]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/lib/Target/PowerPC/PPCMIPeephole.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / lib / Target / PowerPC / PPCMIPeephole.cpp
1 //===-------------- PPCMIPeephole.cpp - MI Peephole Cleanups -------------===//
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 pass performs peephole optimizations to clean up ugly code
10 // sequences at the MachineInstruction layer.  It runs at the end of
11 // the SSA phases, following VSX swap removal.  A pass of dead code
12 // elimination follows this one for quick clean-up of any dead
13 // instructions introduced here.  Although we could do this as callbacks
14 // from the generic peephole pass, this would have a couple of bad
15 // effects:  it might remove optimization opportunities for VSX swap
16 // removal, and it would miss cleanups made possible following VSX
17 // swap removal.
18 //
19 //===---------------------------------------------------------------------===//
20
21 #include "PPC.h"
22 #include "PPCInstrBuilder.h"
23 #include "PPCInstrInfo.h"
24 #include "PPCMachineFunctionInfo.h"
25 #include "PPCTargetMachine.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
29 #include "llvm/CodeGen/MachinePostDominators.h"
30 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "MCTargetDesc/PPCPredicates.h"
35
36 using namespace llvm;
37
38 #define DEBUG_TYPE "ppc-mi-peepholes"
39
40 STATISTIC(RemoveTOCSave, "Number of TOC saves removed");
41 STATISTIC(MultiTOCSaves,
42           "Number of functions with multiple TOC saves that must be kept");
43 STATISTIC(NumTOCSavesInPrologue, "Number of TOC saves placed in the prologue");
44 STATISTIC(NumEliminatedSExt, "Number of eliminated sign-extensions");
45 STATISTIC(NumEliminatedZExt, "Number of eliminated zero-extensions");
46 STATISTIC(NumOptADDLIs, "Number of optimized ADD instruction fed by LI");
47 STATISTIC(NumConvertedToImmediateForm,
48           "Number of instructions converted to their immediate form");
49 STATISTIC(NumFunctionsEnteredInMIPeephole,
50           "Number of functions entered in PPC MI Peepholes");
51 STATISTIC(NumFixedPointIterations,
52           "Number of fixed-point iterations converting reg-reg instructions "
53           "to reg-imm ones");
54 STATISTIC(NumRotatesCollapsed,
55           "Number of pairs of rotate left, clear left/right collapsed");
56 STATISTIC(NumEXTSWAndSLDICombined,
57           "Number of pairs of EXTSW and SLDI combined as EXTSWSLI");
58
59 static cl::opt<bool>
60 FixedPointRegToImm("ppc-reg-to-imm-fixed-point", cl::Hidden, cl::init(true),
61                    cl::desc("Iterate to a fixed point when attempting to "
62                             "convert reg-reg instructions to reg-imm"));
63
64 static cl::opt<bool>
65 ConvertRegReg("ppc-convert-rr-to-ri", cl::Hidden, cl::init(true),
66               cl::desc("Convert eligible reg+reg instructions to reg+imm"));
67
68 static cl::opt<bool>
69     EnableSExtElimination("ppc-eliminate-signext",
70                           cl::desc("enable elimination of sign-extensions"),
71                           cl::init(false), cl::Hidden);
72
73 static cl::opt<bool>
74     EnableZExtElimination("ppc-eliminate-zeroext",
75                           cl::desc("enable elimination of zero-extensions"),
76                           cl::init(false), cl::Hidden);
77
78 namespace {
79
80 struct PPCMIPeephole : public MachineFunctionPass {
81
82   static char ID;
83   const PPCInstrInfo *TII;
84   MachineFunction *MF;
85   MachineRegisterInfo *MRI;
86
87   PPCMIPeephole() : MachineFunctionPass(ID) {
88     initializePPCMIPeepholePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
89   }
90
91 private:
92   MachineDominatorTree *MDT;
93   MachinePostDominatorTree *MPDT;
94   MachineBlockFrequencyInfo *MBFI;
95   uint64_t EntryFreq;
96
97   // Initialize class variables.
98   void initialize(MachineFunction &MFParm);
99
100   // Perform peepholes.
101   bool simplifyCode(void);
102
103   // Perform peepholes.
104   bool eliminateRedundantCompare(void);
105   bool eliminateRedundantTOCSaves(std::map<MachineInstr *, bool> &TOCSaves);
106   bool combineSEXTAndSHL(MachineInstr &MI, MachineInstr *&ToErase);
107   bool emitRLDICWhenLoweringJumpTables(MachineInstr &MI);
108   void UpdateTOCSaves(std::map<MachineInstr *, bool> &TOCSaves,
109                       MachineInstr *MI);
110
111 public:
112
113   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
114     AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
115     AU.addRequired<MachinePostDominatorTree>();
116     AU.addRequired<MachineBlockFrequencyInfo>();
117     AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
118     AU.addPreserved<MachinePostDominatorTree>();
119     AU.addPreserved<MachineBlockFrequencyInfo>();
120     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
121   }
122
123   // Main entry point for this pass.
124   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override {
125     if (skipFunction(MF.getFunction()))
126       return false;
127     initialize(MF);
128     return simplifyCode();
129   }
130 };
131
132 // Initialize class variables.
133 void PPCMIPeephole::initialize(MachineFunction &MFParm) {
134   MF = &MFParm;
135   MRI = &MF->getRegInfo();
136   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
137   MPDT = &getAnalysis<MachinePostDominatorTree>();
138   MBFI = &getAnalysis<MachineBlockFrequencyInfo>();
139   EntryFreq = MBFI->getEntryFreq();
140   TII = MF->getSubtarget<PPCSubtarget>().getInstrInfo();
141   LLVM_DEBUG(dbgs() << "*** PowerPC MI peephole pass ***\n\n");
142   LLVM_DEBUG(MF->dump());
143 }
144
145 static MachineInstr *getVRegDefOrNull(MachineOperand *Op,
146                                       MachineRegisterInfo *MRI) {
147   assert(Op && "Invalid Operand!");
148   if (!Op->isReg())
149     return nullptr;
150
151   unsigned Reg = Op->getReg();
152   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
153     return nullptr;
154
155   return MRI->getVRegDef(Reg);
156 }
157
158 // This function returns number of known zero bits in output of MI
159 // starting from the most significant bit.
160 static unsigned
161 getKnownLeadingZeroCount(MachineInstr *MI, const PPCInstrInfo *TII) {
162   unsigned Opcode = MI->getOpcode();
163   if (Opcode == PPC::RLDICL || Opcode == PPC::RLDICLo ||
164       Opcode == PPC::RLDCL  || Opcode == PPC::RLDCLo)
165     return MI->getOperand(3).getImm();
166
167   if ((Opcode == PPC::RLDIC || Opcode == PPC::RLDICo) &&
168        MI->getOperand(3).getImm() <= 63 - MI->getOperand(2).getImm())
169     return MI->getOperand(3).getImm();
170
171   if ((Opcode == PPC::RLWINM  || Opcode == PPC::RLWINMo ||
172        Opcode == PPC::RLWNM   || Opcode == PPC::RLWNMo  ||
173        Opcode == PPC::RLWINM8 || Opcode == PPC::RLWNM8) &&
174        MI->getOperand(3).getImm() <= MI->getOperand(4).getImm())
175     return 32 + MI->getOperand(3).getImm();
176
177   if (Opcode == PPC::ANDIo) {
178     uint16_t Imm = MI->getOperand(2).getImm();
179     return 48 + countLeadingZeros(Imm);
180   }
181
182   if (Opcode == PPC::CNTLZW  || Opcode == PPC::CNTLZWo ||
183       Opcode == PPC::CNTTZW  || Opcode == PPC::CNTTZWo ||
184       Opcode == PPC::CNTLZW8 || Opcode == PPC::CNTTZW8)
185     // The result ranges from 0 to 32.
186     return 58;
187
188   if (Opcode == PPC::CNTLZD  || Opcode == PPC::CNTLZDo ||
189       Opcode == PPC::CNTTZD  || Opcode == PPC::CNTTZDo)
190     // The result ranges from 0 to 64.
191     return 57;
192
193   if (Opcode == PPC::LHZ   || Opcode == PPC::LHZX  ||
194       Opcode == PPC::LHZ8  || Opcode == PPC::LHZX8 ||
195       Opcode == PPC::LHZU  || Opcode == PPC::LHZUX ||
196       Opcode == PPC::LHZU8 || Opcode == PPC::LHZUX8)
197     return 48;
198
199   if (Opcode == PPC::LBZ   || Opcode == PPC::LBZX  ||
200       Opcode == PPC::LBZ8  || Opcode == PPC::LBZX8 ||
201       Opcode == PPC::LBZU  || Opcode == PPC::LBZUX ||
202       Opcode == PPC::LBZU8 || Opcode == PPC::LBZUX8)
203     return 56;
204
205   if (TII->isZeroExtended(*MI))
206     return 32;
207
208   return 0;
209 }
210
211 // This function maintains a map for the pairs <TOC Save Instr, Keep>
212 // Each time a new TOC save is encountered, it checks if any of the existing
213 // ones are dominated by the new one. If so, it marks the existing one as
214 // redundant by setting it's entry in the map as false. It then adds the new
215 // instruction to the map with either true or false depending on if any
216 // existing instructions dominated the new one.
217 void PPCMIPeephole::UpdateTOCSaves(
218   std::map<MachineInstr *, bool> &TOCSaves, MachineInstr *MI) {
219   assert(TII->isTOCSaveMI(*MI) && "Expecting a TOC save instruction here");
220   assert(MF->getSubtarget<PPCSubtarget>().isELFv2ABI() &&
221          "TOC-save removal only supported on ELFv2");
222   PPCFunctionInfo *FI = MF->getInfo<PPCFunctionInfo>();
223
224   MachineBasicBlock *Entry = &MF->front();
225   uint64_t CurrBlockFreq = MBFI->getBlockFreq(MI->getParent()).getFrequency();
226
227   // If the block in which the TOC save resides is in a block that
228   // post-dominates Entry, or a block that is hotter than entry (keep in mind
229   // that early MachineLICM has already run so the TOC save won't be hoisted)
230   // we can just do the save in the prologue.
231   if (CurrBlockFreq > EntryFreq || MPDT->dominates(MI->getParent(), Entry))
232     FI->setMustSaveTOC(true);
233
234   // If we are saving the TOC in the prologue, all the TOC saves can be removed
235   // from the code.
236   if (FI->mustSaveTOC()) {
237     for (auto &TOCSave : TOCSaves)
238       TOCSave.second = false;
239     // Add new instruction to map.
240     TOCSaves[MI] = false;
241     return;
242   }
243
244   bool Keep = true;
245   for (auto It = TOCSaves.begin(); It != TOCSaves.end(); It++ ) {
246     MachineInstr *CurrInst = It->first;
247     // If new instruction dominates an existing one, mark existing one as
248     // redundant.
249     if (It->second && MDT->dominates(MI, CurrInst))
250       It->second = false;
251     // Check if the new instruction is redundant.
252     if (MDT->dominates(CurrInst, MI)) {
253       Keep = false;
254       break;
255     }
256   }
257   // Add new instruction to map.
258   TOCSaves[MI] = Keep;
259 }
260
261 // Perform peephole optimizations.
262 bool PPCMIPeephole::simplifyCode(void) {
263   bool Simplified = false;
264   MachineInstr* ToErase = nullptr;
265   std::map<MachineInstr *, bool> TOCSaves;
266   const TargetRegisterInfo *TRI = &TII->getRegisterInfo();
267   NumFunctionsEnteredInMIPeephole++;
268   if (ConvertRegReg) {
269     // Fixed-point conversion of reg/reg instructions fed by load-immediate
270     // into reg/imm instructions. FIXME: This is expensive, control it with
271     // an option.
272     bool SomethingChanged = false;
273     do {
274       NumFixedPointIterations++;
275       SomethingChanged = false;
276       for (MachineBasicBlock &MBB : *MF) {
277         for (MachineInstr &MI : MBB) {
278           if (MI.isDebugInstr())
279             continue;
280
281           if (TII->convertToImmediateForm(MI)) {
282             // We don't erase anything in case the def has other uses. Let DCE
283             // remove it if it can be removed.
284             LLVM_DEBUG(dbgs() << "Converted instruction to imm form: ");
285             LLVM_DEBUG(MI.dump());
286             NumConvertedToImmediateForm++;
287             SomethingChanged = true;
288             Simplified = true;
289             continue;
290           }
291         }
292       }
293     } while (SomethingChanged && FixedPointRegToImm);
294   }
295
296   for (MachineBasicBlock &MBB : *MF) {
297     for (MachineInstr &MI : MBB) {
298
299       // If the previous instruction was marked for elimination,
300       // remove it now.
301       if (ToErase) {
302         ToErase->eraseFromParent();
303         ToErase = nullptr;
304       }
305
306       // Ignore debug instructions.
307       if (MI.isDebugInstr())
308         continue;
309
310       // Per-opcode peepholes.
311       switch (MI.getOpcode()) {
312
313       default:
314         break;
315
316       case PPC::STD: {
317         MachineFrameInfo &MFI = MF->getFrameInfo();
318         if (MFI.hasVarSizedObjects() ||
319             !MF->getSubtarget<PPCSubtarget>().isELFv2ABI())
320           break;
321         // When encountering a TOC save instruction, call UpdateTOCSaves
322         // to add it to the TOCSaves map and mark any existing TOC saves
323         // it dominates as redundant.
324         if (TII->isTOCSaveMI(MI))
325           UpdateTOCSaves(TOCSaves, &MI);
326         break;
327       }
328       case PPC::XXPERMDI: {
329         // Perform simplifications of 2x64 vector swaps and splats.
330         // A swap is identified by an immediate value of 2, and a splat
331         // is identified by an immediate value of 0 or 3.
332         int Immed = MI.getOperand(3).getImm();
333
334         if (Immed != 1) {
335
336           // For each of these simplifications, we need the two source
337           // regs to match.  Unfortunately, MachineCSE ignores COPY and
338           // SUBREG_TO_REG, so for example we can see
339           //   XXPERMDI t, SUBREG_TO_REG(s), SUBREG_TO_REG(s), immed.
340           // We have to look through chains of COPY and SUBREG_TO_REG
341           // to find the real source values for comparison.
342           unsigned TrueReg1 =
343             TRI->lookThruCopyLike(MI.getOperand(1).getReg(), MRI);
344           unsigned TrueReg2 =
345             TRI->lookThruCopyLike(MI.getOperand(2).getReg(), MRI);
346
347           if (TrueReg1 == TrueReg2
348               && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(TrueReg1)) {
349             MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(TrueReg1);
350             unsigned DefOpc = DefMI ? DefMI->getOpcode() : 0;
351
352             // If this is a splat fed by a splatting load, the splat is
353             // redundant. Replace with a copy. This doesn't happen directly due
354             // to code in PPCDAGToDAGISel.cpp, but it can happen when converting
355             // a load of a double to a vector of 64-bit integers.
356             auto isConversionOfLoadAndSplat = [=]() -> bool {
357               if (DefOpc != PPC::XVCVDPSXDS && DefOpc != PPC::XVCVDPUXDS)
358                 return false;
359               unsigned DefReg =
360                 TRI->lookThruCopyLike(DefMI->getOperand(1).getReg(), MRI);
361               if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DefReg)) {
362                 MachineInstr *LoadMI = MRI->getVRegDef(DefReg);
363                 if (LoadMI && LoadMI->getOpcode() == PPC::LXVDSX)
364                   return true;
365               }
366               return false;
367             };
368             if (DefMI && (Immed == 0 || Immed == 3)) {
369               if (DefOpc == PPC::LXVDSX || isConversionOfLoadAndSplat()) {
370                 LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimizing load-and-splat/splat "
371                                      "to load-and-splat/copy: ");
372                 LLVM_DEBUG(MI.dump());
373                 BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::COPY),
374                         MI.getOperand(0).getReg())
375                     .add(MI.getOperand(1));
376                 ToErase = &MI;
377                 Simplified = true;
378               }
379             }
380
381             // If this is a splat or a swap fed by another splat, we
382             // can replace it with a copy.
383             if (DefOpc == PPC::XXPERMDI) {
384               unsigned FeedImmed = DefMI->getOperand(3).getImm();
385               unsigned FeedReg1 =
386                 TRI->lookThruCopyLike(DefMI->getOperand(1).getReg(), MRI);
387               unsigned FeedReg2 =
388                 TRI->lookThruCopyLike(DefMI->getOperand(2).getReg(), MRI);
389
390               if ((FeedImmed == 0 || FeedImmed == 3) && FeedReg1 == FeedReg2) {
391                 LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimizing splat/swap or splat/splat "
392                                      "to splat/copy: ");
393                 LLVM_DEBUG(MI.dump());
394                 BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::COPY),
395                         MI.getOperand(0).getReg())
396                     .add(MI.getOperand(1));
397                 ToErase = &MI;
398                 Simplified = true;
399               }
400
401               // If this is a splat fed by a swap, we can simplify modify
402               // the splat to splat the other value from the swap's input
403               // parameter.
404               else if ((Immed == 0 || Immed == 3)
405                        && FeedImmed == 2 && FeedReg1 == FeedReg2) {
406                 LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimizing swap/splat => splat: ");
407                 LLVM_DEBUG(MI.dump());
408                 MI.getOperand(1).setReg(DefMI->getOperand(1).getReg());
409                 MI.getOperand(2).setReg(DefMI->getOperand(2).getReg());
410                 MI.getOperand(3).setImm(3 - Immed);
411                 Simplified = true;
412               }
413
414               // If this is a swap fed by a swap, we can replace it
415               // with a copy from the first swap's input.
416               else if (Immed == 2 && FeedImmed == 2 && FeedReg1 == FeedReg2) {
417                 LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimizing swap/swap => copy: ");
418                 LLVM_DEBUG(MI.dump());
419                 BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::COPY),
420                         MI.getOperand(0).getReg())
421                     .add(DefMI->getOperand(1));
422                 ToErase = &MI;
423                 Simplified = true;
424               }
425             } else if ((Immed == 0 || Immed == 3) && DefOpc == PPC::XXPERMDIs &&
426                        (DefMI->getOperand(2).getImm() == 0 ||
427                         DefMI->getOperand(2).getImm() == 3)) {
428               // Splat fed by another splat - switch the output of the first
429               // and remove the second.
430               DefMI->getOperand(0).setReg(MI.getOperand(0).getReg());
431               ToErase = &MI;
432               Simplified = true;
433               LLVM_DEBUG(dbgs() << "Removing redundant splat: ");
434               LLVM_DEBUG(MI.dump());
435             }
436           }
437         }
438         break;
439       }
440       case PPC::VSPLTB:
441       case PPC::VSPLTH:
442       case PPC::XXSPLTW: {
443         unsigned MyOpcode = MI.getOpcode();
444         unsigned OpNo = MyOpcode == PPC::XXSPLTW ? 1 : 2;
445         unsigned TrueReg =
446           TRI->lookThruCopyLike(MI.getOperand(OpNo).getReg(), MRI);
447         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(TrueReg))
448           break;
449         MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(TrueReg);
450         if (!DefMI)
451           break;
452         unsigned DefOpcode = DefMI->getOpcode();
453         auto isConvertOfSplat = [=]() -> bool {
454           if (DefOpcode != PPC::XVCVSPSXWS && DefOpcode != PPC::XVCVSPUXWS)
455             return false;
456           unsigned ConvReg = DefMI->getOperand(1).getReg();
457           if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(ConvReg))
458             return false;
459           MachineInstr *Splt = MRI->getVRegDef(ConvReg);
460           return Splt && (Splt->getOpcode() == PPC::LXVWSX ||
461             Splt->getOpcode() == PPC::XXSPLTW);
462         };
463         bool AlreadySplat = (MyOpcode == DefOpcode) ||
464           (MyOpcode == PPC::VSPLTB && DefOpcode == PPC::VSPLTBs) ||
465           (MyOpcode == PPC::VSPLTH && DefOpcode == PPC::VSPLTHs) ||
466           (MyOpcode == PPC::XXSPLTW && DefOpcode == PPC::XXSPLTWs) ||
467           (MyOpcode == PPC::XXSPLTW && DefOpcode == PPC::LXVWSX) ||
468           (MyOpcode == PPC::XXSPLTW && DefOpcode == PPC::MTVSRWS)||
469           (MyOpcode == PPC::XXSPLTW && isConvertOfSplat());
470         // If the instruction[s] that feed this splat have already splat
471         // the value, this splat is redundant.
472         if (AlreadySplat) {
473           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Changing redundant splat to a copy: ");
474           LLVM_DEBUG(MI.dump());
475           BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::COPY),
476                   MI.getOperand(0).getReg())
477               .add(MI.getOperand(OpNo));
478           ToErase = &MI;
479           Simplified = true;
480         }
481         // Splat fed by a shift. Usually when we align value to splat into
482         // vector element zero.
483         if (DefOpcode == PPC::XXSLDWI) {
484           unsigned ShiftRes = DefMI->getOperand(0).getReg();
485           unsigned ShiftOp1 = DefMI->getOperand(1).getReg();
486           unsigned ShiftOp2 = DefMI->getOperand(2).getReg();
487           unsigned ShiftImm = DefMI->getOperand(3).getImm();
488           unsigned SplatImm = MI.getOperand(2).getImm();
489           if (ShiftOp1 == ShiftOp2) {
490             unsigned NewElem = (SplatImm + ShiftImm) & 0x3;
491             if (MRI->hasOneNonDBGUse(ShiftRes)) {
492               LLVM_DEBUG(dbgs() << "Removing redundant shift: ");
493               LLVM_DEBUG(DefMI->dump());
494               ToErase = DefMI;
495             }
496             Simplified = true;
497             LLVM_DEBUG(dbgs() << "Changing splat immediate from " << SplatImm
498                               << " to " << NewElem << " in instruction: ");
499             LLVM_DEBUG(MI.dump());
500             MI.getOperand(1).setReg(ShiftOp1);
501             MI.getOperand(2).setImm(NewElem);
502           }
503         }
504         break;
505       }
506       case PPC::XVCVDPSP: {
507         // If this is a DP->SP conversion fed by an FRSP, the FRSP is redundant.
508         unsigned TrueReg =
509           TRI->lookThruCopyLike(MI.getOperand(1).getReg(), MRI);
510         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(TrueReg))
511           break;
512         MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(TrueReg);
513
514         // This can occur when building a vector of single precision or integer
515         // values.
516         if (DefMI && DefMI->getOpcode() == PPC::XXPERMDI) {
517           unsigned DefsReg1 =
518             TRI->lookThruCopyLike(DefMI->getOperand(1).getReg(), MRI);
519           unsigned DefsReg2 =
520             TRI->lookThruCopyLike(DefMI->getOperand(2).getReg(), MRI);
521           if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DefsReg1) ||
522               !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DefsReg2))
523             break;
524           MachineInstr *P1 = MRI->getVRegDef(DefsReg1);
525           MachineInstr *P2 = MRI->getVRegDef(DefsReg2);
526
527           if (!P1 || !P2)
528             break;
529
530           // Remove the passed FRSP instruction if it only feeds this MI and
531           // set any uses of that FRSP (in this MI) to the source of the FRSP.
532           auto removeFRSPIfPossible = [&](MachineInstr *RoundInstr) {
533             if (RoundInstr->getOpcode() == PPC::FRSP &&
534                 MRI->hasOneNonDBGUse(RoundInstr->getOperand(0).getReg())) {
535               Simplified = true;
536               unsigned ConvReg1 = RoundInstr->getOperand(1).getReg();
537               unsigned FRSPDefines = RoundInstr->getOperand(0).getReg();
538               MachineInstr &Use = *(MRI->use_instr_begin(FRSPDefines));
539               for (int i = 0, e = Use.getNumOperands(); i < e; ++i)
540                 if (Use.getOperand(i).isReg() &&
541                     Use.getOperand(i).getReg() == FRSPDefines)
542                   Use.getOperand(i).setReg(ConvReg1);
543               LLVM_DEBUG(dbgs() << "Removing redundant FRSP:\n");
544               LLVM_DEBUG(RoundInstr->dump());
545               LLVM_DEBUG(dbgs() << "As it feeds instruction:\n");
546               LLVM_DEBUG(MI.dump());
547               LLVM_DEBUG(dbgs() << "Through instruction:\n");
548               LLVM_DEBUG(DefMI->dump());
549               RoundInstr->eraseFromParent();
550             }
551           };
552
553           // If the input to XVCVDPSP is a vector that was built (even
554           // partially) out of FRSP's, the FRSP(s) can safely be removed
555           // since this instruction performs the same operation.
556           if (P1 != P2) {
557             removeFRSPIfPossible(P1);
558             removeFRSPIfPossible(P2);
559             break;
560           }
561           removeFRSPIfPossible(P1);
562         }
563         break;
564       }
565       case PPC::EXTSH:
566       case PPC::EXTSH8:
567       case PPC::EXTSH8_32_64: {
568         if (!EnableSExtElimination) break;
569         unsigned NarrowReg = MI.getOperand(1).getReg();
570         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(NarrowReg))
571           break;
572
573         MachineInstr *SrcMI = MRI->getVRegDef(NarrowReg);
574         // If we've used a zero-extending load that we will sign-extend,
575         // just do a sign-extending load.
576         if (SrcMI->getOpcode() == PPC::LHZ ||
577             SrcMI->getOpcode() == PPC::LHZX) {
578           if (!MRI->hasOneNonDBGUse(SrcMI->getOperand(0).getReg()))
579             break;
580           auto is64Bit = [] (unsigned Opcode) {
581             return Opcode == PPC::EXTSH8;
582           };
583           auto isXForm = [] (unsigned Opcode) {
584             return Opcode == PPC::LHZX;
585           };
586           auto getSextLoadOp = [] (bool is64Bit, bool isXForm) {
587             if (is64Bit)
588               if (isXForm) return PPC::LHAX8;
589               else         return PPC::LHA8;
590             else
591               if (isXForm) return PPC::LHAX;
592               else         return PPC::LHA;
593           };
594           unsigned Opc = getSextLoadOp(is64Bit(MI.getOpcode()),
595                                        isXForm(SrcMI->getOpcode()));
596           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Zero-extending load\n");
597           LLVM_DEBUG(SrcMI->dump());
598           LLVM_DEBUG(dbgs() << "and sign-extension\n");
599           LLVM_DEBUG(MI.dump());
600           LLVM_DEBUG(dbgs() << "are merged into sign-extending load\n");
601           SrcMI->setDesc(TII->get(Opc));
602           SrcMI->getOperand(0).setReg(MI.getOperand(0).getReg());
603           ToErase = &MI;
604           Simplified = true;
605           NumEliminatedSExt++;
606         }
607         break;
608       }
609       case PPC::EXTSW:
610       case PPC::EXTSW_32:
611       case PPC::EXTSW_32_64: {
612         if (!EnableSExtElimination) break;
613         unsigned NarrowReg = MI.getOperand(1).getReg();
614         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(NarrowReg))
615           break;
616
617         MachineInstr *SrcMI = MRI->getVRegDef(NarrowReg);
618         // If we've used a zero-extending load that we will sign-extend,
619         // just do a sign-extending load.
620         if (SrcMI->getOpcode() == PPC::LWZ ||
621             SrcMI->getOpcode() == PPC::LWZX) {
622           if (!MRI->hasOneNonDBGUse(SrcMI->getOperand(0).getReg()))
623             break;
624           auto is64Bit = [] (unsigned Opcode) {
625             return Opcode == PPC::EXTSW || Opcode == PPC::EXTSW_32_64;
626           };
627           auto isXForm = [] (unsigned Opcode) {
628             return Opcode == PPC::LWZX;
629           };
630           auto getSextLoadOp = [] (bool is64Bit, bool isXForm) {
631             if (is64Bit)
632               if (isXForm) return PPC::LWAX;
633               else         return PPC::LWA;
634             else
635               if (isXForm) return PPC::LWAX_32;
636               else         return PPC::LWA_32;
637           };
638           unsigned Opc = getSextLoadOp(is64Bit(MI.getOpcode()),
639                                        isXForm(SrcMI->getOpcode()));
640           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Zero-extending load\n");
641           LLVM_DEBUG(SrcMI->dump());
642           LLVM_DEBUG(dbgs() << "and sign-extension\n");
643           LLVM_DEBUG(MI.dump());
644           LLVM_DEBUG(dbgs() << "are merged into sign-extending load\n");
645           SrcMI->setDesc(TII->get(Opc));
646           SrcMI->getOperand(0).setReg(MI.getOperand(0).getReg());
647           ToErase = &MI;
648           Simplified = true;
649           NumEliminatedSExt++;
650         } else if (MI.getOpcode() == PPC::EXTSW_32_64 &&
651                    TII->isSignExtended(*SrcMI)) {
652           // We can eliminate EXTSW if the input is known to be already
653           // sign-extended.
654           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Removing redundant sign-extension\n");
655           unsigned TmpReg =
656             MF->getRegInfo().createVirtualRegister(&PPC::G8RCRegClass);
657           BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::IMPLICIT_DEF),
658                   TmpReg);
659           BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::INSERT_SUBREG),
660                   MI.getOperand(0).getReg())
661               .addReg(TmpReg)
662               .addReg(NarrowReg)
663               .addImm(PPC::sub_32);
664           ToErase = &MI;
665           Simplified = true;
666           NumEliminatedSExt++;
667         }
668         break;
669       }
670       case PPC::RLDICL: {
671         // We can eliminate RLDICL (e.g. for zero-extension)
672         // if all bits to clear are already zero in the input.
673         // This code assume following code sequence for zero-extension.
674         //   %6 = COPY %5:sub_32; (optional)
675         //   %8 = IMPLICIT_DEF;
676         //   %7<def,tied1> = INSERT_SUBREG %8<tied0>, %6, sub_32;
677         if (!EnableZExtElimination) break;
678
679         if (MI.getOperand(2).getImm() != 0)
680           break;
681
682         unsigned SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
683         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
684           break;
685
686         MachineInstr *SrcMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
687         if (!(SrcMI && SrcMI->getOpcode() == PPC::INSERT_SUBREG &&
688               SrcMI->getOperand(0).isReg() && SrcMI->getOperand(1).isReg()))
689           break;
690
691         MachineInstr *ImpDefMI, *SubRegMI;
692         ImpDefMI = MRI->getVRegDef(SrcMI->getOperand(1).getReg());
693         SubRegMI = MRI->getVRegDef(SrcMI->getOperand(2).getReg());
694         if (ImpDefMI->getOpcode() != PPC::IMPLICIT_DEF) break;
695
696         SrcMI = SubRegMI;
697         if (SubRegMI->getOpcode() == PPC::COPY) {
698           unsigned CopyReg = SubRegMI->getOperand(1).getReg();
699           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CopyReg))
700             SrcMI = MRI->getVRegDef(CopyReg);
701         }
702
703         unsigned KnownZeroCount = getKnownLeadingZeroCount(SrcMI, TII);
704         if (MI.getOperand(3).getImm() <= KnownZeroCount) {
705           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Removing redundant zero-extension\n");
706           BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::COPY),
707                   MI.getOperand(0).getReg())
708               .addReg(SrcReg);
709           ToErase = &MI;
710           Simplified = true;
711           NumEliminatedZExt++;
712         }
713         break;
714       }
715
716       // TODO: Any instruction that has an immediate form fed only by a PHI
717       // whose operands are all load immediate can be folded away. We currently
718       // do this for ADD instructions, but should expand it to arithmetic and
719       // binary instructions with immediate forms in the future.
720       case PPC::ADD4:
721       case PPC::ADD8: {
722         auto isSingleUsePHI = [&](MachineOperand *PhiOp) {
723           assert(PhiOp && "Invalid Operand!");
724           MachineInstr *DefPhiMI = getVRegDefOrNull(PhiOp, MRI);
725
726           return DefPhiMI && (DefPhiMI->getOpcode() == PPC::PHI) &&
727                  MRI->hasOneNonDBGUse(DefPhiMI->getOperand(0).getReg());
728         };
729
730         auto dominatesAllSingleUseLIs = [&](MachineOperand *DominatorOp,
731                                             MachineOperand *PhiOp) {
732           assert(PhiOp && "Invalid Operand!");
733           assert(DominatorOp && "Invalid Operand!");
734           MachineInstr *DefPhiMI = getVRegDefOrNull(PhiOp, MRI);
735           MachineInstr *DefDomMI = getVRegDefOrNull(DominatorOp, MRI);
736
737           // Note: the vregs only show up at odd indices position of PHI Node,
738           // the even indices position save the BB info.
739           for (unsigned i = 1; i < DefPhiMI->getNumOperands(); i += 2) {
740             MachineInstr *LiMI =
741                 getVRegDefOrNull(&DefPhiMI->getOperand(i), MRI);
742             if (!LiMI ||
743                 (LiMI->getOpcode() != PPC::LI && LiMI->getOpcode() != PPC::LI8)
744                 || !MRI->hasOneNonDBGUse(LiMI->getOperand(0).getReg()) ||
745                 !MDT->dominates(DefDomMI, LiMI))
746               return false;
747           }
748
749           return true;
750         };
751
752         MachineOperand Op1 = MI.getOperand(1);
753         MachineOperand Op2 = MI.getOperand(2);
754         if (isSingleUsePHI(&Op2) && dominatesAllSingleUseLIs(&Op1, &Op2))
755           std::swap(Op1, Op2);
756         else if (!isSingleUsePHI(&Op1) || !dominatesAllSingleUseLIs(&Op2, &Op1))
757           break; // We don't have an ADD fed by LI's that can be transformed
758
759         // Now we know that Op1 is the PHI node and Op2 is the dominator
760         unsigned DominatorReg = Op2.getReg();
761
762         const TargetRegisterClass *TRC = MI.getOpcode() == PPC::ADD8
763                                              ? &PPC::G8RC_and_G8RC_NOX0RegClass
764                                              : &PPC::GPRC_and_GPRC_NOR0RegClass;
765         MRI->setRegClass(DominatorReg, TRC);
766
767         // replace LIs with ADDIs
768         MachineInstr *DefPhiMI = getVRegDefOrNull(&Op1, MRI);
769         for (unsigned i = 1; i < DefPhiMI->getNumOperands(); i += 2) {
770           MachineInstr *LiMI = getVRegDefOrNull(&DefPhiMI->getOperand(i), MRI);
771           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimizing LI to ADDI: ");
772           LLVM_DEBUG(LiMI->dump());
773
774           // There could be repeated registers in the PHI, e.g: %1 =
775           // PHI %6, <%bb.2>, %8, <%bb.3>, %8, <%bb.6>; So if we've
776           // already replaced the def instruction, skip.
777           if (LiMI->getOpcode() == PPC::ADDI || LiMI->getOpcode() == PPC::ADDI8)
778             continue;
779
780           assert((LiMI->getOpcode() == PPC::LI ||
781                   LiMI->getOpcode() == PPC::LI8) &&
782                  "Invalid Opcode!");
783           auto LiImm = LiMI->getOperand(1).getImm(); // save the imm of LI
784           LiMI->RemoveOperand(1);                    // remove the imm of LI
785           LiMI->setDesc(TII->get(LiMI->getOpcode() == PPC::LI ? PPC::ADDI
786                                                               : PPC::ADDI8));
787           MachineInstrBuilder(*LiMI->getParent()->getParent(), *LiMI)
788               .addReg(DominatorReg)
789               .addImm(LiImm); // restore the imm of LI
790           LLVM_DEBUG(LiMI->dump());
791         }
792
793         // Replace ADD with COPY
794         LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimizing ADD to COPY: ");
795         LLVM_DEBUG(MI.dump());
796         BuildMI(MBB, &MI, MI.getDebugLoc(), TII->get(PPC::COPY),
797                 MI.getOperand(0).getReg())
798             .add(Op1);
799         ToErase = &MI;
800         Simplified = true;
801         NumOptADDLIs++;
802         break;
803       }
804       case PPC::RLDICR: {
805         Simplified |= emitRLDICWhenLoweringJumpTables(MI) ||
806                       combineSEXTAndSHL(MI, ToErase);
807         break;
808       }
809       }
810     }
811
812     // If the last instruction was marked for elimination,
813     // remove it now.
814     if (ToErase) {
815       ToErase->eraseFromParent();
816       ToErase = nullptr;
817     }
818   }
819
820   // Eliminate all the TOC save instructions which are redundant.
821   Simplified |= eliminateRedundantTOCSaves(TOCSaves);
822   PPCFunctionInfo *FI = MF->getInfo<PPCFunctionInfo>();
823   if (FI->mustSaveTOC())
824     NumTOCSavesInPrologue++;
825
826   // We try to eliminate redundant compare instruction.
827   Simplified |= eliminateRedundantCompare();
828
829   return Simplified;
830 }
831
832 // helper functions for eliminateRedundantCompare
833 static bool isEqOrNe(MachineInstr *BI) {
834   PPC::Predicate Pred = (PPC::Predicate)BI->getOperand(0).getImm();
835   unsigned PredCond = PPC::getPredicateCondition(Pred);
836   return (PredCond == PPC::PRED_EQ || PredCond == PPC::PRED_NE);
837 }
838
839 static bool isSupportedCmpOp(unsigned opCode) {
840   return (opCode == PPC::CMPLD  || opCode == PPC::CMPD  ||
841           opCode == PPC::CMPLW  || opCode == PPC::CMPW  ||
842           opCode == PPC::CMPLDI || opCode == PPC::CMPDI ||
843           opCode == PPC::CMPLWI || opCode == PPC::CMPWI);
844 }
845
846 static bool is64bitCmpOp(unsigned opCode) {
847   return (opCode == PPC::CMPLD  || opCode == PPC::CMPD ||
848           opCode == PPC::CMPLDI || opCode == PPC::CMPDI);
849 }
850
851 static bool isSignedCmpOp(unsigned opCode) {
852   return (opCode == PPC::CMPD  || opCode == PPC::CMPW ||
853           opCode == PPC::CMPDI || opCode == PPC::CMPWI);
854 }
855
856 static unsigned getSignedCmpOpCode(unsigned opCode) {
857   if (opCode == PPC::CMPLD)  return PPC::CMPD;
858   if (opCode == PPC::CMPLW)  return PPC::CMPW;
859   if (opCode == PPC::CMPLDI) return PPC::CMPDI;
860   if (opCode == PPC::CMPLWI) return PPC::CMPWI;
861   return opCode;
862 }
863
864 // We can decrement immediate x in (GE x) by changing it to (GT x-1) or
865 // (LT x) to (LE x-1)
866 static unsigned getPredicateToDecImm(MachineInstr *BI, MachineInstr *CMPI) {
867   uint64_t Imm = CMPI->getOperand(2).getImm();
868   bool SignedCmp = isSignedCmpOp(CMPI->getOpcode());
869   if ((!SignedCmp && Imm == 0) || (SignedCmp && Imm == 0x8000))
870     return 0;
871
872   PPC::Predicate Pred = (PPC::Predicate)BI->getOperand(0).getImm();
873   unsigned PredCond = PPC::getPredicateCondition(Pred);
874   unsigned PredHint = PPC::getPredicateHint(Pred);
875   if (PredCond == PPC::PRED_GE)
876     return PPC::getPredicate(PPC::PRED_GT, PredHint);
877   if (PredCond == PPC::PRED_LT)
878     return PPC::getPredicate(PPC::PRED_LE, PredHint);
879
880   return 0;
881 }
882
883 // We can increment immediate x in (GT x) by changing it to (GE x+1) or
884 // (LE x) to (LT x+1)
885 static unsigned getPredicateToIncImm(MachineInstr *BI, MachineInstr *CMPI) {
886   uint64_t Imm = CMPI->getOperand(2).getImm();
887   bool SignedCmp = isSignedCmpOp(CMPI->getOpcode());
888   if ((!SignedCmp && Imm == 0xFFFF) || (SignedCmp && Imm == 0x7FFF))
889     return 0;
890
891   PPC::Predicate Pred = (PPC::Predicate)BI->getOperand(0).getImm();
892   unsigned PredCond = PPC::getPredicateCondition(Pred);
893   unsigned PredHint = PPC::getPredicateHint(Pred);
894   if (PredCond == PPC::PRED_GT)
895     return PPC::getPredicate(PPC::PRED_GE, PredHint);
896   if (PredCond == PPC::PRED_LE)
897     return PPC::getPredicate(PPC::PRED_LT, PredHint);
898
899   return 0;
900 }
901
902 // This takes a Phi node and returns a register value for the specified BB.
903 static unsigned getIncomingRegForBlock(MachineInstr *Phi,
904                                        MachineBasicBlock *MBB) {
905   for (unsigned I = 2, E = Phi->getNumOperands() + 1; I != E; I += 2) {
906     MachineOperand &MO = Phi->getOperand(I);
907     if (MO.getMBB() == MBB)
908       return Phi->getOperand(I-1).getReg();
909   }
910   llvm_unreachable("invalid src basic block for this Phi node\n");
911   return 0;
912 }
913
914 // This function tracks the source of the register through register copy.
915 // If BB1 and BB2 are non-NULL, we also track PHI instruction in BB2
916 // assuming that the control comes from BB1 into BB2.
917 static unsigned getSrcVReg(unsigned Reg, MachineBasicBlock *BB1,
918                            MachineBasicBlock *BB2, MachineRegisterInfo *MRI) {
919   unsigned SrcReg = Reg;
920   while (1) {
921     unsigned NextReg = SrcReg;
922     MachineInstr *Inst = MRI->getVRegDef(SrcReg);
923     if (BB1 && Inst->getOpcode() == PPC::PHI && Inst->getParent() == BB2) {
924       NextReg = getIncomingRegForBlock(Inst, BB1);
925       // We track through PHI only once to avoid infinite loop.
926       BB1 = nullptr;
927     }
928     else if (Inst->isFullCopy())
929       NextReg = Inst->getOperand(1).getReg();
930     if (NextReg == SrcReg || !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(NextReg))
931       break;
932     SrcReg = NextReg;
933   }
934   return SrcReg;
935 }
936
937 static bool eligibleForCompareElimination(MachineBasicBlock &MBB,
938                                           MachineBasicBlock *&PredMBB,
939                                           MachineBasicBlock *&MBBtoMoveCmp,
940                                           MachineRegisterInfo *MRI) {
941
942   auto isEligibleBB = [&](MachineBasicBlock &BB) {
943     auto BII = BB.getFirstInstrTerminator();
944     // We optimize BBs ending with a conditional branch.
945     // We check only for BCC here, not BCCLR, because BCCLR
946     // will be formed only later in the pipeline.
947     if (BB.succ_size() == 2 &&
948         BII != BB.instr_end() &&
949         (*BII).getOpcode() == PPC::BCC &&
950         (*BII).getOperand(1).isReg()) {
951       // We optimize only if the condition code is used only by one BCC.
952       unsigned CndReg = (*BII).getOperand(1).getReg();
953       if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CndReg) ||
954           !MRI->hasOneNonDBGUse(CndReg))
955         return false;
956
957       MachineInstr *CMPI = MRI->getVRegDef(CndReg);
958       // We assume compare and branch are in the same BB for ease of analysis.
959       if (CMPI->getParent() != &BB)
960         return false;
961
962       // We skip this BB if a physical register is used in comparison.
963       for (MachineOperand &MO : CMPI->operands())
964         if (MO.isReg() && !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
965           return false;
966
967       return true;
968     }
969     return false;
970   };
971
972   // If this BB has more than one successor, we can create a new BB and
973   // move the compare instruction in the new BB.
974   // So far, we do not move compare instruction to a BB having multiple
975   // successors to avoid potentially increasing code size.
976   auto isEligibleForMoveCmp = [](MachineBasicBlock &BB) {
977     return BB.succ_size() == 1;
978   };
979
980   if (!isEligibleBB(MBB))
981     return false;
982
983   unsigned NumPredBBs = MBB.pred_size();
984   if (NumPredBBs == 1) {
985     MachineBasicBlock *TmpMBB = *MBB.pred_begin();
986     if (isEligibleBB(*TmpMBB)) {
987       PredMBB = TmpMBB;
988       MBBtoMoveCmp = nullptr;
989       return true;
990     }
991   }
992   else if (NumPredBBs == 2) {
993     // We check for partially redundant case.
994     // So far, we support cases with only two predecessors
995     // to avoid increasing the number of instructions.
996     MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB.pred_begin();
997     MachineBasicBlock *Pred1MBB = *PI;
998     MachineBasicBlock *Pred2MBB = *(PI+1);
999
1000     if (isEligibleBB(*Pred1MBB) && isEligibleForMoveCmp(*Pred2MBB)) {
1001       // We assume Pred1MBB is the BB containing the compare to be merged and
1002       // Pred2MBB is the BB to which we will append a compare instruction.
1003       // Hence we can proceed as is.
1004     }
1005     else if (isEligibleBB(*Pred2MBB) && isEligibleForMoveCmp(*Pred1MBB)) {
1006       // We need to swap Pred1MBB and Pred2MBB to canonicalize.
1007       std::swap(Pred1MBB, Pred2MBB);
1008     }
1009     else return false;
1010
1011     // Here, Pred2MBB is the BB to which we need to append a compare inst.
1012     // We cannot move the compare instruction if operands are not available
1013     // in Pred2MBB (i.e. defined in MBB by an instruction other than PHI).
1014     MachineInstr *BI = &*MBB.getFirstInstrTerminator();
1015     MachineInstr *CMPI = MRI->getVRegDef(BI->getOperand(1).getReg());
1016     for (int I = 1; I <= 2; I++)
1017       if (CMPI->getOperand(I).isReg()) {
1018         MachineInstr *Inst = MRI->getVRegDef(CMPI->getOperand(I).getReg());
1019         if (Inst->getParent() == &MBB && Inst->getOpcode() != PPC::PHI)
1020           return false;
1021       }
1022
1023     PredMBB = Pred1MBB;
1024     MBBtoMoveCmp = Pred2MBB;
1025     return true;
1026   }
1027
1028   return false;
1029 }
1030
1031 // This function will iterate over the input map containing a pair of TOC save
1032 // instruction and a flag. The flag will be set to false if the TOC save is
1033 // proven redundant. This function will erase from the basic block all the TOC
1034 // saves marked as redundant.
1035 bool PPCMIPeephole::eliminateRedundantTOCSaves(
1036     std::map<MachineInstr *, bool> &TOCSaves) {
1037   bool Simplified = false;
1038   int NumKept = 0;
1039   for (auto TOCSave : TOCSaves) {
1040     if (!TOCSave.second) {
1041       TOCSave.first->eraseFromParent();
1042       RemoveTOCSave++;
1043       Simplified = true;
1044     } else {
1045       NumKept++;
1046     }
1047   }
1048
1049   if (NumKept > 1)
1050     MultiTOCSaves++;
1051
1052   return Simplified;
1053 }
1054
1055 // If multiple conditional branches are executed based on the (essentially)
1056 // same comparison, we merge compare instructions into one and make multiple
1057 // conditional branches on this comparison.
1058 // For example,
1059 //   if (a == 0) { ... }
1060 //   else if (a < 0) { ... }
1061 // can be executed by one compare and two conditional branches instead of
1062 // two pairs of a compare and a conditional branch.
1063 //
1064 // This method merges two compare instructions in two MBBs and modifies the
1065 // compare and conditional branch instructions if needed.
1066 // For the above example, the input for this pass looks like:
1067 //   cmplwi r3, 0
1068 //   beq    0, .LBB0_3
1069 //   cmpwi  r3, -1
1070 //   bgt    0, .LBB0_4
1071 // So, before merging two compares, we need to modify these instructions as
1072 //   cmpwi  r3, 0       ; cmplwi and cmpwi yield same result for beq
1073 //   beq    0, .LBB0_3
1074 //   cmpwi  r3, 0       ; greather than -1 means greater or equal to 0
1075 //   bge    0, .LBB0_4
1076
1077 bool PPCMIPeephole::eliminateRedundantCompare(void) {
1078   bool Simplified = false;
1079
1080   for (MachineBasicBlock &MBB2 : *MF) {
1081     MachineBasicBlock *MBB1 = nullptr, *MBBtoMoveCmp = nullptr;
1082
1083     // For fully redundant case, we select two basic blocks MBB1 and MBB2
1084     // as an optimization target if
1085     // - both MBBs end with a conditional branch,
1086     // - MBB1 is the only predecessor of MBB2, and
1087     // - compare does not take a physical register as a operand in both MBBs.
1088     // In this case, eligibleForCompareElimination sets MBBtoMoveCmp nullptr.
1089     //
1090     // As partially redundant case, we additionally handle if MBB2 has one
1091     // additional predecessor, which has only one successor (MBB2).
1092     // In this case, we move the compare instruction originally in MBB2 into
1093     // MBBtoMoveCmp. This partially redundant case is typically appear by
1094     // compiling a while loop; here, MBBtoMoveCmp is the loop preheader.
1095     //
1096     // Overview of CFG of related basic blocks
1097     // Fully redundant case        Partially redundant case
1098     //   --------                   ----------------  --------
1099     //   | MBB1 | (w/ 2 succ)       | MBBtoMoveCmp |  | MBB1 | (w/ 2 succ)
1100     //   --------                   ----------------  --------
1101     //      |    \                     (w/ 1 succ) \     |    \
1102     //      |     \                                 \    |     \
1103     //      |                                        \   |
1104     //   --------                                     --------
1105     //   | MBB2 | (w/ 1 pred                          | MBB2 | (w/ 2 pred
1106     //   -------- and 2 succ)                         -------- and 2 succ)
1107     //      |    \                                       |    \
1108     //      |     \                                      |     \
1109     //
1110     if (!eligibleForCompareElimination(MBB2, MBB1, MBBtoMoveCmp, MRI))
1111       continue;
1112
1113     MachineInstr *BI1   = &*MBB1->getFirstInstrTerminator();
1114     MachineInstr *CMPI1 = MRI->getVRegDef(BI1->getOperand(1).getReg());
1115
1116     MachineInstr *BI2   = &*MBB2.getFirstInstrTerminator();
1117     MachineInstr *CMPI2 = MRI->getVRegDef(BI2->getOperand(1).getReg());
1118     bool IsPartiallyRedundant = (MBBtoMoveCmp != nullptr);
1119
1120     // We cannot optimize an unsupported compare opcode or
1121     // a mix of 32-bit and 64-bit comaprisons
1122     if (!isSupportedCmpOp(CMPI1->getOpcode()) ||
1123         !isSupportedCmpOp(CMPI2->getOpcode()) ||
1124         is64bitCmpOp(CMPI1->getOpcode()) != is64bitCmpOp(CMPI2->getOpcode()))
1125       continue;
1126
1127     unsigned NewOpCode = 0;
1128     unsigned NewPredicate1 = 0, NewPredicate2 = 0;
1129     int16_t Imm1 = 0, NewImm1 = 0, Imm2 = 0, NewImm2 = 0;
1130     bool SwapOperands = false;
1131
1132     if (CMPI1->getOpcode() != CMPI2->getOpcode()) {
1133       // Typically, unsigned comparison is used for equality check, but
1134       // we replace it with a signed comparison if the comparison
1135       // to be merged is a signed comparison.
1136       // In other cases of opcode mismatch, we cannot optimize this.
1137
1138       // We cannot change opcode when comparing against an immediate
1139       // if the most significant bit of the immediate is one
1140       // due to the difference in sign extension.
1141       auto CmpAgainstImmWithSignBit = [](MachineInstr *I) {
1142         if (!I->getOperand(2).isImm())
1143           return false;
1144         int16_t Imm = (int16_t)I->getOperand(2).getImm();
1145         return Imm < 0;
1146       };
1147
1148       if (isEqOrNe(BI2) && !CmpAgainstImmWithSignBit(CMPI2) &&
1149           CMPI1->getOpcode() == getSignedCmpOpCode(CMPI2->getOpcode()))
1150         NewOpCode = CMPI1->getOpcode();
1151       else if (isEqOrNe(BI1) && !CmpAgainstImmWithSignBit(CMPI1) &&
1152                getSignedCmpOpCode(CMPI1->getOpcode()) == CMPI2->getOpcode())
1153         NewOpCode = CMPI2->getOpcode();
1154       else continue;
1155     }
1156
1157     if (CMPI1->getOperand(2).isReg() && CMPI2->getOperand(2).isReg()) {
1158       // In case of comparisons between two registers, these two registers
1159       // must be same to merge two comparisons.
1160       unsigned Cmp1Operand1 = getSrcVReg(CMPI1->getOperand(1).getReg(),
1161                                          nullptr, nullptr, MRI);
1162       unsigned Cmp1Operand2 = getSrcVReg(CMPI1->getOperand(2).getReg(),
1163                                          nullptr, nullptr, MRI);
1164       unsigned Cmp2Operand1 = getSrcVReg(CMPI2->getOperand(1).getReg(),
1165                                          MBB1, &MBB2, MRI);
1166       unsigned Cmp2Operand2 = getSrcVReg(CMPI2->getOperand(2).getReg(),
1167                                          MBB1, &MBB2, MRI);
1168
1169       if (Cmp1Operand1 == Cmp2Operand1 && Cmp1Operand2 == Cmp2Operand2) {
1170         // Same pair of registers in the same order; ready to merge as is.
1171       }
1172       else if (Cmp1Operand1 == Cmp2Operand2 && Cmp1Operand2 == Cmp2Operand1) {
1173         // Same pair of registers in different order.
1174         // We reverse the predicate to merge compare instructions.
1175         PPC::Predicate Pred = (PPC::Predicate)BI2->getOperand(0).getImm();
1176         NewPredicate2 = (unsigned)PPC::getSwappedPredicate(Pred);
1177         // In case of partial redundancy, we need to swap operands
1178         // in another compare instruction.
1179         SwapOperands = true;
1180       }
1181       else continue;
1182     }
1183     else if (CMPI1->getOperand(2).isImm() && CMPI2->getOperand(2).isImm()) {
1184       // In case of comparisons between a register and an immediate,
1185       // the operand register must be same for two compare instructions.
1186       unsigned Cmp1Operand1 = getSrcVReg(CMPI1->getOperand(1).getReg(),
1187                                          nullptr, nullptr, MRI);
1188       unsigned Cmp2Operand1 = getSrcVReg(CMPI2->getOperand(1).getReg(),
1189                                          MBB1, &MBB2, MRI);
1190       if (Cmp1Operand1 != Cmp2Operand1)
1191         continue;
1192
1193       NewImm1 = Imm1 = (int16_t)CMPI1->getOperand(2).getImm();
1194       NewImm2 = Imm2 = (int16_t)CMPI2->getOperand(2).getImm();
1195
1196       // If immediate are not same, we try to adjust by changing predicate;
1197       // e.g. GT imm means GE (imm+1).
1198       if (Imm1 != Imm2 && (!isEqOrNe(BI2) || !isEqOrNe(BI1))) {
1199         int Diff = Imm1 - Imm2;
1200         if (Diff < -2 || Diff > 2)
1201           continue;
1202
1203         unsigned PredToInc1 = getPredicateToIncImm(BI1, CMPI1);
1204         unsigned PredToDec1 = getPredicateToDecImm(BI1, CMPI1);
1205         unsigned PredToInc2 = getPredicateToIncImm(BI2, CMPI2);
1206         unsigned PredToDec2 = getPredicateToDecImm(BI2, CMPI2);
1207         if (Diff == 2) {
1208           if (PredToInc2 && PredToDec1) {
1209             NewPredicate2 = PredToInc2;
1210             NewPredicate1 = PredToDec1;
1211             NewImm2++;
1212             NewImm1--;
1213           }
1214         }
1215         else if (Diff == 1) {
1216           if (PredToInc2) {
1217             NewImm2++;
1218             NewPredicate2 = PredToInc2;
1219           }
1220           else if (PredToDec1) {
1221             NewImm1--;
1222             NewPredicate1 = PredToDec1;
1223           }
1224         }
1225         else if (Diff == -1) {
1226           if (PredToDec2) {
1227             NewImm2--;
1228             NewPredicate2 = PredToDec2;
1229           }
1230           else if (PredToInc1) {
1231             NewImm1++;
1232             NewPredicate1 = PredToInc1;
1233           }
1234         }
1235         else if (Diff == -2) {
1236           if (PredToDec2 && PredToInc1) {
1237             NewPredicate2 = PredToDec2;
1238             NewPredicate1 = PredToInc1;
1239             NewImm2--;
1240             NewImm1++;
1241           }
1242         }
1243       }
1244
1245       // We cannot merge two compares if the immediates are not same.
1246       if (NewImm2 != NewImm1)
1247         continue;
1248     }
1249
1250     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Optimize two pairs of compare and branch:\n");
1251     LLVM_DEBUG(CMPI1->dump());
1252     LLVM_DEBUG(BI1->dump());
1253     LLVM_DEBUG(CMPI2->dump());
1254     LLVM_DEBUG(BI2->dump());
1255
1256     // We adjust opcode, predicates and immediate as we determined above.
1257     if (NewOpCode != 0 && NewOpCode != CMPI1->getOpcode()) {
1258       CMPI1->setDesc(TII->get(NewOpCode));
1259     }
1260     if (NewPredicate1) {
1261       BI1->getOperand(0).setImm(NewPredicate1);
1262     }
1263     if (NewPredicate2) {
1264       BI2->getOperand(0).setImm(NewPredicate2);
1265     }
1266     if (NewImm1 != Imm1) {
1267       CMPI1->getOperand(2).setImm(NewImm1);
1268     }
1269
1270     if (IsPartiallyRedundant) {
1271       // We touch up the compare instruction in MBB2 and move it to
1272       // a previous BB to handle partially redundant case.
1273       if (SwapOperands) {
1274         unsigned Op1 = CMPI2->getOperand(1).getReg();
1275         unsigned Op2 = CMPI2->getOperand(2).getReg();
1276         CMPI2->getOperand(1).setReg(Op2);
1277         CMPI2->getOperand(2).setReg(Op1);
1278       }
1279       if (NewImm2 != Imm2)
1280         CMPI2->getOperand(2).setImm(NewImm2);
1281
1282       for (int I = 1; I <= 2; I++) {
1283         if (CMPI2->getOperand(I).isReg()) {
1284           MachineInstr *Inst = MRI->getVRegDef(CMPI2->getOperand(I).getReg());
1285           if (Inst->getParent() != &MBB2)
1286             continue;
1287
1288           assert(Inst->getOpcode() == PPC::PHI &&
1289                  "We cannot support if an operand comes from this BB.");
1290           unsigned SrcReg = getIncomingRegForBlock(Inst, MBBtoMoveCmp);
1291           CMPI2->getOperand(I).setReg(SrcReg);
1292         }
1293       }
1294       auto I = MachineBasicBlock::iterator(MBBtoMoveCmp->getFirstTerminator());
1295       MBBtoMoveCmp->splice(I, &MBB2, MachineBasicBlock::iterator(CMPI2));
1296
1297       DebugLoc DL = CMPI2->getDebugLoc();
1298       unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(&PPC::CRRCRegClass);
1299       BuildMI(MBB2, MBB2.begin(), DL,
1300               TII->get(PPC::PHI), NewVReg)
1301         .addReg(BI1->getOperand(1).getReg()).addMBB(MBB1)
1302         .addReg(BI2->getOperand(1).getReg()).addMBB(MBBtoMoveCmp);
1303       BI2->getOperand(1).setReg(NewVReg);
1304     }
1305     else {
1306       // We finally eliminate compare instruction in MBB2.
1307       BI2->getOperand(1).setReg(BI1->getOperand(1).getReg());
1308       CMPI2->eraseFromParent();
1309     }
1310     BI2->getOperand(1).setIsKill(true);
1311     BI1->getOperand(1).setIsKill(false);
1312
1313     LLVM_DEBUG(dbgs() << "into a compare and two branches:\n");
1314     LLVM_DEBUG(CMPI1->dump());
1315     LLVM_DEBUG(BI1->dump());
1316     LLVM_DEBUG(BI2->dump());
1317     if (IsPartiallyRedundant) {
1318       LLVM_DEBUG(dbgs() << "The following compare is moved into "
1319                         << printMBBReference(*MBBtoMoveCmp)
1320                         << " to handle partial redundancy.\n");
1321       LLVM_DEBUG(CMPI2->dump());
1322     }
1323
1324     Simplified = true;
1325   }
1326
1327   return Simplified;
1328 }
1329
1330 // We miss the opportunity to emit an RLDIC when lowering jump tables
1331 // since ISEL sees only a single basic block. When selecting, the clear
1332 // and shift left will be in different blocks.
1333 bool PPCMIPeephole::emitRLDICWhenLoweringJumpTables(MachineInstr &MI) {
1334   if (MI.getOpcode() != PPC::RLDICR)
1335     return false;
1336
1337   unsigned SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
1338   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1339     return false;
1340
1341   MachineInstr *SrcMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
1342   if (SrcMI->getOpcode() != PPC::RLDICL)
1343     return false;
1344
1345   MachineOperand MOpSHSrc = SrcMI->getOperand(2);
1346   MachineOperand MOpMBSrc = SrcMI->getOperand(3);
1347   MachineOperand MOpSHMI = MI.getOperand(2);
1348   MachineOperand MOpMEMI = MI.getOperand(3);
1349   if (!(MOpSHSrc.isImm() && MOpMBSrc.isImm() && MOpSHMI.isImm() &&
1350         MOpMEMI.isImm()))
1351     return false;
1352
1353   uint64_t SHSrc = MOpSHSrc.getImm();
1354   uint64_t MBSrc = MOpMBSrc.getImm();
1355   uint64_t SHMI = MOpSHMI.getImm();
1356   uint64_t MEMI = MOpMEMI.getImm();
1357   uint64_t NewSH = SHSrc + SHMI;
1358   uint64_t NewMB = MBSrc - SHMI;
1359   if (NewMB > 63 || NewSH > 63)
1360     return false;
1361
1362   // The bits cleared with RLDICL are [0, MBSrc).
1363   // The bits cleared with RLDICR are (MEMI, 63].
1364   // After the sequence, the bits cleared are:
1365   // [0, MBSrc-SHMI) and (MEMI, 63).
1366   //
1367   // The bits cleared with RLDIC are [0, NewMB) and (63-NewSH, 63].
1368   if ((63 - NewSH) != MEMI)
1369     return false;
1370
1371   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Converting pair: ");
1372   LLVM_DEBUG(SrcMI->dump());
1373   LLVM_DEBUG(MI.dump());
1374
1375   MI.setDesc(TII->get(PPC::RLDIC));
1376   MI.getOperand(1).setReg(SrcMI->getOperand(1).getReg());
1377   MI.getOperand(2).setImm(NewSH);
1378   MI.getOperand(3).setImm(NewMB);
1379
1380   LLVM_DEBUG(dbgs() << "To: ");
1381   LLVM_DEBUG(MI.dump());
1382   NumRotatesCollapsed++;
1383   return true;
1384 }
1385
1386 // For case in LLVM IR
1387 // entry:
1388 //   %iconv = sext i32 %index to i64
1389 //   br i1 undef label %true, label %false
1390 // true:
1391 //   %ptr = getelementptr inbounds i32, i32* null, i64 %iconv
1392 // ...
1393 // PPCISelLowering::combineSHL fails to combine, because sext and shl are in
1394 // different BBs when conducting instruction selection. We can do a peephole
1395 // optimization to combine these two instructions into extswsli after
1396 // instruction selection.
1397 bool PPCMIPeephole::combineSEXTAndSHL(MachineInstr &MI,
1398                                       MachineInstr *&ToErase) {
1399   if (MI.getOpcode() != PPC::RLDICR)
1400     return false;
1401
1402   if (!MF->getSubtarget<PPCSubtarget>().isISA3_0())
1403     return false;
1404
1405   assert(MI.getNumOperands() == 4 && "RLDICR should have 4 operands");
1406
1407   MachineOperand MOpSHMI = MI.getOperand(2);
1408   MachineOperand MOpMEMI = MI.getOperand(3);
1409   if (!(MOpSHMI.isImm() && MOpMEMI.isImm()))
1410     return false;
1411
1412   uint64_t SHMI = MOpSHMI.getImm();
1413   uint64_t MEMI = MOpMEMI.getImm();
1414   if (SHMI + MEMI != 63)
1415     return false;
1416
1417   unsigned SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
1418   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1419     return false;
1420
1421   MachineInstr *SrcMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
1422   if (SrcMI->getOpcode() != PPC::EXTSW &&
1423       SrcMI->getOpcode() != PPC::EXTSW_32_64)
1424     return false;
1425
1426   // If the register defined by extsw has more than one use, combination is not
1427   // needed.
1428   if (!MRI->hasOneNonDBGUse(SrcReg))
1429     return false;
1430
1431   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Combining pair: ");
1432   LLVM_DEBUG(SrcMI->dump());
1433   LLVM_DEBUG(MI.dump());
1434
1435   MachineInstr *NewInstr =
1436       BuildMI(*MI.getParent(), &MI, MI.getDebugLoc(),
1437               SrcMI->getOpcode() == PPC::EXTSW ? TII->get(PPC::EXTSWSLI)
1438                                                : TII->get(PPC::EXTSWSLI_32_64),
1439               MI.getOperand(0).getReg())
1440           .add(SrcMI->getOperand(1))
1441           .add(MOpSHMI);
1442   (void)NewInstr;
1443
1444   LLVM_DEBUG(dbgs() << "TO: ");
1445   LLVM_DEBUG(NewInstr->dump());
1446   ++NumEXTSWAndSLDICombined;
1447   ToErase = &MI;
1448   // SrcMI, which is extsw, is of no use now, erase it.
1449   SrcMI->eraseFromParent();
1450   return true;
1451 }
1452
1453 } // end default namespace
1454
1455 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PPCMIPeephole, DEBUG_TYPE,
1456                       "PowerPC MI Peephole Optimization", false, false)
1457 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineBlockFrequencyInfo)
1458 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
1459 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachinePostDominatorTree)
1460 INITIALIZE_PASS_END(PPCMIPeephole, DEBUG_TYPE,
1461                     "PowerPC MI Peephole Optimization", false, false)
1462
1463 char PPCMIPeephole::ID = 0;
1464 FunctionPass*
1465 llvm::createPPCMIPeepholePass() { return new PPCMIPeephole(); }
1466