test/CodeGen/X86/add-ext.ll

   1 ; NOTE: Assertions have been autogenerated by utils/update_llc_test_checks.py
   2 ; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown | FileCheck %s
   3
   4 ; The fundamental problem: an add separated from other arithmetic by a sign or
   5 ; zero extension can't be combined with the later instructions. However, if the
   6 ; first add is 'nsw' or 'nuw' respectively, then we can promote the extension
   7 ; ahead of that add to allow optimizations.
   8
   9 define i64 @add_nsw_consts(i32 %i) {
  10 ; CHECK-LABEL: add_nsw_consts:
  11 ; CHECK:       # %bb.0:
  12 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  13 ; CHECK-NEXT:    addq $12, %rax
  14 ; CHECK-NEXT:    retq
  15
  16   %add = add nsw i32 %i, 5
  17   %ext = sext i32 %add to i64
  18   %idx = add i64 %ext, 7
  19   ret i64 %idx
  20 }
  21
  22 ; An x86 bonus: If we promote the sext ahead of the 'add nsw',
  23 ; we allow LEA formation and eliminate an add instruction.
  24
  25 define i64 @add_nsw_sext_add(i32 %i, i64 %x) {
  26 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_add:
  27 ; CHECK:       # %bb.0:
  28 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  29 ; CHECK-NEXT:    leaq 5(%rax,%rsi), %rax
  30 ; CHECK-NEXT:    retq
  31
  32   %add = add nsw i32 %i, 5
  33   %ext = sext i32 %add to i64
  34   %idx = add i64 %x, %ext
  35   ret i64 %idx
  36 }
  37
  38 ; Throw in a scale (left shift) because an LEA can do that too.
  39 ; Use a negative constant (LEA displacement) to verify that's handled correctly.
  40
  41 define i64 @add_nsw_sext_lsh_add(i32 %i, i64 %x) {
  42 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_lsh_add:
  43 ; CHECK:       # %bb.0:
  44 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  45 ; CHECK-NEXT:    leaq -40(%rsi,%rax,8), %rax
  46 ; CHECK-NEXT:    retq
  47
  48   %add = add nsw i32 %i, -5
  49   %ext = sext i32 %add to i64
  50   %shl = shl i64 %ext, 3
  51   %idx = add i64 %x, %shl
  52   ret i64 %idx
  53 }
  54
  55 ; Don't promote the sext if it has no users. The wider add instruction needs an
  56 ; extra byte to encode.
  57
  58 define i64 @add_nsw_sext(i32 %i, i64 %x) {
  59 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext:
  60 ; CHECK:       # %bb.0:
  61 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  62 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  63 ; CHECK-NEXT:    retq
  64
  65   %add = add nsw i32 %i, 5
  66   %ext = sext i32 %add to i64
  67   ret i64 %ext
  68 }
  69
  70 ; The typical use case: a 64-bit system where an 'int' is used as an index into an array.
  71
  72 define i8* @gep8(i32 %i, i8* %x) {
  73 ; CHECK-LABEL: gep8:
  74 ; CHECK:       # %bb.0:
  75 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  76 ; CHECK-NEXT:    leaq 5(%rax,%rsi), %rax
  77 ; CHECK-NEXT:    retq
  78
  79   %add = add nsw i32 %i, 5
  80   %ext = sext i32 %add to i64
  81   %idx = getelementptr i8, i8* %x, i64 %ext
  82   ret i8* %idx
  83 }
  84
  85 define i16* @gep16(i32 %i, i16* %x) {
  86 ; CHECK-LABEL: gep16:
  87 ; CHECK:       # %bb.0:
  88 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  89 ; CHECK-NEXT:    leaq -10(%rsi,%rax,2), %rax
  90 ; CHECK-NEXT:    retq
  91
  92   %add = add nsw i32 %i, -5
  93   %ext = sext i32 %add to i64
  94   %idx = getelementptr i16, i16* %x, i64 %ext
  95   ret i16* %idx
  96 }
  97
  98 define i32* @gep32(i32 %i, i32* %x) {
  99 ; CHECK-LABEL: gep32:
 100 ; CHECK:       # %bb.0:
 101 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 102 ; CHECK-NEXT:    leaq 20(%rsi,%rax,4), %rax
 103 ; CHECK-NEXT:    retq
 104
 105   %add = add nsw i32 %i, 5
 106   %ext = sext i32 %add to i64
 107   %idx = getelementptr i32, i32* %x, i64 %ext
 108   ret i32* %idx
 109 }
 110
 111 define i64* @gep64(i32 %i, i64* %x) {
 112 ; CHECK-LABEL: gep64:
 113 ; CHECK:       # %bb.0:
 114 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 115 ; CHECK-NEXT:    leaq -40(%rsi,%rax,8), %rax
 116 ; CHECK-NEXT:    retq
 117
 118   %add = add nsw i32 %i, -5
 119   %ext = sext i32 %add to i64
 120   %idx = getelementptr i64, i64* %x, i64 %ext
 121   ret i64* %idx
 122 }
 123
 124 ; LEA can't scale by 16, but the adds can still be combined into an LEA.
 125
 126 define i128* @gep128(i32 %i, i128* %x) {
 127 ; CHECK-LABEL: gep128:
 128 ; CHECK:       # %bb.0:
 129 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 130 ; CHECK-NEXT:    shlq $4, %rax
 131 ; CHECK-NEXT:    leaq 80(%rax,%rsi), %rax
 132 ; CHECK-NEXT:    retq
 133
 134   %add = add nsw i32 %i, 5
 135   %ext = sext i32 %add to i64
 136   %idx = getelementptr i128, i128* %x, i64 %ext
 137   ret i128* %idx
 138 }
 139
 140 ; A bigger win can be achieved when there is more than one use of the
 141 ; sign extended value. In this case, we can eliminate sign extension
 142 ; instructions plus use more efficient addressing modes for memory ops.
 143
 144 define void @PR20134(i32* %a, i32 %i) {
 145 ; CHECK-LABEL: PR20134:
 146 ; CHECK:       # %bb.0:
 147 ; CHECK-NEXT:    movslq %esi, %rax
 148 ; CHECK-NEXT:    movl 4(%rdi,%rax,4), %ecx
 149 ; CHECK-NEXT:    addl 8(%rdi,%rax,4), %ecx
 150 ; CHECK-NEXT:    movl %ecx, (%rdi,%rax,4)
 151 ; CHECK-NEXT:    retq
 152
 153   %add1 = add nsw i32 %i, 1
 154   %idx1 = sext i32 %add1 to i64
 155   %gep1 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx1
 156   %load1 = load i32, i32* %gep1, align 4
 157
 158   %add2 = add nsw i32 %i, 2
 159   %idx2 = sext i32 %add2 to i64
 160   %gep2 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx2
 161   %load2 = load i32, i32* %gep2, align 4
 162
 163   %add3 = add i32 %load1, %load2
 164   %idx3 = sext i32 %i to i64
 165   %gep3 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx3
 166   store i32 %add3, i32* %gep3, align 4
 167   ret void
 168 }
 169
 170 ; The same as @PR20134 but sign extension is replaced with zero extension
 171 define void @PR20134_zext(i32* %a, i32 %i) {
 172 ; CHECK-LABEL: PR20134_zext:
 173 ; CHECK:       # %bb.0:
 174 ; CHECK-NEXT:    movl %esi, %eax
 175 ; CHECK-NEXT:    movl 4(%rdi,%rax,4), %ecx
 176 ; CHECK-NEXT:    addl 8(%rdi,%rax,4), %ecx
 177 ; CHECK-NEXT:    movl %ecx, (%rdi,%rax,4)
 178 ; CHECK-NEXT:    retq
 179
 180   %add1 = add nuw i32 %i, 1
 181   %idx1 = zext i32 %add1 to i64
 182   %gep1 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx1
 183   %load1 = load i32, i32* %gep1, align 4
 184
 185   %add2 = add nuw i32 %i, 2
 186   %idx2 = zext i32 %add2 to i64
 187   %gep2 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx2
 188   %load2 = load i32, i32* %gep2, align 4
 189
 190   %add3 = add i32 %load1, %load2
 191   %idx3 = zext i32 %i to i64
 192   %gep3 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx3
 193   store i32 %add3, i32* %gep3, align 4
 194   ret void
 195 }