lib/Target/README.txt

   1 Target Independent Opportunities:
   2
   3 //===---------------------------------------------------------------------===//
   4
   5 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
   6 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
   7 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
   8 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
   9
  10 This has a number of uses:
  11
  12 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
  13    for their different impdef sets.
  14 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
  15    sets don't need copies of call instructions.
  16 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
  17    of calls.
  18
  19 //===---------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 Make the PPC branch selector target independant
  22
  23 //===---------------------------------------------------------------------===//
  24
  25 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
  26 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
  27 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
  28 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
  29 right).
  30
  31 //===---------------------------------------------------------------------===//
  32
  33 Solve this DAG isel folding deficiency:
  34
  35 int X, Y;
  36
  37 void fn1(void)
  38 {
  39   X = X | (Y << 3);
  40 }
  41
  42 compiles to
  43
  44 fn1:
  45         movl Y, %eax
  46         shll $3, %eax
  47         orl X, %eax
  48         movl %eax, X
  49         ret
  50
  51 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
  52 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
  53
  54 There are two ways to fix this:
  55
  56 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
  57    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
  58 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
  59    disambiguate the pointers.
  60
  61 Number 1 is the preferred solution.
  62
  63 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
  64 which will be removed once the proper fix is made.
  65
  66 //===---------------------------------------------------------------------===//
  67
  68 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
  69
  70 for (i = ...; ++i) {
  71    x = 1ULL << i;
  72
  73 into:
  74  long long tmp = 1;
  75  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
  76    x = tmp;
  77
  78 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
  79
  80 //===---------------------------------------------------------------------===//
  81
  82 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
  83
  84 //===---------------------------------------------------------------------===//
  85
  86 Reassociate should turn: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
  87
  88 //===---------------------------------------------------------------------===//
  89
  90 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
  91
  92 int bar(int x, int y) {
  93   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
  94 }
  95 int foo(int z, int n) {
  96   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
  97 }
  98
  99 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
 100
 101 //===---------------------------------------------------------------------===//
 102
 103 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
 104
 105 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
 106 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
 107
 108 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
 109 for 1,2,4,8 bytes.
 110
 111 //===---------------------------------------------------------------------===//
 112
 113 It would be nice to revert this patch:
 114 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
 115
 116 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before
 117 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
 118 stuff too.
 119
 120 //===---------------------------------------------------------------------===//
 121
 122 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
 123 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
 124 specific vector types are target dependent.
 125
 126 //===---------------------------------------------------------------------===//
 127
 128 We should produce an unaligned load from code like this:
 129
 130 v4sf example(float *P) {
 131   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
 132 }
 133
 134 //===---------------------------------------------------------------------===//
 135
 136 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
 137 of:
 138
 139         movl 136(%esp), %eax
 140         cmpl $0, %eax
 141         je LBB16_2      #cond_next
 142 LBB16_1:        #cond_true
 143         incl _foo
 144 LBB16_2:        #cond_next
 145
 146 emit:
 147         movl    _foo, %eax
 148         cmpl    $1, %edi
 149         sbbl    $-1, %eax
 150         movl    %eax, _foo
 151
 152 //===---------------------------------------------------------------------===//
 153
 154 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
 155
 156 Expand these to calls of sin/cos and stores:
 157       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
 158       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
 159       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
 160
 161 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
 162 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
 163
 164 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
 165 if anyone cared enough about sincos.
 166
 167 //===---------------------------------------------------------------------===//
 168
 169 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
 170 unmodified):
 171
 172 define void @test(i32* %P) {
 173         %tmp = load i32* %P
 174         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
 175         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
 176         store i32 %tmp15, i32* %P
 177         ret void
 178 }
 179
 180 //===---------------------------------------------------------------------===//
 181
 182 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
 183
 184 Compile:
 185
 186 int bar(int x)
 187 {
 188   int t = __builtin_clz(x);
 189   return -(t>>5);
 190 }
 191
 192 to:
 193
 194 _bar:   addic r3,r3,-1
 195         subfe r3,r3,r3
 196         blr
 197
 198 //===---------------------------------------------------------------------===//
 199
 200 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
 201
 202       for(i=0; i<reg->size; i++)
 203         {
 204           /* Flip the target bit of each basis state */
 205           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
 206         }
 207
 208 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
 209 so cool to turn it into something like:
 210
 211    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
 212    if (target < 32) {
 213      for(i=0; i<reg->size; i++)
 214        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
 215    } else {
 216      for(i=0; i<reg->size; i++)
 217        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
 218    }
 219
 220 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
 221
 222 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
 223 alas...
 224
 225 //===---------------------------------------------------------------------===//
 226
 227 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
 228
 229 unsigned long reverse(unsigned v) {
 230     unsigned t;
 231     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
 232     t &= ~0xff0000;
 233     v = (v << 24) | (v >> 8);
 234     return v ^ (t >> 8);
 235 }
 236
 237 //===---------------------------------------------------------------------===//
 238
 239 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
 240
 241 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
 242   unsigned c;
 243   for (c = 0; v; v >>= 1)
 244     c += v & 1;
 245   return c;
 246 }
 247 unsigned countbits_fast(unsigned v){
 248   unsigned c;
 249   for (c = 0; v; c++)
 250     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
 251   return c;
 252 }
 253
 254 BITBOARD = unsigned long long
 255 int PopCnt(register BITBOARD a) {
 256   register int c=0;
 257   while(a) {
 258     c++;
 259     a &= a - 1;
 260   }
 261   return c;
 262 }
 263 unsigned int popcount(unsigned int input) {
 264   unsigned int count = 0;
 265   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
 266     count += (input >> i) & i;
 267   return count;
 268 }
 269
 270 //===---------------------------------------------------------------------===//
 271
 272 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
 273 processors.
 274
 275 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
 276   return adr[0] | (adr[1] << 8);
 277 }
 278 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
 279   return (adr[0] << 8) | adr[1];
 280 }
 281
 282 //===---------------------------------------------------------------------===//
 283
 284 -instcombine should handle this transform:
 285    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
 286 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands.
 287
 288 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
 289 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in
 290 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case
 291 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
 292
 293 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
 294 this construct.
 295
 296 //===---------------------------------------------------------------------===//
 297
 298 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
 299 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
 300 pass.
 301
 302 //===---------------------------------------------------------------------===//
 303
 304 Consider:
 305
 306 typedef unsigned U32;
 307 typedef unsigned long long U64;
 308 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
 309     U64 effective_addr2;
 310     U32 temp = *inst;
 311     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
 312     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
 313     effective_addr2 = temp & 0xfff;
 314     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
 315     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
 316     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
 317     effective_addr2 &= regs[4];
 318      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
 319         return 1;
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
 324 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
 325 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
 326 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
 327 when it is declared U32.
 328
 329 //===---------------------------------------------------------------------===//
 330
 331 LSR should know what GPR types a target has.  This code:
 332
 333 volatile short X, Y; // globals
 334
 335 void foo(int N) {
 336   int i;
 337   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
 338 }
 339
 340 produces two identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
 341
 342 LBB1_1: @bb.preheader
 343         mov r3, #0
 344         mov r2, r3
 345         mov r1, r3
 346 LBB1_2: @bb
 347         ldr r12, LCPI1_0
 348         ldr r12, [r12]
 349         strh r2, [r12]
 350         ldr r12, LCPI1_1
 351         ldr r12, [r12]
 352         strh r3, [r12]
 353         add r1, r1, #1    <- [0,+,1]
 354         add r3, r3, #4
 355         add r2, r2, #1    <- [0,+,1]
 356         cmp r1, r0
 357         bne LBB1_2      @bb
 358
 359
 360 //===---------------------------------------------------------------------===//
 361
 362 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
 363 followed by an uncond branch to an exit block.
 364
 365 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
 366 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
 367 ; optimized out of the function after the taildup happened.
 368 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
 369
 370 define i32 @t4(i32 %a) {
 371 entry:
 372         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
 373         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
 374         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
 375
 376 then.0:         ; preds = %entry
 377         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
 378         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
 379         br label %return
 380
 381 else.0:         ; preds = %entry
 382         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
 383         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
 384
 385 then.1:         ; preds = %else.0
 386         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
 387         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
 388         br label %return
 389
 390 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
 391         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
 392                             [ %tmp.9, %then.1 ]
 393         ret i32 %result.0
 394 }
 395
 396 //===---------------------------------------------------------------------===//
 397
 398 Tail recursion elimination is not transforming this function, because it is
 399 returning n, which fails the isDynamicConstant check in the accumulator
 400 recursion checks.
 401
 402 long long fib(const long long n) {
 403   switch(n) {
 404     case 0:
 405     case 1:
 406       return n;
 407     default:
 408       return fib(n-1) + fib(n-2);
 409   }
 410 }
 411
 412 //===---------------------------------------------------------------------===//
 413
 414 Tail recursion elimination should handle:
 415
 416 int pow2m1(int n) {
 417  if (n == 0)
 418    return 0;
 419  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
 420 }
 421
 422 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
 423 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
 424
 425 //===---------------------------------------------------------------------===//
 426
 427 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like
 428 this:
 429
 430 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
 431
 432 define internal i32 @foo(i32* %x) {
 433 entry:
 434         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
 435         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
 436         ret i32 %tmp.foo
 437 }
 438
 439 define i32 @bar(i32* %x) {
 440 entry:
 441         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
 442         ret i32 %tmp3
 443 }
 444
 445 //===---------------------------------------------------------------------===//
 446
 447 "basicaa" should know how to look through "or" instructions that act like add
 448 instructions.  For example in this code, the x*4+1 is turned into x*4 | 1, and
 449 basicaa can't analyze the array subscript, leading to duplicated loads in the
 450 generated code:
 451
 452 void test(int X, int Y, int a[]) {
 453 int i;
 454   for (i=2; i<1000; i+=4) {
 455   a[i+0] = a[i-1+0]*a[i-2+0];
 456   a[i+1] = a[i-1+1]*a[i-2+1];
 457   a[i+2] = a[i-1+2]*a[i-2+2];
 458   a[i+3] = a[i-1+3]*a[i-2+3];
 459   }
 460 }
 461
 462 BasicAA also doesn't do this for add.  It needs to know that &A[i+1] != &A[i].
 463
 464 //===---------------------------------------------------------------------===//
 465
 466 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
 467 example in pic mode:
 468
 469 #include <assert.h>
 470 void foo(int x) {
 471   assert(x);
 472   //...
 473 }
 474
 475 we compile this to:
 476 _foo:
 477         subl    $28, %esp
 478         call    "L1$pb"
 479 "L1$pb":
 480         popl    %eax
 481         cmpl    $0, 32(%esp)
 482         je      LBB1_2  # cond_true
 483 LBB1_1: # return
 484         # ...
 485         addl    $28, %esp
 486         ret
 487 LBB1_2: # cond_true
 488 ...
 489
 490 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the
 491 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be
 492 better to sink the picbase computation down into the block for the
 493 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of
 494 code with early outs.
 495
 496 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the
 497 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a
 498 function, they should be sunk into the ones that do.
 499
 500 In this case, whole-function-isel would also handle this.
 501
 502 //===---------------------------------------------------------------------===//
 503
 504 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
 505 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
 506
 507 //===---------------------------------------------------------------------===//
 508
 509 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
 510 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
 511
 512 double a[256];
 513 void foo() {
 514   int i, b;
 515   for (b = 0; b < 10000000; b++)
 516   for (i = 0; i < 256; i++)
 517     a[i] = -a[i];
 518 }
 519
 520 is twice as slow as this loop:
 521
 522 long long a[256];
 523 void foo() {
 524   int i, b;
 525   for (b = 0; b < 10000000; b++)
 526   for (i = 0; i < 256; i++)
 527     a[i] ^= (1ULL << 63);
 528 }
 529
 530 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
 531 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
 532 instructions.
 533
 534 //===---------------------------------------------------------------------===//
 535
 536 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when
 537 profitable.  For example, we compile this C++ example:
 538
 539 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
 540 extern THotKey m_HotKey;
 541 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
 542
 543 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
 544
 545 __Z9GetHotKeyv:
 546         pushl   %esi
 547         movl    8(%esp), %eax
 548         movb    _m_HotKey+3, %cl
 549         movb    _m_HotKey+4, %dl
 550         movb    _m_HotKey+2, %ch
 551         movw    _m_HotKey, %si
 552         movw    %si, (%eax)
 553         movb    %ch, 2(%eax)
 554         movb    %cl, 3(%eax)
 555         movb    %dl, 4(%eax)
 556         popl    %esi
 557         ret     $4
 558
 559 GCC produces:
 560
 561 __Z9GetHotKeyv:
 562         movl    _m_HotKey, %edx
 563         movl    4(%esp), %eax
 564         movl    %edx, (%eax)
 565         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
 566         movw    %dx, 4(%eax)
 567         ret     $4
 568
 569 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to
 570 merge the loads and stores into 4-byte loads:
 571
 572         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
 573 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
 574 ...
 575         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
 576         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
 577         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
 578         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
 579
 580 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
 581 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
 582 once.
 583
 584 //===---------------------------------------------------------------------===//
 585
 586 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
 587 implementations of ceil/floor/rint.
 588
 589 //===---------------------------------------------------------------------===//
 590
 591 This GCC bug: http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34043
 592 contains a testcase that compiles down to:
 593
 594         %struct.XMM128 = type { <4 x float> }
 595 ..
 596         %src = alloca %struct.XMM128
 597 ..
 598         %tmp6263 = bitcast %struct.XMM128* %src to <2 x i64>*
 599         %tmp65 = getelementptr %struct.XMM128* %src, i32 0, i32 0
 600         store <2 x i64> %tmp5899, <2 x i64>* %tmp6263, align 16
 601         %tmp66 = load <4 x float>* %tmp65, align 16
 602         %tmp71 = add <4 x float> %tmp66, %tmp66
 603
 604 If the mid-level optimizer turned the bitcast of pointer + store of tmp5899
 605 into a bitcast of the vector value and a store to the pointer, then the
 606 store->load could be easily removed.
 607
 608 //===---------------------------------------------------------------------===//
 609
 610 Consider:
 611
 612 int test() {
 613   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
 614   foo(input);
 615 }
 616
 617 We currently compile this into a memcpy from a global array since the
 618 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
 619 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
 620 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
 621 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
 622
 623         call    "L1$pb"
 624 "L1$pb":
 625         popl    %eax
 626         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
 627         movl    %ecx, 40(%esp)
 628         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
 629         movl    %ecx, 28(%esp)
 630         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
 631         movl    %ecx, 44(%esp)
 632         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
 633         movl    %ecx, 52(%esp)
 634         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
 635         movl    %ecx, 48(%esp)
 636         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
 637         movl    %ecx, 20(%esp)
 638         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
 639 ...
 640
 641 instead of:
 642         movl    $1, 16(%esp)
 643         movl    $0, 20(%esp)
 644         movl    $1, 24(%esp)
 645         movl    $0, 28(%esp)
 646         movl    $1, 32(%esp)
 647         movl    $0, 36(%esp)
 648         ...
 649
 650 //===---------------------------------------------------------------------===//
 651
 652 http://llvm.org/PR717:
 653
 654 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
 655 produces "ret int 0":
 656
 657 int f() {
 658   int x = 4;
 659   int y;
 660   if (x == 3) y = 0;
 661   return y;
 662 }
 663
 664 //===---------------------------------------------------------------------===//
 665
 666 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
 667 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
 668 of some code within the loop.  One trivial example is:
 669
 670 #include <stdio.h>
 671 int main() {
 672     int nRet = 17;
 673     int nLoop;
 674     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
 675         if ( nLoop & 1 )
 676             nRet += 2;
 677         else
 678             nRet -= 1;
 679     }
 680     return nRet;
 681 }
 682
 683 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
 684 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
 685 exit value computation.
 686
 687 //===---------------------------------------------------------------------===//
 688
 689 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
 690 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
 691 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively
 692 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
 693
 694 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
 695   return (x << y) | (x >> 64-y);
 696 }
 697 unsigned f2(unsigned x, int y){
 698   return (x << y) | (x >> 32-y);
 699 }
 700 unsigned long long f3(unsigned long long x){
 701   int y = 9;
 702   return (x << y) | (x >> 64-y);
 703 }
 704 unsigned f4(unsigned x){
 705   int y = 10;
 706   return (x << y) | (x >> 32-y);
 707 }
 708 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
 709   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
 710 }
 711 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
 712   switch(z) {
 713   case 1:
 714     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
 715   case 2:
 716     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
 717   case 3:
 718     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
 719   case 4:
 720     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
 721   default:
 722     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
 723   }
 724 }
 725
 726 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these
 727 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
 728 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
 729 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
 730
 731 //===---------------------------------------------------------------------===//
 732
 733 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
 734 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
 735 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
 736 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
 737
 738 //===---------------------------------------------------------------------===//
 739
 740 Reassociate should turn things like:
 741
 742 int factorial(int X) {
 743  return X*X*X*X*X*X*X*X;
 744 }
 745
 746 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
 747 multiplication trees.
 748
 749 //===---------------------------------------------------------------------===//
 750
 751 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
 752
 753 #include <cmath>
 754 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
 755
 756 into:
 757
 758 __Z1fd:
 759         subl    $12, %esp
 760         movsd   16(%esp), %xmm0
 761         movsd   %xmm0, (%esp)
 762         movl    $4, 8(%esp)
 763         call    L___powidf2$stub
 764         addl    $12, %esp
 765         ret
 766
 767 GCC produces:
 768
 769 __Z1fd:
 770         subl    $12, %esp
 771         movsd   16(%esp), %xmm0
 772         mulsd   %xmm0, %xmm0
 773         mulsd   %xmm0, %xmm0
 774         movsd   %xmm0, (%esp)
 775         fldl    (%esp)
 776         addl    $12, %esp
 777         ret
 778
 779 //===---------------------------------------------------------------------===//
 780
 781 We compile this program: (from GCC PR11680)
 782 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
 783
 784 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
 785 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
 786
 787 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
 788 $ time ./a.out fast
 789 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
 790
 791 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
 792 $ time ./a.out fast
 793 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
 794
 795 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
 796 codegen badness or something else (haven't investigated).
 797
 798 //===---------------------------------------------------------------------===//
 799
 800 We miss some instcombines for stuff like this:
 801 void bar (void);
 802 void foo (unsigned int a) {
 803   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
 804   if ((a >> 2) >= 3)
 805     bar ();
 806 }
 807
 808 A few other related ones are in GCC PR14753.
 809
 810 //===---------------------------------------------------------------------===//
 811
 812 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
 813 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
 814
 815 void bar(unsigned n) {
 816   if (n % 3 == 0)
 817     true();
 818 }
 819
 820 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
 821 multiply hi's into a comparison against the mullo.
 822
 823 //===---------------------------------------------------------------------===//
 824
 825 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
 826 bunch of other stuff from this example (see PR1604):
 827
 828 #include <cstdio>
 829 struct test {
 830     int val;
 831     virtual ~test() {}
 832 };
 833
 834 int main() {
 835     test t;
 836     std::scanf("%d", &t.val);
 837     std::printf("%d\n", t.val);
 838 }
 839
 840 //===---------------------------------------------------------------------===//
 841
 842 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
 843 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
 844
 845 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
 846
 847 define i1 @test(i8 %x) {
 848   %A = icmp uge i8 %x, 5
 849   %B = icmp slt i8 %x, 20
 850   %C = and i1 %A, %B
 851   ret i1 %C
 852 }
 853
 854 //===---------------------------------------------------------------------===//
 855
 856 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
 857
 858 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
 859   %A = icmp ult i8 %x, 250
 860   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
 861   ret i8 %B
 862 }
 863
 864 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
 865   %A = zext i8 %x to i9
 866   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
 867   %C = lshr i9 %B, 8
 868   %D = trunc i9 %C to i8
 869   ret i8 %D
 870 }
 871
 872 //===---------------------------------------------------------------------===//
 873
 874 From gcc bug 24696:
 875 int
 876 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
 877 {
 878   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
 879 }
 880 int
 881 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
 882 {
 883   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
 884 }
 885 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
 886 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 887
 888 //===---------------------------------------------------------------------===//
 889
 890 From GCC Bug 20192:
 891 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
 892 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
 893 {
 894    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
 895        f();
 896 }
 897 The expression should optimize to something like
 898 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
 899 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 900
 901 //===---------------------------------------------------------------------===//
 902
 903 From GCC Bug 15241:
 904 unsigned int
 905 foo (unsigned int a, unsigned int b)
 906 {
 907  if (a <= 7 && b <= 7)
 908    baz ();
 909 }
 910 Should combine to "(a|b) <= 7".  Currently not optimized with "clang
 911 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 912
 913 //===---------------------------------------------------------------------===//
 914
 915 From GCC Bug 3756:
 916 int
 917 pn (int n)
 918 {
 919  return (n >= 0 ? 1 : -1);
 920 }
 921 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
 922 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
 923
 924 //===---------------------------------------------------------------------===//
 925
 926 From GCC Bug 28685:
 927 int test(int a, int b)
 928 {
 929  int lt = a < b;
 930  int eq = a == b;
 931
 932  return (lt || eq);
 933 }
 934 Should combine to "a <= b".  Currently not optimized with "clang
 935 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
 936
 937 //===---------------------------------------------------------------------===//
 938
 939 void a(int variable)
 940 {
 941  if (variable == 4 || variable == 6)
 942    bar();
 943 }
 944 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
 945 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
 946
 947 //===---------------------------------------------------------------------===//
 948
 949 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
 950 i;}
 951 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
 952 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
 953 produces better code on X86.
 954
 955 //===---------------------------------------------------------------------===//
 956
 957 From GCC Bug 15784:
 958 #define abs(x) x>0?x:-x
 959 int f(int x, int y)
 960 {
 961  return (abs(x)) >= 0;
 962 }
 963 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
 964 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 965
 966 //===---------------------------------------------------------------------===//
 967
 968 From GCC Bug 14753:
 969 void
 970 rotate_cst (unsigned int a)
 971 {
 972  a = (a << 10) | (a >> 22);
 973  if (a == 123)
 974    bar ();
 975 }
 976 void
 977 minus_cst (unsigned int a)
 978 {
 979  unsigned int tem;
 980
 981  tem = 20 - a;
 982  if (tem == 5)
 983    bar ();
 984 }
 985 void
 986 mask_gt (unsigned int a)
 987 {
 988  /* This is equivalent to a > 15.  */
 989  if ((a & ~7) > 8)
 990    bar ();
 991 }
 992 void
 993 rshift_gt (unsigned int a)
 994 {
 995  /* This is equivalent to a > 23.  */
 996  if ((a >> 2) > 5)
 997    bar ();
 998 }
 999 All should simplify to a single comparison.  All of these are
1000 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
1001 -std-compile-opts".
1002
1003 //===---------------------------------------------------------------------===//
1004
1005 From GCC Bug 32605:
1006 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
1007 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
1008 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
1009
1010 //===---------------------------------------------------------------------===//
1011
1012 int a(unsigned char* b) {return *b > 99;}
1013 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1014 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1015
1016 //===---------------------------------------------------------------------===//
1017
1018 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
1019 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
1020 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1021
1022 //===---------------------------------------------------------------------===//
1023
1024 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
1025 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
1026 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1027
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1029
1030 unsigned a(unsigned a) {return ((a | 1) & 3) | (a & -4);}
1031 Should combine to "a | 1".  Currently not optimized with "clang
1032 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1033
1034 //===---------------------------------------------------------------------===//
1035
1036 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
1037 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
1038 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1039
1040 //===---------------------------------------------------------------------===//
1041
1042 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1043 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1044 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1045
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1047
1048 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1049 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1050 | opt -std-compile-opts".
1051
1052 //===---------------------------------------------------------------------===//
1053
1054 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1055 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1056 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1057
1058 //===---------------------------------------------------------------------===//
1059
1060 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1061 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1062 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1063
1064 //===---------------------------------------------------------------------===//
1065
1066 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1067 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1068 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1069
1070 //===---------------------------------------------------------------------===//
1071
1072 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1073 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1074 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1075
1076 //===---------------------------------------------------------------------===//
1077
1078 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1079 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1080 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1081
1082 //===---------------------------------------------------------------------===//
1083
1084 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1085 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1086 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1087
1088 //===---------------------------------------------------------------------===//
1089
1090 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1091 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1092 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1093
1094 //===---------------------------------------------------------------------===//
1095
1096 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1097 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1098 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1099
1100 //===---------------------------------------------------------------------===//
1101
1102 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1103 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1104 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1105
1106 //===---------------------------------------------------------------------===//
1107
1108 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1109 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1110 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1111
1112 //===---------------------------------------------------------------------===//
1113
1114 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1115
1116         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4
1117         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context
1118         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1
1119         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1120
1121 tmp1 should be simplified to something like:
1122   (!tmp || decl_context == 1)
1123
1124 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1125 the function, e.g. by:
1126
1127         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1128         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1129         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1130
1131 later.
1132
1133 //===---------------------------------------------------------------------===//
1134
1135 Store sinking: This code:
1136
1137 void f (int n, int *cond, int *res) {
1138     int i;
1139     *res = 0;
1140     for (i = 0; i < n; i++)
1141         if (*cond)
1142             *res ^= 234; /* (*) */
1143 }
1144
1145 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1146 moves the store out.  This gives us this code:
1147
1148 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1149         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ]
1150         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1151         %1 = load i32* %cond, align 4
1152         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1153         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1154
1155 bb1:            ; preds = %bb
1156         %3 = xor i32 %.rle, 234
1157         store i32 %3, i32* %res, align 4
1158         br label %bb2
1159
1160 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1161         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]
1162         %indvar.next = add i32 %i.05, 1
1163         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1164         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1165
1166 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1167
1168 Here's another partial dead case:
1169 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1170
1171 //===---------------------------------------------------------------------===//
1172
1173 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1174
1175 int test (int a, int b, int c, int g) {
1176   int d, e;
1177   if (a)
1178     d = b * c;
1179   else
1180     d = b - c;
1181   e = b * c + g;
1182   return d + e;
1183 }
1184
1185 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1186 This is GCC PR38204.
1187
1188 //===---------------------------------------------------------------------===//
1189
1190 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1191 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1192 non-call path.
1193
1194 for () {
1195   *P += 1;
1196   if ()
1197     call();
1198   else
1199     ...
1200 ->
1201 tmp = *P
1202 for () {
1203   tmp += 1;
1204   if () {
1205     *P = tmp;
1206     call();
1207     tmp = *P;
1208   } else ...
1209 }
1210 *P = tmp;
1211
1212 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1213 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1214
1215 //===---------------------------------------------------------------------===//
1216
1217 [PHI TRANSLATE GEPs]
1218
1219 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1220 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1221 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1222
1223 bb2:            ; preds = %bb1
1224 ..
1225         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0
1226         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1227
1228 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1229         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1230         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1231         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1232         %11 = load i32* %10, align 4
1233
1234 %11 is fully redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1235
1236 GCC PR33344 is a similar case.
1237
1238 //===---------------------------------------------------------------------===//
1239
1240 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1241 GCC testsuite.  There are many pre testcases as ssa-pre-*.c
1242
1243 //===---------------------------------------------------------------------===//
1244
1245 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1246 GCC testsuite.  For example, predcom-1.c is:
1247
1248  for (i = 2; i < 1000; i++)
1249     fib[i] = (fib[i-1] + fib[i - 2]) & 0xffff;
1250
1251 which compiles into:
1252
1253 bb1:            ; preds = %bb1, %bb1.thread
1254         %indvar = phi i32 [ 0, %bb1.thread ], [ %0, %bb1 ]
1255         %i.0.reg2mem.0 = add i32 %indvar, 2
1256         %0 = add i32 %indvar, 1         ; <i32> [#uses=3]
1257         %1 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %0
1258         %2 = load i32* %1, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1259         %3 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %indvar
1260         %4 = load i32* %3, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1261         %5 = add i32 %4, %2             ; <i32> [#uses=1]
1262         %6 = and i32 %5, 65535          ; <i32> [#uses=1]
1263         %7 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %i.0.reg2mem.0
1264         store i32 %6, i32* %7, align 4
1265         %exitcond = icmp eq i32 %0, 998         ; <i1> [#uses=1]
1266         br i1 %exitcond, label %return, label %bb1
1267
1268 This is basically:
1269   LOAD fib[i+1]
1270   LOAD fib[i]
1271   STORE fib[i+2]
1272
1273 instead of handling this as a loop or other xform, all we'd need to do is teach
1274 load PRE to phi translate the %0 add (i+1) into the predecessor as (i'+1+1) =
1275 (i'+2) (where i' is the previous iteration of i).  This would find the store
1276 which feeds it.
1277
1278 predcom-2.c is apparently the same as predcom-1.c
1279 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1280 store->load.
1281 predcom-4.c seems the same as the rest.
1282
1283
1284 //===---------------------------------------------------------------------===//
1285
1286 Other simple load PRE cases:
1287 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=35287 [LPRE crit edge splitting]
1288
1289 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34677 (licm does this, LPRE crit edge)
1290   llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | opt -mem2reg -simplifycfg -gvn | llvm-dis
1291
1292 //===---------------------------------------------------------------------===//
1293
1294 Type based alias analysis:
1295 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1296
1297 //===---------------------------------------------------------------------===//
1298
1299 When GVN/PRE finds a store of float* to a must aliases pointer when expecting
1300 an int*, it should turn it into a bitcast.  This is a nice generalization of
1301 the SROA hack that would apply to other cases, e.g.:
1302
1303 int foo(int C, int *P, float X) {
1304   if (C) {
1305     bar();
1306     *P = 42;
1307   } else
1308     *(float*)P = X;
1309
1310    return *P;
1311 }
1312
1313
1314 One example (that requires crazy phi translation) is:
1315 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16799 [BITCAST PHI TRANS]
1316
1317 //===---------------------------------------------------------------------===//
1318
1319 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1320 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1321 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1322
1323
1324
1325 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1326 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1327 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as |
1328              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1329 we miss it because we need 1) GEP PHI TRAN, 2) CRIT EDGE 3) MULTIPLE DIFFERENT
1330 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1331
1332 //===---------------------------------------------------------------------===//
1333
1334 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1335 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1336
1337 struct S { int w, x, y, z; };
1338 struct T { int r; struct S s; };
1339 void bar (struct S, int);
1340 void foo (int a, struct T b)
1341 {
1342   struct S *c = 0;
1343   if (a)
1344     c = &b.s;
1345   bar (*c, a);
1346 }
1347
1348 //===---------------------------------------------------------------------===//
1349
1350 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1351
1352 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1353 strcspn("", x) -> 0
1354 strspn("", x) -> 0
1355 strspn(x, "") -> strlen(x)
1356 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1357
1358 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1359
1360 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1361                      int __reject3) {
1362   register size_t __result = 0;
1363   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1364          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1365     ++__result;
1366   return __result;
1367 }
1368
1369 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1370 codegen.
1371
1372 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1373
1374 //===---------------------------------------------------------------------===//
1375
1376 "gas" uses this idiom:
1377   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1378 ..
1379   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1380
1381 Those should be turned into a switch.
1382
1383 //===---------------------------------------------------------------------===//
1384
1385 252.eon contains this interesting code:
1386
1387         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1388         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1389         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1390         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1391         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr,
1392           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1393         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly
1394
1395 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1396
1397         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1398         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)
1399
1400 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1401 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1402 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1403
1404 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1405
1406         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly
1407
1408 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1409 in turn, can be constant folded to "4".
1410
1411 In other code, it contains:
1412
1413         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*
1414         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1415         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly
1416
1417 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1418 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1419
1420 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1421
1422 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1423         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1424         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1425         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1426         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1427         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1428
1429 bb9:            ; preds = %bb8
1430         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly
1431         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1432         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1433
1434 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1435         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly
1436
1437 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1438 improving perf on the bb8->9->10 path.
1439
1440 //===---------------------------------------------------------------------===//
1441
1442 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1443 which looks like:
1444        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0
1445
1446
1447 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1448         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]
1449         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1450         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1451         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172
1452
1453 ...  no stores ...
1454        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1455
1456 bb65:           ; preds = %bb62
1457         store i8 0, i8* %173, align 1
1458         br label %bb72
1459
1460 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1461         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]
1462         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1463
1464 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1465 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1466 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1467 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1468 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1469 strlen!
1470
1471 This pattern repeats several times, basically doing:
1472
1473   A = strlen(P);
1474   P[A-1] = 0;
1475   B = strlen(P);
1476   where it is "obvious" that B = A-1.
1477
1478 //===---------------------------------------------------------------------===//
1479
1480 186.crafty contains this interesting pattern:
1481
1482 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1483                        i8* %30)
1484 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1485 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1486
1487 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1488         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1489
1490 This is basically:
1491   cststr = "abcdef";
1492   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1493      x = strlen(P);
1494      ...
1495
1496 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1497
1498 cststr = "abcdef";
1499 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1500   x = strlen(P);
1501
1502 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1503 redundant.
1504
1505 //===---------------------------------------------------------------------===//
1506
1507 186.crafty also contains this code:
1508
1509 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1510 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1511 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1512 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1513 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909
1514
1515 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1516
1517 //===---------------------------------------------------------------------===//
1518
1519 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1520
1521 call void @llvm.memcpy.i32(
1522         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1523        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1)
1524 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind
1525
1526 It is basically doing:
1527
1528   memcpy(globalarray, "string");
1529   printf(...,  globalarray);
1530
1531 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1532 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1533 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1534 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1535 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1536 globalopt to remove the "stored only" global.
1537
1538 //===---------------------------------------------------------------------===//
1539
1540 This code:
1541
1542 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1543   %tmp0 = load i8* %p
1544   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1545   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1546   ret i32 %tmp2
1547 }
1548
1549 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1550 For example, on x86 this currently gets this:
1551
1552         movb    (%eax), %al
1553         sarb    $5, %al
1554         movsbl  %al, %eax
1555
1556 while it could get this:
1557
1558         movsbl  (%eax), %eax
1559         sarl    $5, %eax
1560
1561 //===---------------------------------------------------------------------===//
1562
1563 GCC PR31029:
1564
1565 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1566 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1567
1568 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1569
1570 //===---------------------------------------------------------------------===//
1571
1572 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1573 for next field in struct (which is at same address).
1574
1575 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1576 the float directly.
1577
1578 //===---------------------------------------------------------------------===//
1579
1580 #include <math.h>
1581 double foo(double a) {    return sin(a); }
1582
1583 This compiles into this on x86-64 Linux:
1584 foo:
1585         subq    $8, %rsp
1586         call    sin
1587         addq    $8, %rsp
1588         ret
1589 vs:
1590
1591 foo:
1592         jmp sin
1593
1594 //===---------------------------------------------------------------------===//
1595
1596 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1597 stuff much more precise.
1598
1599 //===---------------------------------------------------------------------===//
1600
1601 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1602 branch (from gcc PR40072):
1603
1604 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1605 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1606
1607 //===---------------------------------------------------------------------===//
1608
1609 Instcombine should replace the load with a constant in:
1610
1611   static const char x[4] = {'a', 'b', 'c', 'd'};
1612
1613   unsigned int y(void) {
1614     return *(unsigned int *)x;
1615   }
1616
1617 It currently only does this transformation when the size of the constant
1618 is the same as the size of the integer (so, try x[5]) and the last byte
1619 is a null (making it a C string). There's no need for these restrictions.
1620
1621 //===---------------------------------------------------------------------===//
1622
1623 InstCombine's "turn load from constant into constant" optimization should be
1624 more aggressive in the presence of bitcasts.  For example, because of unions,
1625 this code:
1626
1627 union vec2d {
1628     double e[2];
1629     double v __attribute__((vector_size(16)));
1630 };
1631 typedef union vec2d vec2d;
1632
1633 static vec2d a={{1,2}}, b={{3,4}};
1634
1635 vec2d foo () {
1636     return (vec2d){ .v = a.v + b.v * (vec2d){{5,5}}.v };
1637 }
1638
1639 Compiles into:
1640
1641 @a = internal constant %0 { [2 x double]
1642            [double 1.000000e+00, double 2.000000e+00] }, align 16
1643 @b = internal constant %0 { [2 x double]
1644            [double 3.000000e+00, double 4.000000e+00] }, align 16
1645 ...
1646 define void @foo(%struct.vec2d* noalias nocapture sret %agg.result) nounwind {
1647 entry:
1648         %0 = load <2 x double>* getelementptr (%struct.vec2d*
1649            bitcast (%0* @a to %struct.vec2d*), i32 0, i32 0), align 16
1650         %1 = load <2 x double>* getelementptr (%struct.vec2d*
1651            bitcast (%0* @b to %struct.vec2d*), i32 0, i32 0), align 16
1652
1653
1654 Instcombine should be able to optimize away the loads (and thus the globals).
1655
1656 See also PR4973
1657
1658 //===---------------------------------------------------------------------===//
1659
1660 I saw this constant expression in real code after llvm-g++ -O2:
1661
1662 declare extern_weak i32 @0(i64)
1663
1664 define void @foo() {
1665   br i1 icmp eq (i32 zext (i1 icmp ne (i32 (i64)* @0, i32 (i64)* null) to i32),
1666 i32 0), label %cond_true, label %cond_false
1667 cond_true:
1668   ret void
1669 cond_false:
1670   ret void
1671 }
1672
1673 That branch expression should be reduced to:
1674
1675   i1 icmp eq (i32 (i64)* @0, i32 (i64)* null)
1676
1677 It's probably not a perf issue, I just happened to see it while examining
1678 something else and didn't want to forget about it.
1679
1680 //===---------------------------------------------------------------------===//