llvm/test/Transforms/LoopVectorize/pr38697.ll

   1 ; RUN: opt -passes=loop-vectorize -force-vector-width=2 -S < %s 2>&1 | FileCheck %s
   2 ; RUN: opt -passes=indvars -S < %s 2>&1 | FileCheck %s -check-prefix=INDVARCHECK
   3
   4 target datalayout = "e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"
   5 target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"
   6
   7 ; Produced from test-case:
   8 ;
   9 ; void testCountIncrLoop(unsigned char *ptr, int lim, int count, int val)
  10 ; {
  11 ;   int inx = 0;
  12 ;   for (int outer_i = 0; outer_i < lim; ++outer_i) {
  13 ;     if (count > 0) { // At runtime, 'count' is 0, so the following code is dead.
  14 ;       int result = val;
  15 ;       int tmp = count;
  16 ;
  17 ;       while (tmp < 8) {
  18 ;         result += val >> tmp;
  19 ;         tmp += count;
  20 ;       }
  21 ;
  22 ;       ptr[inx++] = (unsigned char) result;
  23 ;     }
  24 ;   }
  25 ; }
  26 ;
  27 ; No explicit division appears in the input, but a division is generated during
  28 ; vectorization, and that division is a division-by-0 when the input 'count'
  29 ; is 0, so it cannot be hoisted above the guard of 'count > 0'.
  30
  31 ; Verify that a 'udiv' does not appear in the 'loop1.preheader' block, and that
  32 ; a 'udiv' has been inserted at the top of the 'while.body.preheader' block.
  33 define void @testCountIncrLoop(ptr %ptr, i32 %lim, i32 %count, i32 %val) mustprogress {
  34 ; CHECK-LABEL: @testCountIncrLoop(
  35 ; CHECK-NEXT:  entry:
  36 ; CHECK:       loop1.preheader:
  37 ; CHECK-NOT:     udiv
  38 ; CHECK:       loop1.body:
  39 ; CHECK:       while.cond.preheader:
  40 ; CHECK:       while.body.preheader:
  41 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = udiv i32 [[TMP0:%.*]], [[COUNT:%.*]]
  42 ; CHECK:       vector.ph:
  43 ; CHECK:       exit:
  44 ; CHECK:         ret void
  45 ;
  46 entry:
  47   %cmp1 = icmp sgt i32 %lim, 0
  48   br i1 %cmp1, label %loop1.preheader, label %exit
  49
  50 loop1.preheader:                                  ; preds = %entry
  51   %cmp2 = icmp sgt i32 %count, 0
  52   %cmp4 = icmp slt i32 %count, 8
  53   br label %loop1.body
  54
  55 loop1.body:                                       ; preds = %loop1.inc, %loop1.preheader
  56   %outer_i = phi i32 [ 0, %loop1.preheader ], [ %outer_i.1, %loop1.inc ]
  57   %inx.1 = phi i32 [ 0, %loop1.preheader ], [ %inx.2, %loop1.inc ]
  58   br i1 %cmp2, label %while.cond.preheader, label %loop1.inc
  59
  60 while.cond.preheader:                             ; preds = %loop1.body
  61   br i1 %cmp4, label %while.body, label %while.end
  62
  63 while.body:                                       ; preds = %while.body, %while.cond.preheader
  64   %tmp = phi i32 [ %add3, %while.body ], [ %count, %while.cond.preheader ]
  65   %result.1 = phi i32 [ %add, %while.body ], [ %val, %while.cond.preheader ]
  66   %shr = ashr i32 %val, %tmp
  67   %add = add nsw i32 %shr, %result.1
  68   %add3 = add nsw i32 %tmp, %count
  69   %cmp3 = icmp slt i32 %add3, 8
  70   br i1 %cmp3, label %while.body, label %while.end
  71
  72 while.end:                                        ; preds = %while.body, %while.cond.preheader
  73   %result.0.lcssa = phi i32 [ %val, %while.cond.preheader ], [ %add, %while.body ]
  74   %conv = trunc i32 %result.0.lcssa to i8
  75   %inc = add nsw i32 %inx.1, 1
  76   %idxprom = sext i32 %inx.1 to i64
  77   %arrayidx = getelementptr inbounds i8, ptr %ptr, i64 %idxprom
  78   store i8 %conv, ptr %arrayidx, align 1
  79   br label %loop1.inc
  80
  81 loop1.inc:                                        ; preds = %while.end, %loop1.body
  82   %inx.2 = phi i32 [ %inc, %while.end ], [ %inx.1, %loop1.body ]
  83   %outer_i.1 = add nuw nsw i32 %outer_i, 1
  84   %exitcond = icmp eq i32 %outer_i.1, %lim
  85   br i1 %exitcond, label %exit, label %loop1.body
  86
  87 exit:                                             ; preds = %loop1.inc, %entry
  88   ret void
  89 }
  90
  91 ; These next tests are all based on the following source code, with slight
  92 ; variations on the calculation of 'incr' (all of which are loop-invariant
  93 ; divisions, but only some of which can be safely hoisted):
  94 ;
  95 ; uint32_t foo(uint32_t *ptr, uint32_t start1, uint32_t start2) {
  96 ;   uint32_t counter1, counter2;
  97 ;   uint32_t val = start1;
  98 ;   for (counter1 = 1; counter1 < 100; ++counter1) {
  99 ;     uint32_t index = 0;
 100 ;     val += ptr[index];
 101 ;     for (counter2 = start2; counter2 < 10; ++counter2) {
 102 ;       // Division is loop invariant, and denominator is guaranteed non-zero:
 103 ;       // Safe to hoist it out of the inner loop.
 104 ;       uint32_t incr = 16 / counter1;
 105 ;       index += incr;
 106 ;       val += ptr[index];
 107 ;     }
 108 ;   }
 109 ;   return val;
 110 ; }
 111
 112 ; This version is as written above, where 'incr' is '16/counter1', and it is
 113 ; guaranted that 'counter1' is always non-zero.  So it is safe to hoist the
 114 ; division from the inner loop to the preheader.
 115 ;
 116 ; Verify that the 'udiv' is hoisted to the preheader, and is not in the loop body.
 117 define i32 @NonZeroDivHoist(ptr nocapture readonly %ptr, i32 %start1, i32 %start2) {
 118 ; INDVARCHECK-LABEL: @NonZeroDivHoist(
 119 ; INDVARCHECK-NEXT:  entry:
 120 ; INDVARCHECK:       for.body3.lr.ph:
 121 ; INDVARCHECK-NEXT:    [[TMP0:%.*]] = udiv i64 16, [[INDVARS_IV:%.*]]
 122 ; INDVARCHECK-NEXT:    br label [[FOR_BODY3:%.*]]
 123 ; INDVARCHECK:       for.body3:
 124 ; INDVARCHECK-NOT:     udiv
 125 ; INDVARCHECK:       for.end10:
 126 ;
 127 entry:
 128   br label %for.cond
 129
 130 for.cond:                                         ; preds = %for.end, %entry
 131   %val.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %val.1.lcssa, %for.end ]
 132   %counter1.0 = phi i32 [ 1, %entry ], [ %inc9, %for.end ]
 133   %cmp = icmp ult i32 %counter1.0, 100
 134   br i1 %cmp, label %for.body, label %for.end10
 135
 136 for.body:                                         ; preds = %for.cond
 137   %tmp = load i32, ptr %ptr, align 4
 138   %add = add i32 %tmp, %val.0
 139   %cmp224 = icmp ult i32 %start2, 10
 140   br i1 %cmp224, label %for.body3.lr.ph, label %for.end
 141
 142 for.body3.lr.ph:                                  ; preds = %for.body
 143   br label %for.body3
 144
 145 for.body3:                                        ; preds = %for.body3, %for.body3.lr.ph
 146   %index.027 = phi i32 [ 0, %for.body3.lr.ph ], [ %add4, %for.body3 ]
 147   %val.126 = phi i32 [ %add, %for.body3.lr.ph ], [ %add7, %for.body3 ]
 148   %counter2.025 = phi i32 [ %start2, %for.body3.lr.ph ], [ %inc, %for.body3 ]
 149   %div = udiv i32 16, %counter1.0
 150   %add4 = add i32 %div, %index.027
 151   %idxprom5 = zext i32 %add4 to i64
 152   %arrayidx6 = getelementptr inbounds i32, ptr %ptr, i64 %idxprom5
 153   %tmp1 = load i32, ptr %arrayidx6, align 4
 154   %add7 = add i32 %tmp1, %val.126
 155   %inc = add i32 %counter2.025, 1
 156   %cmp2 = icmp ult i32 %inc, 10
 157   br i1 %cmp2, label %for.body3, label %for.cond1.for.end_crit_edge
 158
 159 for.cond1.for.end_crit_edge:                      ; preds = %for.body3
 160   %split = phi i32 [ %add7, %for.body3 ]
 161   br label %for.end
 162
 163 for.end:                                          ; preds = %for.cond1.for.end_crit_edge, %for.body
 164   %val.1.lcssa = phi i32 [ %split, %for.cond1.for.end_crit_edge ], [ %add, %for.body ]
 165   %inc9 = add i32 %counter1.0, 1
 166   br label %for.cond
 167
 168 for.end10:                                        ; preds = %for.cond
 169   %val.0.lcssa = phi i32 [ %val.0, %for.cond ]
 170   ret i32 %val.0.lcssa
 171 }
 172
 173 ; This version is identical to the above 'NonZeroDivHoist' case, except the
 174 ; outer ('counter1') loop starts at the unknown value of 'start1' rather than 1,
 175 ; and so it is illegal to hoist the division because if 'start1' is 0, hoisting
 176 ; it would incorrectly cause a divide-by-zero trap.
 177 ;
 178 ; Verify that the 'udiv' is not hoisted to the preheader, and it remains in the
 179 ; loop body.
 180 define i32 @ZeroDivNoHoist(ptr nocapture readonly %ptr, i32 %start1, i32 %start2) {
 181 ; INDVARCHECK-LABEL: @ZeroDivNoHoist(
 182 ; INDVARCHECK-NEXT:  entry:
 183 ; INDVARCHECK-NOT:     udiv
 184 ; INDVARCHECK:       for.body3:
 185 ; INDVARCHECK:         [[TMP1:%.*]] = udiv i64 16, [[INDVARS_IV:%.*]]
 186 ; INDVARCHECK:       for.cond1.for.end_crit_edge:
 187 ;
 188 entry:
 189   br label %for.cond
 190
 191 for.cond:                                         ; preds = %for.end, %entry
 192   %val.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %val.1.lcssa, %for.end ]
 193   %counter1.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %inc9, %for.end ]
 194   %cmp = icmp ult i32 %counter1.0, 100
 195   br i1 %cmp, label %for.body, label %for.end10
 196
 197 for.body:                                         ; preds = %for.cond
 198   %tmp = load i32, ptr %ptr, align 4
 199   %add = add i32 %tmp, %val.0
 200   %cmp224 = icmp ult i32 %start2, 10
 201   br i1 %cmp224, label %for.body3.lr.ph, label %for.end
 202
 203 for.body3.lr.ph:                                  ; preds = %for.body
 204   br label %for.body3
 205
 206 for.body3:                                        ; preds = %for.body3, %for.body3.lr.ph
 207   %index.027 = phi i32 [ 0, %for.body3.lr.ph ], [ %add4, %for.body3 ]
 208   %val.126 = phi i32 [ %add, %for.body3.lr.ph ], [ %add7, %for.body3 ]
 209   %counter2.025 = phi i32 [ %start2, %for.body3.lr.ph ], [ %inc, %for.body3 ]
 210   %div = udiv i32 16, %counter1.0
 211   %add4 = add i32 %div, %index.027
 212   %idxprom5 = zext i32 %add4 to i64
 213   %arrayidx6 = getelementptr inbounds i32, ptr %ptr, i64 %idxprom5
 214   %tmp1 = load i32, ptr %arrayidx6, align 4
 215   %add7 = add i32 %tmp1, %val.126
 216   %inc = add i32 %counter2.025, 1
 217   %cmp2 = icmp ult i32 %inc, 10
 218   br i1 %cmp2, label %for.body3, label %for.cond1.for.end_crit_edge
 219
 220 for.cond1.for.end_crit_edge:                      ; preds = %for.body3
 221   %split = phi i32 [ %add7, %for.body3 ]
 222   br label %for.end
 223
 224 for.end:                                          ; preds = %for.cond1.for.end_crit_edge, %for.body
 225   %val.1.lcssa = phi i32 [ %split, %for.cond1.for.end_crit_edge ], [ %add, %for.body ]
 226   %inc9 = add i32 %counter1.0, 1
 227   br label %for.cond
 228
 229 for.end10:                                        ; preds = %for.cond
 230   %val.0.lcssa = phi i32 [ %val.0, %for.cond ]
 231   ret i32 %val.0.lcssa
 232 }
 233
 234 ; This version is has a clearly safe division by a non-zero constant (16).  The
 235 ; division is transformed to a logical-shift-right of 4, and it is safely
 236 ; hoisted.
 237 ;
 238 ; Verify that the division-operation is hoisted, and that it appears as a
 239 ; right-shift ('lshr') rather than an explicit division.
 240 define i32 @DivBy16Hoist(ptr nocapture readonly %ptr, i32 %start1, i32 %start2) {
 241 ; INDVARCHECK-LABEL: @DivBy16Hoist(
 242 ; INDVARCHECK-NEXT:  entry:
 243 ; INDVARCHECK:       for.cond:
 244 ; INDVARCHECK:         [[TMP1:%.*]] = lshr i64 [[INDVARS_IV:%.*]], 4
 245 ; INDVARCHECK:       for.body:
 246 ; INDVARCHECK-NOT:     lshr
 247 ; INDVARCHECK-NOT:     udiv
 248 ; INDVARCHECK:       for.end10:
 249 ;
 250 entry:
 251   br label %for.cond
 252
 253 for.cond:                                         ; preds = %for.end, %entry
 254   %val.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %val.1.lcssa, %for.end ]
 255   %counter1.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %inc9, %for.end ]
 256   %cmp = icmp ult i32 %counter1.0, 100
 257   br i1 %cmp, label %for.body, label %for.end10
 258
 259 for.body:                                         ; preds = %for.cond
 260   %tmp = load i32, ptr %ptr, align 4
 261   %add = add i32 %tmp, %val.0
 262   %cmp224 = icmp ult i32 %start2, 10
 263   br i1 %cmp224, label %for.body3.lr.ph, label %for.end
 264
 265 for.body3.lr.ph:                                  ; preds = %for.body
 266   br label %for.body3
 267
 268 for.body3:                                        ; preds = %for.body3, %for.body3.lr.ph
 269   %index.027 = phi i32 [ 0, %for.body3.lr.ph ], [ %add4, %for.body3 ]
 270   %val.126 = phi i32 [ %add, %for.body3.lr.ph ], [ %add7, %for.body3 ]
 271   %counter2.025 = phi i32 [ %start2, %for.body3.lr.ph ], [ %inc, %for.body3 ]
 272   %div = udiv i32 %counter1.0, 16
 273   %add4 = add i32 %div, %index.027
 274   %idxprom5 = zext i32 %add4 to i64
 275   %arrayidx6 = getelementptr inbounds i32, ptr %ptr, i64 %idxprom5
 276   %tmp1 = load i32, ptr %arrayidx6, align 4
 277   %add7 = add i32 %tmp1, %val.126
 278   %inc = add i32 %counter2.025, 1
 279   %cmp2 = icmp ult i32 %inc, 10
 280   br i1 %cmp2, label %for.body3, label %for.cond1.for.end_crit_edge
 281
 282 for.cond1.for.end_crit_edge:                      ; preds = %for.body3
 283   %split = phi i32 [ %add7, %for.body3 ]
 284   br label %for.end
 285
 286 for.end:                                          ; preds = %for.cond1.for.end_crit_edge, %for.body
 287   %val.1.lcssa = phi i32 [ %split, %for.cond1.for.end_crit_edge ], [ %add, %for.body ]
 288   %inc9 = add i32 %counter1.0, 1
 289   br label %for.cond
 290
 291 for.end10:                                        ; preds = %for.cond
 292   %val.0.lcssa = phi i32 [ %val.0, %for.cond ]
 293   ret i32 %val.0.lcssa
 294 }
 295
 296 ; This version is has a clearly safe division by a non-zero constant (17).  The
 297 ; division is safely hoisted, as it was in the 'DivBy16Hoist' verison, but here
 298 ; it remains a division, rather than being transformed to a right-shift.
 299 ;
 300 ; Verify that the division-operation is hoisted.
 301 define i32 @DivBy17Hoist(ptr nocapture readonly %ptr, i32 %start1, i32 %start2) {
 302 ; INDVARCHECK-LABEL: @DivBy17Hoist(
 303 ; INDVARCHECK-NEXT:  entry:
 304 ; INDVARCHECK:       for.cond:
 305 ; INDVARCHECK:         [[TMP1:%.*]] = udiv i64 [[INDVARS_IV:%.*]], 17
 306 ; INDVARCHECK:       for.body:
 307 ; INDVARCHECK-NOT:     udiv
 308 ; INDVARCHECK:       for.end10:
 309 ;
 310 entry:
 311   br label %for.cond
 312
 313 for.cond:                                         ; preds = %for.end, %entry
 314   %val.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %val.1.lcssa, %for.end ]
 315   %counter1.0 = phi i32 [ %start1, %entry ], [ %inc9, %for.end ]
 316   %cmp = icmp ult i32 %counter1.0, 100
 317   br i1 %cmp, label %for.body, label %for.end10
 318
 319 for.body:                                         ; preds = %for.cond
 320   %tmp = load i32, ptr %ptr, align 4
 321   %add = add i32 %tmp, %val.0
 322   %cmp224 = icmp ult i32 %start2, 10
 323   br i1 %cmp224, label %for.body3.lr.ph, label %for.end
 324
 325 for.body3.lr.ph:                                  ; preds = %for.body
 326   br label %for.body3
 327
 328 for.body3:                                        ; preds = %for.body3, %for.body3.lr.ph
 329   %index.027 = phi i32 [ 0, %for.body3.lr.ph ], [ %add4, %for.body3 ]
 330   %val.126 = phi i32 [ %add, %for.body3.lr.ph ], [ %add7, %for.body3 ]
 331   %counter2.025 = phi i32 [ %start2, %for.body3.lr.ph ], [ %inc, %for.body3 ]
 332   %div = udiv i32 %counter1.0, 17
 333   %add4 = add i32 %div, %index.027
 334   %idxprom5 = zext i32 %add4 to i64
 335   %arrayidx6 = getelementptr inbounds i32, ptr %ptr, i64 %idxprom5
 336   %tmp1 = load i32, ptr %arrayidx6, align 4
 337   %add7 = add i32 %tmp1, %val.126
 338   %inc = add i32 %counter2.025, 1
 339   %cmp2 = icmp ult i32 %inc, 10
 340   br i1 %cmp2, label %for.body3, label %for.cond1.for.end_crit_edge
 341
 342 for.cond1.for.end_crit_edge:                      ; preds = %for.body3
 343   %split = phi i32 [ %add7, %for.body3 ]
 344   br label %for.end
 345
 346 for.end:                                          ; preds = %for.cond1.for.end_crit_edge, %for.body
 347   %val.1.lcssa = phi i32 [ %split, %for.cond1.for.end_crit_edge ], [ %add, %for.body ]
 348   %inc9 = add i32 %counter1.0, 1
 349   br label %for.cond
 350
 351 for.end10:                                        ; preds = %for.cond
 352   %val.0.lcssa = phi i32 [ %val.0, %for.cond ]
 353   ret i32 %val.0.lcssa
 354 }