test/CodeGen/X86/GlobalISel/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 -global-isel | 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:    addl $5, %edi
  13 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  14 ; CHECK-NEXT:    addq $7, %rax
  15 ; CHECK-NEXT:    retq
  16
  17   %add = add nsw i32 %i, 5
  18   %ext = sext i32 %add to i64
  19   %idx = add i64 %ext, 7
  20   ret i64 %idx
  21 }
  22
  23 ; An x86 bonus: If we promote the sext ahead of the 'add nsw',
  24 ; we allow LEA formation and eliminate an add instruction.
  25
  26 define i64 @add_nsw_sext_add(i32 %i, i64 %x) {
  27 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_add:
  28 ; CHECK:       # %bb.0:
  29 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  30 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  31 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  32 ; CHECK-NEXT:    retq
  33
  34   %add = add nsw i32 %i, 5
  35   %ext = sext i32 %add to i64
  36   %idx = add i64 %x, %ext
  37   ret i64 %idx
  38 }
  39
  40 ; Throw in a scale (left shift) because an LEA can do that too.
  41 ; Use a negative constant (LEA displacement) to verify that's handled correctly.
  42
  43 define i64 @add_nsw_sext_lsh_add(i32 %i, i64 %x) {
  44 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_lsh_add:
  45 ; CHECK:       # %bb.0:
  46 ; CHECK-NEXT:    addl $-5, %edi
  47 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  48 ; CHECK-NEXT:    movq $3, %rcx
  49 ; CHECK-NEXT:    shlq %cl, %rax
  50 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  51 ; CHECK-NEXT:    retq
  52
  53   %add = add nsw i32 %i, -5
  54   %ext = sext i32 %add to i64
  55   %shl = shl i64 %ext, 3
  56   %idx = add i64 %x, %shl
  57   ret i64 %idx
  58 }
  59
  60 ; Don't promote the sext if it has no users. The wider add instruction needs an
  61 ; extra byte to encode.
  62
  63 define i64 @add_nsw_sext(i32 %i, i64 %x) {
  64 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext:
  65 ; CHECK:       # %bb.0:
  66 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  67 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  68 ; CHECK-NEXT:    retq
  69
  70   %add = add nsw i32 %i, 5
  71   %ext = sext i32 %add to i64
  72   ret i64 %ext
  73 }
  74
  75 ; The typical use case: a 64-bit system where an 'int' is used as an index into an array.
  76
  77 define i8* @gep8(i32 %i, i8* %x) {
  78 ; CHECK-LABEL: gep8:
  79 ; CHECK:       # %bb.0:
  80 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  81 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  82 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  83 ; CHECK-NEXT:    retq
  84
  85   %add = add nsw i32 %i, 5
  86   %ext = sext i32 %add to i64
  87   %idx = getelementptr i8, i8* %x, i64 %ext
  88   ret i8* %idx
  89 }
  90
  91 define i16* @gep16(i32 %i, i16* %x) {
  92 ; CHECK-LABEL: gep16:
  93 ; CHECK:       # %bb.0:
  94 ; CHECK-NEXT:    addl $-5, %edi
  95 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  96 ; CHECK-NEXT:    movq $2, %rcx
  97 ; CHECK-NEXT:    imulq %rax, %rcx
  98 ; CHECK-NEXT:    leaq (%rsi,%rcx), %rax
  99 ; CHECK-NEXT:    retq
 100
 101   %add = add nsw i32 %i, -5
 102   %ext = sext i32 %add to i64
 103   %idx = getelementptr i16, i16* %x, i64 %ext
 104   ret i16* %idx
 105 }
 106
 107 define i32* @gep32(i32 %i, i32* %x) {
 108 ; CHECK-LABEL: gep32:
 109 ; CHECK:       # %bb.0:
 110 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
 111 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 112 ; CHECK-NEXT:    movq $4, %rcx
 113 ; CHECK-NEXT:    imulq %rax, %rcx
 114 ; CHECK-NEXT:    leaq (%rsi,%rcx), %rax
 115 ; CHECK-NEXT:    retq
 116
 117   %add = add nsw i32 %i, 5
 118   %ext = sext i32 %add to i64
 119   %idx = getelementptr i32, i32* %x, i64 %ext
 120   ret i32* %idx
 121 }
 122
 123 define i64* @gep64(i32 %i, i64* %x) {
 124 ; CHECK-LABEL: gep64:
 125 ; CHECK:       # %bb.0:
 126 ; CHECK-NEXT:    addl $-5, %edi
 127 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 128 ; CHECK-NEXT:    movq $8, %rcx
 129 ; CHECK-NEXT:    imulq %rax, %rcx
 130 ; CHECK-NEXT:    leaq (%rsi,%rcx), %rax
 131 ; CHECK-NEXT:    retq
 132
 133   %add = add nsw i32 %i, -5
 134   %ext = sext i32 %add to i64
 135   %idx = getelementptr i64, i64* %x, i64 %ext
 136   ret i64* %idx
 137 }
 138
 139 ; LEA can't scale by 16, but the adds can still be combined into an LEA.
 140
 141 define i128* @gep128(i32 %i, i128* %x) {
 142 ; CHECK-LABEL: gep128:
 143 ; CHECK:       # %bb.0:
 144 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
 145 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 146 ; CHECK-NEXT:    movq $16, %rcx
 147 ; CHECK-NEXT:    imulq %rax, %rcx
 148 ; CHECK-NEXT:    leaq (%rsi,%rcx), %rax
 149 ; CHECK-NEXT:    retq
 150
 151   %add = add nsw i32 %i, 5
 152   %ext = sext i32 %add to i64
 153   %idx = getelementptr i128, i128* %x, i64 %ext
 154   ret i128* %idx
 155 }
 156
 157 ; A bigger win can be achieved when there is more than one use of the
 158 ; sign extended value. In this case, we can eliminate sign extension
 159 ; instructions plus use more efficient addressing modes for memory ops.
 160
 161 define void @PR20134(i32* %a, i32 %i) {
 162 ; CHECK-LABEL: PR20134:
 163 ; CHECK:       # %bb.0:
 164 ; CHECK-NEXT:    # kill: def $esi killed $esi def $rsi
 165 ; CHECK-NEXT:    leal 1(%rsi), %eax
 166 ; CHECK-NEXT:    cltq
 167 ; CHECK-NEXT:    movq $4, %rcx
 168 ; CHECK-NEXT:    imulq %rcx, %rax
 169 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 170 ; CHECK-NEXT:    leal 2(%rsi), %edx
 171 ; CHECK-NEXT:    movslq %edx, %rdx
 172 ; CHECK-NEXT:    imulq %rcx, %rdx
 173 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rdx
 174 ; CHECK-NEXT:    movl (%rdx), %edx
 175 ; CHECK-NEXT:    addl (%rax), %edx
 176 ; CHECK-NEXT:    movslq %esi, %rax
 177 ; CHECK-NEXT:    imulq %rcx, %rax
 178 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 179 ; CHECK-NEXT:    movl %edx, (%rax)
 180 ; CHECK-NEXT:    retq
 181
 182   %add1 = add nsw i32 %i, 1
 183   %idx1 = sext i32 %add1 to i64
 184   %gep1 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx1
 185   %load1 = load i32, i32* %gep1, align 4
 186
 187   %add2 = add nsw i32 %i, 2
 188   %idx2 = sext i32 %add2 to i64
 189   %gep2 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx2
 190   %load2 = load i32, i32* %gep2, align 4
 191
 192   %add3 = add i32 %load1, %load2
 193   %idx3 = sext i32 %i to i64
 194   %gep3 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx3
 195   store i32 %add3, i32* %gep3, align 4
 196   ret void
 197 }
 198
 199 ; The same as @PR20134 but sign extension is replaced with zero extension
 200 define void @PR20134_zext(i32* %a, i32 %i) {
 201 ; CHECK-LABEL: PR20134_zext:
 202 ; CHECK:       # %bb.0:
 203 ; CHECK-NEXT:    # kill: def $esi killed $esi def $rsi
 204 ; CHECK-NEXT:    leal 1(%rsi), %eax
 205 ; CHECK-NEXT:    movl %eax, %eax
 206 ; CHECK-NEXT:    movq $4, %rcx
 207 ; CHECK-NEXT:    imulq %rcx, %rax
 208 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 209 ; CHECK-NEXT:    leal 2(%rsi), %edx
 210 ; CHECK-NEXT:    movl %edx, %edx
 211 ; CHECK-NEXT:    imulq %rcx, %rdx
 212 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rdx
 213 ; CHECK-NEXT:    movl (%rdx), %edx
 214 ; CHECK-NEXT:    addl (%rax), %edx
 215 ; CHECK-NEXT:    movl %esi, %eax
 216 ; CHECK-NEXT:    imulq %rcx, %rax
 217 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 218 ; CHECK-NEXT:    movl %edx, (%rax)
 219 ; CHECK-NEXT:    retq
 220
 221   %add1 = add nuw i32 %i, 1
 222   %idx1 = zext i32 %add1 to i64
 223   %gep1 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx1
 224   %load1 = load i32, i32* %gep1, align 4
 225
 226   %add2 = add nuw i32 %i, 2
 227   %idx2 = zext i32 %add2 to i64
 228   %gep2 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx2
 229   %load2 = load i32, i32* %gep2, align 4
 230
 231   %add3 = add i32 %load1, %load2
 232   %idx3 = zext i32 %i to i64
 233   %gep3 = getelementptr i32, i32* %a, i64 %idx3
 234   store i32 %add3, i32* %gep3, align 4
 235   ret void
 236 }