[InstCombine] Signed saturation patterns
[llvm-core.git] / lib / Target / X86 / README.txt
blobc06a7b1ade6d6cce071c1dedeb4af8578ca2c1c4
1 //===---------------------------------------------------------------------===//
2 // Random ideas for the X86 backend.
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
5 Improvements to the multiply -> shift/add algorithm:
6 http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2004-08/msg01590.html
8 //===---------------------------------------------------------------------===//
10 Improve code like this (occurs fairly frequently, e.g. in LLVM):
11 long long foo(int x) { return 1LL << x; }
13 http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2004-09/msg01109.html
14 http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2004-09/msg01128.html
15 http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2004-09/msg01136.html
17 Another useful one would be  ~0ULL >> X and ~0ULL << X.
19 One better solution for 1LL << x is:
20         xorl    %eax, %eax
21         xorl    %edx, %edx
22         testb   $32, %cl
23         sete    %al
24         setne   %dl
25         sall    %cl, %eax
26         sall    %cl, %edx
28 But that requires good 8-bit subreg support.
30 Also, this might be better.  It's an extra shift, but it's one instruction
31 shorter, and doesn't stress 8-bit subreg support.
32 (From http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2004-09/msg01148.html,
33 but without the unnecessary and.)
34         movl %ecx, %eax
35         shrl $5, %eax
36         movl %eax, %edx
37         xorl $1, %edx
38         sall %cl, %eax
39         sall %cl. %edx
41 64-bit shifts (in general) expand to really bad code.  Instead of using
42 cmovs, we should expand to a conditional branch like GCC produces.
44 //===---------------------------------------------------------------------===//
46 Some isel ideas:
48 1. Dynamic programming based approach when compile time is not an
49    issue.
50 2. Code duplication (addressing mode) during isel.
51 3. Other ideas from "Register-Sensitive Selection, Duplication, and
52    Sequencing of Instructions".
53 4. Scheduling for reduced register pressure.  E.g. "Minimum Register
54    Instruction Sequence Problem: Revisiting Optimal Code Generation for DAGs"
55    and other related papers.
56    http://citeseer.ist.psu.edu/govindarajan01minimum.html
58 //===---------------------------------------------------------------------===//
60 Should we promote i16 to i32 to avoid partial register update stalls?
62 //===---------------------------------------------------------------------===//
64 Leave any_extend as pseudo instruction and hint to register
65 allocator. Delay codegen until post register allocation.
66 Note. any_extend is now turned into an INSERT_SUBREG. We still need to teach
67 the coalescer how to deal with it though.
69 //===---------------------------------------------------------------------===//
71 It appears icc use push for parameter passing. Need to investigate.
73 //===---------------------------------------------------------------------===//
75 The instruction selector sometimes misses folding a load into a compare.  The
76 pattern is written as (cmp reg, (load p)).  Because the compare isn't
77 commutative, it is not matched with the load on both sides.  The dag combiner
78 should be made smart enough to canonicalize the load into the RHS of a compare
79 when it can invert the result of the compare for free.
81 //===---------------------------------------------------------------------===//
83 In many cases, LLVM generates code like this:
85 _test:
86         movl 8(%esp), %eax
87         cmpl %eax, 4(%esp)
88         setl %al
89         movzbl %al, %eax
90         ret
92 on some processors (which ones?), it is more efficient to do this:
94 _test:
95         movl 8(%esp), %ebx
96         xor  %eax, %eax
97         cmpl %ebx, 4(%esp)
98         setl %al
99         ret
101 Doing this correctly is tricky though, as the xor clobbers the flags.
103 //===---------------------------------------------------------------------===//
105 We should generate bts/btr/etc instructions on targets where they are cheap or
106 when codesize is important.  e.g., for:
108 void setbit(int *target, int bit) {
109     *target |= (1 << bit);
111 void clearbit(int *target, int bit) {
112     *target &= ~(1 << bit);
115 //===---------------------------------------------------------------------===//
117 Instead of the following for memset char*, 1, 10:
119         movl $16843009, 4(%edx)
120         movl $16843009, (%edx)
121         movw $257, 8(%edx)
123 It might be better to generate
125         movl $16843009, %eax
126         movl %eax, 4(%edx)
127         movl %eax, (%edx)
128         movw al, 8(%edx)
129         
130 when we can spare a register. It reduces code size.
132 //===---------------------------------------------------------------------===//
134 Evaluate what the best way to codegen sdiv X, (2^C) is.  For X/8, we currently
135 get this:
137 define i32 @test1(i32 %X) {
138     %Y = sdiv i32 %X, 8
139     ret i32 %Y
142 _test1:
143         movl 4(%esp), %eax
144         movl %eax, %ecx
145         sarl $31, %ecx
146         shrl $29, %ecx
147         addl %ecx, %eax
148         sarl $3, %eax
149         ret
151 GCC knows several different ways to codegen it, one of which is this:
153 _test1:
154         movl    4(%esp), %eax
155         cmpl    $-1, %eax
156         leal    7(%eax), %ecx
157         cmovle  %ecx, %eax
158         sarl    $3, %eax
159         ret
161 which is probably slower, but it's interesting at least :)
163 //===---------------------------------------------------------------------===//
165 We are currently lowering large (1MB+) memmove/memcpy to rep/stosl and rep/movsl
166 We should leave these as libcalls for everything over a much lower threshold,
167 since libc is hand tuned for medium and large mem ops (avoiding RFO for large
168 stores, TLB preheating, etc)
170 //===---------------------------------------------------------------------===//
172 Optimize this into something reasonable:
173  x * copysign(1.0, y) * copysign(1.0, z)
175 //===---------------------------------------------------------------------===//
177 Optimize copysign(x, *y) to use an integer load from y.
179 //===---------------------------------------------------------------------===//
181 The following tests perform worse with LSR:
183 lambda, siod, optimizer-eval, ackermann, hash2, nestedloop, strcat, and Treesor.
185 //===---------------------------------------------------------------------===//
187 Adding to the list of cmp / test poor codegen issues:
189 int test(__m128 *A, __m128 *B) {
190   if (_mm_comige_ss(*A, *B))
191     return 3;
192   else
193     return 4;
196 _test:
197         movl 8(%esp), %eax
198         movaps (%eax), %xmm0
199         movl 4(%esp), %eax
200         movaps (%eax), %xmm1
201         comiss %xmm0, %xmm1
202         setae %al
203         movzbl %al, %ecx
204         movl $3, %eax
205         movl $4, %edx
206         cmpl $0, %ecx
207         cmove %edx, %eax
208         ret
210 Note the setae, movzbl, cmpl, cmove can be replaced with a single cmovae. There
211 are a number of issues. 1) We are introducing a setcc between the result of the
212 intrisic call and select. 2) The intrinsic is expected to produce a i32 value
213 so a any extend (which becomes a zero extend) is added.
215 We probably need some kind of target DAG combine hook to fix this.
217 //===---------------------------------------------------------------------===//
219 We generate significantly worse code for this than GCC:
220 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=21150
221 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=8701
223 There is also one case we do worse on PPC.
225 //===---------------------------------------------------------------------===//
227 For this:
229 int test(int a)
231   return a * 3;
234 We currently emits
235         imull $3, 4(%esp), %eax
237 Perhaps this is what we really should generate is? Is imull three or four
238 cycles? Note: ICC generates this:
239         movl    4(%esp), %eax
240         leal    (%eax,%eax,2), %eax
242 The current instruction priority is based on pattern complexity. The former is
243 more "complex" because it folds a load so the latter will not be emitted.
245 Perhaps we should use AddedComplexity to give LEA32r a higher priority? We
246 should always try to match LEA first since the LEA matching code does some
247 estimate to determine whether the match is profitable.
249 However, if we care more about code size, then imull is better. It's two bytes
250 shorter than movl + leal.
252 On a Pentium M, both variants have the same characteristics with regard
253 to throughput; however, the multiplication has a latency of four cycles, as
254 opposed to two cycles for the movl+lea variant.
256 //===---------------------------------------------------------------------===//
258 It appears gcc place string data with linkonce linkage in
259 .section __TEXT,__const_coal,coalesced instead of
260 .section __DATA,__const_coal,coalesced.
261 Take a look at darwin.h, there are other Darwin assembler directives that we
262 do not make use of.
264 //===---------------------------------------------------------------------===//
266 define i32 @foo(i32* %a, i32 %t) {
267 entry:
268         br label %cond_true
270 cond_true:              ; preds = %cond_true, %entry
271         %x.0.0 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %tmp9, %cond_true ]           ; <i32> [#uses=3]
272         %t_addr.0.0 = phi i32 [ %t, %entry ], [ %tmp7, %cond_true ]             ; <i32> [#uses=1]
273         %tmp2 = getelementptr i32* %a, i32 %x.0.0               ; <i32*> [#uses=1]
274         %tmp3 = load i32* %tmp2         ; <i32> [#uses=1]
275         %tmp5 = add i32 %t_addr.0.0, %x.0.0             ; <i32> [#uses=1]
276         %tmp7 = add i32 %tmp5, %tmp3            ; <i32> [#uses=2]
277         %tmp9 = add i32 %x.0.0, 1               ; <i32> [#uses=2]
278         %tmp = icmp sgt i32 %tmp9, 39           ; <i1> [#uses=1]
279         br i1 %tmp, label %bb12, label %cond_true
281 bb12:           ; preds = %cond_true
282         ret i32 %tmp7
284 is pessimized by -loop-reduce and -indvars
286 //===---------------------------------------------------------------------===//
288 u32 to float conversion improvement:
290 float uint32_2_float( unsigned u ) {
291   float fl = (int) (u & 0xffff);
292   float fh = (int) (u >> 16);
293   fh *= 0x1.0p16f;
294   return fh + fl;
297 00000000        subl    $0x04,%esp
298 00000003        movl    0x08(%esp,1),%eax
299 00000007        movl    %eax,%ecx
300 00000009        shrl    $0x10,%ecx
301 0000000c        cvtsi2ss        %ecx,%xmm0
302 00000010        andl    $0x0000ffff,%eax
303 00000015        cvtsi2ss        %eax,%xmm1
304 00000019        mulss   0x00000078,%xmm0
305 00000021        addss   %xmm1,%xmm0
306 00000025        movss   %xmm0,(%esp,1)
307 0000002a        flds    (%esp,1)
308 0000002d        addl    $0x04,%esp
309 00000030        ret
311 //===---------------------------------------------------------------------===//
313 When using fastcc abi, align stack slot of argument of type double on 8 byte
314 boundary to improve performance.
316 //===---------------------------------------------------------------------===//
318 GCC's ix86_expand_int_movcc function (in i386.c) has a ton of interesting
319 simplifications for integer "x cmp y ? a : b".
321 //===---------------------------------------------------------------------===//
323 Consider the expansion of:
325 define i32 @test3(i32 %X) {
326         %tmp1 = urem i32 %X, 255
327         ret i32 %tmp1
330 Currently it compiles to:
333         movl $2155905153, %ecx
334         movl 8(%esp), %esi
335         movl %esi, %eax
336         mull %ecx
339 This could be "reassociated" into:
341         movl $2155905153, %eax
342         movl 8(%esp), %ecx
343         mull %ecx
345 to avoid the copy.  In fact, the existing two-address stuff would do this
346 except that mul isn't a commutative 2-addr instruction.  I guess this has
347 to be done at isel time based on the #uses to mul?
349 //===---------------------------------------------------------------------===//
351 Make sure the instruction which starts a loop does not cross a cacheline
352 boundary. This requires knowning the exact length of each machine instruction.
353 That is somewhat complicated, but doable. Example 256.bzip2:
355 In the new trace, the hot loop has an instruction which crosses a cacheline
356 boundary.  In addition to potential cache misses, this can't help decoding as I
357 imagine there has to be some kind of complicated decoder reset and realignment
358 to grab the bytes from the next cacheline.
360 532  532 0x3cfc movb     (1809(%esp, %esi), %bl   <<<--- spans 2 64 byte lines
361 942  942 0x3d03 movl     %dh, (1809(%esp, %esi)
362 937  937 0x3d0a incl     %esi
363 3    3   0x3d0b cmpb     %bl, %dl
364 27   27  0x3d0d jnz      0x000062db <main+11707>
366 //===---------------------------------------------------------------------===//
368 In c99 mode, the preprocessor doesn't like assembly comments like #TRUNCATE.
370 //===---------------------------------------------------------------------===//
372 This could be a single 16-bit load.
374 int f(char *p) {
375     if ((p[0] == 1) & (p[1] == 2)) return 1;
376     return 0;
379 //===---------------------------------------------------------------------===//
381 We should inline lrintf and probably other libc functions.
383 //===---------------------------------------------------------------------===//
385 This code:
387 void test(int X) {
388   if (X) abort();
391 is currently compiled to:
393 _test:
394         subl $12, %esp
395         cmpl $0, 16(%esp)
396         jne LBB1_1
397         addl $12, %esp
398         ret
399 LBB1_1:
400         call L_abort$stub
402 It would be better to produce:
404 _test:
405         subl $12, %esp
406         cmpl $0, 16(%esp)
407         jne L_abort$stub
408         addl $12, %esp
409         ret
411 This can be applied to any no-return function call that takes no arguments etc.
412 Alternatively, the stack save/restore logic could be shrink-wrapped, producing
413 something like this:
415 _test:
416         cmpl $0, 4(%esp)
417         jne LBB1_1
418         ret
419 LBB1_1:
420         subl $12, %esp
421         call L_abort$stub
423 Both are useful in different situations.  Finally, it could be shrink-wrapped
424 and tail called, like this:
426 _test:
427         cmpl $0, 4(%esp)
428         jne LBB1_1
429         ret
430 LBB1_1:
431         pop %eax   # realign stack.
432         call L_abort$stub
434 Though this probably isn't worth it.
436 //===---------------------------------------------------------------------===//
438 Sometimes it is better to codegen subtractions from a constant (e.g. 7-x) with
439 a neg instead of a sub instruction.  Consider:
441 int test(char X) { return 7-X; }
443 we currently produce:
444 _test:
445         movl $7, %eax
446         movsbl 4(%esp), %ecx
447         subl %ecx, %eax
448         ret
450 We would use one fewer register if codegen'd as:
452         movsbl 4(%esp), %eax
453         neg %eax
454         add $7, %eax
455         ret
457 Note that this isn't beneficial if the load can be folded into the sub.  In
458 this case, we want a sub:
460 int test(int X) { return 7-X; }
461 _test:
462         movl $7, %eax
463         subl 4(%esp), %eax
464         ret
466 //===---------------------------------------------------------------------===//
468 Leaf functions that require one 4-byte spill slot have a prolog like this:
470 _foo:
471         pushl   %esi
472         subl    $4, %esp
474 and an epilog like this:
475         addl    $4, %esp
476         popl    %esi
477         ret
479 It would be smaller, and potentially faster, to push eax on entry and to
480 pop into a dummy register instead of using addl/subl of esp.  Just don't pop 
481 into any return registers :)
483 //===---------------------------------------------------------------------===//
485 The X86 backend should fold (branch (or (setcc, setcc))) into multiple 
486 branches.  We generate really poor code for:
488 double testf(double a) {
489        return a == 0.0 ? 0.0 : (a > 0.0 ? 1.0 : -1.0);
492 For example, the entry BB is:
494 _testf:
495         subl    $20, %esp
496         pxor    %xmm0, %xmm0
497         movsd   24(%esp), %xmm1
498         ucomisd %xmm0, %xmm1
499         setnp   %al
500         sete    %cl
501         testb   %cl, %al
502         jne     LBB1_5  # UnifiedReturnBlock
503 LBB1_1: # cond_true
506 it would be better to replace the last four instructions with:
508         jp LBB1_1
509         je LBB1_5
510 LBB1_1:
512 We also codegen the inner ?: into a diamond:
514        cvtss2sd        LCPI1_0(%rip), %xmm2
515         cvtss2sd        LCPI1_1(%rip), %xmm3
516         ucomisd %xmm1, %xmm0
517         ja      LBB1_3  # cond_true
518 LBB1_2: # cond_true
519         movapd  %xmm3, %xmm2
520 LBB1_3: # cond_true
521         movapd  %xmm2, %xmm0
522         ret
524 We should sink the load into xmm3 into the LBB1_2 block.  This should
525 be pretty easy, and will nuke all the copies.
527 //===---------------------------------------------------------------------===//
529 This:
530         #include <algorithm>
531         inline std::pair<unsigned, bool> full_add(unsigned a, unsigned b)
532         { return std::make_pair(a + b, a + b < a); }
533         bool no_overflow(unsigned a, unsigned b)
534         { return !full_add(a, b).second; }
536 Should compile to:
537         addl    %esi, %edi
538         setae   %al
539         movzbl  %al, %eax
540         ret
542 on x86-64, instead of the rather stupid-looking:
543         addl    %esi, %edi
544         setb    %al
545         xorb    $1, %al
546         movzbl  %al, %eax
547         ret
550 //===---------------------------------------------------------------------===//
552 The following code:
554 bb114.preheader:                ; preds = %cond_next94
555         %tmp231232 = sext i16 %tmp62 to i32             ; <i32> [#uses=1]
556         %tmp233 = sub i32 32, %tmp231232                ; <i32> [#uses=1]
557         %tmp245246 = sext i16 %tmp65 to i32             ; <i32> [#uses=1]
558         %tmp252253 = sext i16 %tmp68 to i32             ; <i32> [#uses=1]
559         %tmp254 = sub i32 32, %tmp252253                ; <i32> [#uses=1]
560         %tmp553554 = bitcast i16* %tmp37 to i8*         ; <i8*> [#uses=2]
561         %tmp583584 = sext i16 %tmp98 to i32             ; <i32> [#uses=1]
562         %tmp585 = sub i32 32, %tmp583584                ; <i32> [#uses=1]
563         %tmp614615 = sext i16 %tmp101 to i32            ; <i32> [#uses=1]
564         %tmp621622 = sext i16 %tmp104 to i32            ; <i32> [#uses=1]
565         %tmp623 = sub i32 32, %tmp621622                ; <i32> [#uses=1]
566         br label %bb114
568 produces:
570 LBB3_5: # bb114.preheader
571         movswl  -68(%ebp), %eax
572         movl    $32, %ecx
573         movl    %ecx, -80(%ebp)
574         subl    %eax, -80(%ebp)
575         movswl  -52(%ebp), %eax
576         movl    %ecx, -84(%ebp)
577         subl    %eax, -84(%ebp)
578         movswl  -70(%ebp), %eax
579         movl    %ecx, -88(%ebp)
580         subl    %eax, -88(%ebp)
581         movswl  -50(%ebp), %eax
582         subl    %eax, %ecx
583         movl    %ecx, -76(%ebp)
584         movswl  -42(%ebp), %eax
585         movl    %eax, -92(%ebp)
586         movswl  -66(%ebp), %eax
587         movl    %eax, -96(%ebp)
588         movw    $0, -98(%ebp)
590 This appears to be bad because the RA is not folding the store to the stack 
591 slot into the movl.  The above instructions could be:
592         movl    $32, -80(%ebp)
594         movl    $32, -84(%ebp)
596 This seems like a cross between remat and spill folding.
598 This has redundant subtractions of %eax from a stack slot. However, %ecx doesn't
599 change, so we could simply subtract %eax from %ecx first and then use %ecx (or
600 vice-versa).
602 //===---------------------------------------------------------------------===//
604 This code:
606         %tmp659 = icmp slt i16 %tmp654, 0               ; <i1> [#uses=1]
607         br i1 %tmp659, label %cond_true662, label %cond_next715
609 produces this:
611         testw   %cx, %cx
612         movswl  %cx, %esi
613         jns     LBB4_109        # cond_next715
615 Shark tells us that using %cx in the testw instruction is sub-optimal. It
616 suggests using the 32-bit register (which is what ICC uses).
618 //===---------------------------------------------------------------------===//
620 We compile this:
622 void compare (long long foo) {
623   if (foo < 4294967297LL)
624     abort();
629 compare:
630         subl    $4, %esp
631         cmpl    $0, 8(%esp)
632         setne   %al
633         movzbw  %al, %ax
634         cmpl    $1, 12(%esp)
635         setg    %cl
636         movzbw  %cl, %cx
637         cmove   %ax, %cx
638         testb   $1, %cl
639         jne     .LBB1_2 # UnifiedReturnBlock
640 .LBB1_1:        # ifthen
641         call    abort
642 .LBB1_2:        # UnifiedReturnBlock
643         addl    $4, %esp
644         ret
646 (also really horrible code on ppc).  This is due to the expand code for 64-bit
647 compares.  GCC produces multiple branches, which is much nicer:
649 compare:
650         subl    $12, %esp
651         movl    20(%esp), %edx
652         movl    16(%esp), %eax
653         decl    %edx
654         jle     .L7
655 .L5:
656         addl    $12, %esp
657         ret
658         .p2align 4,,7
659 .L7:
660         jl      .L4
661         cmpl    $0, %eax
662         .p2align 4,,8
663         ja      .L5
664 .L4:
665         .p2align 4,,9
666         call    abort
668 //===---------------------------------------------------------------------===//
670 Tail call optimization improvements: Tail call optimization currently
671 pushes all arguments on the top of the stack (their normal place for
672 non-tail call optimized calls) that source from the callers arguments
673 or  that source from a virtual register (also possibly sourcing from
674 callers arguments).
675 This is done to prevent overwriting of parameters (see example
676 below) that might be used later.
678 example:  
680 int callee(int32, int64); 
681 int caller(int32 arg1, int32 arg2) { 
682   int64 local = arg2 * 2; 
683   return callee(arg2, (int64)local); 
686 [arg1]          [!arg2 no longer valid since we moved local onto it]
687 [arg2]      ->  [(int64)
688 [RETADDR]        local  ]
690 Moving arg1 onto the stack slot of callee function would overwrite
691 arg2 of the caller.
693 Possible optimizations:
696  - Analyse the actual parameters of the callee to see which would
697    overwrite a caller parameter which is used by the callee and only
698    push them onto the top of the stack.
700    int callee (int32 arg1, int32 arg2);
701    int caller (int32 arg1, int32 arg2) {
702        return callee(arg1,arg2);
703    }
705    Here we don't need to write any variables to the top of the stack
706    since they don't overwrite each other.
708    int callee (int32 arg1, int32 arg2);
709    int caller (int32 arg1, int32 arg2) {
710        return callee(arg2,arg1);
711    }
713    Here we need to push the arguments because they overwrite each
714    other.
716 //===---------------------------------------------------------------------===//
718 main ()
720   int i = 0;
721   unsigned long int z = 0;
723   do {
724     z -= 0x00004000;
725     i++;
726     if (i > 0x00040000)
727       abort ();
728   } while (z > 0);
729   exit (0);
732 gcc compiles this to:
734 _main:
735         subl    $28, %esp
736         xorl    %eax, %eax
737         jmp     L2
739         cmpl    $262144, %eax
740         je      L10
742         addl    $1, %eax
743         cmpl    $262145, %eax
744         jne     L3
745         call    L_abort$stub
746 L10:
747         movl    $0, (%esp)
748         call    L_exit$stub
750 llvm:
752 _main:
753         subl    $12, %esp
754         movl    $1, %eax
755         movl    $16384, %ecx
756 LBB1_1: # bb
757         cmpl    $262145, %eax
758         jge     LBB1_4  # cond_true
759 LBB1_2: # cond_next
760         incl    %eax
761         addl    $4294950912, %ecx
762         cmpl    $16384, %ecx
763         jne     LBB1_1  # bb
764 LBB1_3: # bb11
765         xorl    %eax, %eax
766         addl    $12, %esp
767         ret
768 LBB1_4: # cond_true
769         call    L_abort$stub
771 1. LSR should rewrite the first cmp with induction variable %ecx.
772 2. DAG combiner should fold
773         leal    1(%eax), %edx
774         cmpl    $262145, %edx
775    =>
776         cmpl    $262144, %eax
778 //===---------------------------------------------------------------------===//
780 define i64 @test(double %X) {
781         %Y = fptosi double %X to i64
782         ret i64 %Y
785 compiles to:
787 _test:
788         subl    $20, %esp
789         movsd   24(%esp), %xmm0
790         movsd   %xmm0, 8(%esp)
791         fldl    8(%esp)
792         fisttpll        (%esp)
793         movl    4(%esp), %edx
794         movl    (%esp), %eax
795         addl    $20, %esp
796         #FP_REG_KILL
797         ret
799 This should just fldl directly from the input stack slot.
801 //===---------------------------------------------------------------------===//
803 This code:
804 int foo (int x) { return (x & 65535) | 255; }
806 Should compile into:
808 _foo:
809         movzwl  4(%esp), %eax
810         orl     $255, %eax
811         ret
813 instead of:
814 _foo:
815         movl    $65280, %eax
816         andl    4(%esp), %eax
817         orl     $255, %eax
818         ret
820 //===---------------------------------------------------------------------===//
822 We're codegen'ing multiply of long longs inefficiently:
824 unsigned long long LLM(unsigned long long arg1, unsigned long long arg2) {
825   return arg1 *  arg2;
828 We compile to (fomit-frame-pointer):
830 _LLM:
831         pushl   %esi
832         movl    8(%esp), %ecx
833         movl    16(%esp), %esi
834         movl    %esi, %eax
835         mull    %ecx
836         imull   12(%esp), %esi
837         addl    %edx, %esi
838         imull   20(%esp), %ecx
839         movl    %esi, %edx
840         addl    %ecx, %edx
841         popl    %esi
842         ret
844 This looks like a scheduling deficiency and lack of remat of the load from
845 the argument area.  ICC apparently produces:
847         movl      8(%esp), %ecx
848         imull     12(%esp), %ecx
849         movl      16(%esp), %eax
850         imull     4(%esp), %eax 
851         addl      %eax, %ecx  
852         movl      4(%esp), %eax
853         mull      12(%esp) 
854         addl      %ecx, %edx
855         ret
857 Note that it remat'd loads from 4(esp) and 12(esp).  See this GCC PR:
858 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17236
860 //===---------------------------------------------------------------------===//
862 We can fold a store into "zeroing a reg".  Instead of:
864 xorl    %eax, %eax
865 movl    %eax, 124(%esp)
867 we should get:
869 movl    $0, 124(%esp)
871 if the flags of the xor are dead.
873 Likewise, we isel "x<<1" into "add reg,reg".  If reg is spilled, this should
874 be folded into: shl [mem], 1
876 //===---------------------------------------------------------------------===//
878 In SSE mode, we turn abs and neg into a load from the constant pool plus a xor
879 or and instruction, for example:
881         xorpd   LCPI1_0, %xmm2
883 However, if xmm2 gets spilled, we end up with really ugly code like this:
885         movsd   (%esp), %xmm0
886         xorpd   LCPI1_0, %xmm0
887         movsd   %xmm0, (%esp)
889 Since we 'know' that this is a 'neg', we can actually "fold" the spill into
890 the neg/abs instruction, turning it into an *integer* operation, like this:
892         xorl 2147483648, [mem+4]     ## 2147483648 = (1 << 31)
894 you could also use xorb, but xorl is less likely to lead to a partial register
895 stall.  Here is a contrived testcase:
897 double a, b, c;
898 void test(double *P) {
899   double X = *P;
900   a = X;
901   bar();
902   X = -X;
903   b = X;
904   bar();
905   c = X;
908 //===---------------------------------------------------------------------===//
910 The generated code on x86 for checking for signed overflow on a multiply the
911 obvious way is much longer than it needs to be.
913 int x(int a, int b) {
914   long long prod = (long long)a*b;
915   return  prod > 0x7FFFFFFF || prod < (-0x7FFFFFFF-1);
918 See PR2053 for more details.
920 //===---------------------------------------------------------------------===//
922 We should investigate using cdq/ctld (effect: edx = sar eax, 31)
923 more aggressively; it should cost the same as a move+shift on any modern
924 processor, but it's a lot shorter. Downside is that it puts more
925 pressure on register allocation because it has fixed operands.
927 Example:
928 int abs(int x) {return x < 0 ? -x : x;}
930 gcc compiles this to the following when using march/mtune=pentium2/3/4/m/etc.:
931 abs:
932         movl    4(%esp), %eax
933         cltd
934         xorl    %edx, %eax
935         subl    %edx, %eax
936         ret
938 //===---------------------------------------------------------------------===//
940 Take the following code (from 
941 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16541):
943 extern unsigned char first_one[65536];
944 int FirstOnet(unsigned long long arg1)
946   if (arg1 >> 48)
947     return (first_one[arg1 >> 48]);
948   return 0;
952 The following code is currently generated:
953 FirstOnet:
954         movl    8(%esp), %eax
955         cmpl    $65536, %eax
956         movl    4(%esp), %ecx
957         jb      .LBB1_2 # UnifiedReturnBlock
958 .LBB1_1:        # ifthen
959         shrl    $16, %eax
960         movzbl  first_one(%eax), %eax
961         ret
962 .LBB1_2:        # UnifiedReturnBlock
963         xorl    %eax, %eax
964         ret
966 We could change the "movl 8(%esp), %eax" into "movzwl 10(%esp), %eax"; this
967 lets us change the cmpl into a testl, which is shorter, and eliminate the shift.
969 //===---------------------------------------------------------------------===//
971 We compile this function:
973 define i32 @foo(i32 %a, i32 %b, i32 %c, i8 zeroext  %d) nounwind  {
974 entry:
975         %tmp2 = icmp eq i8 %d, 0                ; <i1> [#uses=1]
976         br i1 %tmp2, label %bb7, label %bb
978 bb:             ; preds = %entry
979         %tmp6 = add i32 %b, %a          ; <i32> [#uses=1]
980         ret i32 %tmp6
982 bb7:            ; preds = %entry
983         %tmp10 = sub i32 %a, %c         ; <i32> [#uses=1]
984         ret i32 %tmp10
989 foo:                                    # @foo
990 # %bb.0:                                # %entry
991         movl    4(%esp), %ecx
992         cmpb    $0, 16(%esp)
993         je      .LBB0_2
994 # %bb.1:                                # %bb
995         movl    8(%esp), %eax
996         addl    %ecx, %eax
997         ret
998 .LBB0_2:                                # %bb7
999         movl    12(%esp), %edx
1000         movl    %ecx, %eax
1001         subl    %edx, %eax
1002         ret
1004 There's an obviously unnecessary movl in .LBB0_2, and we could eliminate a
1005 couple more movls by putting 4(%esp) into %eax instead of %ecx.
1007 //===---------------------------------------------------------------------===//
1009 See rdar://4653682.
1011 From flops:
1013 LBB1_15:        # bb310
1014         cvtss2sd        LCPI1_0, %xmm1
1015         addsd   %xmm1, %xmm0
1016         movsd   176(%esp), %xmm2
1017         mulsd   %xmm0, %xmm2
1018         movapd  %xmm2, %xmm3
1019         mulsd   %xmm3, %xmm3
1020         movapd  %xmm3, %xmm4
1021         mulsd   LCPI1_23, %xmm4
1022         addsd   LCPI1_24, %xmm4
1023         mulsd   %xmm3, %xmm4
1024         addsd   LCPI1_25, %xmm4
1025         mulsd   %xmm3, %xmm4
1026         addsd   LCPI1_26, %xmm4
1027         mulsd   %xmm3, %xmm4
1028         addsd   LCPI1_27, %xmm4
1029         mulsd   %xmm3, %xmm4
1030         addsd   LCPI1_28, %xmm4
1031         mulsd   %xmm3, %xmm4
1032         addsd   %xmm1, %xmm4
1033         mulsd   %xmm2, %xmm4
1034         movsd   152(%esp), %xmm1
1035         addsd   %xmm4, %xmm1
1036         movsd   %xmm1, 152(%esp)
1037         incl    %eax
1038         cmpl    %eax, %esi
1039         jge     LBB1_15 # bb310
1040 LBB1_16:        # bb358.loopexit
1041         movsd   152(%esp), %xmm0
1042         addsd   %xmm0, %xmm0
1043         addsd   LCPI1_22, %xmm0
1044         movsd   %xmm0, 152(%esp)
1046 Rather than spilling the result of the last addsd in the loop, we should have
1047 insert a copy to split the interval (one for the duration of the loop, one
1048 extending to the fall through). The register pressure in the loop isn't high
1049 enough to warrant the spill.
1051 Also check why xmm7 is not used at all in the function.
1053 //===---------------------------------------------------------------------===//
1055 Take the following:
1057 target datalayout = "e-p:32:32:32-i1:8:8-i8:8:8-i16:16:16-i32:32:32-i64:32:64-f32:32:32-f64:32:64-v64:64:64-v128:128:128-a0:0:64-f80:128:128-S128"
1058 target triple = "i386-apple-darwin8"
1059 @in_exit.4870.b = internal global i1 false              ; <i1*> [#uses=2]
1060 define fastcc void @abort_gzip() noreturn nounwind  {
1061 entry:
1062         %tmp.b.i = load i1* @in_exit.4870.b             ; <i1> [#uses=1]
1063         br i1 %tmp.b.i, label %bb.i, label %bb4.i
1064 bb.i:           ; preds = %entry
1065         tail call void @exit( i32 1 ) noreturn nounwind 
1066         unreachable
1067 bb4.i:          ; preds = %entry
1068         store i1 true, i1* @in_exit.4870.b
1069         tail call void @exit( i32 1 ) noreturn nounwind 
1070         unreachable
1072 declare void @exit(i32) noreturn nounwind 
1074 This compiles into:
1075 _abort_gzip:                            ## @abort_gzip
1076 ## %bb.0:                               ## %entry
1077         subl    $12, %esp
1078         movb    _in_exit.4870.b, %al
1079         cmpb    $1, %al
1080         jne     LBB0_2
1082 We somehow miss folding the movb into the cmpb.
1084 //===---------------------------------------------------------------------===//
1086 We compile:
1088 int test(int x, int y) {
1089   return x-y-1;
1092 into (-m64):
1094 _test:
1095         decl    %edi
1096         movl    %edi, %eax
1097         subl    %esi, %eax
1098         ret
1100 it would be better to codegen as: x+~y  (notl+addl)
1102 //===---------------------------------------------------------------------===//
1104 This code:
1106 int foo(const char *str,...)
1108  __builtin_va_list a; int x;
1109  __builtin_va_start(a,str); x = __builtin_va_arg(a,int); __builtin_va_end(a);
1110  return x;
1113 gets compiled into this on x86-64:
1114         subq    $200, %rsp
1115         movaps  %xmm7, 160(%rsp)
1116         movaps  %xmm6, 144(%rsp)
1117         movaps  %xmm5, 128(%rsp)
1118         movaps  %xmm4, 112(%rsp)
1119         movaps  %xmm3, 96(%rsp)
1120         movaps  %xmm2, 80(%rsp)
1121         movaps  %xmm1, 64(%rsp)
1122         movaps  %xmm0, 48(%rsp)
1123         movq    %r9, 40(%rsp)
1124         movq    %r8, 32(%rsp)
1125         movq    %rcx, 24(%rsp)
1126         movq    %rdx, 16(%rsp)
1127         movq    %rsi, 8(%rsp)
1128         leaq    (%rsp), %rax
1129         movq    %rax, 192(%rsp)
1130         leaq    208(%rsp), %rax
1131         movq    %rax, 184(%rsp)
1132         movl    $48, 180(%rsp)
1133         movl    $8, 176(%rsp)
1134         movl    176(%rsp), %eax
1135         cmpl    $47, %eax
1136         jbe     .LBB1_3 # bb
1137 .LBB1_1:        # bb3
1138         movq    184(%rsp), %rcx
1139         leaq    8(%rcx), %rax
1140         movq    %rax, 184(%rsp)
1141 .LBB1_2:        # bb4
1142         movl    (%rcx), %eax
1143         addq    $200, %rsp
1144         ret
1145 .LBB1_3:        # bb
1146         movl    %eax, %ecx
1147         addl    $8, %eax
1148         addq    192(%rsp), %rcx
1149         movl    %eax, 176(%rsp)
1150         jmp     .LBB1_2 # bb4
1152 gcc 4.3 generates:
1153         subq    $96, %rsp
1154 .LCFI0:
1155         leaq    104(%rsp), %rax
1156         movq    %rsi, -80(%rsp)
1157         movl    $8, -120(%rsp)
1158         movq    %rax, -112(%rsp)
1159         leaq    -88(%rsp), %rax
1160         movq    %rax, -104(%rsp)
1161         movl    $8, %eax
1162         cmpl    $48, %eax
1163         jb      .L6
1164         movq    -112(%rsp), %rdx
1165         movl    (%rdx), %eax
1166         addq    $96, %rsp
1167         ret
1168         .p2align 4,,10
1169         .p2align 3
1170 .L6:
1171         mov     %eax, %edx
1172         addq    -104(%rsp), %rdx
1173         addl    $8, %eax
1174         movl    %eax, -120(%rsp)
1175         movl    (%rdx), %eax
1176         addq    $96, %rsp
1177         ret
1179 and it gets compiled into this on x86:
1180         pushl   %ebp
1181         movl    %esp, %ebp
1182         subl    $4, %esp
1183         leal    12(%ebp), %eax
1184         movl    %eax, -4(%ebp)
1185         leal    16(%ebp), %eax
1186         movl    %eax, -4(%ebp)
1187         movl    12(%ebp), %eax
1188         addl    $4, %esp
1189         popl    %ebp
1190         ret
1192 gcc 4.3 generates:
1193         pushl   %ebp
1194         movl    %esp, %ebp
1195         movl    12(%ebp), %eax
1196         popl    %ebp
1197         ret
1199 //===---------------------------------------------------------------------===//
1201 Teach tblgen not to check bitconvert source type in some cases. This allows us
1202 to consolidate the following patterns in X86InstrMMX.td:
1204 def : Pat<(v2i32 (bitconvert (i64 (vector_extract (v2i64 VR128:$src),
1205                                                   (iPTR 0))))),
1206           (v2i32 (MMX_MOVDQ2Qrr VR128:$src))>;
1207 def : Pat<(v4i16 (bitconvert (i64 (vector_extract (v2i64 VR128:$src),
1208                                                   (iPTR 0))))),
1209           (v4i16 (MMX_MOVDQ2Qrr VR128:$src))>;
1210 def : Pat<(v8i8 (bitconvert (i64 (vector_extract (v2i64 VR128:$src),
1211                                                   (iPTR 0))))),
1212           (v8i8 (MMX_MOVDQ2Qrr VR128:$src))>;
1214 There are other cases in various td files.
1216 //===---------------------------------------------------------------------===//
1218 Take something like the following on x86-32:
1219 unsigned a(unsigned long long x, unsigned y) {return x % y;}
1221 We currently generate a libcall, but we really shouldn't: the expansion is
1222 shorter and likely faster than the libcall.  The expected code is something
1223 like the following:
1225         movl    12(%ebp), %eax
1226         movl    16(%ebp), %ecx
1227         xorl    %edx, %edx
1228         divl    %ecx
1229         movl    8(%ebp), %eax
1230         divl    %ecx
1231         movl    %edx, %eax
1232         ret
1234 A similar code sequence works for division.
1236 //===---------------------------------------------------------------------===//
1238 We currently compile this:
1240 define i32 @func1(i32 %v1, i32 %v2) nounwind {
1241 entry:
1242   %t = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %v1, i32 %v2)
1243   %sum = extractvalue {i32, i1} %t, 0
1244   %obit = extractvalue {i32, i1} %t, 1
1245   br i1 %obit, label %overflow, label %normal
1246 normal:
1247   ret i32 %sum
1248 overflow:
1249   call void @llvm.trap()
1250   unreachable
1252 declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32, i32)
1253 declare void @llvm.trap()
1257 _func1:
1258         movl    4(%esp), %eax
1259         addl    8(%esp), %eax
1260         jo      LBB1_2  ## overflow
1261 LBB1_1: ## normal
1262         ret
1263 LBB1_2: ## overflow
1264         ud2
1266 it would be nice to produce "into" someday.
1268 //===---------------------------------------------------------------------===//
1270 Test instructions can be eliminated by using EFLAGS values from arithmetic
1271 instructions. This is currently not done for mul, and, or, xor, neg, shl,
1272 sra, srl, shld, shrd, atomic ops, and others. It is also currently not done
1273 for read-modify-write instructions. It is also current not done if the
1274 OF or CF flags are needed.
1276 The shift operators have the complication that when the shift count is
1277 zero, EFLAGS is not set, so they can only subsume a test instruction if
1278 the shift count is known to be non-zero. Also, using the EFLAGS value
1279 from a shift is apparently very slow on some x86 implementations.
1281 In read-modify-write instructions, the root node in the isel match is
1282 the store, and isel has no way for the use of the EFLAGS result of the
1283 arithmetic to be remapped to the new node.
1285 Add and subtract instructions set OF on signed overflow and CF on unsiged
1286 overflow, while test instructions always clear OF and CF. In order to
1287 replace a test with an add or subtract in a situation where OF or CF is
1288 needed, codegen must be able to prove that the operation cannot see
1289 signed or unsigned overflow, respectively.
1291 //===---------------------------------------------------------------------===//
1293 memcpy/memmove do not lower to SSE copies when possible.  A silly example is:
1294 define <16 x float> @foo(<16 x float> %A) nounwind {
1295         %tmp = alloca <16 x float>, align 16
1296         %tmp2 = alloca <16 x float>, align 16
1297         store <16 x float> %A, <16 x float>* %tmp
1298         %s = bitcast <16 x float>* %tmp to i8*
1299         %s2 = bitcast <16 x float>* %tmp2 to i8*
1300         call void @llvm.memcpy.i64(i8* %s, i8* %s2, i64 64, i32 16)
1301         %R = load <16 x float>* %tmp2
1302         ret <16 x float> %R
1305 declare void @llvm.memcpy.i64(i8* nocapture, i8* nocapture, i64, i32) nounwind
1307 which compiles to:
1309 _foo:
1310         subl    $140, %esp
1311         movaps  %xmm3, 112(%esp)
1312         movaps  %xmm2, 96(%esp)
1313         movaps  %xmm1, 80(%esp)
1314         movaps  %xmm0, 64(%esp)
1315         movl    60(%esp), %eax
1316         movl    %eax, 124(%esp)
1317         movl    56(%esp), %eax
1318         movl    %eax, 120(%esp)
1319         movl    52(%esp), %eax
1320         <many many more 32-bit copies>
1321         movaps  (%esp), %xmm0
1322         movaps  16(%esp), %xmm1
1323         movaps  32(%esp), %xmm2
1324         movaps  48(%esp), %xmm3
1325         addl    $140, %esp
1326         ret
1328 On Nehalem, it may even be cheaper to just use movups when unaligned than to
1329 fall back to lower-granularity chunks.
1331 //===---------------------------------------------------------------------===//
1333 Implement processor-specific optimizations for parity with GCC on these
1334 processors.  GCC does two optimizations:
1336 1. ix86_pad_returns inserts a noop before ret instructions if immediately
1337    preceded by a conditional branch or is the target of a jump.
1338 2. ix86_avoid_jump_misspredicts inserts noops in cases where a 16-byte block of
1339    code contains more than 3 branches.
1340    
1341 The first one is done for all AMDs, Core2, and "Generic"
1342 The second one is done for: Atom, Pentium Pro, all AMDs, Pentium 4, Nocona,
1343   Core 2, and "Generic"
1345 //===---------------------------------------------------------------------===//
1346 Testcase:
1347 int x(int a) { return (a&0xf0)>>4; }
1349 Current output:
1350         movl    4(%esp), %eax
1351         shrl    $4, %eax
1352         andl    $15, %eax
1353         ret
1355 Ideal output:
1356         movzbl  4(%esp), %eax
1357         shrl    $4, %eax
1358         ret
1360 //===---------------------------------------------------------------------===//
1362 Re-implement atomic builtins __sync_add_and_fetch() and __sync_sub_and_fetch
1363 properly.
1365 When the return value is not used (i.e. only care about the value in the
1366 memory), x86 does not have to use add to implement these. Instead, it can use
1367 add, sub, inc, dec instructions with the "lock" prefix.
1369 This is currently implemented using a bit of instruction selection trick. The
1370 issue is the target independent pattern produces one output and a chain and we
1371 want to map it into one that just output a chain. The current trick is to select
1372 it into a MERGE_VALUES with the first definition being an implicit_def. The
1373 proper solution is to add new ISD opcodes for the no-output variant. DAG
1374 combiner can then transform the node before it gets to target node selection.
1376 Problem #2 is we are adding a whole bunch of x86 atomic instructions when in
1377 fact these instructions are identical to the non-lock versions. We need a way to
1378 add target specific information to target nodes and have this information
1379 carried over to machine instructions. Asm printer (or JIT) can use this
1380 information to add the "lock" prefix.
1382 //===---------------------------------------------------------------------===//
1384 struct B {
1385   unsigned char y0 : 1;
1388 int bar(struct B* a) { return a->y0; }
1390 define i32 @bar(%struct.B* nocapture %a) nounwind readonly optsize {
1391   %1 = getelementptr inbounds %struct.B* %a, i64 0, i32 0
1392   %2 = load i8* %1, align 1
1393   %3 = and i8 %2, 1
1394   %4 = zext i8 %3 to i32
1395   ret i32 %4
1398 bar:                                    # @bar
1399 # %bb.0:
1400         movb    (%rdi), %al
1401         andb    $1, %al
1402         movzbl  %al, %eax
1403         ret
1405 Missed optimization: should be movl+andl.
1407 //===---------------------------------------------------------------------===//
1409 The x86_64 abi says:
1411 Booleans, when stored in a memory object, are stored as single byte objects the
1412 value of which is always 0 (false) or 1 (true).
1414 We are not using this fact:
1416 int bar(_Bool *a) { return *a; }
1418 define i32 @bar(i8* nocapture %a) nounwind readonly optsize {
1419   %1 = load i8* %a, align 1, !tbaa !0
1420   %tmp = and i8 %1, 1
1421   %2 = zext i8 %tmp to i32
1422   ret i32 %2
1425 bar:
1426         movb    (%rdi), %al
1427         andb    $1, %al
1428         movzbl  %al, %eax
1429         ret
1431 GCC produces
1433 bar:
1434         movzbl  (%rdi), %eax
1435         ret
1437 //===---------------------------------------------------------------------===//
1439 Take the following C code:
1440 int f(int a, int b) { return (unsigned char)a == (unsigned char)b; }
1442 We generate the following IR with clang:
1443 define i32 @f(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1444 entry:
1445   %tmp = xor i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1446   %tmp6 = and i32 %tmp, 255                       ; <i32> [#uses=1]
1447   %cmp = icmp eq i32 %tmp6, 0                     ; <i1> [#uses=1]
1448   %conv5 = zext i1 %cmp to i32                    ; <i32> [#uses=1]
1449   ret i32 %conv5
1452 And the following x86 code:
1453         xorl    %esi, %edi
1454         testb   $-1, %dil
1455         sete    %al
1456         movzbl  %al, %eax
1457         ret
1459 A cmpb instead of the xorl+testb would be one instruction shorter.
1461 //===---------------------------------------------------------------------===//
1463 Given the following C code:
1464 int f(int a, int b) { return (signed char)a == (signed char)b; }
1466 We generate the following IR with clang:
1467 define i32 @f(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1468 entry:
1469   %sext = shl i32 %a, 24                          ; <i32> [#uses=1]
1470   %conv1 = ashr i32 %sext, 24                     ; <i32> [#uses=1]
1471   %sext6 = shl i32 %b, 24                         ; <i32> [#uses=1]
1472   %conv4 = ashr i32 %sext6, 24                    ; <i32> [#uses=1]
1473   %cmp = icmp eq i32 %conv1, %conv4               ; <i1> [#uses=1]
1474   %conv5 = zext i1 %cmp to i32                    ; <i32> [#uses=1]
1475   ret i32 %conv5
1478 And the following x86 code:
1479         movsbl  %sil, %eax
1480         movsbl  %dil, %ecx
1481         cmpl    %eax, %ecx
1482         sete    %al
1483         movzbl  %al, %eax
1484         ret
1487 It should be possible to eliminate the sign extensions.
1489 //===---------------------------------------------------------------------===//
1491 LLVM misses a load+store narrowing opportunity in this code:
1493 %struct.bf = type { i64, i16, i16, i32 }
1495 @bfi = external global %struct.bf*                ; <%struct.bf**> [#uses=2]
1497 define void @t1() nounwind ssp {
1498 entry:
1499   %0 = load %struct.bf** @bfi, align 8            ; <%struct.bf*> [#uses=1]
1500   %1 = getelementptr %struct.bf* %0, i64 0, i32 1 ; <i16*> [#uses=1]
1501   %2 = bitcast i16* %1 to i32*                    ; <i32*> [#uses=2]
1502   %3 = load i32* %2, align 1                      ; <i32> [#uses=1]
1503   %4 = and i32 %3, -65537                         ; <i32> [#uses=1]
1504   store i32 %4, i32* %2, align 1
1505   %5 = load %struct.bf** @bfi, align 8            ; <%struct.bf*> [#uses=1]
1506   %6 = getelementptr %struct.bf* %5, i64 0, i32 1 ; <i16*> [#uses=1]
1507   %7 = bitcast i16* %6 to i32*                    ; <i32*> [#uses=2]
1508   %8 = load i32* %7, align 1                      ; <i32> [#uses=1]
1509   %9 = and i32 %8, -131073                        ; <i32> [#uses=1]
1510   store i32 %9, i32* %7, align 1
1511   ret void
1514 LLVM currently emits this:
1516   movq  bfi(%rip), %rax
1517   andl  $-65537, 8(%rax)
1518   movq  bfi(%rip), %rax
1519   andl  $-131073, 8(%rax)
1520   ret
1522 It could narrow the loads and stores to emit this:
1524   movq  bfi(%rip), %rax
1525   andb  $-2, 10(%rax)
1526   movq  bfi(%rip), %rax
1527   andb  $-3, 10(%rax)
1528   ret
1530 The trouble is that there is a TokenFactor between the store and the
1531 load, making it non-trivial to determine if there's anything between
1532 the load and the store which would prohibit narrowing.
1534 //===---------------------------------------------------------------------===//
1536 This code:
1537 void foo(unsigned x) {
1538   if (x == 0) bar();
1539   else if (x == 1) qux();
1542 currently compiles into:
1543 _foo:
1544         movl    4(%esp), %eax
1545         cmpl    $1, %eax
1546         je      LBB0_3
1547         testl   %eax, %eax
1548         jne     LBB0_4
1550 the testl could be removed:
1551 _foo:
1552         movl    4(%esp), %eax
1553         cmpl    $1, %eax
1554         je      LBB0_3
1555         jb      LBB0_4
1557 0 is the only unsigned number < 1.
1559 //===---------------------------------------------------------------------===//
1561 This code:
1563 %0 = type { i32, i1 }
1565 define i32 @add32carry(i32 %sum, i32 %x) nounwind readnone ssp {
1566 entry:
1567   %uadd = tail call %0 @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %sum, i32 %x)
1568   %cmp = extractvalue %0 %uadd, 1
1569   %inc = zext i1 %cmp to i32
1570   %add = add i32 %x, %sum
1571   %z.0 = add i32 %add, %inc
1572   ret i32 %z.0
1575 declare %0 @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32, i32) nounwind readnone
1577 compiles to:
1579 _add32carry:                            ## @add32carry
1580         addl    %esi, %edi
1581         sbbl    %ecx, %ecx
1582         movl    %edi, %eax
1583         subl    %ecx, %eax
1584         ret
1586 But it could be:
1588 _add32carry:
1589         leal    (%rsi,%rdi), %eax
1590         cmpl    %esi, %eax
1591         adcl    $0, %eax
1592         ret
1594 //===---------------------------------------------------------------------===//
1596 The hot loop of 256.bzip2 contains code that looks a bit like this:
1598 int foo(char *P, char *Q, int x, int y) {
1599   if (P[0] != Q[0])
1600      return P[0] < Q[0];
1601   if (P[1] != Q[1])
1602      return P[1] < Q[1];
1603   if (P[2] != Q[2])
1604      return P[2] < Q[2];
1605    return P[3] < Q[3];
1608 In the real code, we get a lot more wrong than this.  However, even in this
1609 code we generate:
1611 _foo:                                   ## @foo
1612 ## %bb.0:                               ## %entry
1613         movb    (%rsi), %al
1614         movb    (%rdi), %cl
1615         cmpb    %al, %cl
1616         je      LBB0_2
1617 LBB0_1:                                 ## %if.then
1618         cmpb    %al, %cl
1619         jmp     LBB0_5
1620 LBB0_2:                                 ## %if.end
1621         movb    1(%rsi), %al
1622         movb    1(%rdi), %cl
1623         cmpb    %al, %cl
1624         jne     LBB0_1
1625 ## %bb.3:                               ## %if.end38
1626         movb    2(%rsi), %al
1627         movb    2(%rdi), %cl
1628         cmpb    %al, %cl
1629         jne     LBB0_1
1630 ## %bb.4:                               ## %if.end60
1631         movb    3(%rdi), %al
1632         cmpb    3(%rsi), %al
1633 LBB0_5:                                 ## %if.end60
1634         setl    %al
1635         movzbl  %al, %eax
1636         ret
1638 Note that we generate jumps to LBB0_1 which does a redundant compare.  The
1639 redundant compare also forces the register values to be live, which prevents
1640 folding one of the loads into the compare.  In contrast, GCC 4.2 produces:
1642 _foo:
1643         movzbl  (%rsi), %eax
1644         cmpb    %al, (%rdi)
1645         jne     L10
1646 L12:
1647         movzbl  1(%rsi), %eax
1648         cmpb    %al, 1(%rdi)
1649         jne     L10
1650         movzbl  2(%rsi), %eax
1651         cmpb    %al, 2(%rdi)
1652         jne     L10
1653         movzbl  3(%rdi), %eax
1654         cmpb    3(%rsi), %al
1655 L10:
1656         setl    %al
1657         movzbl  %al, %eax
1658         ret
1660 which is "perfect".
1662 //===---------------------------------------------------------------------===//
1664 For the branch in the following code:
1665 int a();
1666 int b(int x, int y) {
1667   if (x & (1<<(y&7)))
1668     return a();
1669   return y;
1672 We currently generate:
1673         movb    %sil, %al
1674         andb    $7, %al
1675         movzbl  %al, %eax
1676         btl     %eax, %edi
1677         jae     .LBB0_2
1679 movl+andl would be shorter than the movb+andb+movzbl sequence.
1681 //===---------------------------------------------------------------------===//
1683 For the following:
1684 struct u1 {
1685     float x, y;
1687 float foo(struct u1 u) {
1688     return u.x + u.y;
1691 We currently generate:
1692         movdqa  %xmm0, %xmm1
1693         pshufd  $1, %xmm0, %xmm0        # xmm0 = xmm0[1,0,0,0]
1694         addss   %xmm1, %xmm0
1695         ret
1697 We could save an instruction here by commuting the addss.
1699 //===---------------------------------------------------------------------===//
1701 This (from PR9661):
1703 float clamp_float(float a) {
1704         if (a > 1.0f)
1705                 return 1.0f;
1706         else if (a < 0.0f)
1707                 return 0.0f;
1708         else
1709                 return a;
1712 Could compile to:
1714 clamp_float:                            # @clamp_float
1715         movss   .LCPI0_0(%rip), %xmm1
1716         minss   %xmm1, %xmm0
1717         pxor    %xmm1, %xmm1
1718         maxss   %xmm1, %xmm0
1719         ret
1721 with -ffast-math.
1723 //===---------------------------------------------------------------------===//
1725 This function (from PR9803):
1727 int clamp2(int a) {
1728         if (a > 5)
1729                 a = 5;
1730         if (a < 0) 
1731                 return 0;
1732         return a;
1735 Compiles to:
1737 _clamp2:                                ## @clamp2
1738         pushq   %rbp
1739         movq    %rsp, %rbp
1740         cmpl    $5, %edi
1741         movl    $5, %ecx
1742         cmovlel %edi, %ecx
1743         testl   %ecx, %ecx
1744         movl    $0, %eax
1745         cmovnsl %ecx, %eax
1746         popq    %rbp
1747         ret
1749 The move of 0 could be scheduled above the test to make it is xor reg,reg.
1751 //===---------------------------------------------------------------------===//
1753 GCC PR48986.  We currently compile this:
1755 void bar(void);
1756 void yyy(int* p) {
1757     if (__sync_fetch_and_add(p, -1) == 1)
1758       bar();
1761 into:
1762         movl    $-1, %eax
1763         lock
1764         xaddl   %eax, (%rdi)
1765         cmpl    $1, %eax
1766         je      LBB0_2
1768 Instead we could generate:
1770         lock
1771         dec %rdi
1772         je LBB0_2
1774 The trick is to match "fetch_and_add(X, -C) == C".
1776 //===---------------------------------------------------------------------===//
1778 unsigned t(unsigned a, unsigned b) {
1779   return a <= b ? 5 : -5;
1782 We generate:
1783         movl    $5, %ecx
1784         cmpl    %esi, %edi
1785         movl    $-5, %eax
1786         cmovbel %ecx, %eax
1788 GCC:
1789         cmpl    %edi, %esi
1790         sbbl    %eax, %eax
1791         andl    $-10, %eax
1792         addl    $5, %eax
1794 //===---------------------------------------------------------------------===//