
1813                 ? static_cast<Type *>(VectorType::get(ArgTy, 2))
1814                 : static_cast<Type *>(StructType::get(ArgTy, ArgTy));
1815   } else {
1816     Name = "__sincospi_stret";
1817     ResTy = StructType::get(ArgTy, ArgTy);
1818   }
1819
1820   Module *M = OrigCallee->getParent();
1821   FunctionCallee Callee =
1822       M->getOrInsertFunction(Name, OrigCallee->getAttributes(), ResTy, ArgTy);
1823
1824   if (Instruction *ArgInst = dyn_cast<Instruction>(Arg)) {
1825     // If the argument is an instruction, it must dominate all uses so put our
1826     // sincos call there.
1827     B.SetInsertPoint(ArgInst->getParent(), ++ArgInst->getIterator());
1828   } else {
1829     // Otherwise (e.g. for a constant) the beginning of the function is as
1830     // good a place as any.
1831     BasicBlock &EntryBB = B.GetInsertBlock()->getParent()->getEntryBlock();
1832     B.SetInsertPoint(&EntryBB, EntryBB.begin());
1833   }
1834
1835   SinCos = B.CreateCall(Callee, Arg, "sincospi");
1836
1837   if (SinCos->getType()->isStructTy()) {
1838     Sin = B.CreateExtractValue(SinCos, 0, "sinpi");
1839     Cos = B.CreateExtractValue(SinCos, 1, "cospi");
1840   } else {
1841     Sin = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 0),
1842                                  "sinpi");
1843     Cos = B.CreateExtractElement(SinCos, ConstantInt::get(B.getInt32Ty(), 1),
1844                                  "cospi");
1845   }
1846 }
1847
1848 Value *LibCallSimplifier::optimizeSinCosPi(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1849   // Make sure the prototype is as expected, otherwise the rest of the
1850   // function is probably invalid and likely to abort.
1851   if (!isTrigLibCall(CI))
1852     return nullptr;
1853
1854   Value *Arg = CI->getArgOperand(0);
1855   SmallVector<CallInst *, 1> SinCalls;
1856   SmallVector<CallInst *, 1> CosCalls;
1857   SmallVector<CallInst *, 1> SinCosCalls;
1858
1859   bool IsFloat = Arg->getType()->isFloatTy();
1860
1861   // Look for all compatible sinpi, cospi and sincospi calls with the same
1862   // argument. If there are enough (in some sense) we can make the
1863   // substitution.
1864   Function *F = CI->getFunction();
1865   for (User *U : Arg->users())
1866     classifyArgUse(U, F, IsFloat, SinCalls, CosCalls, SinCosCalls);
1867
1868   // It's only worthwhile if both sinpi and cospi are actually used.
1869   if (SinCosCalls.empty() && (SinCalls.empty() || CosCalls.empty()))
1870     return nullptr;
1871
1872   Value *Sin, *Cos, *SinCos;
1873   insertSinCosCall(B, CI->getCalledFunction(), Arg, IsFloat, Sin, Cos, SinCos);
1874
1875   auto replaceTrigInsts = [this](SmallVectorImpl<CallInst *> &Calls,
1876                                  Value *Res) {
1877     for (CallInst *C : Calls)
1878       replaceAllUsesWith(C, Res);
1879   };
1880
1881   replaceTrigInsts(SinCalls, Sin);
1882   replaceTrigInsts(CosCalls, Cos);
1883   replaceTrigInsts(SinCosCalls, SinCos);
1884
1885   return nullptr;
1886 }
1887
1888 void LibCallSimplifier::classifyArgUse(
1889     Value *Val, Function *F, bool IsFloat,
1890     SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCalls,
1891     SmallVectorImpl<CallInst *> &CosCalls,
1892     SmallVectorImpl<CallInst *> &SinCosCalls) {
1893   CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(Val);
1894
1895   if (!CI)
1896     return;
1897
1898   // Don't consider calls in other functions.
1899   if (CI->getFunction() != F)
1900     return;
1901
1902   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1903   LibFunc Func;
1904   if (!Callee || !TLI->getLibFunc(*Callee, Func) || !TLI->has(Func) ||
1905       !isTrigLibCall(CI))
1906     return;
1907
1908   if (IsFloat) {
1909     if (Func == LibFunc_sinpif)
1910       SinCalls.push_back(CI);
1911     else if (Func == LibFunc_cospif)
1912       CosCalls.push_back(CI);
1913     else if (Func == LibFunc_sincospif_stret)
1914       SinCosCalls.push_back(CI);
1915   } else {
1916     if (Func == LibFunc_sinpi)
1917       SinCalls.push_back(CI);
1918     else if (Func == LibFunc_cospi)
1919       CosCalls.push_back(CI);
1920     else if (Func == LibFunc_sincospi_stret)
1921       SinCosCalls.push_back(CI);
1922   }
1923 }
1924
1925 //===----------------------------------------------------------------------===//
1926 // Integer Library Call Optimizations
1927 //===----------------------------------------------------------------------===//
1928
1929 Value *LibCallSimplifier::optimizeFFS(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1930   // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
1931   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1932   Type *ArgType = Op->getType();
1933   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(CI->getCalledFunction()->getParent(),
1934                                           Intrinsic::cttz, ArgType);
1935   Value *V = B.CreateCall(F, {Op, B.getTrue()}, "cttz");
1936   V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1937   V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
1938
1939   Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
1940   return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
1941 }
1942
1943 Value *LibCallSimplifier::optimizeFls(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1944   // fls(x) -> (i32)(sizeInBits(x) - llvm.ctlz(x, false))
1945   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1946   Type *ArgType = Op->getType();
1947   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(CI->getCalledFunction()->getParent(),
1948                                           Intrinsic::ctlz, ArgType);
1949   Value *V = B.CreateCall(F, {Op, B.getFalse()}, "ctlz");
1950   V = B.CreateSub(ConstantInt::get(V->getType(), ArgType->getIntegerBitWidth()),
1951                   V);
1952   return B.CreateIntCast(V, CI->getType(), false);
1953 }
1954
1955 Value *LibCallSimplifier::optimizeAbs(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1956   // abs(x) -> x <s 0 ? -x : x
1957   // The negation has 'nsw' because abs of INT_MIN is undefined.
1958   Value *X = CI->getArgOperand(0);
1959   Value *IsNeg = B.CreateICmpSLT(X, Constant::getNullValue(X->getType()));
1960   Value *NegX = B.CreateNSWNeg(X, "neg");
1961   return B.CreateSelect(IsNeg, NegX, X);
1962 }
1963
1964 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsDigit(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1965   // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
1966   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1967   Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
1968   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
1969   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1970 }
1971
1972 Value *LibCallSimplifier::optimizeIsAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1973   // isascii(c) -> c <u 128
1974   Value *Op = CI->getArgOperand(0);
1975   Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
1976   return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
1977 }
1978
1979 Value *LibCallSimplifier::optimizeToAscii(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1980   // toascii(c) -> c & 0x7f
1981   return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
1982                      ConstantInt::get(CI->getType(), 0x7F));
1983 }
1984
1985 Value *LibCallSimplifier::optimizeAtoi(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1986   StringRef Str;
1987   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
1988     return nullptr;
1989
1990   return convertStrToNumber(CI, Str, 10);
1991 }
1992
1993 Value *LibCallSimplifier::optimizeStrtol(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1994   StringRef Str;
1995   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
1996     return nullptr;
1997
1998   if (!isa<ConstantPointerNull>(CI->getArgOperand(1)))
1999     return nullptr;
2000
2001   if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2))) {
2002     return convertStrToNumber(CI, Str, CInt->getSExtValue());
2003   }
2004
2005   return nullptr;
2006 }
2007
2008 //===----------------------------------------------------------------------===//
2009 // Formatting and IO Library Call Optimizations
2010 //===----------------------------------------------------------------------===//
2011
2012 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg);
2013
2014 Value *LibCallSimplifier::optimizeErrorReporting(CallInst *CI, IRBuilder<> &B,
2015                                                  int StreamArg) {
2016   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2017   // Error reporting calls should be cold, mark them as such.
2018   // This applies even to non-builtin calls: it is only a hint and applies to
2019   // functions that the frontend might not understand as builtins.
2020
2021   // This heuristic was suggested in:
2022   // Improving Static Branch Prediction in a Compiler
2023   // Brian L. Deitrich, Ben-Chung Cheng, Wen-mei W. Hwu
2024   // Proceedings of PACT'98, Oct. 1998, IEEE
2025   if (!CI->hasFnAttr(Attribute::Cold) &&
2026       isReportingError(Callee, CI, StreamArg)) {
2027     CI->addAttribute(AttributeList::FunctionIndex, Attribute::Cold);
2028   }
2029
2030   return nullptr;
2031 }
2032
2033 static bool isReportingError(Function *Callee, CallInst *CI, int StreamArg) {
2034   if (!Callee || !Callee->isDeclaration())
2035     return false;
2036
2037   if (StreamArg < 0)
2038     return true;
2039
2040   // These functions might be considered cold, but only if their stream
2041   // argument is stderr.
2042
2043   if (StreamArg >= (int)CI->getNumArgOperands())
2044     return false;
2045   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CI->getArgOperand(StreamArg));
2046   if (!LI)
2047     return false;
2048   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(LI->getPointerOperand());
2049   if (!GV || !GV->isDeclaration())
2050     return false;
2051   return GV->getName() == "stderr";
2052 }
2053
2054 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2055   // Check for a fixed format string.
2056   StringRef FormatStr;
2057   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
2058     return nullptr;
2059
2060   // Empty format string -> noop.
2061   if (FormatStr.empty()) // Tolerate printf's declared void.
2062     return CI->use_empty() ? (Value *)CI : ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
2063
2064   // Do not do any of the following transformations if the printf return value
2065   // is used, in general the printf return value is not compatible with either
2066   // putchar() or puts().
2067   if (!CI->use_empty())
2068     return nullptr;
2069
2070   // printf("x") -> putchar('x'), even for "%" and "%%".
2071   if (FormatStr.size() == 1 || FormatStr == "%%")
2072     return emitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TLI);
2073
2074   // printf("%s", "a") --> putchar('a')
2075   if (FormatStr == "%s" && CI->getNumArgOperands() > 1) {
2076     StringRef ChrStr;
2077     if (!getConstantStringInfo(CI->getOperand(1), ChrStr))
2078       return nullptr;
2079     if (ChrStr.size() != 1)
2080       return nullptr;
2081     return emitPutChar(B.getInt32(ChrStr[0]), B, TLI);
2082   }
2083
2084   // printf("foo\n") --> puts("foo")
2085   if (FormatStr[FormatStr.size() - 1] == '\n' &&
2086       FormatStr.find('%') == StringRef::npos) { // No format characters.
2087     // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
2088     // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
2089     FormatStr = FormatStr.drop_back();
2090     Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
2091     return emitPutS(GV, B, TLI);
2092   }
2093
2094   // Optimize specific format strings.
2095   // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
2096   if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
2097       CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy())
2098     return emitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
2099
2100   // printf("%s\n", str) --> puts(str)
2101   if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
2102       CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy())
2103     return emitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TLI);
2104   return nullptr;
2105 }
2106
2107 Value *LibCallSimplifier::optimizePrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2108
2109   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2110   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2111   if (Value *V = optimizePrintFString(CI, B)) {
2112     return V;
2113   }
2114
2115   // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
2116   // arguments.
2117   if (TLI->has(LibFunc_iprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
2118     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
2119     FunctionCallee IPrintFFn =
2120         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
2121     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
2122     New->setCalledFunction(IPrintFFn);
2123     B.Insert(New);
2124     return New;
2125   }
2126
2127   // printf(format, ...) -> __small_printf(format, ...) if no 128-bit floating point
2128   // arguments.
2129   if (TLI->has(LibFunc_small_printf) && !callHasFP128Argument(CI)) {
2130     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
2131     auto SmallPrintFFn =
2132         M->getOrInsertFunction(TLI->getName(LibFunc_small_printf),
2133                                FT, Callee->getAttributes());
2134     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
2135     New->setCalledFunction(SmallPrintFFn);
2136     B.Insert(New);
2137     return New;
2138   }
2139
2140   return nullptr;
2141 }
2142
2143 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2144   // Check for a fixed format string.
2145   StringRef FormatStr;
2146   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
2147     return nullptr;
2148
2149   // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
2150   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
2151     // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
2152     // %% -> % in the future if we cared.
2153     if (FormatStr.find('%') != StringRef::npos)
2154       return nullptr; // we found a format specifier, bail out.
2155
2156     // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(align 1 str, align 1 fmt, strlen(fmt)+1)
2157     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(1), 1,
2158                    ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
2159                                     FormatStr.size() + 1)); // Copy the null byte.
2160     return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
2161   }
2162
2163   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
2164   // and have an extra operand.
2165   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
2166       CI->getNumArgOperands() < 3)
2167     return nullptr;
2168
2169   // Decode the second character of the format string.
2170   if (FormatStr[1] == 'c') {
2171     // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
2172     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
2173       return nullptr;
2174     Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
2175     Value *Ptr = castToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
2176     B.CreateStore(V, Ptr);
2177     Ptr = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Ptr, B.getInt32(1), "nul");
2178     B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
2179
2180     return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
2181   }
2182
2183   if (FormatStr[1] == 's') {
2184     // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(align 1 dest, align 1 str,
2185     // strlen(str)+1)
2186     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
2187       return nullptr;
2188
2189     Value *Len = emitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, DL, TLI);
2190     if (!Len)
2191       return nullptr;
2192     Value *IncLen =
2193         B.CreateAdd(Len, ConstantInt::get(Len->getType(), 1), "leninc");
2194     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(2), 1, IncLen);
2195
2196     // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
2197     return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
2198   }
2199   return nullptr;
2200 }
2201
2202 Value *LibCallSimplifier::optimizeSPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2203   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2204   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2205   if (Value *V = optimizeSPrintFString(CI, B)) {
2206     return V;
2207   }
2208
2209   // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
2210   // point arguments.
2211   if (TLI->has(LibFunc_siprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
2212     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
2213     FunctionCallee SIPrintFFn =
2214         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
2215     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
2216     New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
2217     B.Insert(New);
2218     return New;
2219   }
2220
2221   // sprintf(str, format, ...) -> __small_sprintf(str, format, ...) if no 128-bit
2222   // floating point arguments.
2223   if (TLI->has(LibFunc_small_sprintf) && !callHasFP128Argument(CI)) {
2224     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
2225     auto SmallSPrintFFn =
2226         M->getOrInsertFunction(TLI->getName(LibFunc_small_sprintf),
2227                                FT, Callee->getAttributes());
2228     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
2229     New->setCalledFunction(SmallSPrintFFn);
2230     B.Insert(New);
2231     return New;
2232   }
2233
2234   return nullptr;
2235 }
2236
2237 Value *LibCallSimplifier::optimizeSnPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2238   // Check for a fixed format string.
2239   StringRef FormatStr;
2240   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(2), FormatStr))
2241     return nullptr;
2242
2243   // Check for size
2244   ConstantInt *Size = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
2245   if (!Size)
2246     return nullptr;
2247
2248   uint64_t N = Size->getZExtValue();
2249
2250   // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
2251   if (CI->getNumArgOperands() == 3) {
2252     // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
2253     // %% -> % in the future if we cared.
2254     if (FormatStr.find('%') != StringRef::npos)
2255       return nullptr; // we found a format specifier, bail out.
2256
2257     if (N == 0)
2258       return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
2259     else if (N < FormatStr.size() + 1)
2260       return nullptr;
2261
2262     // snprintf(dst, size, fmt) -> llvm.memcpy(align 1 dst, align 1 fmt,
2263     // strlen(fmt)+1)
2264     B.CreateMemCpy(
2265         CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(2), 1,
2266         ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()),
2267                          FormatStr.size() + 1)); // Copy the null byte.
2268     return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
2269   }
2270
2271   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
2272   // and have an extra operand.
2273   if (FormatStr.size() == 2 && FormatStr[0] == '%' &&
2274       CI->getNumArgOperands() == 4) {
2275
2276     // Decode the second character of the format string.
2277     if (FormatStr[1] == 'c') {
2278       if (N == 0)
2279         return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
2280       else if (N == 1)
2281         return nullptr;
2282
2283       // snprintf(dst, size, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
2284       if (!CI->getArgOperand(3)->getType()->isIntegerTy())
2285         return nullptr;
2286       Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(3), B.getInt8Ty(), "char");
2287       Value *Ptr = castToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
2288       B.CreateStore(V, Ptr);
2289       Ptr = B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Ptr, B.getInt32(1), "nul");
2290       B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
2291
2292       return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
2293     }
2294
2295     if (FormatStr[1] == 's') {
2296       // snprintf(dest, size, "%s", str) to llvm.memcpy(dest, str, len+1, 1)
2297       StringRef Str;
2298       if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(3), Str))
2299         return nullptr;
2300
2301       if (N == 0)
2302         return ConstantInt::get(CI->getType(), Str.size());
2303       else if (N < Str.size() + 1)
2304         return nullptr;
2305
2306       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(3), 1,
2307                      ConstantInt::get(CI->getType(), Str.size() + 1));
2308
2309       // The snprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
2310       return ConstantInt::get(CI->getType(), Str.size());
2311     }
2312   }
2313   return nullptr;
2314 }
2315
2316 Value *LibCallSimplifier::optimizeSnPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2317   if (Value *V = optimizeSnPrintFString(CI, B)) {
2318     return V;
2319   }
2320
2321   return nullptr;
2322 }
2323
2324 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintFString(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2325   optimizeErrorReporting(CI, B, 0);
2326
2327   // All the optimizations depend on the format string.
2328   StringRef FormatStr;
2329   if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
2330     return nullptr;
2331
2332   // Do not do any of the following transformations if the fprintf return
2333   // value is used, in general the fprintf return value is not compatible
2334   // with fwrite(), fputc() or fputs().
2335   if (!CI->use_empty())
2336     return nullptr;
2337
2338   // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
2339   if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
2340     // Could handle %% -> % if we cared.
2341     if (FormatStr.find('%') != StringRef::npos)
2342       return nullptr; // We found a format specifier.
2343
2344     return emitFWrite(
2345         CI->getArgOperand(1),
2346         ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), FormatStr.size()),
2347         CI->getArgOperand(0), B, DL, TLI);
2348   }
2349
2350   // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
2351   // and have an extra operand.
2352   if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
2353       CI->getNumArgOperands() < 3)
2354     return nullptr;
2355
2356   // Decode the second character of the format string.
2357   if (FormatStr[1] == 'c') {
2358     // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
2359     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy())
2360       return nullptr;
2361     return emitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
2362   }
2363
2364   if (FormatStr[1] == 's') {
2365     // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
2366     if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy())
2367       return nullptr;
2368     return emitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TLI);
2369   }
2370   return nullptr;
2371 }
2372
2373 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPrintF(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2374   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2375   FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2376   if (Value *V = optimizeFPrintFString(CI, B)) {
2377     return V;
2378   }
2379
2380   // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
2381   // floating point arguments.
2382   if (TLI->has(LibFunc_fiprintf) && !callHasFloatingPointArgument(CI)) {
2383     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
2384     FunctionCallee FIPrintFFn =
2385         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
2386     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
2387     New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
2388     B.Insert(New);
2389     return New;
2390   }
2391
2392   // fprintf(stream, format, ...) -> __small_fprintf(stream, format, ...) if no
2393   // 128-bit floating point arguments.
2394   if (TLI->has(LibFunc_small_fprintf) && !callHasFP128Argument(CI)) {
2395     Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
2396     auto SmallFPrintFFn =
2397         M->getOrInsertFunction(TLI->getName(LibFunc_small_fprintf),
2398                                FT, Callee->getAttributes());
2399     CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
2400     New->setCalledFunction(SmallFPrintFFn);
2401     B.Insert(New);
2402     return New;
2403   }
2404
2405   return nullptr;
2406 }
2407
2408 Value *LibCallSimplifier::optimizeFWrite(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2409   optimizeErrorReporting(CI, B, 3);
2410
2411   // Get the element size and count.
2412   ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
2413   ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
2414   if (SizeC && CountC) {
2415     uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue() * CountC->getZExtValue();
2416
2417     // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
2418     if (Bytes == 0)
2419       return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
2420
2421     // If this is writing one byte, turn it into fputc.
2422     // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
2423     if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) { // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
2424       Value *Char = B.CreateLoad(B.getInt8Ty(),
2425                                  castToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
2426       Value *NewCI = emitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TLI);
2427       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : nullptr;
2428     }
2429   }
2430
2431   if (isLocallyOpenedFile(CI->getArgOperand(3), CI, B, TLI))
2432     return emitFWriteUnlocked(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2433                               CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(3), B, DL,
2434                               TLI);
2435
2436   return nullptr;
2437 }
2438
2439 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2440   optimizeErrorReporting(CI, B, 1);
2441
2442   // Don't rewrite fputs to fwrite when optimising for size because fwrite
2443   // requires more arguments and thus extra MOVs are required.
2444   bool OptForSize = CI->getFunction()->hasOptSize() ||
2445                     llvm::shouldOptimizeForSize(CI->getParent(), PSI, BFI);
2446   if (OptForSize)
2447     return nullptr;
2448
2449   // Check if has any use
2450   if (!CI->use_empty()) {
2451     if (isLocallyOpenedFile(CI->getArgOperand(1), CI, B, TLI))
2452       return emitFPutSUnlocked(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1), B,
2453                                TLI);
2454     else
2455       // We can't optimize if return value is used.
2456       return nullptr;
2457   }
2458
2459   // fputs(s,F) --> fwrite(s,strlen(s),1,F)
2460   uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
2461   if (!Len)
2462     return nullptr;
2463
2464   // Known to have no uses (see above).
2465   return emitFWrite(
2466       CI->getArgOperand(0),
2467       ConstantInt::get(DL.getIntPtrType(CI->getContext()), Len - 1),
2468       CI->getArgOperand(1), B, DL, TLI);
2469 }
2470
2471 Value *LibCallSimplifier::optimizeFPutc(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2472   optimizeErrorReporting(CI, B, 1);
2473
2474   if (isLocallyOpenedFile(CI->getArgOperand(1), CI, B, TLI))
2475     return emitFPutCUnlocked(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1), B,
2476                              TLI);
2477
2478   return nullptr;
2479 }
2480
2481 Value *LibCallSimplifier::optimizeFGetc(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2482   if (isLocallyOpenedFile(CI->getArgOperand(0), CI, B, TLI))
2483     return emitFGetCUnlocked(CI->getArgOperand(0), B, TLI);
2484
2485   return nullptr;
2486 }
2487
2488 Value *LibCallSimplifier::optimizeFGets(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2489   if (isLocallyOpenedFile(CI->getArgOperand(2), CI, B, TLI))
2490     return emitFGetSUnlocked(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2491                              CI->getArgOperand(2), B, TLI);
2492
2493   return nullptr;
2494 }
2495
2496 Value *LibCallSimplifier::optimizeFRead(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2497   if (isLocallyOpenedFile(CI->getArgOperand(3), CI, B, TLI))
2498     return emitFReadUnlocked(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2499                              CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(3), B, DL,
2500                              TLI);
2501
2502   return nullptr;
2503 }
2504
2505 Value *LibCallSimplifier::optimizePuts(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
2506   if (!CI->use_empty())
2507     return nullptr;
2508
2509   // Check for a constant string.
2510   // puts("") -> putchar('\n')
2511   StringRef Str;
2512   if (getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str) && Str.empty())
2513     return emitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TLI);
2514
2515   return nullptr;
2516 }
2517
2518 bool LibCallSimplifier::hasFloatVersion(StringRef FuncName) {
2519   LibFunc Func;
2520   SmallString<20> FloatFuncName = FuncName;
2521   FloatFuncName += 'f';
2522   if (TLI->getLibFunc(FloatFuncName, Func))
2523     return TLI->has(Func);
2524   return false;
2525 }
2526
2527 Value *LibCallSimplifier::optimizeStringMemoryLibCall(CallInst *CI,
2528                                                       IRBuilder<> &Builder) {
2529   LibFunc Func;
2530   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2531   // Check for string/memory library functions.
2532   if (TLI->getLibFunc(*Callee, Func) && TLI->has(Func)) {
2533     // Make sure we never change the calling convention.
2534     assert((ignoreCallingConv(Func) ||
2535             isCallingConvCCompatible(CI)) &&
2536       "Optimizing string/memory libcall would change the calling convention");
2537     switch (Func) {
2538     case LibFunc_strcat:
2539       return optimizeStrCat(CI, Builder);
2540     case LibFunc_strncat:
2541       return optimizeStrNCat(CI, Builder);
2542     case LibFunc_strchr:
2543       return optimizeStrChr(CI, Builder);
2544     case LibFunc_strrchr:
2545       return optimizeStrRChr(CI, Builder);
2546     case LibFunc_strcmp:
2547       return optimizeStrCmp(CI, Builder);
2548     case LibFunc_strncmp:
2549       return optimizeStrNCmp(CI, Builder);
2550     case LibFunc_strcpy:
2551       return optimizeStrCpy(CI, Builder);
2552     case LibFunc_stpcpy:
2553       return optimizeStpCpy(CI, Builder);
2554     case LibFunc_strncpy:
2555       return optimizeStrNCpy(CI, Builder);
2556     case LibFunc_strlen:
2557       return optimizeStrLen(CI, Builder);
2558     case LibFunc_strpbrk:
2559       return optimizeStrPBrk(CI, Builder);
2560     case LibFunc_strtol:
2561     case LibFunc_strtod:
2562     case LibFunc_strtof:
2563     case LibFunc_strtoul:
2564     case LibFunc_strtoll:
2565     case LibFunc_strtold:
2566     case LibFunc_strtoull:
2567       return optimizeStrTo(CI, Builder);
2568     case LibFunc_strspn:
2569       return optimizeStrSpn(CI, Builder);
2570     case LibFunc_strcspn:
2571       return optimizeStrCSpn(CI, Builder);
2572     case LibFunc_strstr:
2573       return optimizeStrStr(CI, Builder);
2574     case LibFunc_memchr:
2575       return optimizeMemChr(CI, Builder);
2576     case LibFunc_bcmp:
2577       return optimizeBCmp(CI, Builder);
2578     case LibFunc_memcmp:
2579       return optimizeMemCmp(CI, Builder);
2580     case LibFunc_memcpy:
2581       return optimizeMemCpy(CI, Builder);
2582     case LibFunc_memmove:
2583       return optimizeMemMove(CI, Builder);
2584     case LibFunc_memset:
2585       return optimizeMemSet(CI, Builder);
2586     case LibFunc_realloc:
2587       return optimizeRealloc(CI, Builder);
2588     case LibFunc_wcslen:
2589       return optimizeWcslen(CI, Builder);
2590     default:
2591       break;
2592     }
2593   }
2594   return nullptr;
2595 }
2596
2597 Value *LibCallSimplifier::optimizeFloatingPointLibCall(CallInst *CI,
2598                                                        LibFunc Func,
2599                                                        IRBuilder<> &Builder) {
2600   // Don't optimize calls that require strict floating point semantics.
2601   if (CI->isStrictFP())
2602     return nullptr;
2603
2604   if (Value *V = optimizeTrigReflections(CI, Func, Builder))
2605     return V;
2606
2607   switch (Func) {
2608   case LibFunc_sinpif:
2609   case LibFunc_sinpi:
2610   case LibFunc_cospif:
2611   case LibFunc_cospi:
2612     return optimizeSinCosPi(CI, Builder);
2613   case LibFunc_powf:
2614   case LibFunc_pow:
2615   case LibFunc_powl:
2616     return optimizePow(CI, Builder);
2617   case LibFunc_exp2l:
2618   case LibFunc_exp2:
2619   case LibFunc_exp2f:
2620     return optimizeExp2(CI, Builder);
2621   case LibFunc_fabsf:
2622   case LibFunc_fabs:
2623   case LibFunc_fabsl:
2624     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::fabs);
2625   case LibFunc_sqrtf:
2626   case LibFunc_sqrt:
2627   case LibFunc_sqrtl:
2628     return optimizeSqrt(CI, Builder);
2629   case LibFunc_log:
2630   case LibFunc_log10:
2631   case LibFunc_log1p:
2632   case LibFunc_log2:
2633   case LibFunc_logb:
2634     return optimizeLog(CI, Builder);
2635   case LibFunc_tan:
2636   case LibFunc_tanf:
2637   case LibFunc_tanl:
2638     return optimizeTan(CI, Builder);
2639   case LibFunc_ceil:
2640     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::ceil);
2641   case LibFunc_floor:
2642     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::floor);
2643   case LibFunc_round:
2644     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::round);
2645   case LibFunc_nearbyint:
2646     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::nearbyint);
2647   case LibFunc_rint:
2648     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::rint);
2649   case LibFunc_trunc:
2650     return replaceUnaryCall(CI, Builder, Intrinsic::trunc);
2651   case LibFunc_acos:
2652   case LibFunc_acosh:
2653   case LibFunc_asin:
2654   case LibFunc_asinh:
2655   case LibFunc_atan:
2656   case LibFunc_atanh:
2657   case LibFunc_cbrt:
2658   case LibFunc_cosh:
2659   case LibFunc_exp:
2660   case LibFunc_exp10:
2661   case LibFunc_expm1:
2662   case LibFunc_cos:
2663   case LibFunc_sin:
2664   case LibFunc_sinh:
2665   case LibFunc_tanh:
2666     if (UnsafeFPShrink && hasFloatVersion(CI->getCalledFunction()->getName()))
2667       return optimizeUnaryDoubleFP(CI, Builder, true);
2668     return nullptr;
2669   case LibFunc_copysign:
2670     if (hasFloatVersion(CI->getCalledFunction()->getName()))
2671       return optimizeBinaryDoubleFP(CI, Builder);
2672     return nullptr;
2673   case LibFunc_fminf:
2674   case LibFunc_fmin:
2675   case LibFunc_fminl:
2676   case LibFunc_fmaxf:
2677   case LibFunc_fmax:
2678   case LibFunc_fmaxl:
2679     return optimizeFMinFMax(CI, Builder);
2680   case LibFunc_cabs:
2681   case LibFunc_cabsf:
2682   case LibFunc_cabsl:
2683     return optimizeCAbs(CI, Builder);
2684   default:
2685     return nullptr;
2686   }
2687 }
2688
2689 Value *LibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
2690   // TODO: Split out the code below that operates on FP calls so that
2691   //       we can all non-FP calls with the StrictFP attribute to be
2692   //       optimized.
2693   if (CI->isNoBuiltin())
2694     return nullptr;
2695
2696   LibFunc Func;
2697   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
2698
2699   SmallVector<OperandBundleDef, 2> OpBundles;
2700   CI->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
2701   IRBuilder<> Builder(CI, /*FPMathTag=*/nullptr, OpBundles);
2702   bool isCallingConvC = isCallingConvCCompatible(CI);
2703
2704   // Command-line parameter overrides instruction attribute.
2705   // This can't be moved to optimizeFloatingPointLibCall() because it may be
2706   // used by the intrinsic optimizations.
2707   if (EnableUnsafeFPShrink.getNumOccurrences() > 0)
2708     UnsafeFPShrink = EnableUnsafeFPShrink;
2709   else if (isa<FPMathOperator>(CI) && CI->isFast())
2710     UnsafeFPShrink = true;
2711
2712   // First, check for intrinsics.
2713   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
2714     if (!isCallingConvC)
2715       return nullptr;
2716     // The FP intrinsics have corresponding constrained versions so we don't
2717     // need to check for the StrictFP attribute here.
2718     switch (II->getIntrinsicID()) {
2719     case Intrinsic::pow:
2720       return optimizePow(CI, Builder);
2721     case Intrinsic::exp2:
2722       return optimizeExp2(CI, Builder);
2723     case Intrinsic::log:
2724       return optimizeLog(CI, Builder);
2725     case Intrinsic::sqrt:
2726       return optimizeSqrt(CI, Builder);
2727     // TODO: Use foldMallocMemset() with memset intrinsic.
2728     default:
2729       return nullptr;
2730     }
2731   }
2732
2733   // Also try to simplify calls to fortified library functions.
2734   if (Value *SimplifiedFortifiedCI = FortifiedSimplifier.optimizeCall(CI)) {
2735     // Try to further simplify the result.
2736     CallInst *SimplifiedCI = dyn_cast<CallInst>(SimplifiedFortifiedCI);
2737     if (SimplifiedCI && SimplifiedCI->getCalledFunction()) {
2738       // Use an IR Builder from SimplifiedCI if available instead of CI
2739       // to guarantee we reach all uses we might replace later on.
2740       IRBuilder<> TmpBuilder(SimplifiedCI);
2741       if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(SimplifiedCI, TmpBuilder)) {
2742         // If we were able to further simplify, remove the now redundant call.
2743         SimplifiedCI->replaceAllUsesWith(V);
2744         eraseFromParent(SimplifiedCI);
2745         return V;
2746       }
2747     }
2748     return SimplifiedFortifiedCI;
2749   }
2750
2751   // Then check for known library functions.
2752   if (TLI->getLibFunc(*Callee, Func) && TLI->has(Func)) {
2753     // We never change the calling convention.
2754     if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
2755       return nullptr;
2756     if (Value *V = optimizeStringMemoryLibCall(CI, Builder))
2757       return V;
2758     if (Value *V = optimizeFloatingPointLibCall(CI, Func, Builder))
2759       return V;
2760     switch (Func) {
2761     case LibFunc_ffs:
2762     case LibFunc_ffsl:
2763     case LibFunc_ffsll:
2764       return optimizeFFS(CI, Builder);
2765     case LibFunc_fls:
2766     case LibFunc_flsl:
2767     case LibFunc_flsll:
2768       return optimizeFls(CI, Builder);
2769     case LibFunc_abs:
2770     case LibFunc_labs:
2771     case LibFunc_llabs:
2772       return optimizeAbs(CI, Builder);
2773     case LibFunc_isdigit:
2774       return optimizeIsDigit(CI, Builder);
2775     case LibFunc_isascii:
2776       return optimizeIsAscii(CI, Builder);
2777     case LibFunc_toascii:
2778       return optimizeToAscii(CI, Builder);
2779     case LibFunc_atoi:
2780     case LibFunc_atol:
2781     case LibFunc_atoll:
2782       return optimizeAtoi(CI, Builder);
2783     case LibFunc_strtol:
2784     case LibFunc_strtoll:
2785       return optimizeStrtol(CI, Builder);
2786     case LibFunc_printf:
2787       return optimizePrintF(CI, Builder);
2788     case LibFunc_sprintf:
2789       return optimizeSPrintF(CI, Builder);
2790     case LibFunc_snprintf:
2791       return optimizeSnPrintF(CI, Builder);
2792     case LibFunc_fprintf:
2793       return optimizeFPrintF(CI, Builder);
2794     case LibFunc_fwrite:
2795       return optimizeFWrite(CI, Builder);
2796     case LibFunc_fread:
2797       return optimizeFRead(CI, Builder);
2798     case LibFunc_fputs:
2799       return optimizeFPuts(CI, Builder);
2800     case LibFunc_fgets:
2801       return optimizeFGets(CI, Builder);
2802     case LibFunc_fputc:
2803       return optimizeFPutc(CI, Builder);
2804     case LibFunc_fgetc:
2805       return optimizeFGetc(CI, Builder);
2806     case LibFunc_puts:
2807       return optimizePuts(CI, Builder);
2808     case LibFunc_perror:
2809       return optimizeErrorReporting(CI, Builder);
2810     case LibFunc_vfprintf:
2811     case LibFunc_fiprintf:
2812       return optimizeErrorReporting(CI, Builder, 0);
2813     default:
2814       return nullptr;
2815     }
2816   }
2817   return nullptr;
2818 }
2819
2820 LibCallSimplifier::LibCallSimplifier(
2821     const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
2822     OptimizationRemarkEmitter &ORE,
2823     BlockFrequencyInfo *BFI, ProfileSummaryInfo *PSI,
2824     function_ref<void(Instruction *, Value *)> Replacer,
2825     function_ref<void(Instruction *)> Eraser)
2826     : FortifiedSimplifier(TLI), DL(DL), TLI(TLI), ORE(ORE), BFI(BFI), PSI(PSI),
2827       UnsafeFPShrink(false), Replacer(Replacer), Eraser(Eraser) {}
2828
2829 void LibCallSimplifier::replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) {
2830   // Indirect through the replacer used in this instance.
2831   Replacer(I, With);
2832 }
2833
2834 void LibCallSimplifier::eraseFromParent(Instruction *I) {
2835   Eraser(I);
2836 }
2837
2838 // TODO:
2839 //   Additional cases that we need to add to this file:
2840 //
2841 // cbrt:
2842 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
2843 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
2844 //   * cbrt(cbrt(x))  -> pow(x,1/9)
2845 //
2846 // exp, expf, expl:
2847 //   * exp(log(x))  -> x
2848 //
2849 // log, logf, logl:
2850 //   * log(exp(x))   -> x
2851 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
2852 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
2853 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
2854 //
2855 // pow, powf, powl:
2856 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
2857 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
2858 //
2859 // signbit:
2860 //   * signbit(cnst) -> cnst'
2861 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
2862 //
2863 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
2864 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
2865 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
2866 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
2867 //
2868
2869 //===----------------------------------------------------------------------===//
2870 // Fortified Library Call Optimizations
2871 //===----------------------------------------------------------------------===//
2872
2873 bool
2874 FortifiedLibCallSimplifier::isFortifiedCallFoldable(CallInst *CI,
2875                                                     unsigned ObjSizeOp,
2876                                                     Optional<unsigned> SizeOp,
2877                                                     Optional<unsigned> StrOp,
2878                                                     Optional<unsigned> FlagOp) {
2879   // If this function takes a flag argument, the implementation may use it to
2880   // perform extra checks. Don't fold into the non-checking variant.
2881   if (FlagOp) {
2882     ConstantInt *Flag = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(*FlagOp));
2883     if (!Flag || !Flag->isZero())
2884       return false;
2885   }
2886
2887   if (SizeOp && CI->getArgOperand(ObjSizeOp) == CI->getArgOperand(*SizeOp))
2888     return true;
2889
2890   if (ConstantInt *ObjSizeCI =
2891           dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(ObjSizeOp))) {
2892     if (ObjSizeCI->isMinusOne())
2893       return true;
2894     // If the object size wasn't -1 (unknown), bail out if we were asked to.
2895     if (OnlyLowerUnknownSize)
2896       return false;
2897     if (StrOp) {
2898       uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(*StrOp));
2899       // If the length is 0 we don't know how long it is and so we can't
2900       // remove the check.
2901       if (Len == 0)
2902         return false;
2903       return ObjSizeCI->getZExtValue() >= Len;
2904     }
2905
2906     if (SizeOp) {
2907       if (ConstantInt *SizeCI =
2908               dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(*SizeOp)))
2909         return ObjSizeCI->getZExtValue() >= SizeCI->getZExtValue();
2910     }
2911   }
2912   return false;
2913 }
2914
2915 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemCpyChk(CallInst *CI,
2916                                                      IRBuilder<> &B) {
2917   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2)) {
2918     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(1), 1,
2919                    CI->getArgOperand(2));
2920     return CI->getArgOperand(0);
2921   }
2922   return nullptr;
2923 }
2924
2925 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemMoveChk(CallInst *CI,
2926                                                       IRBuilder<> &B) {
2927   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2)) {
2928     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), 1, CI->getArgOperand(1), 1,
2929                     CI->getArgOperand(2));
2930     return CI->getArgOperand(0);
2931   }
2932   return nullptr;
2933 }
2934
2935 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemSetChk(CallInst *CI,
2936                                                      IRBuilder<> &B) {
2937   // TODO: Try foldMallocMemset() here.
2938
2939   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2)) {
2940     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
2941     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
2942     return CI->getArgOperand(0);
2943   }
2944   return nullptr;
2945 }
2946
2947 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpCpyChk(CallInst *CI,
2948                                                       IRBuilder<> &B,
2949                                                       LibFunc Func) {
2950   const DataLayout &DL = CI->getModule()->getDataLayout();
2951   Value *Dst = CI->getArgOperand(0), *Src = CI->getArgOperand(1),
2952         *ObjSize = CI->getArgOperand(2);
2953
2954   // __stpcpy_chk(x,x,...)  -> x+strlen(x)
2955   if (Func == LibFunc_stpcpy_chk && !OnlyLowerUnknownSize && Dst == Src) {
2956     Value *StrLen = emitStrLen(Src, B, DL, TLI);
2957     return StrLen ? B.CreateInBoundsGEP(B.getInt8Ty(), Dst, StrLen) : nullptr;
2958   }
2959
2960   // If a) we don't have any length information, or b) we know this will
2961   // fit then just lower to a plain st[rp]cpy. Otherwise we'll keep our
2962   // st[rp]cpy_chk call which may fail at runtime if the size is too long.
2963   // TODO: It might be nice to get a maximum length out of the possible
2964   // string lengths for varying.
2965   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, None, 1)) {
2966     if (Func == LibFunc_strcpy_chk)
2967       return emitStrCpy(Dst, Src, B, TLI);
2968     else
2969       return emitStpCpy(Dst, Src, B, TLI);
2970   }
2971
2972   if (OnlyLowerUnknownSize)
2973     return nullptr;
2974
2975   // Maybe we can stil fold __st[rp]cpy_chk to __memcpy_chk.
2976   uint64_t Len = GetStringLength(Src);
2977   if (Len == 0)
2978     return nullptr;
2979
2980   Type *SizeTTy = DL.getIntPtrType(CI->getContext());
2981   Value *LenV = ConstantInt::get(SizeTTy, Len);
2982   Value *Ret = emitMemCpyChk(Dst, Src, LenV, ObjSize, B, DL, TLI);
2983   // If the function was an __stpcpy_chk, and we were able to fold it into
2984   // a __memcpy_chk, we still need to return the correct end pointer.
2985   if (Ret && Func == LibFunc_stpcpy_chk)
2986     return B.CreateGEP(B.getInt8Ty(), Dst, ConstantInt::get(SizeTTy, Len - 1));
2987   return Ret;
2988 }
2989
2990 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrpNCpyChk(CallInst *CI,
2991                                                        IRBuilder<> &B,
2992                                                        LibFunc Func) {
2993   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 2)) {
2994     if (Func == LibFunc_strncpy_chk)
2995       return emitStrNCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2996                                CI->getArgOperand(2), B, TLI);
2997     else
2998       return emitStpNCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
2999                          CI->getArgOperand(2), B, TLI);
3000   }
3001
3002   return nullptr;
3003 }
3004
3005 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeMemCCpyChk(CallInst *CI,
3006                                                       IRBuilder<> &B) {
3007   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 4, 3))
3008     return emitMemCCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
3009                        CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(3), B, TLI);
3010
3011   return nullptr;
3012 }
3013
3014 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeSNPrintfChk(CallInst *CI,
3015                                                        IRBuilder<> &B) {
3016   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 1, None, 2)) {
3017     SmallVector<Value *, 8> VariadicArgs(CI->arg_begin() + 5, CI->arg_end());
3018     return emitSNPrintf(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
3019                         CI->getArgOperand(4), VariadicArgs, B, TLI);
3020   }
3021
3022   return nullptr;
3023 }
3024
3025 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeSPrintfChk(CallInst *CI,
3026                                                       IRBuilder<> &B) {
3027   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, None, None, 1)) {
3028     SmallVector<Value *, 8> VariadicArgs(CI->arg_begin() + 4, CI->arg_end());
3029     return emitSPrintf(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(3), VariadicArgs,
3030                        B, TLI);
3031   }
3032
3033   return nullptr;
3034 }
3035
3036 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrCatChk(CallInst *CI,
3037                                                      IRBuilder<> &B) {
3038   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2))
3039     return emitStrCat(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1), B, TLI);
3040
3041   return nullptr;
3042 }
3043
3044 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrLCat(CallInst *CI,
3045                                                    IRBuilder<> &B) {
3046   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3))
3047     return emitStrLCat(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
3048                        CI->getArgOperand(2), B, TLI);
3049
3050   return nullptr;
3051 }
3052
3053 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrNCatChk(CallInst *CI,
3054                                                       IRBuilder<> &B) {
3055   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3))
3056     return emitStrNCat(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
3057                        CI->getArgOperand(2), B, TLI);
3058
3059   return nullptr;
3060 }
3061
3062 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeStrLCpyChk(CallInst *CI,
3063                                                       IRBuilder<> &B) {
3064   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3))
3065     return emitStrLCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
3066                        CI->getArgOperand(2), B, TLI);
3067
3068   return nullptr;
3069 }
3070
3071 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeVSNPrintfChk(CallInst *CI,
3072                                                         IRBuilder<> &B) {
3073   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 3, 1, None, 2))
3074     return emitVSNPrintf(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
3075                          CI->getArgOperand(4), CI->getArgOperand(5), B, TLI);
3076
3077   return nullptr;
3078 }
3079
3080 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeVSPrintfChk(CallInst *CI,
3081                                                        IRBuilder<> &B) {
3082   if (isFortifiedCallFoldable(CI, 2, None, None, 1))
3083     return emitVSPrintf(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(3),
3084                         CI->getArgOperand(4), B, TLI);
3085
3086   return nullptr;
3087 }
3088
3089 Value *FortifiedLibCallSimplifier::optimizeCall(CallInst *CI) {
3090   // FIXME: We shouldn't be changing "nobuiltin" or TLI unavailable calls here.
3091   // Some clang users checked for _chk libcall availability using:
3092   //   __has_builtin(__builtin___memcpy_chk)
3093   // When compiling with -fno-builtin, this is always true.
3094   // When passing -ffreestanding/-mkernel, which both imply -fno-builtin, we
3095   // end up with fortified libcalls, which isn't acceptable in a freestanding
3096   // environment which only provides their non-fortified counterparts.
3097   //
3098   // Until we change clang and/or teach external users to check for availability
3099   // differently, disregard the "nobuiltin" attribute and TLI::has.
3100   //
3101   // PR23093.
3102
3103   LibFunc Func;
3104   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
3105
3106   SmallVector<OperandBundleDef, 2> OpBundles;
3107   CI->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
3108   IRBuilder<> Builder(CI, /*FPMathTag=*/nullptr, OpBundles);
3109   bool isCallingConvC = isCallingConvCCompatible(CI);
3110
3111   // First, check that this is a known library functions and that the prototype
3112   // is correct.
3113   if (!TLI->getLibFunc(*Callee, Func))
3114     return nullptr;
3115
3116   // We never change the calling convention.
3117   if (!ignoreCallingConv(Func) && !isCallingConvC)
3118     return nullptr;
3119
3120   switch (Func) {
3121   case LibFunc_memcpy_chk:
3122     return optimizeMemCpyChk(CI, Builder);
3123   case LibFunc_memmove_chk:
3124     return optimizeMemMoveChk(CI, Builder);
3125   case LibFunc_memset_chk:
3126     return optimizeMemSetChk(CI, Builder);
3127   case LibFunc_stpcpy_chk:
3128   case LibFunc_strcpy_chk:
3129     return optimizeStrpCpyChk(CI, Builder, Func);
3130   case LibFunc_stpncpy_chk:
3131   case LibFunc_strncpy_chk:
3132     return optimizeStrpNCpyChk(CI, Builder, Func);
3133   case LibFunc_memccpy_chk:
3134     return optimizeMemCCpyChk(CI, Builder);
3135   case LibFunc_snprintf_chk:
3136     return optimizeSNPrintfChk(CI, Builder);
3137   case LibFunc_sprintf_chk:
3138     return optimizeSPrintfChk(CI, Builder);
3139   case LibFunc_strcat_chk:
3140     return optimizeStrCatChk(CI, Builder);
3141   case LibFunc_strlcat_chk:
3142     return optimizeStrLCat(CI, Builder);
3143   case LibFunc_strncat_chk:
3144     return optimizeStrNCatChk(CI, Builder);
3145   case LibFunc_strlcpy_chk:
3146     return optimizeStrLCpyChk(CI, Builder);
3147   case LibFunc_vsnprintf_chk:
3148     return optimizeVSNPrintfChk(CI, Builder);
3149   case LibFunc_vsprintf_chk:
3150     return optimizeVSPrintfChk(CI, Builder);
3151   default:
3152     break;
3153   }
3154   return nullptr;
3155 }
3156
3157 FortifiedLibCallSimplifier::FortifiedLibCallSimplifier(
3158     const TargetLibraryInfo *TLI, bool OnlyLowerUnknownSize)
3159     : TLI(TLI), OnlyLowerUnknownSize(OnlyLowerUnknownSize) {}