llvm/test/CodeGen/X86/GlobalISel/add-ext.ll

   1 ; NOTE: Assertions have been autogenerated by utils/update_llc_test_checks.py
   2 ; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown -global-isel | FileCheck %s
   3
   4 ; The fundamental problem: an add separated from other arithmetic by a sign or
   5 ; zero extension can't be combined with the later instructions. However, if the
   6 ; first add is 'nsw' or 'nuw' respectively, then we can promote the extension
   7 ; ahead of that add to allow optimizations.
   8
   9 define i64 @add_nsw_consts(i32 %i) {
  10 ; CHECK-LABEL: add_nsw_consts:
  11 ; CHECK:       # %bb.0:
  12 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  13 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  14 ; CHECK-NEXT:    addq $7, %rax
  15 ; CHECK-NEXT:    retq
  16
  17   %add = add nsw i32 %i, 5
  18   %ext = sext i32 %add to i64
  19   %idx = add i64 %ext, 7
  20   ret i64 %idx
  21 }
  22
  23 ; An x86 bonus: If we promote the sext ahead of the 'add nsw',
  24 ; we allow LEA formation and eliminate an add instruction.
  25
  26 define i64 @add_nsw_sext_add(i32 %i, i64 %x) {
  27 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_add:
  28 ; CHECK:       # %bb.0:
  29 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  30 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  31 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  32 ; CHECK-NEXT:    retq
  33
  34   %add = add nsw i32 %i, 5
  35   %ext = sext i32 %add to i64
  36   %idx = add i64 %x, %ext
  37   ret i64 %idx
  38 }
  39
  40 ; Throw in a scale (left shift) because an LEA can do that too.
  41 ; Use a negative constant (LEA displacement) to verify that's handled correctly.
  42
  43 define i64 @add_nsw_sext_lsh_add(i32 %i, i64 %x) {
  44 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext_lsh_add:
  45 ; CHECK:       # %bb.0:
  46 ; CHECK-NEXT:    addl $-5, %edi
  47 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  48 ; CHECK-NEXT:    shlq $3, %rax
  49 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  50 ; CHECK-NEXT:    retq
  51
  52   %add = add nsw i32 %i, -5
  53   %ext = sext i32 %add to i64
  54   %shl = shl i64 %ext, 3
  55   %idx = add i64 %x, %shl
  56   ret i64 %idx
  57 }
  58
  59 ; Don't promote the sext if it has no users. The wider add instruction needs an
  60 ; extra byte to encode.
  61
  62 define i64 @add_nsw_sext(i32 %i, i64 %x) {
  63 ; CHECK-LABEL: add_nsw_sext:
  64 ; CHECK:       # %bb.0:
  65 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  66 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  67 ; CHECK-NEXT:    retq
  68
  69   %add = add nsw i32 %i, 5
  70   %ext = sext i32 %add to i64
  71   ret i64 %ext
  72 }
  73
  74 ; The typical use case: a 64-bit system where an 'int' is used as an index into an array.
  75
  76 define ptr @gep8(i32 %i, ptr %x) {
  77 ; CHECK-LABEL: gep8:
  78 ; CHECK:       # %bb.0:
  79 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
  80 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  81 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  82 ; CHECK-NEXT:    retq
  83
  84   %add = add nsw i32 %i, 5
  85   %ext = sext i32 %add to i64
  86   %idx = getelementptr i8, ptr %x, i64 %ext
  87   ret ptr %idx
  88 }
  89
  90 define ptr @gep16(i32 %i, ptr %x) {
  91 ; CHECK-LABEL: gep16:
  92 ; CHECK:       # %bb.0:
  93 ; CHECK-NEXT:    addl $-5, %edi
  94 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
  95 ; CHECK-NEXT:    imulq $2, %rax, %rax
  96 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
  97 ; CHECK-NEXT:    retq
  98
  99   %add = add nsw i32 %i, -5
 100   %ext = sext i32 %add to i64
 101   %idx = getelementptr i16, ptr %x, i64 %ext
 102   ret ptr %idx
 103 }
 104
 105 define ptr @gep32(i32 %i, ptr %x) {
 106 ; CHECK-LABEL: gep32:
 107 ; CHECK:       # %bb.0:
 108 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
 109 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 110 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rax, %rax
 111 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
 112 ; CHECK-NEXT:    retq
 113
 114   %add = add nsw i32 %i, 5
 115   %ext = sext i32 %add to i64
 116   %idx = getelementptr i32, ptr %x, i64 %ext
 117   ret ptr %idx
 118 }
 119
 120 define ptr @gep64(i32 %i, ptr %x) {
 121 ; CHECK-LABEL: gep64:
 122 ; CHECK:       # %bb.0:
 123 ; CHECK-NEXT:    addl $-5, %edi
 124 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 125 ; CHECK-NEXT:    imulq $8, %rax, %rax
 126 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
 127 ; CHECK-NEXT:    retq
 128
 129   %add = add nsw i32 %i, -5
 130   %ext = sext i32 %add to i64
 131   %idx = getelementptr i64, ptr %x, i64 %ext
 132   ret ptr %idx
 133 }
 134
 135 ; LEA can't scale by 16, but the adds can still be combined into an LEA.
 136
 137 define ptr @gep128(i32 %i, ptr %x) {
 138 ; CHECK-LABEL: gep128:
 139 ; CHECK:       # %bb.0:
 140 ; CHECK-NEXT:    addl $5, %edi
 141 ; CHECK-NEXT:    movslq %edi, %rax
 142 ; CHECK-NEXT:    imulq $16, %rax, %rax
 143 ; CHECK-NEXT:    addq %rsi, %rax
 144 ; CHECK-NEXT:    retq
 145
 146   %add = add nsw i32 %i, 5
 147   %ext = sext i32 %add to i64
 148   %idx = getelementptr i128, ptr %x, i64 %ext
 149   ret ptr %idx
 150 }
 151
 152 ; A bigger win can be achieved when there is more than one use of the
 153 ; sign extended value. In this case, we can eliminate sign extension
 154 ; instructions plus use more efficient addressing modes for memory ops.
 155
 156 define void @PR20134(ptr %a, i32 %i) {
 157 ; CHECK-LABEL: PR20134:
 158 ; CHECK:       # %bb.0:
 159 ; CHECK-NEXT:    # kill: def $esi killed $esi def $rsi
 160 ; CHECK-NEXT:    leal 1(%rsi), %eax
 161 ; CHECK-NEXT:    cltq
 162 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rax, %rax
 163 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 164 ; CHECK-NEXT:    leal 2(%rsi), %ecx
 165 ; CHECK-NEXT:    movslq %ecx, %rcx
 166 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rcx, %rcx
 167 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rcx
 168 ; CHECK-NEXT:    movl (%rcx), %ecx
 169 ; CHECK-NEXT:    addl (%rax), %ecx
 170 ; CHECK-NEXT:    movslq %esi, %rax
 171 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rax, %rax
 172 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 173 ; CHECK-NEXT:    movl %ecx, (%rax)
 174 ; CHECK-NEXT:    retq
 175
 176   %add1 = add nsw i32 %i, 1
 177   %idx1 = sext i32 %add1 to i64
 178   %gep1 = getelementptr i32, ptr %a, i64 %idx1
 179   %load1 = load i32, ptr %gep1, align 4
 180
 181   %add2 = add nsw i32 %i, 2
 182   %idx2 = sext i32 %add2 to i64
 183   %gep2 = getelementptr i32, ptr %a, i64 %idx2
 184   %load2 = load i32, ptr %gep2, align 4
 185
 186   %add3 = add i32 %load1, %load2
 187   %idx3 = sext i32 %i to i64
 188   %gep3 = getelementptr i32, ptr %a, i64 %idx3
 189   store i32 %add3, ptr %gep3, align 4
 190   ret void
 191 }
 192
 193 ; The same as @PR20134 but sign extension is replaced with zero extension
 194 define void @PR20134_zext(ptr %a, i32 %i) {
 195 ; CHECK-LABEL: PR20134_zext:
 196 ; CHECK:       # %bb.0:
 197 ; CHECK-NEXT:    # kill: def $esi killed $esi def $rsi
 198 ; CHECK-NEXT:    leal 1(%rsi), %eax
 199 ; CHECK-NEXT:    movl %eax, %eax
 200 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rax, %rax
 201 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 202 ; CHECK-NEXT:    leal 2(%rsi), %ecx
 203 ; CHECK-NEXT:    movl %ecx, %ecx
 204 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rcx, %rcx
 205 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rcx
 206 ; CHECK-NEXT:    movl (%rcx), %ecx
 207 ; CHECK-NEXT:    addl (%rax), %ecx
 208 ; CHECK-NEXT:    movl %esi, %eax
 209 ; CHECK-NEXT:    imulq $4, %rax, %rax
 210 ; CHECK-NEXT:    addq %rdi, %rax
 211 ; CHECK-NEXT:    movl %ecx, (%rax)
 212 ; CHECK-NEXT:    retq
 213
 214   %add1 = add nuw i32 %i, 1
 215   %idx1 = zext i32 %add1 to i64
 216   %gep1 = getelementptr i32, ptr %a, i64 %idx1
 217   %load1 = load i32, ptr %gep1, align 4
 218
 219   %add2 = add nuw i32 %i, 2
 220   %idx2 = zext i32 %add2 to i64
 221   %gep2 = getelementptr i32, ptr %a, i64 %idx2
 222   %load2 = load i32, ptr %gep2, align 4
 223
 224   %add3 = add i32 %load1, %load2
 225   %idx3 = zext i32 %i to i64
 226   %gep3 = getelementptr i32, ptr %a, i64 %idx3
 227   store i32 %add3, ptr %gep3, align 4
 228   ret void
 229 }