[ELF] Remove unneeded Twine in ELFSyncStream
[llvm-project.git] / llvm / lib / Target / README.txt
blobadf75c3368677adc04148518991480ff295782fe
1 Target Independent Opportunities:
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
5 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
6 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
7 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
8 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
9 right).
11 //===---------------------------------------------------------------------===//
13 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
15 for (i = ...; ++i) {
16    x = 1ULL << i;
18 into:
19  long long tmp = 1;
20  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
21    x = tmp;
23 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
25 //===---------------------------------------------------------------------===//
27 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
29 //===---------------------------------------------------------------------===//
31 Reassociate should turn things like:
33 int factorial(int X) {
34  return X*X*X*X*X*X*X*X;
37 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
38 multiplication trees.
40 First, the intrinsic needs to be extended to support integers, and second the
41 code generator needs to be enhanced to lower these to multiplication trees.
43 //===---------------------------------------------------------------------===//
45 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
47 int bar(int x, int y) {
48   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
50 int foo(int z, int n) {
51   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
54 This is blocked on not handling X*X*X -> powi(X, 3) (see note above).  The issue
55 is that we end up getting t = 2*X  s = t*t   and don't turn this into 4*X*X,
56 which is the same number of multiplies and is canonical, because the 2*X has
57 multiple uses.  Here's a simple example:
59 define i32 @test15(i32 %X1) {
60   %B = mul i32 %X1, 47   ; X1*47
61   %C = mul i32 %B, %B
62   ret i32 %C
66 //===---------------------------------------------------------------------===//
68 Reassociate should handle the example in GCC PR16157:
70 extern int a0, a1, a2, a3, a4; extern int b0, b1, b2, b3, b4; 
71 void f () {  /* this can be optimized to four additions... */ 
72         b4 = a4 + a3 + a2 + a1 + a0; 
73         b3 = a3 + a2 + a1 + a0; 
74         b2 = a2 + a1 + a0; 
75         b1 = a1 + a0; 
76
78 This requires reassociating to forms of expressions that are already available,
79 something that reassoc doesn't think about yet.
82 //===---------------------------------------------------------------------===//
84 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
86 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
87 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
89 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
90 for 1,2,4,8 bytes.
92 //===---------------------------------------------------------------------===//
94 It would be nice to revert this patch:
95 http://lists.llvm.org/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
97 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
98 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
99 stuff too.
101 //===---------------------------------------------------------------------===//
103 For vector types, DataLayout.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
104 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
105 specific vector types are target dependent.
107 //===---------------------------------------------------------------------===//
109 We should produce an unaligned load from code like this:
111 v4sf example(float *P) {
112   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
115 //===---------------------------------------------------------------------===//
117 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
120         movl 136(%esp), %eax
121         cmpl $0, %eax
122         je LBB16_2      #cond_next
123 LBB16_1:        #cond_true
124         incl _foo
125 LBB16_2:        #cond_next
127 emit:
128         movl    _foo, %eax
129         cmpl    $1, %edi
130         sbbl    $-1, %eax
131         movl    %eax, _foo
133 //===---------------------------------------------------------------------===//
135 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
137 Expand these to calls of sin/cos and stores:
138       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
139       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
140       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
142 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
143 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
145 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
146 if anyone cared enough about sincos.
148 //===---------------------------------------------------------------------===//
150 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
152       for(i=0; i<reg->size; i++)
153         {
154           /* Flip the target bit of each basis state */
155           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
156         } 
158 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
159 so cool to turn it into something like:
161    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
162    if (target < 32) {
163      for(i=0; i<reg->size; i++)
164        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
165    } else {
166      for(i=0; i<reg->size; i++)
167        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
168    }
169    
170 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
172 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i],
173 but this requires TBAA.
175 //===---------------------------------------------------------------------===//
177 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
179 unsigned long reverse(unsigned v) {
180     unsigned t;
181     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
182     t &= ~0xff0000;
183     v = (v << 24) | (v >> 8);
184     return v ^ (t >> 8);
187 //===---------------------------------------------------------------------===//
189 [LOOP DELETION]
191 We don't delete this output free loop, because trip count analysis doesn't
192 realize that it is finite (if it were infinite, it would be undefined).  Not
193 having this blocks Loop Idiom from matching strlen and friends.  
195 void foo(char *C) {
196   int x = 0;
197   while (*C)
198     ++x,++C;
201 //===---------------------------------------------------------------------===//
203 [LOOP RECOGNITION]
205 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
207 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
208   unsigned c;
209   for (c = 0; v; v >>= 1)
210     c += v & 1;
211   return c;
214 unsigned int popcount(unsigned int input) {
215   unsigned int count = 0;
216   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
217     count += (input >> i) & i;
218   return count;
221 This should be recognized as CLZ:  https://github.com/llvm/llvm-project/issues/64167
223 unsigned clz_a(unsigned a) {
224   int i;
225   for (i=0;i<32;i++)
226     if (a & (1<<(31-i)))
227       return i;
228   return 32;
231 This sort of thing should be added to the loop idiom pass.
233 //===---------------------------------------------------------------------===//
235 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
236 processors.
238 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
239   return adr[0] | (adr[1] << 8);
241 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
242   return (adr[0] << 8) | adr[1];
245 //===---------------------------------------------------------------------===//
247 -instcombine should handle this transform:
248    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
249 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
251 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
252 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
253 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
254 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
256 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
257 this construct. 
259 //===---------------------------------------------------------------------===//
261 [LOOP OPTIMIZATION]
263 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c shows several interesting optimization
264 opportunities in its double_array_divs_variable function: it needs loop
265 interchange, memory promotion (which LICM already does), vectorization and
266 variable trip count loop unrolling (since it has a constant trip count). ICC
267 apparently produces this very nice code with -ffast-math:
269 ..B1.70:                        # Preds ..B1.70 ..B1.69
270        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
271        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
272        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
273        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
274        addl      $8, %edx                                      #
275        cmpl      $131072, %edx                                 #108.2
276        jb        ..B1.70       # Prob 99%                      #108.2
278 It would be better to count down to zero, but this is a lot better than what we
281 //===---------------------------------------------------------------------===//
283 Consider:
285 typedef unsigned U32;
286 typedef unsigned long long U64;
287 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
288     U64 effective_addr2;
289     U32 temp = *inst;
290     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
291     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
292     effective_addr2 = temp & 0xfff;
293     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
294     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
295     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
296     effective_addr2 &= regs[4];
297      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
298         return 1;
299     return 0;
302 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
303 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
304 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
305 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
306 when it is declared U32.
308 PHI Slicing could be extended to do this.
310 //===---------------------------------------------------------------------===//
312 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
313 followed by an uncond branch to an exit block.
315 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
316 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
317 ; optimized out of the function after the taildup happened.
318 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
320 define i32 @t4(i32 %a) {
321 entry:
322         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
323         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
324         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
326 then.0:         ; preds = %entry
327         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
328         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
329         br label %return
331 else.0:         ; preds = %entry
332         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
333         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
335 then.1:         ; preds = %else.0
336         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
337         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
338         br label %return
340 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
341         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
342                             [ %tmp.9, %then.1 ]
343         ret i32 %result.0
346 //===---------------------------------------------------------------------===//
348 Tail recursion elimination should handle:
350 int pow2m1(int n) {
351  if (n == 0)
352    return 0;
353  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
356 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
357 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
359 //===---------------------------------------------------------------------===//
361 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
362 this:
364 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
366 define internal i32 @foo(i32* %x) {
367 entry:
368         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
369         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
370         ret i32 %tmp.foo
373 define i32 @bar(i32* %x) {
374 entry:
375         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
376         ret i32 %tmp3
379 //===---------------------------------------------------------------------===//
381 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
382 example in pic mode:
384 #include <assert.h>
385 void foo(int x) {
386   assert(x);
387   //...
390 we compile this to:
391 _foo:
392         subl    $28, %esp
393         call    "L1$pb"
394 "L1$pb":
395         popl    %eax
396         cmpl    $0, 32(%esp)
397         je      LBB1_2  # cond_true
398 LBB1_1: # return
399         # ...
400         addl    $28, %esp
401         ret
402 LBB1_2: # cond_true
405 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
406 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
407 better to sink the picbase computation down into the block for the 
408 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
409 code with early outs.
411 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
412 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
413 function, they should be sunk into the ones that do.
415 In this case, whole-function-isel would also handle this.
417 //===---------------------------------------------------------------------===//
419 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
420 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
422 //===---------------------------------------------------------------------===//
424 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
425 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
427 double a[256];
428 void foo() {
429   int i, b;
430   for (b = 0; b < 10000000; b++)
431   for (i = 0; i < 256; i++)
432     a[i] = -a[i];
435 is twice as slow as this loop:
437 long long a[256];
438 void foo() {
439   int i, b;
440   for (b = 0; b < 10000000; b++)
441   for (i = 0; i < 256; i++)
442     a[i] ^= (1ULL << 63);
445 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
446 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
447 instructions.
449 //===---------------------------------------------------------------------===//
451 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
452 profitable.  For example, we compile this C++ example:
454 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
455 extern THotKey m_HotKey;
456 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
458 into (-m64 -O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
460 __Z9GetHotKeyv:                         ## @_Z9GetHotKeyv
461         movq    _m_HotKey@GOTPCREL(%rip), %rax
462         movzwl  (%rax), %ecx
463         movzbl  2(%rax), %edx
464         shlq    $16, %rdx
465         orq     %rcx, %rdx
466         movzbl  3(%rax), %ecx
467         shlq    $24, %rcx
468         orq     %rdx, %rcx
469         movzbl  4(%rax), %eax
470         shlq    $32, %rax
471         orq     %rcx, %rax
472         ret
474 //===---------------------------------------------------------------------===//
476 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
477 implementations of ceil/floor/rint.
479 //===---------------------------------------------------------------------===//
481 Consider:
483 int test() {
484   long long input[8] = {1,0,1,0,1,0,1,0};
485   foo(input);
488 Clang compiles this into:
490   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %tmp, i8 0, i64 64, i32 16, i1 false)
491   %0 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 0
492   store i64 1, i64* %0, align 16
493   %1 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 2
494   store i64 1, i64* %1, align 16
495   %2 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 4
496   store i64 1, i64* %2, align 16
497   %3 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 6
498   store i64 1, i64* %3, align 16
500 Which gets codegen'd into:
502         pxor    %xmm0, %xmm0
503         movaps  %xmm0, -16(%rbp)
504         movaps  %xmm0, -32(%rbp)
505         movaps  %xmm0, -48(%rbp)
506         movaps  %xmm0, -64(%rbp)
507         movq    $1, -64(%rbp)
508         movq    $1, -48(%rbp)
509         movq    $1, -32(%rbp)
510         movq    $1, -16(%rbp)
512 It would be better to have 4 movq's of 0 instead of the movaps's.
514 //===---------------------------------------------------------------------===//
516 http://llvm.org/PR717:
518 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
519 produces "ret int 0":
521 int f() {
522   int x = 4;
523   int y;
524   if (x == 3) y = 0;
525   return y;
528 //===---------------------------------------------------------------------===//
530 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
531 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
532 of some code within the loop.  One trivial example is:
534 #include <stdio.h>
535 int main() {
536     int nRet = 17;
537     int nLoop;
538     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
539         if ( nLoop & 1 )
540             nRet += 2;
541         else
542             nRet -= 1;
543     }
544     return nRet;
547 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
548 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
549 exit value computation.
551 //===---------------------------------------------------------------------===//
553 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
554 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
555 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
556 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
558 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
559   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
561 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
562   switch(z) {
563   case 1:
564     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
565   case 2:
566     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
567   case 3:
568     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
569   case 4:
570     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
571   default:
572     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
573   }
576 //===---------------------------------------------------------------------===//
578 This (and similar related idioms):
580 unsigned int foo(unsigned char i) {
581   return i | (i<<8) | (i<<16) | (i<<24);
584 compiles into:
586 define i32 @foo(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
587 entry:
588   %conv = zext i8 %i to i32
589   %shl = shl i32 %conv, 8
590   %shl5 = shl i32 %conv, 16
591   %shl9 = shl i32 %conv, 24
592   %or = or i32 %shl9, %conv
593   %or6 = or i32 %or, %shl5
594   %or10 = or i32 %or6, %shl
595   ret i32 %or10
598 it would be better as:
600 unsigned int bar(unsigned char i) {
601   unsigned int j=i | (i << 8); 
602   return j | (j<<16);
605 aka:
607 define i32 @bar(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
608 entry:
609   %conv = zext i8 %i to i32
610   %shl = shl i32 %conv, 8
611   %or = or i32 %shl, %conv
612   %shl5 = shl i32 %or, 16
613   %or6 = or i32 %shl5, %or
614   ret i32 %or6
617 or even i*0x01010101, depending on the speed of the multiplier.  The best way to
618 handle this is to canonicalize it to a multiply in IR and have codegen handle
619 lowering multiplies to shifts on cpus where shifts are faster.
621 //===---------------------------------------------------------------------===//
623 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
624 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
625 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
626 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
628 //===---------------------------------------------------------------------===//
630 We compile this program: (from GCC PR11680)
631 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
633 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
634 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
636 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
637 $ time ./a.out fast
638 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
640 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
641 $ time ./a.out fast
642 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
644 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
645 codegen badness or something else (haven't investigated).
647 //===---------------------------------------------------------------------===//
649 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
650 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
652 void bar(unsigned n) {
653   if (n % 3 == 0)
654     true();
657 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
658 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
659 void bar(unsigned n) {
660   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
661     true();
664 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
665 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
666 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
667 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
668 transformation probably isn't worthwhile.
670 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
671 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
673 //===---------------------------------------------------------------------===//
675 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
676 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
678 #include <cstdio>
679 struct test {
680     int val;
681     virtual ~test() {}
684 int main() {
685     test t;
686     std::scanf("%d", &t.val);
687     std::printf("%d\n", t.val);
690 //===---------------------------------------------------------------------===//
692 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
694 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
695   %A = icmp ult i8 %x, 250
696   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
697   ret i8 %B 
700 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
701   %A = zext i8 %x to i9
702   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
703   %C = lshr i9 %B, 8
704   %D = trunc i9 %C to i8
705   ret i8 %D
708 //===---------------------------------------------------------------------===//
710 From gcc bug 24696:
712 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
714   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
717 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
719   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
721 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
722 "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
724 //===---------------------------------------------------------------------===//
726 From GCC Bug 20192:
727 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
728 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
730    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
731        f();
733 The expression should optimize to something like
734 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
735 -emit-llvm-bc | opt -O3".
737 //===---------------------------------------------------------------------===//
739 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
741 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
742 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
743 produces better code on X86.
745 //===---------------------------------------------------------------------===//
747 From GCC Bug 15784:
748 #define abs(x) x>0?x:-x
749 int f(int x, int y)
751  return (abs(x)) >= 0;
753 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
754 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
756 //===---------------------------------------------------------------------===//
758 From GCC Bug 14753:
759 void
760 rotate_cst (unsigned int a)
762  a = (a << 10) | (a >> 22);
763  if (a == 123)
764    bar ();
766 void
767 minus_cst (unsigned int a)
769  unsigned int tem;
771  tem = 20 - a;
772  if (tem == 5)
773    bar ();
775 void
776 mask_gt (unsigned int a)
778  /* This is equivalent to a > 15.  */
779  if ((a & ~7) > 8)
780    bar ();
782 void
783 rshift_gt (unsigned int a)
785  /* This is equivalent to a > 23.  */
786  if ((a >> 2) > 5)
787    bar ();
790 All should simplify to a single comparison.  All of these are
791 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
792 -O3".
794 //===---------------------------------------------------------------------===//
796 From GCC Bug 32605:
797 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
798 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
799 -emit-llvm-bc | opt -O3" (although llc can optimize it).
801 //===---------------------------------------------------------------------===//
803 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
804 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
805 with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
807 //===---------------------------------------------------------------------===//
809 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
810 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
811 -emit-llvm-bc | opt -O3".
813 //===---------------------------------------------------------------------===//
815 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
816 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
817 "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
819 //===---------------------------------------------------------------------===//
821 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
822 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
823 -emit-llvm-bc | opt -O3".
825 //===---------------------------------------------------------------------===//
827 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
828 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
829 | opt -O3".
831 //===---------------------------------------------------------------------===//
833 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
834 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
835 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
837 //===---------------------------------------------------------------------===//
839 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
840 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
841 -emit-llvm-bc | opt -O3".
843 //===---------------------------------------------------------------------===//
845 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
846 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
847 -emit-llvm-bc | opt -O3".
849 //===---------------------------------------------------------------------===//
851 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
852 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
853 -emit-llvm-bc | opt -O3".
855 //===---------------------------------------------------------------------===//
857 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
858 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
859 -emit-llvm-bc | opt -O3".
861 //===---------------------------------------------------------------------===//
863 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
864 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
865 with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
867 //===---------------------------------------------------------------------===//
869 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
870 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
871 -emit-llvm-bc | opt -O3".
873 //===---------------------------------------------------------------------===//
875 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
876 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
877 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
879 //===---------------------------------------------------------------------===//
881 int g(int x) { return (x - 10) < 0; }
882 Should combine to "x <= 9" (the sub has nsw).  Currently not
883 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
885 //===---------------------------------------------------------------------===//
887 int g(int x) { return (x + 10) < 0; }
888 Should combine to "x < -10" (the add has nsw).  Currently not
889 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
891 //===---------------------------------------------------------------------===//
893 int f(int i, int j) { return i < j + 1; }
894 int g(int i, int j) { return j > i - 1; }
895 Should combine to "i <= j" (the add/sub has nsw).  Currently not
896 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
898 //===---------------------------------------------------------------------===//
900 unsigned f(unsigned x) { return ((x & 7) + 1) & 15; }
901 The & 15 part should be optimized away, it doesn't change the result. Currently
902 not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -O3".
904 //===---------------------------------------------------------------------===//
906 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
908         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
909         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
910         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
911         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
913 tmp1 should be simplified to something like:
914   (!tmp || decl_context == 1)
916 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
917 the function, e.g. by:
919         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
920         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
921         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
923 later.
925 //===---------------------------------------------------------------------===//
927 [STORE SINKING]
929 Store sinking: This code:
931 void f (int n, int *cond, int *res) {
932     int i;
933     *res = 0;
934     for (i = 0; i < n; i++)
935         if (*cond)
936             *res ^= 234; /* (*) */
939 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
940 moves the store out.  This gives us this code:
942 bb:             ; preds = %bb2, %entry
943         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
944         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
945         %1 = load i32* %cond, align 4
946         %2 = icmp eq i32 %1, 0
947         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
949 bb1:            ; preds = %bb
950         %3 = xor i32 %.rle, 234 
951         store i32 %3, i32* %res, align 4
952         br label %bb2
954 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
955         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
956         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
957         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
958         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
960 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
962 Here's another partial dead case:
963 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
965 //===---------------------------------------------------------------------===//
967 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
969 int test (int a, int b, int c, int g) {
970   int d, e;
971   if (a)
972     d = b * c;
973   else
974     d = b - c;
975   e = b * c + g;
976   return d + e;
979 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
980 This is GCC PR38204.
983 //===---------------------------------------------------------------------===//
984 This simple function from 179.art:
986 int winner, numf2s;
987 struct { double y; int   reset; } *Y;
989 void find_match() {
990    int i;
991    winner = 0;
992    for (i=0;i<numf2s;i++)
993        if (Y[i].y > Y[winner].y)
994               winner =i;
997 Compiles into (with clang TBAA):
999 for.body:                                         ; preds = %for.inc, %bb.nph
1000   %indvar = phi i64 [ 0, %bb.nph ], [ %indvar.next, %for.inc ]
1001   %i.01718 = phi i32 [ 0, %bb.nph ], [ %i.01719, %for.inc ]
1002   %tmp4 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %indvar, i32 0
1003   %tmp5 = load double* %tmp4, align 8, !tbaa !4
1004   %idxprom7 = sext i32 %i.01718 to i64
1005   %tmp10 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %idxprom7, i32 0
1006   %tmp11 = load double* %tmp10, align 8, !tbaa !4
1007   %cmp12 = fcmp ogt double %tmp5, %tmp11
1008   br i1 %cmp12, label %if.then, label %for.inc
1010 if.then:                                          ; preds = %for.body
1011   %i.017 = trunc i64 %indvar to i32
1012   br label %for.inc
1014 for.inc:                                          ; preds = %for.body, %if.then
1015   %i.01719 = phi i32 [ %i.01718, %for.body ], [ %i.017, %if.then ]
1016   %indvar.next = add i64 %indvar, 1
1017   %exitcond = icmp eq i64 %indvar.next, %tmp22
1018   br i1 %exitcond, label %for.cond.for.end_crit_edge, label %for.body
1021 It is good that we hoisted the reloads of numf2's, and Y out of the loop and
1022 sunk the store to winner out.
1024 However, this is awful on several levels: the conditional truncate in the loop
1025 (-indvars at fault? why can't we completely promote the IV to i64?).
1027 Beyond that, we have a partially redundant load in the loop: if "winner" (aka 
1028 %i.01718) isn't updated, we reload Y[winner].y the next time through the loop.
1029 Similarly, the addressing that feeds it (including the sext) is redundant. In
1030 the end we get this generated assembly:
1032 LBB0_2:                                 ## %for.body
1033                                         ## =>This Inner Loop Header: Depth=1
1034         movsd   (%rdi), %xmm0
1035         movslq  %edx, %r8
1036         shlq    $4, %r8
1037         ucomisd (%rcx,%r8), %xmm0
1038         jbe     LBB0_4
1039         movl    %esi, %edx
1040 LBB0_4:                                 ## %for.inc
1041         addq    $16, %rdi
1042         incq    %rsi
1043         cmpq    %rsi, %rax
1044         jne     LBB0_2
1046 All things considered this isn't too bad, but we shouldn't need the movslq or
1047 the shlq instruction, or the load folded into ucomisd every time through the
1048 loop.
1050 On an x86-specific topic, if the loop can't be restructure, the movl should be a
1051 cmov.
1053 //===---------------------------------------------------------------------===//
1055 [STORE SINKING]
1057 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1058 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1059 non-call path.
1061 for () {
1062   *P += 1;
1063   if ()
1064     call();
1065   else
1066     ...
1068 tmp = *P
1069 for () {
1070   tmp += 1;
1071   if () {
1072     *P = tmp;
1073     call();
1074     tmp = *P;
1075   } else ...
1077 *P = tmp;
1079 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1080 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1082 //===---------------------------------------------------------------------===//
1084 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1086 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1087 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1088 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1090 bb2:            ; preds = %bb1
1092         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1093         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1095 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1096         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1097         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1098         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1099         %11 = load i32* %10, align 4
1101 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1103 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1106 //===---------------------------------------------------------------------===//
1108 [LOAD PRE]
1110 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1111 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1113 [CRIT EDGE BREAKING]
1114 predcom-4.c
1116 [PRE OF READONLY CALL]
1117 loadpre5.c
1119 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1120 loadpre14.c loadpre15.c 
1122 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1124 //===---------------------------------------------------------------------===//
1126 [LOAD PRE / STORE SINKING / SPEC HACK]
1128 This is a chunk of code from 456.hmmer:
1130 int f(int M, int *mc, int *mpp, int *tpmm, int *ip, int *tpim, int *dpp,
1131      int *tpdm, int xmb, int *bp, int *ms) {
1132  int k, sc;
1133  for (k = 1; k <= M; k++) {
1134      mc[k] = mpp[k-1]   + tpmm[k-1];
1135      if ((sc = ip[k-1]  + tpim[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1136      if ((sc = dpp[k-1] + tpdm[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1137      if ((sc = xmb  + bp[k])         > mc[k])  mc[k] = sc;
1138      mc[k] += ms[k];
1139    }
1142 It is very profitable for this benchmark to turn the conditional stores to mc[k]
1143 into a conditional move (select instr in IR) and allow the final store to do the
1144 store.  See GCC PR27313 for more details.  Note that this is valid to xform even
1145 with the new C++ memory model, since mc[k] is previously loaded and later
1146 stored.
1148 //===---------------------------------------------------------------------===//
1150 [SCALAR PRE]
1151 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1152 GCC testsuite.
1154 //===---------------------------------------------------------------------===//
1156 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1157 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1158 miss the second one:
1160 unsigned fib[1000];
1161 unsigned avg[1000];
1163 __attribute__ ((noinline))
1164 void count_averages(int n) {
1165   int i;
1166   for (i = 1; i < n; i++)
1167     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1170 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1172 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1174 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1175 store->load.
1178 //===---------------------------------------------------------------------===//
1180 [ALIAS ANALYSIS]
1182 Type based alias analysis:
1183 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1185 We should do better analysis of posix_memalign.  At the least it should
1186 no-capture its pointer argument, at best, we should know that the out-value
1187 result doesn't point to anything (like malloc).  One example of this is in
1188 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c
1190 //===---------------------------------------------------------------------===//
1192 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1193 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1194 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1195              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1196 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1197 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1199 //===---------------------------------------------------------------------===//
1201 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1202 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1204 struct S { int w, x, y, z; };
1205 struct T { int r; struct S s; };
1206 void bar (struct S, int);
1207 void foo (int a, struct T b)
1209   struct S *c = 0;
1210   if (a)
1211     c = &b.s;
1212   bar (*c, a);
1215 //===---------------------------------------------------------------------===//
1217 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1219 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1221 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1222                      int __reject3) {
1223   register size_t __result = 0;
1224   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1225          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1226     ++__result;
1227   return __result;
1230 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1231 codegen.
1233 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1235 //===---------------------------------------------------------------------===//
1237 simplifylibcalls should turn these snprintf idioms into memcpy (GCC PR47917)
1239 char buf1[6], buf2[6], buf3[4], buf4[4];
1240 int i;
1242 int foo (void) {
1243   int ret = snprintf (buf1, sizeof buf1, "abcde");
1244   ret += snprintf (buf2, sizeof buf2, "abcdef") * 16;
1245   ret += snprintf (buf3, sizeof buf3, "%s", i++ < 6 ? "abc" : "def") * 256;
1246   ret += snprintf (buf4, sizeof buf4, "%s", i++ > 10 ? "abcde" : "defgh")*4096;
1247   return ret;
1250 //===---------------------------------------------------------------------===//
1252 "gas" uses this idiom:
1253   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1255   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1257 Those should be turned into a switch.  SimplifyLibCalls only gets the second
1258 case.
1260 //===---------------------------------------------------------------------===//
1262 252.eon contains this interesting code:
1264         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1265         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1266         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1267         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1268         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1269           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1270         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1271         
1272 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1274 The memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1276         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1278 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1279 in turn, can be constant folded to "4".
1281 In other code, it contains:
1283         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1284         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1285         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1287 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1288 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1290 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1292 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1293         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1294         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1295         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1296         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1297         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1299 bb9:            ; preds = %bb8
1300         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1301         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1302         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1304 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1305         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1307 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1308 improving perf on the bb8->9->10 path.
1310 //===---------------------------------------------------------------------===//
1312 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1313 which looks like:
1314        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1317 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1318         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1319         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1320         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1321         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1323 ...  no stores ...
1324        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1326 bb65:           ; preds = %bb62
1327         store i8 0, i8* %173, align 1
1328         br label %bb72
1330 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1331         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1332         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1334 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1335 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1336 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1337 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1338 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1339 strlen!
1341 This pattern repeats several times, basically doing:
1343   A = strlen(P);
1344   P[A-1] = 0;
1345   B = strlen(P);
1346   where it is "obvious" that B = A-1.
1348 //===---------------------------------------------------------------------===//
1350 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1352 call void @llvm.memcpy.i32(
1353         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1354        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1355 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1357 It is basically doing:
1359   memcpy(globalarray, "string");
1360   printf(...,  globalarray);
1361   
1362 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1363 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1364 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1365 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1366 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1367 globalopt to remove the "stored only" global.
1369 //===---------------------------------------------------------------------===//
1371 This code:
1373 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1374   %tmp0 = load i8* %p
1375   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1376   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1377   ret i32 %tmp2
1380 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1381 For example, on x86 this currently gets this:
1383         movb    (%eax), %al
1384         sarb    $5, %al
1385         movsbl  %al, %eax
1387 while it could get this:
1389         movsbl  (%eax), %eax
1390         sarl    $5, %eax
1392 //===---------------------------------------------------------------------===//
1394 GCC PR31029:
1396 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1397 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1399 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1401 //===---------------------------------------------------------------------===//
1403 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1404 for next field in struct (which is at same address).
1406 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1407 the float directly.
1409 //===---------------------------------------------------------------------===//
1411 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1412 stuff much more precise.
1414 //===---------------------------------------------------------------------===//
1416 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1417 branch (from gcc PR40072):
1419 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1420 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1422 //===---------------------------------------------------------------------===//
1424 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1426 Generates this:
1428 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1429 entry:
1430   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1431   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1432   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1433   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1434   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1435   ret i32 %b_addr.0
1438 However, it's functionally equivalent to:
1440          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1442 Which generates this:
1444 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1445 entry:
1446   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1447   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1448   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1449   ret i32 %2
1452 This can be generalized for other forms:
1454      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1456 //===---------------------------------------------------------------------===//
1458 These two functions produce different code. They shouldn't:
1460 #include <stdint.h>
1462 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1463   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1464   return (b);
1467 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1468   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1469   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1470   return (b);
1473 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1474 entry:
1475   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1476   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1477   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1478   ret i8 %2
1481 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1482 entry:
1483   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1484   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1485   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1486   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1487   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1488   ret i8 %3
1491 //===---------------------------------------------------------------------===//
1493 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1494 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1495 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1496 Specifically, it does nothing to:
1498 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1499 entry:
1500   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1501   %1 = mul i32 %0, %x                             
1502   %2 = mul i32 %y, %z                             
1503   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1504   ret i32 %3
1507 define i32 @test2() nounwind {
1508 entry:
1509   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1510   ret i32 %0
1513 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1514 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1515 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1516 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1517 map.
1519 //===---------------------------------------------------------------------===//
1521 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1522 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1523 handle simple things like this:
1525 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1526 int bar() { return foo("abcd"); }
1528 //===---------------------------------------------------------------------===//
1530 function-attrs doesn't know much about memcpy/memset.  This function should be
1531 marked readnone rather than readonly, since it only twiddles local memory, but
1532 function-attrs doesn't handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1534 struct X { int *p; int *q; };
1535 int foo() {
1536  int i = 0, j = 1;
1537  struct X x, y;
1538  int **p;
1539  y.p = &i;
1540  x.q = &j;
1541  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1542  return **p;
1545 This can be seen at:
1546 $ clang t.c -S -o - -mkernel -O0 -emit-llvm | opt -function-attrs -S
1549 //===---------------------------------------------------------------------===//
1551 Missed instcombine transformation:
1552 define i1 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1553 entry:
1554   %cmp = icmp eq i32 %x, 30
1555   %sub = add i32 %x, -30
1556   %cmp2 = icmp ugt i32 %sub, 9
1557   %or = or i1 %cmp, %cmp2
1558   ret i1 %or
1560 This should be optimized to a single compare.  Testcase derived from gcc.
1562 //===---------------------------------------------------------------------===//
1564 Missed instcombine or reassociate transformation:
1565 int a(int a, int b) { return (a==12)&(b>47)&(b<58); }
1567 The sgt and slt should be combined into a single comparison. Testcase derived
1568 from gcc.
1570 //===---------------------------------------------------------------------===//
1572 Missed instcombine transformation:
1574   %382 = srem i32 %tmp14.i, 64                    ; [#uses=1]
1575   %383 = zext i32 %382 to i64                     ; [#uses=1]
1576   %384 = shl i64 %381, %383                       ; [#uses=1]
1577   %385 = icmp slt i32 %tmp14.i, 64                ; [#uses=1]
1579 The srem can be transformed to an and because if %tmp14.i is negative, the
1580 shift is undefined.  Testcase derived from 403.gcc.
1582 //===---------------------------------------------------------------------===//
1584 This is a range comparison on a divided result (from 403.gcc):
1586   %1337 = sdiv i32 %1336, 8                       ; [#uses=1]
1587   %.off.i208 = add i32 %1336, 7                   ; [#uses=1]
1588   %1338 = icmp ult i32 %.off.i208, 15             ; [#uses=1]
1589   
1590 We already catch this (removing the sdiv) if there isn't an add, we should
1591 handle the 'add' as well.  This is a common idiom with it's builtin_alloca code.
1592 C testcase:
1594 int a(int x) { return (unsigned)(x/16+7) < 15; }
1596 Another similar case involves truncations on 64-bit targets:
1598   %361 = sdiv i64 %.046, 8                        ; [#uses=1]
1599   %362 = trunc i64 %361 to i32                    ; [#uses=2]
1601   %367 = icmp eq i32 %362, 0                      ; [#uses=1]
1603 //===---------------------------------------------------------------------===//
1605 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1606 define void @lshift_lt(i8 zeroext %a) nounwind {
1607 entry:
1608   %conv = zext i8 %a to i32
1609   %shl = shl i32 %conv, 3
1610   %cmp = icmp ult i32 %shl, 33
1611   br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end
1613 if.then:
1614   tail call void @bar() nounwind
1615   ret void
1617 if.end:
1618   ret void
1620 declare void @bar() nounwind
1622 The shift should be eliminated.  Testcase derived from gcc.
1624 //===---------------------------------------------------------------------===//
1626 These compile into different code, one gets recognized as a switch and the
1627 other doesn't due to phase ordering issues (PR6212):
1629 int test1(int mainType, int subType) {
1630   if (mainType == 7)
1631     subType = 4;
1632   else if (mainType == 9)
1633     subType = 6;
1634   else if (mainType == 11)
1635     subType = 9;
1636   return subType;
1639 int test2(int mainType, int subType) {
1640   if (mainType == 7)
1641     subType = 4;
1642   if (mainType == 9)
1643     subType = 6;
1644   if (mainType == 11)
1645     subType = 9;
1646   return subType;
1649 //===---------------------------------------------------------------------===//
1651 The following test case (from PR6576):
1653 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1654 entry:
1655  %cond1 = icmp eq i32 %b, 0                      ; <i1> [#uses=1]
1656  br i1 %cond1, label %exit, label %bb.nph
1657 bb.nph:                                           ; preds = %entry
1658  %tmp = mul i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1659  ret i32 %tmp
1660 exit:                                             ; preds = %entry
1661  ret i32 0
1664 could be reduced to:
1666 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1667 entry:
1668  %tmp = mul i32 %b, %a
1669  ret i32 %tmp
1672 //===---------------------------------------------------------------------===//
1674 We should use DSE + llvm.lifetime.end to delete dead vtable pointer updates.
1675 See GCC PR34949
1677 Another interesting case is that something related could be used for variables
1678 that go const after their ctor has finished.  In these cases, globalopt (which
1679 can statically run the constructor) could mark the global const (so it gets put
1680 in the readonly section).  A testcase would be:
1682 #include <complex>
1683 using namespace std;
1684 const complex<char> should_be_in_rodata (42,-42);
1685 complex<char> should_be_in_data (42,-42);
1686 complex<char> should_be_in_bss;
1688 Where we currently evaluate the ctors but the globals don't become const because
1689 the optimizer doesn't know they "become const" after the ctor is done.  See
1690 GCC PR4131 for more examples.
1692 //===---------------------------------------------------------------------===//
1694 In this code:
1696 long foo(long x) {
1697   return x > 1 ? x : 1;
1700 LLVM emits a comparison with 1 instead of 0. 0 would be equivalent
1701 and cheaper on most targets.
1703 LLVM prefers comparisons with zero over non-zero in general, but in this
1704 case it choses instead to keep the max operation obvious.
1706 //===---------------------------------------------------------------------===//
1708 define void @a(i32 %x) nounwind {
1709 entry:
1710   switch i32 %x, label %if.end [
1711     i32 0, label %if.then
1712     i32 1, label %if.then
1713     i32 2, label %if.then
1714     i32 3, label %if.then
1715     i32 5, label %if.then
1716   ]
1717 if.then:
1718   tail call void @foo() nounwind
1719   ret void
1720 if.end:
1721   ret void
1723 declare void @foo()
1725 Generated code on x86-64 (other platforms give similar results):
1727         cmpl    $5, %edi
1728         ja      LBB2_2
1729         cmpl    $4, %edi
1730         jne     LBB2_3
1731 .LBB0_2:
1732         ret
1733 .LBB0_3:
1734         jmp     foo  # TAILCALL
1736 If we wanted to be really clever, we could simplify the whole thing to
1737 something like the following, which eliminates a branch:
1738         xorl    $1, %edi
1739         cmpl    $4, %edi
1740         ja      .LBB0_2
1741         ret
1742 .LBB0_2:
1743         jmp     foo  # TAILCALL
1745 //===---------------------------------------------------------------------===//
1747 We compile this:
1749 int foo(int a) { return (a & (~15)) / 16; }
1751 Into:
1753 define i32 @foo(i32 %a) nounwind readnone ssp {
1754 entry:
1755   %and = and i32 %a, -16
1756   %div = sdiv i32 %and, 16
1757   ret i32 %div
1760 but this code (X & -A)/A is X >> log2(A) when A is a power of 2, so this case
1761 should be instcombined into just "a >> 4".
1763 We do get this at the codegen level, so something knows about it, but 
1764 instcombine should catch it earlier:
1766 _foo:                                   ## @foo
1767 ## %bb.0:                               ## %entry
1768         movl    %edi, %eax
1769         sarl    $4, %eax
1770         ret
1772 //===---------------------------------------------------------------------===//
1774 This code (from GCC PR28685):
1776 int test(int a, int b) {
1777   int lt = a < b;
1778   int eq = a == b;
1779   if (lt)
1780     return 1;
1781   return eq;
1784 Is compiled to:
1786 define i32 @test(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1787 entry:
1788   %cmp = icmp slt i32 %a, %b
1789   br i1 %cmp, label %return, label %if.end
1791 if.end:                                           ; preds = %entry
1792   %cmp5 = icmp eq i32 %a, %b
1793   %conv6 = zext i1 %cmp5 to i32
1794   ret i32 %conv6
1796 return:                                           ; preds = %entry
1797   ret i32 1
1800 it could be:
1802 define i32 @test__(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1803 entry:
1804   %0 = icmp sle i32 %a, %b
1805   %retval = zext i1 %0 to i32
1806   ret i32 %retval
1809 //===---------------------------------------------------------------------===//
1811 This code can be seen in viterbi:
1813   %64 = call noalias i8* @malloc(i64 %62) nounwind
1815   %67 = call i64 @llvm.objectsize.i64(i8* %64, i1 false) nounwind
1816   %68 = call i8* @__memset_chk(i8* %64, i32 0, i64 %62, i64 %67) nounwind
1818 llvm.objectsize.i64 should be taught about malloc/calloc, allowing it to
1819 fold to %62.  This is a security win (overflows of malloc will get caught)
1820 and also a performance win by exposing more memsets to the optimizer.
1822 This occurs several times in viterbi.
1824 Note that this would change the semantics of @llvm.objectsize which by its
1825 current definition always folds to a constant. We also should make sure that
1826 we remove checking in code like
1828   char *p = malloc(strlen(s)+1);
1829   __strcpy_chk(p, s, __builtin_object_size(p, 0));
1831 //===---------------------------------------------------------------------===//
1833 clang -O3 currently compiles this code
1835 int g(unsigned int a) {
1836   unsigned int c[100];
1837   c[10] = a;
1838   c[11] = a;
1839   unsigned int b = c[10] + c[11];
1840   if(b > a*2) a = 4;
1841   else a = 8;
1842   return a + 7;
1845 into
1847 define i32 @g(i32 a) nounwind readnone {
1848   %add = shl i32 %a, 1
1849   %mul = shl i32 %a, 1
1850   %cmp = icmp ugt i32 %add, %mul
1851   %a.addr.0 = select i1 %cmp, i32 11, i32 15
1852   ret i32 %a.addr.0
1855 The icmp should fold to false. This CSE opportunity is only available
1856 after GVN and InstCombine have run.
1858 //===---------------------------------------------------------------------===//
1860 memcpyopt should turn this:
1862 define i8* @test10(i32 %x) {
1863   %alloc = call noalias i8* @malloc(i32 %x) nounwind
1864   call void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* %alloc, i8 0, i32 %x, i32 1, i1 false)
1865   ret i8* %alloc
1868 into a call to calloc.  We should make sure that we analyze calloc as
1869 aggressively as malloc though.
1871 //===---------------------------------------------------------------------===//
1873 clang -O3 doesn't optimize this:
1875 void f1(int* begin, int* end) {
1876   std::fill(begin, end, 0);
1879 into a memset.  This is PR8942.
1881 //===---------------------------------------------------------------------===//
1883 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
1885 void f(int N) {
1886   std::vector<int> v(N);
1888   extern void sink(void*); sink(&v);
1891 into
1893 define void @_Z1fi(i32 %N) nounwind {
1894 entry:
1895   %v2 = alloca [3 x i32*], align 8
1896   %v2.sub = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 0
1897   %tmpcast = bitcast [3 x i32*]* %v2 to %"class.std::vector"*
1898   %conv = sext i32 %N to i64
1899   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
1900   %tmp3.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 1
1901   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
1902   %tmp4.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 2
1903   store i32* null, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
1904   %cmp.i.i.i.i = icmp eq i32 %N, 0
1905   br i1 %cmp.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i, label %cond.true.i.i.i.i
1907 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i: ; preds = %entry
1908   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
1909   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
1910   %add.ptr.i5.i.i = getelementptr inbounds i32* null, i64 %conv
1911   store i32* %add.ptr.i5.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
1912   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
1914 cond.true.i.i.i.i:                                ; preds = %entry
1915   %cmp.i.i.i.i.i = icmp slt i32 %N, 0
1916   br i1 %cmp.i.i.i.i.i, label %if.then.i.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i
1918 if.then.i.i.i.i.i:                                ; preds = %cond.true.i.i.i.i
1919   call void @_ZSt17__throw_bad_allocv() noreturn nounwind
1920   unreachable
1922 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i:    ; preds = %cond.true.i.i.i.i
1923   %mul.i.i.i.i.i = shl i64 %conv, 2
1924   %call3.i.i.i.i.i = call noalias i8* @_Znwm(i64 %mul.i.i.i.i.i) nounwind
1925   %0 = bitcast i8* %call3.i.i.i.i.i to i32*
1926   store i32* %0, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
1927   store i32* %0, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
1928   %add.ptr.i.i.i = getelementptr inbounds i32* %0, i64 %conv
1929   store i32* %add.ptr.i.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
1930   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %call3.i.i.i.i.i, i8 0, i64 %mul.i.i.i.i.i, i32 4, i1 false)
1931   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
1933 This is just the handling the construction of the vector. Most surprising here
1934 is the fact that all three null stores in %entry are dead (because we do no
1935 cross-block DSE).
1937 Also surprising is that %conv isn't simplified to 0 in %....exit.thread.i.i.
1938 This is a because the client of LazyValueInfo doesn't simplify all instruction
1939 operands, just selected ones.
1941 //===---------------------------------------------------------------------===//
1943 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
1945 void f(char* a, int n) {
1946   __builtin_memset(a, 0, n);
1947   for (int i = 0; i < n; ++i)
1948     a[i] = 0;
1951 into:
1953 define void @_Z1fPci(i8* nocapture %a, i32 %n) nounwind {
1954 entry:
1955   %conv = sext i32 %n to i64
1956   tail call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %conv, i32 1, i1 false)
1957   %cmp8 = icmp sgt i32 %n, 0
1958   br i1 %cmp8, label %for.body.lr.ph, label %for.end
1960 for.body.lr.ph:                                   ; preds = %entry
1961   %tmp10 = add i32 %n, -1
1962   %tmp11 = zext i32 %tmp10 to i64
1963   %tmp12 = add i64 %tmp11, 1
1964   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %tmp12, i32 1, i1 false)
1965   ret void
1967 for.end:                                          ; preds = %entry
1968   ret void
1971 This shouldn't need the ((zext (%n - 1)) + 1) game, and it should ideally fold
1972 the two memset's together.
1974 The issue with the addition only occurs in 64-bit mode, and appears to be at
1975 least partially caused by Scalar Evolution not keeping its cache updated: it
1976 returns the "wrong" result immediately after indvars runs, but figures out the
1977 expected result if it is run from scratch on IR resulting from running indvars.
1979 //===---------------------------------------------------------------------===//
1981 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
1983 struct S {
1984   unsigned short m1, m2;
1985   unsigned char m3, m4;
1988 void f(int N) {
1989   std::vector<S> v(N);
1990   extern void sink(void*); sink(&v);
1993 into poor code for zero-initializing 'v' when N is >0. The problem is that
1994 S is only 6 bytes, but each element is 8 byte-aligned. We generate a loop and
1995 4 stores on each iteration. If the struct were 8 bytes, this gets turned into
1996 a memset.
1998 In order to handle this we have to:
1999   A) Teach clang to generate metadata for memsets of structs that have holes in
2000      them.
2001   B) Teach clang to use such a memset for zero init of this struct (since it has
2002      a hole), instead of doing elementwise zeroing.
2004 //===---------------------------------------------------------------------===//
2006 clang -O3 currently compiles this code:
2008 extern const int magic;
2009 double f() { return 0.0 * magic; }
2011 into
2013 @magic = external constant i32
2015 define double @_Z1fv() nounwind readnone {
2016 entry:
2017   %tmp = load i32* @magic, align 4, !tbaa !0
2018   %conv = sitofp i32 %tmp to double
2019   %mul = fmul double %conv, 0.000000e+00
2020   ret double %mul
2023 We should be able to fold away this fmul to 0.0.  More generally, fmul(x,0.0)
2024 can be folded to 0.0 if we can prove that the LHS is not -0.0, not a NaN, and
2025 not an INF.  The CannotBeNegativeZero predicate in value tracking should be
2026 extended to support general "fpclassify" operations that can return 
2027 yes/no/unknown for each of these predicates.
2029 In this predicate, we know that uitofp is trivially never NaN or -0.0, and
2030 we know that it isn't +/-Inf if the floating point type has enough exponent bits
2031 to represent the largest integer value as < inf.
2033 //===---------------------------------------------------------------------===//
2035 When optimizing a transformation that can change the sign of 0.0 (such as the
2036 0.0*val -> 0.0 transformation above), it might be provable that the sign of the
2037 expression doesn't matter.  For example, by the above rules, we can't transform
2038 fmul(sitofp(x), 0.0) into 0.0, because x might be -1 and the result of the
2039 expression is defined to be -0.0.
2041 If we look at the uses of the fmul for example, we might be able to prove that
2042 all uses don't care about the sign of zero.  For example, if we have:
2044   fadd(fmul(sitofp(x), 0.0), 2.0)
2046 Since we know that x+2.0 doesn't care about the sign of any zeros in X, we can
2047 transform the fmul to 0.0, and then the fadd to 2.0.
2049 //===---------------------------------------------------------------------===//
2051 We should enhance memcpy/memcpy/memset to allow a metadata node on them
2052 indicating that some bytes of the transfer are undefined.  This is useful for
2053 frontends like clang when lowering struct copies, when some elements of the
2054 struct are undefined.  Consider something like this:
2056 struct x {
2057   char a;
2058   int b[4];
2060 void foo(struct x*P);
2061 struct x testfunc() {
2062   struct x V1, V2;
2063   foo(&V1);
2064   V2 = V1;
2066   return V2;
2069 We currently compile this to:
2070 $ clang t.c -S -o - -O0 -emit-llvm | opt -sroa -S
2073 %struct.x = type { i8, [4 x i32] }
2075 define void @testfunc(%struct.x* sret %agg.result) nounwind ssp {
2076 entry:
2077   %V1 = alloca %struct.x, align 4
2078   call void @foo(%struct.x* %V1)
2079   %tmp1 = bitcast %struct.x* %V1 to i8*
2080   %0 = bitcast %struct.x* %V1 to i160*
2081   %srcval1 = load i160* %0, align 4
2082   %tmp2 = bitcast %struct.x* %agg.result to i8*
2083   %1 = bitcast %struct.x* %agg.result to i160*
2084   store i160 %srcval1, i160* %1, align 4
2085   ret void
2088 This happens because SRoA sees that the temp alloca has is being memcpy'd into
2089 and out of and it has holes and it has to be conservative.  If we knew about the
2090 holes, then this could be much much better.
2092 Having information about these holes would also improve memcpy (etc) lowering at
2093 llc time when it gets inlined, because we can use smaller transfers.  This also
2094 avoids partial register stalls in some important cases.
2096 //===---------------------------------------------------------------------===//
2098 We don't fold (icmp (add) (add)) unless the two adds only have a single use.
2099 There are a lot of cases that we're refusing to fold in (e.g.) 256.bzip2, for
2100 example:
2102  %indvar.next90 = add i64 %indvar89, 1     ;; Has 2 uses
2103  %tmp96 = add i64 %tmp95, 1                ;; Has 1 use
2104  %exitcond97 = icmp eq i64 %indvar.next90, %tmp96
2106 We don't fold this because we don't want to introduce an overlapped live range
2107 of the ivar.  However if we can make this more aggressive without causing
2108 performance issues in two ways:
2110 1. If *either* the LHS or RHS has a single use, we can definitely do the
2111    transformation.  In the overlapping liverange case we're trading one register
2112    use for one fewer operation, which is a reasonable trade.  Before doing this
2113    we should verify that the llc output actually shrinks for some benchmarks.
2114 2. If both ops have multiple uses, we can still fold it if the operations are
2115    both sinkable to *after* the icmp (e.g. in a subsequent block) which doesn't
2116    increase register pressure.
2118 There are a ton of icmp's we aren't simplifying because of the reg pressure
2119 concern.  Care is warranted here though because many of these are induction
2120 variables and other cases that matter a lot to performance, like the above.
2121 Here's a blob of code that you can drop into the bottom of visitICmp to see some
2122 missed cases:
2124   { Value *A, *B, *C, *D;
2125     if (match(Op0, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) && 
2126         match(Op1, m_Add(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2127         (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2128       errs() << "OP0 = " << *Op0 << "  U=" << Op0->getNumUses() << "\n";
2129       errs() << "OP1 = " << *Op1 << "  U=" << Op1->getNumUses() << "\n";
2130       errs() << "CMP = " << I << "\n\n";
2131     }
2132   }
2134 //===---------------------------------------------------------------------===//
2136 define i1 @test1(i32 %x) nounwind {
2137   %and = and i32 %x, 3
2138   %cmp = icmp ult i32 %and, 2
2139   ret i1 %cmp
2142 Can be folded to (x & 2) == 0.
2144 define i1 @test2(i32 %x) nounwind {
2145   %and = and i32 %x, 3
2146   %cmp = icmp ugt i32 %and, 1
2147   ret i1 %cmp
2150 Can be folded to (x & 2) != 0.
2152 SimplifyDemandedBits shrinks the "and" constant to 2 but instcombine misses the
2153 icmp transform.
2155 //===---------------------------------------------------------------------===//
2157 This code:
2159 typedef struct {
2160 int f1:1;
2161 int f2:1;
2162 int f3:1;
2163 int f4:29;
2164 } t1;
2166 typedef struct {
2167 int f1:1;
2168 int f2:1;
2169 int f3:30;
2170 } t2;
2172 t1 s1;
2173 t2 s2;
2175 void func1(void)
2177 s1.f1 = s2.f1;
2178 s1.f2 = s2.f2;
2181 Compiles into this IR (on x86-64 at least):
2183 %struct.t1 = type { i8, [3 x i8] }
2184 @s2 = global %struct.t1 zeroinitializer, align 4
2185 @s1 = global %struct.t1 zeroinitializer, align 4
2186 define void @func1() nounwind ssp noredzone {
2187 entry:
2188   %0 = load i32* bitcast (%struct.t1* @s2 to i32*), align 4
2189   %bf.val.sext5 = and i32 %0, 1
2190   %1 = load i32* bitcast (%struct.t1* @s1 to i32*), align 4
2191   %2 = and i32 %1, -4
2192   %3 = or i32 %2, %bf.val.sext5
2193   %bf.val.sext26 = and i32 %0, 2
2194   %4 = or i32 %3, %bf.val.sext26
2195   store i32 %4, i32* bitcast (%struct.t1* @s1 to i32*), align 4
2196   ret void
2199 The two or/and's should be merged into one each.
2201 //===---------------------------------------------------------------------===//
2203 Machine level code hoisting can be useful in some cases.  For example, PR9408
2204 is about:
2206 typedef union {
2207  void (*f1)(int);
2208  void (*f2)(long);
2209 } funcs;
2211 void foo(funcs f, int which) {
2212  int a = 5;
2213  if (which) {
2214    f.f1(a);
2215  } else {
2216    f.f2(a);
2220 which we compile to:
2222 foo:                                    # @foo
2223 # %bb.0:                                # %entry
2224        pushq   %rbp
2225        movq    %rsp, %rbp
2226        testl   %esi, %esi
2227        movq    %rdi, %rax
2228        je      .LBB0_2
2229 # %bb.1:                                # %if.then
2230        movl    $5, %edi
2231        callq   *%rax
2232        popq    %rbp
2233        ret
2234 .LBB0_2:                                # %if.else
2235        movl    $5, %edi
2236        callq   *%rax
2237        popq    %rbp
2238        ret
2240 Note that bb1 and bb2 are the same.  This doesn't happen at the IR level
2241 because one call is passing an i32 and the other is passing an i64.
2243 //===---------------------------------------------------------------------===//
2245 I see this sort of pattern in 176.gcc in a few places (e.g. the start of
2246 store_bit_field).  The rem should be replaced with a multiply and subtract:
2248   %3 = sdiv i32 %A, %B
2249   %4 = srem i32 %A, %B
2251 Similarly for udiv/urem.  Note that this shouldn't be done on X86 or ARM,
2252 which can do this in a single operation (instruction or libcall).  It is
2253 probably best to do this in the code generator.
2255 //===---------------------------------------------------------------------===//
2257 unsigned foo(unsigned x, unsigned y) { return (x & y) == 0 || x == 0; }
2258 should fold to (x & y) == 0.
2260 //===---------------------------------------------------------------------===//
2262 unsigned foo(unsigned x, unsigned y) { return x > y && x != 0; }
2263 should fold to x > y.
2265 //===---------------------------------------------------------------------===//