lib/Transforms/Scalar/Scalarizer.cpp

   1 //===--- Scalarizer.cpp - Scalarize vector operations ---------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This pass converts vector operations into scalar operations, in order
  11 // to expose optimization opportunities on the individual scalar operations.
  12 // It is mainly intended for targets that do not have vector units, but it
  13 // may also be useful for revectorizing code to different vector widths.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  19 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
  20 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
  21 #include "llvm/Pass.h"
  22 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 #define DEBUG_TYPE "scalarizer"
  27
  28 namespace {
  29 // Used to store the scattered form of a vector.
  30 typedef SmallVector<Value *, 8> ValueVector;
  31
  32 // Used to map a vector Value to its scattered form.  We use std::map
  33 // because we want iterators to persist across insertion and because the
  34 // values are relatively large.
  35 typedef std::map<Value *, ValueVector> ScatterMap;
  36
  37 // Lists Instructions that have been replaced with scalar implementations,
  38 // along with a pointer to their scattered forms.
  39 typedef SmallVector<std::pair<Instruction *, ValueVector *>, 16> GatherList;
  40
  41 // Provides a very limited vector-like interface for lazily accessing one
  42 // component of a scattered vector or vector pointer.
  43 class Scatterer {
  44 public:
  45   Scatterer() {}
  46
  47   // Scatter V into Size components.  If new instructions are needed,
  48   // insert them before BBI in BB.  If Cache is nonnull, use it to cache
  49   // the results.
  50   Scatterer(BasicBlock *bb, BasicBlock::iterator bbi, Value *v,
  51             ValueVector *cachePtr = nullptr);
  52
  53   // Return component I, creating a new Value for it if necessary.
  54   Value *operator[](unsigned I);
  55
  56   // Return the number of components.
  57   unsigned size() const { return Size; }
  58
  59 private:
  60   BasicBlock *BB;
  61   BasicBlock::iterator BBI;
  62   Value *V;
  63   ValueVector *CachePtr;
  64   PointerType *PtrTy;
  65   ValueVector Tmp;
  66   unsigned Size;
  67 };
  68
  69 // FCmpSpliiter(FCI)(Builder, X, Y, Name) uses Builder to create an FCmp
  70 // called Name that compares X and Y in the same way as FCI.
  71 struct FCmpSplitter {
  72   FCmpSplitter(FCmpInst &fci) : FCI(fci) {}
  73   Value *operator()(IRBuilder<> &Builder, Value *Op0, Value *Op1,
  74                     const Twine &Name) const {
  75     return Builder.CreateFCmp(FCI.getPredicate(), Op0, Op1, Name);
  76   }
  77   FCmpInst &FCI;
  78 };
  79
  80 // ICmpSpliiter(ICI)(Builder, X, Y, Name) uses Builder to create an ICmp
  81 // called Name that compares X and Y in the same way as ICI.
  82 struct ICmpSplitter {
  83   ICmpSplitter(ICmpInst &ici) : ICI(ici) {}
  84   Value *operator()(IRBuilder<> &Builder, Value *Op0, Value *Op1,
  85                     const Twine &Name) const {
  86     return Builder.CreateICmp(ICI.getPredicate(), Op0, Op1, Name);
  87   }
  88   ICmpInst &ICI;
  89 };
  90
  91 // BinarySpliiter(BO)(Builder, X, Y, Name) uses Builder to create
  92 // a binary operator like BO called Name with operands X and Y.
  93 struct BinarySplitter {
  94   BinarySplitter(BinaryOperator &bo) : BO(bo) {}
  95   Value *operator()(IRBuilder<> &Builder, Value *Op0, Value *Op1,
  96                     const Twine &Name) const {
  97     return Builder.CreateBinOp(BO.getOpcode(), Op0, Op1, Name);
  98   }
  99   BinaryOperator &BO;
 100 };
 101
 102 // Information about a load or store that we're scalarizing.
 103 struct VectorLayout {
 104   VectorLayout() : VecTy(nullptr), ElemTy(nullptr), VecAlign(0), ElemSize(0) {}
 105
 106   // Return the alignment of element I.
 107   uint64_t getElemAlign(unsigned I) {
 108     return MinAlign(VecAlign, I * ElemSize);
 109   }
 110
 111   // The type of the vector.
 112   VectorType *VecTy;
 113
 114   // The type of each element.
 115   Type *ElemTy;
 116
 117   // The alignment of the vector.
 118   uint64_t VecAlign;
 119
 120   // The size of each element.
 121   uint64_t ElemSize;
 122 };
 123
 124 class Scalarizer : public FunctionPass,
 125                    public InstVisitor<Scalarizer, bool> {
 126 public:
 127   static char ID;
 128
 129   Scalarizer() :
 130     FunctionPass(ID) {
 131     initializeScalarizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 132   }
 133
 134   bool doInitialization(Module &M) override;
 135   bool runOnFunction(Function &F) override;
 136
 137   // InstVisitor methods.  They return true if the instruction was scalarized,
 138   // false if nothing changed.
 139   bool visitInstruction(Instruction &) { return false; }
 140   bool visitSelectInst(SelectInst &SI);
 141   bool visitICmpInst(ICmpInst &);
 142   bool visitFCmpInst(FCmpInst &);
 143   bool visitBinaryOperator(BinaryOperator &);
 144   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &);
 145   bool visitCastInst(CastInst &);
 146   bool visitBitCastInst(BitCastInst &);
 147   bool visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &);
 148   bool visitPHINode(PHINode &);
 149   bool visitLoadInst(LoadInst &);
 150   bool visitStoreInst(StoreInst &);
 151
 152   static void registerOptions() {
 153     // This is disabled by default because having separate loads and stores
 154     // makes it more likely that the -combiner-alias-analysis limits will be
 155     // reached.
 156     OptionRegistry::registerOption<bool, Scalarizer,
 157                                  &Scalarizer::ScalarizeLoadStore>(
 158         "scalarize-load-store",
 159         "Allow the scalarizer pass to scalarize loads and store", false);
 160   }
 161
 162 private:
 163   Scatterer scatter(Instruction *, Value *);
 164   void gather(Instruction *, const ValueVector &);
 165   bool canTransferMetadata(unsigned Kind);
 166   void transferMetadata(Instruction *, const ValueVector &);
 167   bool getVectorLayout(Type *, unsigned, VectorLayout &, const DataLayout &);
 168   bool finish();
 169
 170   template<typename T> bool splitBinary(Instruction &, const T &);
 171
 172   ScatterMap Scattered;
 173   GatherList Gathered;
 174   unsigned ParallelLoopAccessMDKind;
 175   bool ScalarizeLoadStore;
 176 };
 177
 178 char Scalarizer::ID = 0;
 179 } // end anonymous namespace
 180
 181 INITIALIZE_PASS_WITH_OPTIONS(Scalarizer, "scalarizer",
 182                              "Scalarize vector operations", false, false)
 183
 184 Scatterer::Scatterer(BasicBlock *bb, BasicBlock::iterator bbi, Value *v,
 185                      ValueVector *cachePtr)
 186   : BB(bb), BBI(bbi), V(v), CachePtr(cachePtr) {
 187   Type *Ty = V->getType();
 188   PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ty);
 189   if (PtrTy)
 190     Ty = PtrTy->getElementType();
 191   Size = Ty->getVectorNumElements();
 192   if (!CachePtr)
 193     Tmp.resize(Size, nullptr);
 194   else if (CachePtr->empty())
 195     CachePtr->resize(Size, nullptr);
 196   else
 197     assert(Size == CachePtr->size() && "Inconsistent vector sizes");
 198 }
 199
 200 // Return component I, creating a new Value for it if necessary.
 201 Value *Scatterer::operator[](unsigned I) {
 202   ValueVector &CV = (CachePtr ? *CachePtr : Tmp);
 203   // Try to reuse a previous value.
 204   if (CV[I])
 205     return CV[I];
 206   IRBuilder<> Builder(BB, BBI);
 207   if (PtrTy) {
 208     if (!CV[0]) {
 209       Type *Ty =
 210         PointerType::get(PtrTy->getElementType()->getVectorElementType(),
 211                          PtrTy->getAddressSpace());
 212       CV[0] = Builder.CreateBitCast(V, Ty, V->getName() + ".i0");
 213     }
 214     if (I != 0)
 215       CV[I] = Builder.CreateConstGEP1_32(nullptr, CV[0], I,
 216                                          V->getName() + ".i" + Twine(I));
 217   } else {
 218     // Search through a chain of InsertElementInsts looking for element I.
 219     // Record other elements in the cache.  The new V is still suitable
 220     // for all uncached indices.
 221     for (;;) {
 222       InsertElementInst *Insert = dyn_cast<InsertElementInst>(V);
 223       if (!Insert)
 224         break;
 225       ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(Insert->getOperand(2));
 226       if (!Idx)
 227         break;
 228       unsigned J = Idx->getZExtValue();
 229       V = Insert->getOperand(0);
 230       if (I == J) {
 231         CV[J] = Insert->getOperand(1);
 232         return CV[J];
 233       } else if (!CV[J]) {
 234         // Only cache the first entry we find for each index we're not actively
 235         // searching for. This prevents us from going too far up the chain and
 236         // caching incorrect entries.
 237         CV[J] = Insert->getOperand(1);
 238       }
 239     }
 240     CV[I] = Builder.CreateExtractElement(V, Builder.getInt32(I),
 241                                          V->getName() + ".i" + Twine(I));
 242   }
 243   return CV[I];
 244 }
 245
 246 bool Scalarizer::doInitialization(Module &M) {
 247   ParallelLoopAccessMDKind =
 248       M.getContext().getMDKindID("llvm.mem.parallel_loop_access");
 249   ScalarizeLoadStore =
 250       M.getContext().getOption<bool, Scalarizer, &Scalarizer::ScalarizeLoadStore>();
 251   return false;
 252 }
 253
 254 bool Scalarizer::runOnFunction(Function &F) {
 255   if (skipFunction(F))
 256     return false;
 257   assert(Gathered.empty() && Scattered.empty());
 258   for (BasicBlock &BB : F) {
 259     for (BasicBlock::iterator II = BB.begin(), IE = BB.end(); II != IE;) {
 260       Instruction *I = &*II;
 261       bool Done = visit(I);
 262       ++II;
 263       if (Done && I->getType()->isVoidTy())
 264         I->eraseFromParent();
 265     }
 266   }
 267   return finish();
 268 }
 269
 270 // Return a scattered form of V that can be accessed by Point.  V must be a
 271 // vector or a pointer to a vector.
 272 Scatterer Scalarizer::scatter(Instruction *Point, Value *V) {
 273   if (Argument *VArg = dyn_cast<Argument>(V)) {
 274     // Put the scattered form of arguments in the entry block,
 275     // so that it can be used everywhere.
 276     Function *F = VArg->getParent();
 277     BasicBlock *BB = &F->getEntryBlock();
 278     return Scatterer(BB, BB->begin(), V, &Scattered[V]);
 279   }
 280   if (Instruction *VOp = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 281     // Put the scattered form of an instruction directly after the
 282     // instruction.
 283     BasicBlock *BB = VOp->getParent();
 284     return Scatterer(BB, std::next(BasicBlock::iterator(VOp)),
 285                      V, &Scattered[V]);
 286   }
 287   // In the fallback case, just put the scattered before Point and
 288   // keep the result local to Point.
 289   return Scatterer(Point->getParent(), Point->getIterator(), V);
 290 }
 291
 292 // Replace Op with the gathered form of the components in CV.  Defer the
 293 // deletion of Op and creation of the gathered form to the end of the pass,
 294 // so that we can avoid creating the gathered form if all uses of Op are
 295 // replaced with uses of CV.
 296 void Scalarizer::gather(Instruction *Op, const ValueVector &CV) {
 297   // Since we're not deleting Op yet, stub out its operands, so that it
 298   // doesn't make anything live unnecessarily.
 299   for (unsigned I = 0, E = Op->getNumOperands(); I != E; ++I)
 300     Op->setOperand(I, UndefValue::get(Op->getOperand(I)->getType()));
 301
 302   transferMetadata(Op, CV);
 303
 304   // If we already have a scattered form of Op (created from ExtractElements
 305   // of Op itself), replace them with the new form.
 306   ValueVector &SV = Scattered[Op];
 307   if (!SV.empty()) {
 308     for (unsigned I = 0, E = SV.size(); I != E; ++I) {
 309       Value *V = SV[I];
 310       if (V == nullptr)
 311         continue;
 312
 313       Instruction *Old = cast<Instruction>(V);
 314       CV[I]->takeName(Old);
 315       Old->replaceAllUsesWith(CV[I]);
 316       Old->eraseFromParent();
 317     }
 318   }
 319   SV = CV;
 320   Gathered.push_back(GatherList::value_type(Op, &SV));
 321 }
 322
 323 // Return true if it is safe to transfer the given metadata tag from
 324 // vector to scalar instructions.
 325 bool Scalarizer::canTransferMetadata(unsigned Tag) {
 326   return (Tag == LLVMContext::MD_tbaa
 327           || Tag == LLVMContext::MD_fpmath
 328           || Tag == LLVMContext::MD_tbaa_struct
 329           || Tag == LLVMContext::MD_invariant_load
 330           || Tag == LLVMContext::MD_alias_scope
 331           || Tag == LLVMContext::MD_noalias
 332           || Tag == ParallelLoopAccessMDKind);
 333 }
 334
 335 // Transfer metadata from Op to the instructions in CV if it is known
 336 // to be safe to do so.
 337 void Scalarizer::transferMetadata(Instruction *Op, const ValueVector &CV) {
 338   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> MDs;
 339   Op->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(MDs);
 340   for (unsigned I = 0, E = CV.size(); I != E; ++I) {
 341     if (Instruction *New = dyn_cast<Instruction>(CV[I])) {
 342       for (const auto &MD : MDs)
 343         if (canTransferMetadata(MD.first))
 344           New->setMetadata(MD.first, MD.second);
 345       if (Op->getDebugLoc() && !New->getDebugLoc())
 346         New->setDebugLoc(Op->getDebugLoc());
 347     }
 348   }
 349 }
 350
 351 // Try to fill in Layout from Ty, returning true on success.  Alignment is
 352 // the alignment of the vector, or 0 if the ABI default should be used.
 353 bool Scalarizer::getVectorLayout(Type *Ty, unsigned Alignment,
 354                                  VectorLayout &Layout, const DataLayout &DL) {
 355   // Make sure we're dealing with a vector.
 356   Layout.VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty);
 357   if (!Layout.VecTy)
 358     return false;
 359
 360   // Check that we're dealing with full-byte elements.
 361   Layout.ElemTy = Layout.VecTy->getElementType();
 362   if (DL.getTypeSizeInBits(Layout.ElemTy) !=
 363       DL.getTypeStoreSizeInBits(Layout.ElemTy))
 364     return false;
 365
 366   if (Alignment)
 367     Layout.VecAlign = Alignment;
 368   else
 369     Layout.VecAlign = DL.getABITypeAlignment(Layout.VecTy);
 370   Layout.ElemSize = DL.getTypeStoreSize(Layout.ElemTy);
 371   return true;
 372 }
 373
 374 // Scalarize two-operand instruction I, using Split(Builder, X, Y, Name)
 375 // to create an instruction like I with operands X and Y and name Name.
 376 template<typename Splitter>
 377 bool Scalarizer::splitBinary(Instruction &I, const Splitter &Split) {
 378   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(I.getType());
 379   if (!VT)
 380     return false;
 381
 382   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 383   IRBuilder<> Builder(&I);
 384   Scatterer Op0 = scatter(&I, I.getOperand(0));
 385   Scatterer Op1 = scatter(&I, I.getOperand(1));
 386   assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched binary operation");
 387   assert(Op1.size() == NumElems && "Mismatched binary operation");
 388   ValueVector Res;
 389   Res.resize(NumElems);
 390   for (unsigned Elem = 0; Elem < NumElems; ++Elem)
 391     Res[Elem] = Split(Builder, Op0[Elem], Op1[Elem],
 392                       I.getName() + ".i" + Twine(Elem));
 393   gather(&I, Res);
 394   return true;
 395 }
 396
 397 bool Scalarizer::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 398   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(SI.getType());
 399   if (!VT)
 400     return false;
 401
 402   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 403   IRBuilder<> Builder(&SI);
 404   Scatterer Op1 = scatter(&SI, SI.getOperand(1));
 405   Scatterer Op2 = scatter(&SI, SI.getOperand(2));
 406   assert(Op1.size() == NumElems && "Mismatched select");
 407   assert(Op2.size() == NumElems && "Mismatched select");
 408   ValueVector Res;
 409   Res.resize(NumElems);
 410
 411   if (SI.getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) {
 412     Scatterer Op0 = scatter(&SI, SI.getOperand(0));
 413     assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched select");
 414     for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 415       Res[I] = Builder.CreateSelect(Op0[I], Op1[I], Op2[I],
 416                                     SI.getName() + ".i" + Twine(I));
 417   } else {
 418     Value *Op0 = SI.getOperand(0);
 419     for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 420       Res[I] = Builder.CreateSelect(Op0, Op1[I], Op2[I],
 421                                     SI.getName() + ".i" + Twine(I));
 422   }
 423   gather(&SI, Res);
 424   return true;
 425 }
 426
 427 bool Scalarizer::visitICmpInst(ICmpInst &ICI) {
 428   return splitBinary(ICI, ICmpSplitter(ICI));
 429 }
 430
 431 bool Scalarizer::visitFCmpInst(FCmpInst &FCI) {
 432   return splitBinary(FCI, FCmpSplitter(FCI));
 433 }
 434
 435 bool Scalarizer::visitBinaryOperator(BinaryOperator &BO) {
 436   return splitBinary(BO, BinarySplitter(BO));
 437 }
 438
 439 bool Scalarizer::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
 440   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(GEPI.getType());
 441   if (!VT)
 442     return false;
 443
 444   IRBuilder<> Builder(&GEPI);
 445   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 446   unsigned NumIndices = GEPI.getNumIndices();
 447
 448   Scatterer Base = scatter(&GEPI, GEPI.getOperand(0));
 449
 450   SmallVector<Scatterer, 8> Ops;
 451   Ops.resize(NumIndices);
 452   for (unsigned I = 0; I < NumIndices; ++I)
 453     Ops[I] = scatter(&GEPI, GEPI.getOperand(I + 1));
 454
 455   ValueVector Res;
 456   Res.resize(NumElems);
 457   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
 458     SmallVector<Value *, 8> Indices;
 459     Indices.resize(NumIndices);
 460     for (unsigned J = 0; J < NumIndices; ++J)
 461       Indices[J] = Ops[J][I];
 462     Res[I] = Builder.CreateGEP(GEPI.getSourceElementType(), Base[I], Indices,
 463                                GEPI.getName() + ".i" + Twine(I));
 464     if (GEPI.isInBounds())
 465       if (GetElementPtrInst *NewGEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Res[I]))
 466         NewGEPI->setIsInBounds();
 467   }
 468   gather(&GEPI, Res);
 469   return true;
 470 }
 471
 472 bool Scalarizer::visitCastInst(CastInst &CI) {
 473   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getDestTy());
 474   if (!VT)
 475     return false;
 476
 477   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 478   IRBuilder<> Builder(&CI);
 479   Scatterer Op0 = scatter(&CI, CI.getOperand(0));
 480   assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched cast");
 481   ValueVector Res;
 482   Res.resize(NumElems);
 483   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 484     Res[I] = Builder.CreateCast(CI.getOpcode(), Op0[I], VT->getElementType(),
 485                                 CI.getName() + ".i" + Twine(I));
 486   gather(&CI, Res);
 487   return true;
 488 }
 489
 490 bool Scalarizer::visitBitCastInst(BitCastInst &BCI) {
 491   VectorType *DstVT = dyn_cast<VectorType>(BCI.getDestTy());
 492   VectorType *SrcVT = dyn_cast<VectorType>(BCI.getSrcTy());
 493   if (!DstVT || !SrcVT)
 494     return false;
 495
 496   unsigned DstNumElems = DstVT->getNumElements();
 497   unsigned SrcNumElems = SrcVT->getNumElements();
 498   IRBuilder<> Builder(&BCI);
 499   Scatterer Op0 = scatter(&BCI, BCI.getOperand(0));
 500   ValueVector Res;
 501   Res.resize(DstNumElems);
 502
 503   if (DstNumElems == SrcNumElems) {
 504     for (unsigned I = 0; I < DstNumElems; ++I)
 505       Res[I] = Builder.CreateBitCast(Op0[I], DstVT->getElementType(),
 506                                      BCI.getName() + ".i" + Twine(I));
 507   } else if (DstNumElems > SrcNumElems) {
 508     // <M x t1> -> <N*M x t2>.  Convert each t1 to <N x t2> and copy the
 509     // individual elements to the destination.
 510     unsigned FanOut = DstNumElems / SrcNumElems;
 511     Type *MidTy = VectorType::get(DstVT->getElementType(), FanOut);
 512     unsigned ResI = 0;
 513     for (unsigned Op0I = 0; Op0I < SrcNumElems; ++Op0I) {
 514       Value *V = Op0[Op0I];
 515       Instruction *VI;
 516       // Look through any existing bitcasts before converting to <N x t2>.
 517       // In the best case, the resulting conversion might be a no-op.
 518       while ((VI = dyn_cast<Instruction>(V)) &&
 519              VI->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 520         V = VI->getOperand(0);
 521       V = Builder.CreateBitCast(V, MidTy, V->getName() + ".cast");
 522       Scatterer Mid = scatter(&BCI, V);
 523       for (unsigned MidI = 0; MidI < FanOut; ++MidI)
 524         Res[ResI++] = Mid[MidI];
 525     }
 526   } else {
 527     // <N*M x t1> -> <M x t2>.  Convert each group of <N x t1> into a t2.
 528     unsigned FanIn = SrcNumElems / DstNumElems;
 529     Type *MidTy = VectorType::get(SrcVT->getElementType(), FanIn);
 530     unsigned Op0I = 0;
 531     for (unsigned ResI = 0; ResI < DstNumElems; ++ResI) {
 532       Value *V = UndefValue::get(MidTy);
 533       for (unsigned MidI = 0; MidI < FanIn; ++MidI)
 534         V = Builder.CreateInsertElement(V, Op0[Op0I++], Builder.getInt32(MidI),
 535                                         BCI.getName() + ".i" + Twine(ResI)
 536                                         + ".upto" + Twine(MidI));
 537       Res[ResI] = Builder.CreateBitCast(V, DstVT->getElementType(),
 538                                         BCI.getName() + ".i" + Twine(ResI));
 539     }
 540   }
 541   gather(&BCI, Res);
 542   return true;
 543 }
 544
 545 bool Scalarizer::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 546   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(SVI.getType());
 547   if (!VT)
 548     return false;
 549
 550   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 551   Scatterer Op0 = scatter(&SVI, SVI.getOperand(0));
 552   Scatterer Op1 = scatter(&SVI, SVI.getOperand(1));
 553   ValueVector Res;
 554   Res.resize(NumElems);
 555
 556   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
 557     int Selector = SVI.getMaskValue(I);
 558     if (Selector < 0)
 559       Res[I] = UndefValue::get(VT->getElementType());
 560     else if (unsigned(Selector) < Op0.size())
 561       Res[I] = Op0[Selector];
 562     else
 563       Res[I] = Op1[Selector - Op0.size()];
 564   }
 565   gather(&SVI, Res);
 566   return true;
 567 }
 568
 569 bool Scalarizer::visitPHINode(PHINode &PHI) {
 570   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(PHI.getType());
 571   if (!VT)
 572     return false;
 573
 574   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 575   IRBuilder<> Builder(&PHI);
 576   ValueVector Res;
 577   Res.resize(NumElems);
 578
 579   unsigned NumOps = PHI.getNumOperands();
 580   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 581     Res[I] = Builder.CreatePHI(VT->getElementType(), NumOps,
 582                                PHI.getName() + ".i" + Twine(I));
 583
 584   for (unsigned I = 0; I < NumOps; ++I) {
 585     Scatterer Op = scatter(&PHI, PHI.getIncomingValue(I));
 586     BasicBlock *IncomingBlock = PHI.getIncomingBlock(I);
 587     for (unsigned J = 0; J < NumElems; ++J)
 588       cast<PHINode>(Res[J])->addIncoming(Op[J], IncomingBlock);
 589   }
 590   gather(&PHI, Res);
 591   return true;
 592 }
 593
 594 bool Scalarizer::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
 595   if (!ScalarizeLoadStore)
 596     return false;
 597   if (!LI.isSimple())
 598     return false;
 599
 600   VectorLayout Layout;
 601   if (!getVectorLayout(LI.getType(), LI.getAlignment(), Layout,
 602                        LI.getModule()->getDataLayout()))
 603     return false;
 604
 605   unsigned NumElems = Layout.VecTy->getNumElements();
 606   IRBuilder<> Builder(&LI);
 607   Scatterer Ptr = scatter(&LI, LI.getPointerOperand());
 608   ValueVector Res;
 609   Res.resize(NumElems);
 610
 611   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 612     Res[I] = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr[I], Layout.getElemAlign(I),
 613                                        LI.getName() + ".i" + Twine(I));
 614   gather(&LI, Res);
 615   return true;
 616 }
 617
 618 bool Scalarizer::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
 619   if (!ScalarizeLoadStore)
 620     return false;
 621   if (!SI.isSimple())
 622     return false;
 623
 624   VectorLayout Layout;
 625   Value *FullValue = SI.getValueOperand();
 626   if (!getVectorLayout(FullValue->getType(), SI.getAlignment(), Layout,
 627                        SI.getModule()->getDataLayout()))
 628     return false;
 629
 630   unsigned NumElems = Layout.VecTy->getNumElements();
 631   IRBuilder<> Builder(&SI);
 632   Scatterer Ptr = scatter(&SI, SI.getPointerOperand());
 633   Scatterer Val = scatter(&SI, FullValue);
 634
 635   ValueVector Stores;
 636   Stores.resize(NumElems);
 637   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
 638     unsigned Align = Layout.getElemAlign(I);
 639     Stores[I] = Builder.CreateAlignedStore(Val[I], Ptr[I], Align);
 640   }
 641   transferMetadata(&SI, Stores);
 642   return true;
 643 }
 644
 645 // Delete the instructions that we scalarized.  If a full vector result
 646 // is still needed, recreate it using InsertElements.
 647 bool Scalarizer::finish() {
 648   // The presence of data in Gathered or Scattered indicates changes
 649   // made to the Function.
 650   if (Gathered.empty() && Scattered.empty())
 651     return false;
 652   for (const auto &GMI : Gathered) {
 653     Instruction *Op = GMI.first;
 654     ValueVector &CV = *GMI.second;
 655     if (!Op->use_empty()) {
 656       // The value is still needed, so recreate it using a series of
 657       // InsertElements.
 658       Type *Ty = Op->getType();
 659       Value *Res = UndefValue::get(Ty);
 660       BasicBlock *BB = Op->getParent();
 661       unsigned Count = Ty->getVectorNumElements();
 662       IRBuilder<> Builder(Op);
 663       if (isa<PHINode>(Op))
 664         Builder.SetInsertPoint(BB, BB->getFirstInsertionPt());
 665       for (unsigned I = 0; I < Count; ++I)
 666         Res = Builder.CreateInsertElement(Res, CV[I], Builder.getInt32(I),
 667                                           Op->getName() + ".upto" + Twine(I));
 668       Res->takeName(Op);
 669       Op->replaceAllUsesWith(Res);
 670     }
 671     Op->eraseFromParent();
 672   }
 673   Gathered.clear();
 674   Scattered.clear();
 675   return true;
 676 }
 677
 678 FunctionPass *llvm::createScalarizerPass() {
 679   return new Scalarizer();
 680 }