]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - lib/Transforms/InstCombine/InstCombineLoadStoreAlloca.cpp
Vendor import of llvm trunk r291012:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineLoadStoreAlloca.cpp
1 //===- InstCombineLoadStoreAlloca.cpp -------------------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the visit functions for load, store and alloca.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "InstCombineInternal.h"
15 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
16 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
17 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
18 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
19 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
20 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
21 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
25 using namespace llvm;
26
27 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
28
29 STATISTIC(NumDeadStore,    "Number of dead stores eliminated");
30 STATISTIC(NumGlobalCopies, "Number of allocas copied from constant global");
31
32 /// pointsToConstantGlobal - Return true if V (possibly indirectly) points to
33 /// some part of a constant global variable.  This intentionally only accepts
34 /// constant expressions because we can't rewrite arbitrary instructions.
35 static bool pointsToConstantGlobal(Value *V) {
36   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
37     return GV->isConstant();
38
39   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
40     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
41         CE->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast ||
42         CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
43       return pointsToConstantGlobal(CE->getOperand(0));
44   }
45   return false;
46 }
47
48 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Recursively walk the uses of a (derived)
49 /// pointer to an alloca.  Ignore any reads of the pointer, return false if we
50 /// see any stores or other unknown uses.  If we see pointer arithmetic, keep
51 /// track of whether it moves the pointer (with IsOffset) but otherwise traverse
52 /// the uses.  If we see a memcpy/memmove that targets an unoffseted pointer to
53 /// the alloca, and if the source pointer is a pointer to a constant global, we
54 /// can optimize this.
55 static bool
56 isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, MemTransferInst *&TheCopy,
57                                SmallVectorImpl<Instruction *> &ToDelete) {
58   // We track lifetime intrinsics as we encounter them.  If we decide to go
59   // ahead and replace the value with the global, this lets the caller quickly
60   // eliminate the markers.
61
62   SmallVector<std::pair<Value *, bool>, 35> ValuesToInspect;
63   ValuesToInspect.emplace_back(V, false);
64   while (!ValuesToInspect.empty()) {
65     auto ValuePair = ValuesToInspect.pop_back_val();
66     const bool IsOffset = ValuePair.second;
67     for (auto &U : ValuePair.first->uses()) {
68       auto *I = cast<Instruction>(U.getUser());
69
70       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
71         // Ignore non-volatile loads, they are always ok.
72         if (!LI->isSimple()) return false;
73         continue;
74       }
75
76       if (isa<BitCastInst>(I) || isa<AddrSpaceCastInst>(I)) {
77         // If uses of the bitcast are ok, we are ok.
78         ValuesToInspect.emplace_back(I, IsOffset);
79         continue;
80       }
81       if (auto *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
82         // If the GEP has all zero indices, it doesn't offset the pointer. If it
83         // doesn't, it does.
84         ValuesToInspect.emplace_back(I, IsOffset || !GEP->hasAllZeroIndices());
85         continue;
86       }
87
88       if (auto CS = CallSite(I)) {
89         // If this is the function being called then we treat it like a load and
90         // ignore it.
91         if (CS.isCallee(&U))
92           continue;
93
94         unsigned DataOpNo = CS.getDataOperandNo(&U);
95         bool IsArgOperand = CS.isArgOperand(&U);
96
97         // Inalloca arguments are clobbered by the call.
98         if (IsArgOperand && CS.isInAllocaArgument(DataOpNo))
99           return false;
100
101         // If this is a readonly/readnone call site, then we know it is just a
102         // load (but one that potentially returns the value itself), so we can
103         // ignore it if we know that the value isn't captured.
104         if (CS.onlyReadsMemory() &&
105             (CS.getInstruction()->use_empty() || CS.doesNotCapture(DataOpNo)))
106           continue;
107
108         // If this is being passed as a byval argument, the caller is making a
109         // copy, so it is only a read of the alloca.
110         if (IsArgOperand && CS.isByValArgument(DataOpNo))
111           continue;
112       }
113
114       // Lifetime intrinsics can be handled by the caller.
115       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
116         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
117             II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
118           assert(II->use_empty() && "Lifetime markers have no result to use!");
119           ToDelete.push_back(II);
120           continue;
121         }
122       }
123
124       // If this is isn't our memcpy/memmove, reject it as something we can't
125       // handle.
126       MemTransferInst *MI = dyn_cast<MemTransferInst>(I);
127       if (!MI)
128         return false;
129
130       // If the transfer is using the alloca as a source of the transfer, then
131       // ignore it since it is a load (unless the transfer is volatile).
132       if (U.getOperandNo() == 1) {
133         if (MI->isVolatile()) return false;
134         continue;
135       }
136
137       // If we already have seen a copy, reject the second one.
138       if (TheCopy) return false;
139
140       // If the pointer has been offset from the start of the alloca, we can't
141       // safely handle this.
142       if (IsOffset) return false;
143
144       // If the memintrinsic isn't using the alloca as the dest, reject it.
145       if (U.getOperandNo() != 0) return false;
146
147       // If the source of the memcpy/move is not a constant global, reject it.
148       if (!pointsToConstantGlobal(MI->getSource()))
149         return false;
150
151       // Otherwise, the transform is safe.  Remember the copy instruction.
152       TheCopy = MI;
153     }
154   }
155   return true;
156 }
157
158 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Return true if the specified alloca is only
159 /// modified by a copy from a constant global.  If we can prove this, we can
160 /// replace any uses of the alloca with uses of the global directly.
161 static MemTransferInst *
162 isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI,
163                                SmallVectorImpl<Instruction *> &ToDelete) {
164   MemTransferInst *TheCopy = nullptr;
165   if (isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI, TheCopy, ToDelete))
166     return TheCopy;
167   return nullptr;
168 }
169
170 static Instruction *simplifyAllocaArraySize(InstCombiner &IC, AllocaInst &AI) {
171   // Check for array size of 1 (scalar allocation).
172   if (!AI.isArrayAllocation()) {
173     // i32 1 is the canonical array size for scalar allocations.
174     if (AI.getArraySize()->getType()->isIntegerTy(32))
175       return nullptr;
176
177     // Canonicalize it.
178     Value *V = IC.Builder->getInt32(1);
179     AI.setOperand(0, V);
180     return &AI;
181   }
182
183   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
184   if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
185     Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
186     AllocaInst *New = IC.Builder->CreateAlloca(NewTy, nullptr, AI.getName());
187     New->setAlignment(AI.getAlignment());
188
189     // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
190     // allocas if possible...also skip interleaved debug info
191     //
192     BasicBlock::iterator It(New);
193     while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It))
194       ++It;
195
196     // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
197     // insert our getelementptr instruction...
198     //
199     Type *IdxTy = IC.getDataLayout().getIntPtrType(AI.getType());
200     Value *NullIdx = Constant::getNullValue(IdxTy);
201     Value *Idx[2] = {NullIdx, NullIdx};
202     Instruction *GEP =
203         GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, New->getName() + ".sub");
204     IC.InsertNewInstBefore(GEP, *It);
205
206     // Now make everything use the getelementptr instead of the original
207     // allocation.
208     return IC.replaceInstUsesWith(AI, GEP);
209   }
210
211   if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize()))
212     return IC.replaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
213
214   // Ensure that the alloca array size argument has type intptr_t, so that
215   // any casting is exposed early.
216   Type *IntPtrTy = IC.getDataLayout().getIntPtrType(AI.getType());
217   if (AI.getArraySize()->getType() != IntPtrTy) {
218     Value *V = IC.Builder->CreateIntCast(AI.getArraySize(), IntPtrTy, false);
219     AI.setOperand(0, V);
220     return &AI;
221   }
222
223   return nullptr;
224 }
225
226 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
227   if (auto *I = simplifyAllocaArraySize(*this, AI))
228     return I;
229
230   if (AI.getAllocatedType()->isSized()) {
231     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
232     if (AI.getAlignment() == 0)
233       AI.setAlignment(DL.getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
234
235     // Move all alloca's of zero byte objects to the entry block and merge them
236     // together.  Note that we only do this for alloca's, because malloc should
237     // allocate and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
238     if (DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0) {
239       // For a zero sized alloca there is no point in doing an array allocation.
240       // This is helpful if the array size is a complicated expression not used
241       // elsewhere.
242       if (AI.isArrayAllocation()) {
243         AI.setOperand(0, ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), 1));
244         return &AI;
245       }
246
247       // Get the first instruction in the entry block.
248       BasicBlock &EntryBlock = AI.getParent()->getParent()->getEntryBlock();
249       Instruction *FirstInst = EntryBlock.getFirstNonPHIOrDbg();
250       if (FirstInst != &AI) {
251         // If the entry block doesn't start with a zero-size alloca then move
252         // this one to the start of the entry block.  There is no problem with
253         // dominance as the array size was forced to a constant earlier already.
254         AllocaInst *EntryAI = dyn_cast<AllocaInst>(FirstInst);
255         if (!EntryAI || !EntryAI->getAllocatedType()->isSized() ||
256             DL.getTypeAllocSize(EntryAI->getAllocatedType()) != 0) {
257           AI.moveBefore(FirstInst);
258           return &AI;
259         }
260
261         // If the alignment of the entry block alloca is 0 (unspecified),
262         // assign it the preferred alignment.
263         if (EntryAI->getAlignment() == 0)
264           EntryAI->setAlignment(
265               DL.getPrefTypeAlignment(EntryAI->getAllocatedType()));
266         // Replace this zero-sized alloca with the one at the start of the entry
267         // block after ensuring that the address will be aligned enough for both
268         // types.
269         unsigned MaxAlign = std::max(EntryAI->getAlignment(),
270                                      AI.getAlignment());
271         EntryAI->setAlignment(MaxAlign);
272         if (AI.getType() != EntryAI->getType())
273           return new BitCastInst(EntryAI, AI.getType());
274         return replaceInstUsesWith(AI, EntryAI);
275       }
276     }
277   }
278
279   if (AI.getAlignment()) {
280     // Check to see if this allocation is only modified by a memcpy/memmove from
281     // a constant global whose alignment is equal to or exceeds that of the
282     // allocation.  If this is the case, we can change all users to use
283     // the constant global instead.  This is commonly produced by the CFE by
284     // constructs like "void foo() { int A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9...}; }" if 'A'
285     // is only subsequently read.
286     SmallVector<Instruction *, 4> ToDelete;
287     if (MemTransferInst *Copy = isOnlyCopiedFromConstantGlobal(&AI, ToDelete)) {
288       unsigned SourceAlign = getOrEnforceKnownAlignment(
289           Copy->getSource(), AI.getAlignment(), DL, &AI, &AC, &DT);
290       if (AI.getAlignment() <= SourceAlign) {
291         DEBUG(dbgs() << "Found alloca equal to global: " << AI << '\n');
292         DEBUG(dbgs() << "  memcpy = " << *Copy << '\n');
293         for (unsigned i = 0, e = ToDelete.size(); i != e; ++i)
294           eraseInstFromFunction(*ToDelete[i]);
295         Constant *TheSrc = cast<Constant>(Copy->getSource());
296         Constant *Cast
297           = ConstantExpr::getPointerBitCastOrAddrSpaceCast(TheSrc, AI.getType());
298         Instruction *NewI = replaceInstUsesWith(AI, Cast);
299         eraseInstFromFunction(*Copy);
300         ++NumGlobalCopies;
301         return NewI;
302       }
303     }
304   }
305
306   // At last, use the generic allocation site handler to aggressively remove
307   // unused allocas.
308   return visitAllocSite(AI);
309 }
310
311 // Are we allowed to form a atomic load or store of this type?
312 static bool isSupportedAtomicType(Type *Ty) {
313   return Ty->isIntegerTy() || Ty->isPointerTy() || Ty->isFloatingPointTy();
314 }
315
316 /// \brief Helper to combine a load to a new type.
317 ///
318 /// This just does the work of combining a load to a new type. It handles
319 /// metadata, etc., and returns the new instruction. The \c NewTy should be the
320 /// loaded *value* type. This will convert it to a pointer, cast the operand to
321 /// that pointer type, load it, etc.
322 ///
323 /// Note that this will create all of the instructions with whatever insert
324 /// point the \c InstCombiner currently is using.
325 static LoadInst *combineLoadToNewType(InstCombiner &IC, LoadInst &LI, Type *NewTy,
326                                       const Twine &Suffix = "") {
327   assert((!LI.isAtomic() || isSupportedAtomicType(NewTy)) &&
328          "can't fold an atomic load to requested type");
329   
330   Value *Ptr = LI.getPointerOperand();
331   unsigned AS = LI.getPointerAddressSpace();
332   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 8> MD;
333   LI.getAllMetadata(MD);
334
335   LoadInst *NewLoad = IC.Builder->CreateAlignedLoad(
336       IC.Builder->CreateBitCast(Ptr, NewTy->getPointerTo(AS)),
337       LI.getAlignment(), LI.isVolatile(), LI.getName() + Suffix);
338   NewLoad->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
339   MDBuilder MDB(NewLoad->getContext());
340   for (const auto &MDPair : MD) {
341     unsigned ID = MDPair.first;
342     MDNode *N = MDPair.second;
343     // Note, essentially every kind of metadata should be preserved here! This
344     // routine is supposed to clone a load instruction changing *only its type*.
345     // The only metadata it makes sense to drop is metadata which is invalidated
346     // when the pointer type changes. This should essentially never be the case
347     // in LLVM, but we explicitly switch over only known metadata to be
348     // conservatively correct. If you are adding metadata to LLVM which pertains
349     // to loads, you almost certainly want to add it here.
350     switch (ID) {
351     case LLVMContext::MD_dbg:
352     case LLVMContext::MD_tbaa:
353     case LLVMContext::MD_prof:
354     case LLVMContext::MD_fpmath:
355     case LLVMContext::MD_tbaa_struct:
356     case LLVMContext::MD_invariant_load:
357     case LLVMContext::MD_alias_scope:
358     case LLVMContext::MD_noalias:
359     case LLVMContext::MD_nontemporal:
360     case LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access:
361       // All of these directly apply.
362       NewLoad->setMetadata(ID, N);
363       break;
364
365     case LLVMContext::MD_nonnull:
366       // This only directly applies if the new type is also a pointer.
367       if (NewTy->isPointerTy()) {
368         NewLoad->setMetadata(ID, N);
369         break;
370       }
371       // If it's integral now, translate it to !range metadata.
372       if (NewTy->isIntegerTy()) {
373         auto *ITy = cast<IntegerType>(NewTy);
374         auto *NullInt = ConstantExpr::getPtrToInt(
375             ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(Ptr->getType())), ITy);
376         auto *NonNullInt =
377             ConstantExpr::getAdd(NullInt, ConstantInt::get(ITy, 1));
378         NewLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_range,
379                              MDB.createRange(NonNullInt, NullInt));
380       }
381       break;
382     case LLVMContext::MD_align:
383     case LLVMContext::MD_dereferenceable:
384     case LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null:
385       // These only directly apply if the new type is also a pointer.
386       if (NewTy->isPointerTy())
387         NewLoad->setMetadata(ID, N);
388       break;
389     case LLVMContext::MD_range:
390       // FIXME: It would be nice to propagate this in some way, but the type
391       // conversions make it hard.
392
393       // If it's a pointer now and the range does not contain 0, make it !nonnull.
394       if (NewTy->isPointerTy()) {
395         unsigned BitWidth = IC.getDataLayout().getTypeSizeInBits(NewTy);
396         if (!getConstantRangeFromMetadata(*N).contains(APInt(BitWidth, 0))) {
397           MDNode *NN = MDNode::get(LI.getContext(), None);
398           NewLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_nonnull, NN);
399         }
400       }
401       break;
402     }
403   }
404   return NewLoad;
405 }
406
407 /// \brief Combine a store to a new type.
408 ///
409 /// Returns the newly created store instruction.
410 static StoreInst *combineStoreToNewValue(InstCombiner &IC, StoreInst &SI, Value *V) {
411   assert((!SI.isAtomic() || isSupportedAtomicType(V->getType())) &&
412          "can't fold an atomic store of requested type");
413   
414   Value *Ptr = SI.getPointerOperand();
415   unsigned AS = SI.getPointerAddressSpace();
416   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 8> MD;
417   SI.getAllMetadata(MD);
418
419   StoreInst *NewStore = IC.Builder->CreateAlignedStore(
420       V, IC.Builder->CreateBitCast(Ptr, V->getType()->getPointerTo(AS)),
421       SI.getAlignment(), SI.isVolatile());
422   NewStore->setAtomic(SI.getOrdering(), SI.getSynchScope());
423   for (const auto &MDPair : MD) {
424     unsigned ID = MDPair.first;
425     MDNode *N = MDPair.second;
426     // Note, essentially every kind of metadata should be preserved here! This
427     // routine is supposed to clone a store instruction changing *only its
428     // type*. The only metadata it makes sense to drop is metadata which is
429     // invalidated when the pointer type changes. This should essentially
430     // never be the case in LLVM, but we explicitly switch over only known
431     // metadata to be conservatively correct. If you are adding metadata to
432     // LLVM which pertains to stores, you almost certainly want to add it
433     // here.
434     switch (ID) {
435     case LLVMContext::MD_dbg:
436     case LLVMContext::MD_tbaa:
437     case LLVMContext::MD_prof:
438     case LLVMContext::MD_fpmath:
439     case LLVMContext::MD_tbaa_struct:
440     case LLVMContext::MD_alias_scope:
441     case LLVMContext::MD_noalias:
442     case LLVMContext::MD_nontemporal:
443     case LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access:
444       // All of these directly apply.
445       NewStore->setMetadata(ID, N);
446       break;
447
448     case LLVMContext::MD_invariant_load:
449     case LLVMContext::MD_nonnull:
450     case LLVMContext::MD_range:
451     case LLVMContext::MD_align:
452     case LLVMContext::MD_dereferenceable:
453     case LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null:
454       // These don't apply for stores.
455       break;
456     }
457   }
458
459   return NewStore;
460 }
461
462 /// \brief Combine loads to match the type of their uses' value after looking
463 /// through intervening bitcasts.
464 ///
465 /// The core idea here is that if the result of a load is used in an operation,
466 /// we should load the type most conducive to that operation. For example, when
467 /// loading an integer and converting that immediately to a pointer, we should
468 /// instead directly load a pointer.
469 ///
470 /// However, this routine must never change the width of a load or the number of
471 /// loads as that would introduce a semantic change. This combine is expected to
472 /// be a semantic no-op which just allows loads to more closely model the types
473 /// of their consuming operations.
474 ///
475 /// Currently, we also refuse to change the precise type used for an atomic load
476 /// or a volatile load. This is debatable, and might be reasonable to change
477 /// later. However, it is risky in case some backend or other part of LLVM is
478 /// relying on the exact type loaded to select appropriate atomic operations.
479 static Instruction *combineLoadToOperationType(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
480   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and ordered
481   // atomic loads here but it isn't clear that this is important.
482   if (!LI.isUnordered())
483     return nullptr;
484
485   if (LI.use_empty())
486     return nullptr;
487
488   // swifterror values can't be bitcasted.
489   if (LI.getPointerOperand()->isSwiftError())
490     return nullptr;
491
492   Type *Ty = LI.getType();
493   const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
494
495   // Try to canonicalize loads which are only ever stored to operate over
496   // integers instead of any other type. We only do this when the loaded type
497   // is sized and has a size exactly the same as its store size and the store
498   // size is a legal integer type.
499   if (!Ty->isIntegerTy() && Ty->isSized() &&
500       DL.isLegalInteger(DL.getTypeStoreSizeInBits(Ty)) &&
501       DL.getTypeStoreSizeInBits(Ty) == DL.getTypeSizeInBits(Ty) &&
502       !DL.isNonIntegralPointerType(Ty)) {
503     if (all_of(LI.users(), [&LI](User *U) {
504           auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(U);
505           return SI && SI->getPointerOperand() != &LI;
506         })) {
507       LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(
508           IC, LI,
509           Type::getIntNTy(LI.getContext(), DL.getTypeStoreSizeInBits(Ty)));
510       // Replace all the stores with stores of the newly loaded value.
511       for (auto UI = LI.user_begin(), UE = LI.user_end(); UI != UE;) {
512         auto *SI = cast<StoreInst>(*UI++);
513         IC.Builder->SetInsertPoint(SI);
514         combineStoreToNewValue(IC, *SI, NewLoad);
515         IC.eraseInstFromFunction(*SI);
516       }
517       assert(LI.use_empty() && "Failed to remove all users of the load!");
518       // Return the old load so the combiner can delete it safely.
519       return &LI;
520     }
521   }
522
523   // Fold away bit casts of the loaded value by loading the desired type.
524   // We can do this for BitCastInsts as well as casts from and to pointer types,
525   // as long as those are noops (i.e., the source or dest type have the same
526   // bitwidth as the target's pointers).
527   if (LI.hasOneUse())
528     if (auto* CI = dyn_cast<CastInst>(LI.user_back()))
529       if (CI->isNoopCast(DL))
530         if (!LI.isAtomic() || isSupportedAtomicType(CI->getDestTy())) {
531           LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(IC, LI, CI->getDestTy());
532           CI->replaceAllUsesWith(NewLoad);
533           IC.eraseInstFromFunction(*CI);
534           return &LI;
535         }
536
537   // FIXME: We should also canonicalize loads of vectors when their elements are
538   // cast to other types.
539   return nullptr;
540 }
541
542 static Instruction *unpackLoadToAggregate(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
543   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and atomic
544   // stores here but it isn't clear that this is important.
545   if (!LI.isSimple())
546     return nullptr;
547
548   Type *T = LI.getType();
549   if (!T->isAggregateType())
550     return nullptr;
551
552   StringRef Name = LI.getName();
553   assert(LI.getAlignment() && "Alignment must be set at this point");
554
555   if (auto *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
556     // If the struct only have one element, we unpack.
557     auto NumElements = ST->getNumElements();
558     if (NumElements == 1) {
559       LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(IC, LI, ST->getTypeAtIndex(0U),
560                                                ".unpack");
561       return IC.replaceInstUsesWith(LI, IC.Builder->CreateInsertValue(
562         UndefValue::get(T), NewLoad, 0, Name));
563     }
564
565     // We don't want to break loads with padding here as we'd loose
566     // the knowledge that padding exists for the rest of the pipeline.
567     const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
568     auto *SL = DL.getStructLayout(ST);
569     if (SL->hasPadding())
570       return nullptr;
571
572     auto Align = LI.getAlignment();
573     if (!Align)
574       Align = DL.getABITypeAlignment(ST);
575
576     auto *Addr = LI.getPointerOperand();
577     auto *IdxType = Type::getInt32Ty(T->getContext());
578     auto *Zero = ConstantInt::get(IdxType, 0);
579
580     Value *V = UndefValue::get(T);
581     for (unsigned i = 0; i < NumElements; i++) {
582       Value *Indices[2] = {
583         Zero,
584         ConstantInt::get(IdxType, i),
585       };
586       auto *Ptr = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(ST, Addr, makeArrayRef(Indices),
587                                                 Name + ".elt");
588       auto EltAlign = MinAlign(Align, SL->getElementOffset(i));
589       auto *L = IC.Builder->CreateAlignedLoad(Ptr, EltAlign, Name + ".unpack");
590       V = IC.Builder->CreateInsertValue(V, L, i);
591     }
592
593     V->setName(Name);
594     return IC.replaceInstUsesWith(LI, V);
595   }
596
597   if (auto *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
598     auto *ET = AT->getElementType();
599     auto NumElements = AT->getNumElements();
600     if (NumElements == 1) {
601       LoadInst *NewLoad = combineLoadToNewType(IC, LI, ET, ".unpack");
602       return IC.replaceInstUsesWith(LI, IC.Builder->CreateInsertValue(
603         UndefValue::get(T), NewLoad, 0, Name));
604     }
605
606     // Bail out if the array is too large. Ideally we would like to optimize
607     // arrays of arbitrary size but this has a terrible impact on compile time.
608     // The threshold here is chosen arbitrarily, maybe needs a little bit of
609     // tuning.
610     if (NumElements > 1024)
611       return nullptr;
612
613     const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
614     auto EltSize = DL.getTypeAllocSize(ET);
615     auto Align = LI.getAlignment();
616     if (!Align)
617       Align = DL.getABITypeAlignment(T);
618
619     auto *Addr = LI.getPointerOperand();
620     auto *IdxType = Type::getInt64Ty(T->getContext());
621     auto *Zero = ConstantInt::get(IdxType, 0);
622
623     Value *V = UndefValue::get(T);
624     uint64_t Offset = 0;
625     for (uint64_t i = 0; i < NumElements; i++) {
626       Value *Indices[2] = {
627         Zero,
628         ConstantInt::get(IdxType, i),
629       };
630       auto *Ptr = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(AT, Addr, makeArrayRef(Indices),
631                                                 Name + ".elt");
632       auto *L = IC.Builder->CreateAlignedLoad(Ptr, MinAlign(Align, Offset),
633                                               Name + ".unpack");
634       V = IC.Builder->CreateInsertValue(V, L, i);
635       Offset += EltSize;
636     }
637
638     V->setName(Name);
639     return IC.replaceInstUsesWith(LI, V);
640   }
641
642   return nullptr;
643 }
644
645 // If we can determine that all possible objects pointed to by the provided
646 // pointer value are, not only dereferenceable, but also definitively less than
647 // or equal to the provided maximum size, then return true. Otherwise, return
648 // false (constant global values and allocas fall into this category).
649 //
650 // FIXME: This should probably live in ValueTracking (or similar).
651 static bool isObjectSizeLessThanOrEq(Value *V, uint64_t MaxSize,
652                                      const DataLayout &DL) {
653   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
654   SmallVector<Value *, 4> Worklist(1, V);
655
656   do {
657     Value *P = Worklist.pop_back_val();
658     P = P->stripPointerCasts();
659
660     if (!Visited.insert(P).second)
661       continue;
662
663     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
664       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
665       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
666       continue;
667     }
668
669     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
670       for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
671         Worklist.push_back(IncValue);
672       continue;
673     }
674
675     if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(P)) {
676       if (GA->isInterposable())
677         return false;
678       Worklist.push_back(GA->getAliasee());
679       continue;
680     }
681
682     // If we know how big this object is, and it is less than MaxSize, continue
683     // searching. Otherwise, return false.
684     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(P)) {
685       if (!AI->getAllocatedType()->isSized())
686         return false;
687
688       ConstantInt *CS = dyn_cast<ConstantInt>(AI->getArraySize());
689       if (!CS)
690         return false;
691
692       uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType());
693       // Make sure that, even if the multiplication below would wrap as an
694       // uint64_t, we still do the right thing.
695       if ((CS->getValue().zextOrSelf(128)*APInt(128, TypeSize)).ugt(MaxSize))
696         return false;
697       continue;
698     }
699
700     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
701       if (!GV->hasDefinitiveInitializer() || !GV->isConstant())
702         return false;
703
704       uint64_t InitSize = DL.getTypeAllocSize(GV->getValueType());
705       if (InitSize > MaxSize)
706         return false;
707       continue;
708     }
709
710     return false;
711   } while (!Worklist.empty());
712
713   return true;
714 }
715
716 // If we're indexing into an object of a known size, and the outer index is
717 // not a constant, but having any value but zero would lead to undefined
718 // behavior, replace it with zero.
719 //
720 // For example, if we have:
721 // @f.a = private unnamed_addr constant [1 x i32] [i32 12], align 4
722 // ...
723 // %arrayidx = getelementptr inbounds [1 x i32]* @f.a, i64 0, i64 %x
724 // ... = load i32* %arrayidx, align 4
725 // Then we know that we can replace %x in the GEP with i64 0.
726 //
727 // FIXME: We could fold any GEP index to zero that would cause UB if it were
728 // not zero. Currently, we only handle the first such index. Also, we could
729 // also search through non-zero constant indices if we kept track of the
730 // offsets those indices implied.
731 static bool canReplaceGEPIdxWithZero(InstCombiner &IC, GetElementPtrInst *GEPI,
732                                      Instruction *MemI, unsigned &Idx) {
733   if (GEPI->getNumOperands() < 2)
734     return false;
735
736   // Find the first non-zero index of a GEP. If all indices are zero, return
737   // one past the last index.
738   auto FirstNZIdx = [](const GetElementPtrInst *GEPI) {
739     unsigned I = 1;
740     for (unsigned IE = GEPI->getNumOperands(); I != IE; ++I) {
741       Value *V = GEPI->getOperand(I);
742       if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
743         if (CI->isZero())
744           continue;
745
746       break;
747     }
748
749     return I;
750   };
751
752   // Skip through initial 'zero' indices, and find the corresponding pointer
753   // type. See if the next index is not a constant.
754   Idx = FirstNZIdx(GEPI);
755   if (Idx == GEPI->getNumOperands())
756     return false;
757   if (isa<Constant>(GEPI->getOperand(Idx)))
758     return false;
759
760   SmallVector<Value *, 4> Ops(GEPI->idx_begin(), GEPI->idx_begin() + Idx);
761   Type *AllocTy =
762     GetElementPtrInst::getIndexedType(GEPI->getSourceElementType(), Ops);
763   if (!AllocTy || !AllocTy->isSized())
764     return false;
765   const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
766   uint64_t TyAllocSize = DL.getTypeAllocSize(AllocTy);
767
768   // If there are more indices after the one we might replace with a zero, make
769   // sure they're all non-negative. If any of them are negative, the overall
770   // address being computed might be before the base address determined by the
771   // first non-zero index.
772   auto IsAllNonNegative = [&]() {
773     for (unsigned i = Idx+1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
774       bool KnownNonNegative, KnownNegative;
775       IC.ComputeSignBit(GEPI->getOperand(i), KnownNonNegative,
776                         KnownNegative, 0, MemI);
777       if (KnownNonNegative)
778         continue;
779       return false;
780     }
781
782     return true;
783   };
784
785   // FIXME: If the GEP is not inbounds, and there are extra indices after the
786   // one we'll replace, those could cause the address computation to wrap
787   // (rendering the IsAllNonNegative() check below insufficient). We can do
788   // better, ignoring zero indices (and other indices we can prove small
789   // enough not to wrap).
790   if (Idx+1 != GEPI->getNumOperands() && !GEPI->isInBounds())
791     return false;
792
793   // Note that isObjectSizeLessThanOrEq will return true only if the pointer is
794   // also known to be dereferenceable.
795   return isObjectSizeLessThanOrEq(GEPI->getOperand(0), TyAllocSize, DL) &&
796          IsAllNonNegative();
797 }
798
799 // If we're indexing into an object with a variable index for the memory
800 // access, but the object has only one element, we can assume that the index
801 // will always be zero. If we replace the GEP, return it.
802 template <typename T>
803 static Instruction *replaceGEPIdxWithZero(InstCombiner &IC, Value *Ptr,
804                                           T &MemI) {
805   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
806     unsigned Idx;
807     if (canReplaceGEPIdxWithZero(IC, GEPI, &MemI, Idx)) {
808       Instruction *NewGEPI = GEPI->clone();
809       NewGEPI->setOperand(Idx,
810         ConstantInt::get(GEPI->getOperand(Idx)->getType(), 0));
811       NewGEPI->insertBefore(GEPI);
812       MemI.setOperand(MemI.getPointerOperandIndex(), NewGEPI);
813       return NewGEPI;
814     }
815   }
816
817   return nullptr;
818 }
819
820 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
821   Value *Op = LI.getOperand(0);
822
823   // Try to canonicalize the loaded type.
824   if (Instruction *Res = combineLoadToOperationType(*this, LI))
825     return Res;
826
827   // Attempt to improve the alignment.
828   unsigned KnownAlign = getOrEnforceKnownAlignment(
829       Op, DL.getPrefTypeAlignment(LI.getType()), DL, &LI, &AC, &DT);
830   unsigned LoadAlign = LI.getAlignment();
831   unsigned EffectiveLoadAlign =
832       LoadAlign != 0 ? LoadAlign : DL.getABITypeAlignment(LI.getType());
833
834   if (KnownAlign > EffectiveLoadAlign)
835     LI.setAlignment(KnownAlign);
836   else if (LoadAlign == 0)
837     LI.setAlignment(EffectiveLoadAlign);
838
839   // Replace GEP indices if possible.
840   if (Instruction *NewGEPI = replaceGEPIdxWithZero(*this, Op, LI)) {
841       Worklist.Add(NewGEPI);
842       return &LI;
843   }
844
845   if (Instruction *Res = unpackLoadToAggregate(*this, LI))
846     return Res;
847
848   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
849   // where there are several consecutive memory accesses to the same location,
850   // separated by a few arithmetic operations.
851   BasicBlock::iterator BBI(LI);
852   bool IsLoadCSE = false;
853   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(
854           &LI, LI.getParent(), BBI, DefMaxInstsToScan, AA, &IsLoadCSE)) {
855     if (IsLoadCSE)
856       combineMetadataForCSE(cast<LoadInst>(AvailableVal), &LI);
857
858     return replaceInstUsesWith(
859         LI, Builder->CreateBitOrPointerCast(AvailableVal, LI.getType(),
860                                             LI.getName() + ".cast"));
861   }
862
863   // None of the following transforms are legal for volatile/ordered atomic
864   // loads.  Most of them do apply for unordered atomics.
865   if (!LI.isUnordered()) return nullptr;
866
867   // load(gep null, ...) -> unreachable
868   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
869     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
870     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
871     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
872       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
873       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
874       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
875       // CFG.
876       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
877                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
878       return replaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
879     }
880   }
881
882   // load null/undef -> unreachable
883   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
884   if (isa<UndefValue>(Op) ||
885       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
886     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
887     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
888     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
889     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
890                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
891     return replaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
892   }
893
894   if (Op->hasOneUse()) {
895     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
896     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
897     // exposes redundancy in the code.
898     //
899     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
900     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
901     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
902     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
903     // unconditionally.
904     //
905     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
906       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
907       unsigned Align = LI.getAlignment();
908       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), Align, DL, SI) &&
909           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), Align, DL, SI)) {
910         LoadInst *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
911                                            SI->getOperand(1)->getName()+".val");
912         LoadInst *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
913                                            SI->getOperand(2)->getName()+".val");
914         assert(LI.isUnordered() && "implied by above");
915         V1->setAlignment(Align);
916         V1->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
917         V2->setAlignment(Align);
918         V2->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
919         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
920       }
921
922       // load (select (cond, null, P)) -> load P
923       if (isa<ConstantPointerNull>(SI->getOperand(1)) &&
924           LI.getPointerAddressSpace() == 0) {
925         LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
926         return &LI;
927       }
928
929       // load (select (cond, P, null)) -> load P
930       if (isa<ConstantPointerNull>(SI->getOperand(2)) &&
931           LI.getPointerAddressSpace() == 0) {
932         LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
933         return &LI;
934       }
935     }
936   }
937   return nullptr;
938 }
939
940 /// \brief Look for extractelement/insertvalue sequence that acts like a bitcast.
941 ///
942 /// \returns underlying value that was "cast", or nullptr otherwise.
943 ///
944 /// For example, if we have:
945 ///
946 ///     %E0 = extractelement <2 x double> %U, i32 0
947 ///     %V0 = insertvalue [2 x double] undef, double %E0, 0
948 ///     %E1 = extractelement <2 x double> %U, i32 1
949 ///     %V1 = insertvalue [2 x double] %V0, double %E1, 1
950 ///
951 /// and the layout of a <2 x double> is isomorphic to a [2 x double],
952 /// then %V1 can be safely approximated by a conceptual "bitcast" of %U.
953 /// Note that %U may contain non-undef values where %V1 has undef.
954 static Value *likeBitCastFromVector(InstCombiner &IC, Value *V) {
955   Value *U = nullptr;
956   while (auto *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
957     auto *E = dyn_cast<ExtractElementInst>(IV->getInsertedValueOperand());
958     if (!E)
959       return nullptr;
960     auto *W = E->getVectorOperand();
961     if (!U)
962       U = W;
963     else if (U != W)
964       return nullptr;
965     auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E->getIndexOperand());
966     if (!CI || IV->getNumIndices() != 1 || CI->getZExtValue() != *IV->idx_begin())
967       return nullptr;
968     V = IV->getAggregateOperand();
969   }
970   if (!isa<UndefValue>(V) ||!U)
971     return nullptr;
972
973   auto *UT = cast<VectorType>(U->getType());
974   auto *VT = V->getType();
975   // Check that types UT and VT are bitwise isomorphic.
976   const auto &DL = IC.getDataLayout();
977   if (DL.getTypeStoreSizeInBits(UT) != DL.getTypeStoreSizeInBits(VT)) {
978     return nullptr;
979   }
980   if (auto *AT = dyn_cast<ArrayType>(VT)) {
981     if (AT->getNumElements() != UT->getNumElements())
982       return nullptr;
983   } else {
984     auto *ST = cast<StructType>(VT);
985     if (ST->getNumElements() != UT->getNumElements())
986       return nullptr;
987     for (const auto *EltT : ST->elements()) {
988       if (EltT != UT->getElementType())
989         return nullptr;
990     }
991   }
992   return U;
993 }
994
995 /// \brief Combine stores to match the type of value being stored.
996 ///
997 /// The core idea here is that the memory does not have any intrinsic type and
998 /// where we can we should match the type of a store to the type of value being
999 /// stored.
1000 ///
1001 /// However, this routine must never change the width of a store or the number of
1002 /// stores as that would introduce a semantic change. This combine is expected to
1003 /// be a semantic no-op which just allows stores to more closely model the types
1004 /// of their incoming values.
1005 ///
1006 /// Currently, we also refuse to change the precise type used for an atomic or
1007 /// volatile store. This is debatable, and might be reasonable to change later.
1008 /// However, it is risky in case some backend or other part of LLVM is relying
1009 /// on the exact type stored to select appropriate atomic operations.
1010 ///
1011 /// \returns true if the store was successfully combined away. This indicates
1012 /// the caller must erase the store instruction. We have to let the caller erase
1013 /// the store instruction as otherwise there is no way to signal whether it was
1014 /// combined or not: IC.EraseInstFromFunction returns a null pointer.
1015 static bool combineStoreToValueType(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
1016   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and ordered
1017   // atomic stores here but it isn't clear that this is important.
1018   if (!SI.isUnordered())
1019     return false;
1020
1021   // swifterror values can't be bitcasted.
1022   if (SI.getPointerOperand()->isSwiftError())
1023     return false;
1024
1025   Value *V = SI.getValueOperand();
1026
1027   // Fold away bit casts of the stored value by storing the original type.
1028   if (auto *BC = dyn_cast<BitCastInst>(V)) {
1029     V = BC->getOperand(0);
1030     if (!SI.isAtomic() || isSupportedAtomicType(V->getType())) {
1031       combineStoreToNewValue(IC, SI, V);
1032       return true;
1033     }
1034   }
1035
1036   if (Value *U = likeBitCastFromVector(IC, V))
1037     if (!SI.isAtomic() || isSupportedAtomicType(U->getType())) {
1038       combineStoreToNewValue(IC, SI, U);
1039       return true;
1040     }
1041
1042   // FIXME: We should also canonicalize stores of vectors when their elements
1043   // are cast to other types.
1044   return false;
1045 }
1046
1047 static bool unpackStoreToAggregate(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
1048   // FIXME: We could probably with some care handle both volatile and atomic
1049   // stores here but it isn't clear that this is important.
1050   if (!SI.isSimple())
1051     return false;
1052
1053   Value *V = SI.getValueOperand();
1054   Type *T = V->getType();
1055
1056   if (!T->isAggregateType())
1057     return false;
1058
1059   if (auto *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
1060     // If the struct only have one element, we unpack.
1061     unsigned Count = ST->getNumElements();
1062     if (Count == 1) {
1063       V = IC.Builder->CreateExtractValue(V, 0);
1064       combineStoreToNewValue(IC, SI, V);
1065       return true;
1066     }
1067
1068     // We don't want to break loads with padding here as we'd loose
1069     // the knowledge that padding exists for the rest of the pipeline.
1070     const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
1071     auto *SL = DL.getStructLayout(ST);
1072     if (SL->hasPadding())
1073       return false;
1074
1075     auto Align = SI.getAlignment();
1076     if (!Align)
1077       Align = DL.getABITypeAlignment(ST);
1078
1079     SmallString<16> EltName = V->getName();
1080     EltName += ".elt";
1081     auto *Addr = SI.getPointerOperand();
1082     SmallString<16> AddrName = Addr->getName();
1083     AddrName += ".repack";
1084
1085     auto *IdxType = Type::getInt32Ty(ST->getContext());
1086     auto *Zero = ConstantInt::get(IdxType, 0);
1087     for (unsigned i = 0; i < Count; i++) {
1088       Value *Indices[2] = {
1089         Zero,
1090         ConstantInt::get(IdxType, i),
1091       };
1092       auto *Ptr = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(ST, Addr, makeArrayRef(Indices),
1093                                                 AddrName);
1094       auto *Val = IC.Builder->CreateExtractValue(V, i, EltName);
1095       auto EltAlign = MinAlign(Align, SL->getElementOffset(i));
1096       IC.Builder->CreateAlignedStore(Val, Ptr, EltAlign);
1097     }
1098
1099     return true;
1100   }
1101
1102   if (auto *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
1103     // If the array only have one element, we unpack.
1104     auto NumElements = AT->getNumElements();
1105     if (NumElements == 1) {
1106       V = IC.Builder->CreateExtractValue(V, 0);
1107       combineStoreToNewValue(IC, SI, V);
1108       return true;
1109     }
1110
1111     // Bail out if the array is too large. Ideally we would like to optimize
1112     // arrays of arbitrary size but this has a terrible impact on compile time.
1113     // The threshold here is chosen arbitrarily, maybe needs a little bit of
1114     // tuning.
1115     if (NumElements > 1024)
1116       return false;
1117
1118     const DataLayout &DL = IC.getDataLayout();
1119     auto EltSize = DL.getTypeAllocSize(AT->getElementType());
1120     auto Align = SI.getAlignment();
1121     if (!Align)
1122       Align = DL.getABITypeAlignment(T);
1123
1124     SmallString<16> EltName = V->getName();
1125     EltName += ".elt";
1126     auto *Addr = SI.getPointerOperand();
1127     SmallString<16> AddrName = Addr->getName();
1128     AddrName += ".repack";
1129
1130     auto *IdxType = Type::getInt64Ty(T->getContext());
1131     auto *Zero = ConstantInt::get(IdxType, 0);
1132
1133     uint64_t Offset = 0;
1134     for (uint64_t i = 0; i < NumElements; i++) {
1135       Value *Indices[2] = {
1136         Zero,
1137         ConstantInt::get(IdxType, i),
1138       };
1139       auto *Ptr = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(AT, Addr, makeArrayRef(Indices),
1140                                                 AddrName);
1141       auto *Val = IC.Builder->CreateExtractValue(V, i, EltName);
1142       auto EltAlign = MinAlign(Align, Offset);
1143       IC.Builder->CreateAlignedStore(Val, Ptr, EltAlign);
1144       Offset += EltSize;
1145     }
1146
1147     return true;
1148   }
1149
1150   return false;
1151 }
1152
1153 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
1154 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
1155 /// value in code like this:
1156 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
1157 ///   store i32 0, i32* %t0
1158 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
1159 ///   %t2 = load i32* %t1
1160 ///
1161 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
1162   // Test if the values are trivially equivalent.
1163   if (A == B) return true;
1164
1165   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
1166   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
1167   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
1168   // means that they'll always either have the same value or one of them
1169   // will have an undefined value.
1170   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
1171       isa<CastInst>(A) ||
1172       isa<PHINode>(A) ||
1173       isa<GetElementPtrInst>(A))
1174     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
1175       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
1176         return true;
1177
1178   // Otherwise they may not be equivalent.
1179   return false;
1180 }
1181
1182 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
1183   Value *Val = SI.getOperand(0);
1184   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
1185
1186   // Try to canonicalize the stored type.
1187   if (combineStoreToValueType(*this, SI))
1188     return eraseInstFromFunction(SI);
1189
1190   // Attempt to improve the alignment.
1191   unsigned KnownAlign = getOrEnforceKnownAlignment(
1192       Ptr, DL.getPrefTypeAlignment(Val->getType()), DL, &SI, &AC, &DT);
1193   unsigned StoreAlign = SI.getAlignment();
1194   unsigned EffectiveStoreAlign =
1195       StoreAlign != 0 ? StoreAlign : DL.getABITypeAlignment(Val->getType());
1196
1197   if (KnownAlign > EffectiveStoreAlign)
1198     SI.setAlignment(KnownAlign);
1199   else if (StoreAlign == 0)
1200     SI.setAlignment(EffectiveStoreAlign);
1201
1202   // Try to canonicalize the stored type.
1203   if (unpackStoreToAggregate(*this, SI))
1204     return eraseInstFromFunction(SI);
1205
1206   // Replace GEP indices if possible.
1207   if (Instruction *NewGEPI = replaceGEPIdxWithZero(*this, Ptr, SI)) {
1208       Worklist.Add(NewGEPI);
1209       return &SI;
1210   }
1211
1212   // Don't hack volatile/ordered stores.
1213   // FIXME: Some bits are legal for ordered atomic stores; needs refactoring.
1214   if (!SI.isUnordered()) return nullptr;
1215
1216   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
1217   // alloca dead.
1218   if (Ptr->hasOneUse()) {
1219     if (isa<AllocaInst>(Ptr))
1220       return eraseInstFromFunction(SI);
1221     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
1222       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
1223         if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse())
1224           return eraseInstFromFunction(SI);
1225       }
1226     }
1227   }
1228
1229   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
1230   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
1231   // situation often occurs with bitfield accesses.
1232   BasicBlock::iterator BBI(SI);
1233   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
1234        --ScanInsts) {
1235     --BBI;
1236     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
1237     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
1238     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
1239         (isa<BitCastInst>(BBI) && BBI->getType()->isPointerTy())) {
1240       ScanInsts++;
1241       continue;
1242     }
1243
1244     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
1245       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
1246       if (PrevSI->isUnordered() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
1247                                                         SI.getOperand(1))) {
1248         ++NumDeadStore;
1249         ++BBI;
1250         eraseInstFromFunction(*PrevSI);
1251         continue;
1252       }
1253       break;
1254     }
1255
1256     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
1257     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
1258     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
1259     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
1260       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr)) {
1261         assert(SI.isUnordered() && "can't eliminate ordering operation");
1262         return eraseInstFromFunction(SI);
1263       }
1264
1265       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
1266       // may not be dead.
1267       break;
1268     }
1269
1270     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
1271     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
1272       break;
1273   }
1274
1275   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
1276   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
1277     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
1278       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
1279       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
1280         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
1281     }
1282     return nullptr;  // Do not modify these!
1283   }
1284
1285   // store undef, Ptr -> noop
1286   if (isa<UndefValue>(Val))
1287     return eraseInstFromFunction(SI);
1288
1289   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
1290   // excepting debug info instructions), and if the block ends with an
1291   // unconditional branch, try to move it to the successor block.
1292   BBI = SI.getIterator();
1293   do {
1294     ++BBI;
1295   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
1296            (isa<BitCastInst>(BBI) && BBI->getType()->isPointerTy()));
1297   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
1298     if (BI->isUnconditional())
1299       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
1300         return nullptr;  // xform done!
1301
1302   return nullptr;
1303 }
1304
1305 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
1306 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
1307 /// into a phi node with a store in the successor.
1308 ///
1309 /// Simplify things like:
1310 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
1311 /// into a phi node with a store in the successor.
1312 ///
1313 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
1314   assert(SI.isUnordered() &&
1315          "this code has not been auditted for volatile or ordered store case");
1316
1317   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
1318
1319   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
1320   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
1321   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
1322   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
1323
1324   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
1325   // the other predecessor.
1326   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
1327   BasicBlock *P = *PI;
1328   BasicBlock *OtherBB = nullptr;
1329
1330   if (P != StoreBB)
1331     OtherBB = P;
1332
1333   if (++PI == pred_end(DestBB))
1334     return false;
1335
1336   P = *PI;
1337   if (P != StoreBB) {
1338     if (OtherBB)
1339       return false;
1340     OtherBB = P;
1341   }
1342   if (++PI != pred_end(DestBB))
1343     return false;
1344
1345   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
1346   // for example, if SI is in an infinite loop)
1347   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
1348     return false;
1349
1350   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
1351   BasicBlock::iterator BBI(OtherBB->getTerminator());
1352   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
1353   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
1354     return false;
1355
1356   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
1357   // else' case.  there is an instruction before the branch.
1358   StoreInst *OtherStore = nullptr;
1359   if (OtherBr->isUnconditional()) {
1360     --BBI;
1361     // Skip over debugging info.
1362     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
1363            (isa<BitCastInst>(BBI) && BBI->getType()->isPointerTy())) {
1364       if (BBI==OtherBB->begin())
1365         return false;
1366       --BBI;
1367     }
1368     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or is not the
1369     // right kind of store, bail out.
1370     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
1371     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
1372         !SI.isSameOperationAs(OtherStore))
1373       return false;
1374   } else {
1375     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
1376     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
1377     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB &&
1378         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
1379       return false;
1380
1381     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
1382     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
1383     // lives in OtherBB.
1384     for (;; --BBI) {
1385       // Check to see if we find the matching store.
1386       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
1387         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
1388             !SI.isSameOperationAs(OtherStore))
1389           return false;
1390         break;
1391       }
1392       // If we find something that may be using or overwriting the stored
1393       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
1394       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
1395           BBI == OtherBB->begin())
1396         return false;
1397     }
1398
1399     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
1400     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
1401     // StoreBB.
1402     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
1403       // FIXME: This should really be AA driven.
1404       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
1405         return false;
1406     }
1407   }
1408
1409   // Insert a PHI node now if we need it.
1410   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
1411   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
1412     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), 2, "storemerge");
1413     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
1414     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
1415     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
1416   }
1417
1418   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
1419   // insert it.
1420   BBI = DestBB->getFirstInsertionPt();
1421   StoreInst *NewSI = new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
1422                                    SI.isVolatile(),
1423                                    SI.getAlignment(),
1424                                    SI.getOrdering(),
1425                                    SI.getSynchScope());
1426   InsertNewInstBefore(NewSI, *BBI);
1427   NewSI->setDebugLoc(OtherStore->getDebugLoc());
1428
1429   // If the two stores had AA tags, merge them.
1430   AAMDNodes AATags;
1431   SI.getAAMetadata(AATags);
1432   if (AATags) {
1433     OtherStore->getAAMetadata(AATags, /* Merge = */ true);
1434     NewSI->setAAMetadata(AATags);
1435   }
1436
1437   // Nuke the old stores.
1438   eraseInstFromFunction(SI);
1439   eraseInstFromFunction(*OtherStore);
1440   return true;
1441 }