Add a function for profiling to run at shutdown. Unlike the existing API, this
[llvm/stm8.git] / lib / Target / README.txt
blob99616b47c841401f05ee90aa18dfa068a2794228
1 Target Independent Opportunities:
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
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).
10 This has a number of uses:
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.
19 //===---------------------------------------------------------------------===//
21 We should recognized various "overflow detection" idioms and translate them into
22 llvm.uadd.with.overflow and similar intrinsics.  Here is a multiply idiom:
24 unsigned int mul(unsigned int a,unsigned int b) {
25  if ((unsigned long long)a*b>0xffffffff)
26    exit(0);
27   return a*b;
30 The legalization code for mul-with-overflow needs to be made more robust before
31 this can be implemented though.
33 //===---------------------------------------------------------------------===//
35 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
36 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
37 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
38 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
39 right).
41 //===---------------------------------------------------------------------===//
43 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
45 for (i = ...; ++i) {
46    x = 1ULL << i;
48 into:
49  long long tmp = 1;
50  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
51    x = tmp;
53 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
55 //===---------------------------------------------------------------------===//
57 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
59 //===---------------------------------------------------------------------===//
61 Reassociate should turn things like:
63 int factorial(int X) {
64  return X*X*X*X*X*X*X*X;
67 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
68 multiplication trees.
70 First, the intrinsic needs to be extended to support integers, and second the
71 code generator needs to be enhanced to lower these to multiplication trees.
73 //===---------------------------------------------------------------------===//
75 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
77 int bar(int x, int y) {
78   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
80 int foo(int z, int n) {
81   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
84 This is blocked on not handling X*X*X -> powi(X, 3) (see note above).  The issue
85 is that we end up getting t = 2*X  s = t*t   and don't turn this into 4*X*X,
86 which is the same number of multiplies and is canonical, because the 2*X has
87 multiple uses.  Here's a simple example:
89 define i32 @test15(i32 %X1) {
90   %B = mul i32 %X1, 47   ; X1*47
91   %C = mul i32 %B, %B
92   ret i32 %C
96 //===---------------------------------------------------------------------===//
98 Reassociate should handle the example in GCC PR16157:
100 extern int a0, a1, a2, a3, a4; extern int b0, b1, b2, b3, b4; 
101 void f () {  /* this can be optimized to four additions... */ 
102         b4 = a4 + a3 + a2 + a1 + a0; 
103         b3 = a3 + a2 + a1 + a0; 
104         b2 = a2 + a1 + a0; 
105         b1 = a1 + a0; 
108 This requires reassociating to forms of expressions that are already available,
109 something that reassoc doesn't think about yet.
112 //===---------------------------------------------------------------------===//
114 This function: (derived from GCC PR19988)
115 double foo(double x, double y) {
116   return ((x + 0.1234 * y) * (x + -0.1234 * y));
119 compiles to:
120 _foo:
121         movapd  %xmm1, %xmm2
122         mulsd   LCPI1_1(%rip), %xmm1
123         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm2
124         addsd   %xmm0, %xmm1
125         addsd   %xmm0, %xmm2
126         movapd  %xmm1, %xmm0
127         mulsd   %xmm2, %xmm0
128         ret
130 Reassociate should be able to turn it into:
132 double foo(double x, double y) {
133   return ((x + 0.1234 * y) * (x - 0.1234 * y));
136 Which allows the multiply by constant to be CSE'd, producing:
138 _foo:
139         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm1
140         movapd  %xmm1, %xmm2
141         addsd   %xmm0, %xmm2
142         subsd   %xmm1, %xmm0
143         mulsd   %xmm2, %xmm0
144         ret
146 This doesn't need -ffast-math support at all.  This is particularly bad because
147 the llvm-gcc frontend is canonicalizing the later into the former, but clang
148 doesn't have this problem.
150 //===---------------------------------------------------------------------===//
152 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
154 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
155 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
157 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
158 for 1,2,4,8 bytes.
160 //===---------------------------------------------------------------------===//
162 It would be nice to revert this patch:
163 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
165 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
166 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
167 stuff too.
169 //===---------------------------------------------------------------------===//
171 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
172 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
173 specific vector types are target dependent.
175 //===---------------------------------------------------------------------===//
177 We should produce an unaligned load from code like this:
179 v4sf example(float *P) {
180   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
183 //===---------------------------------------------------------------------===//
185 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
188         movl 136(%esp), %eax
189         cmpl $0, %eax
190         je LBB16_2      #cond_next
191 LBB16_1:        #cond_true
192         incl _foo
193 LBB16_2:        #cond_next
195 emit:
196         movl    _foo, %eax
197         cmpl    $1, %edi
198         sbbl    $-1, %eax
199         movl    %eax, _foo
201 //===---------------------------------------------------------------------===//
203 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
205 Expand these to calls of sin/cos and stores:
206       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
207       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
208       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
210 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
211 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
213 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
214 if anyone cared enough about sincos.
216 //===---------------------------------------------------------------------===//
218 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
220       for(i=0; i<reg->size; i++)
221         {
222           /* Flip the target bit of each basis state */
223           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
224         } 
226 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
227 so cool to turn it into something like:
229    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
230    if (target < 32) {
231      for(i=0; i<reg->size; i++)
232        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
233    } else {
234      for(i=0; i<reg->size; i++)
235        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
236    }
237    
238 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
240 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
241 this requires TBAA.
243 //===---------------------------------------------------------------------===//
245 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
247 unsigned long reverse(unsigned v) {
248     unsigned t;
249     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
250     t &= ~0xff0000;
251     v = (v << 24) | (v >> 8);
252     return v ^ (t >> 8);
255 //===---------------------------------------------------------------------===//
257 [LOOP DELETION]
259 We don't delete this output free loop, because trip count analysis doesn't
260 realize that it is finite (if it were infinite, it would be undefined).  Not
261 having this blocks Loop Idiom from matching strlen and friends.  
263 void foo(char *C) {
264   int x = 0;
265   while (*C)
266     ++x,++C;
269 //===---------------------------------------------------------------------===//
271 [LOOP RECOGNITION]
273 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
275 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
276   unsigned c;
277   for (c = 0; v; v >>= 1)
278     c += v & 1;
279   return c;
281 unsigned countbits_fast(unsigned v){
282   unsigned c;
283   for (c = 0; v; c++)
284     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
285   return c;
288 BITBOARD = unsigned long long
289 int PopCnt(register BITBOARD a) {
290   register int c=0;
291   while(a) {
292     c++;
293     a &= a - 1;
294   }
295   return c;
297 unsigned int popcount(unsigned int input) {
298   unsigned int count = 0;
299   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
300     count += (input >> i) & i;
301   return count;
304 This should be recognized as CLZ:  rdar://8459039
306 unsigned clz_a(unsigned a) {
307   int i;
308   for (i=0;i<32;i++)
309     if (a & (1<<(31-i)))
310       return i;
311   return 32;
314 This sort of thing should be added to the loop idiom pass.
316 //===---------------------------------------------------------------------===//
318 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
319 processors.
321 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
322   return adr[0] | (adr[1] << 8);
324 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
325   return (adr[0] << 8) | adr[1];
328 //===---------------------------------------------------------------------===//
330 -instcombine should handle this transform:
331    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
332 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
334 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
335 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
336 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
337 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
339 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
340 this construct. 
342 //===---------------------------------------------------------------------===//
344 [LOOP OPTIMIZATION]
346 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c shows several interesting optimization
347 opportunities in its double_array_divs_variable function: it needs loop
348 interchange, memory promotion (which LICM already does), vectorization and
349 variable trip count loop unrolling (since it has a constant trip count). ICC
350 apparently produces this very nice code with -ffast-math:
352 ..B1.70:                        # Preds ..B1.70 ..B1.69
353        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
354        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
355        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
356        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
357        addl      $8, %edx                                      #
358        cmpl      $131072, %edx                                 #108.2
359        jb        ..B1.70       # Prob 99%                      #108.2
361 It would be better to count down to zero, but this is a lot better than what we
364 //===---------------------------------------------------------------------===//
366 Consider:
368 typedef unsigned U32;
369 typedef unsigned long long U64;
370 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
371     U64 effective_addr2;
372     U32 temp = *inst;
373     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
374     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
375     effective_addr2 = temp & 0xfff;
376     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
377     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
378     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
379     effective_addr2 &= regs[4];
380      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
381         return 1;
382     return 0;
385 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
386 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
387 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
388 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
389 when it is declared U32.
391 PHI Slicing could be extended to do this.
393 //===---------------------------------------------------------------------===//
395 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
396 followed by an uncond branch to an exit block.
398 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
399 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
400 ; optimized out of the function after the taildup happened.
401 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
403 define i32 @t4(i32 %a) {
404 entry:
405         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
406         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
407         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
409 then.0:         ; preds = %entry
410         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
411         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
412         br label %return
414 else.0:         ; preds = %entry
415         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
416         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
418 then.1:         ; preds = %else.0
419         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
420         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
421         br label %return
423 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
424         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
425                             [ %tmp.9, %then.1 ]
426         ret i32 %result.0
429 //===---------------------------------------------------------------------===//
431 Tail recursion elimination should handle:
433 int pow2m1(int n) {
434  if (n == 0)
435    return 0;
436  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
439 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
440 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
442 //===---------------------------------------------------------------------===//
444 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
445 this:
447 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
449 define internal i32 @foo(i32* %x) {
450 entry:
451         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
452         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
453         ret i32 %tmp.foo
456 define i32 @bar(i32* %x) {
457 entry:
458         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
459         ret i32 %tmp3
462 //===---------------------------------------------------------------------===//
464 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
465 example in pic mode:
467 #include <assert.h>
468 void foo(int x) {
469   assert(x);
470   //...
473 we compile this to:
474 _foo:
475         subl    $28, %esp
476         call    "L1$pb"
477 "L1$pb":
478         popl    %eax
479         cmpl    $0, 32(%esp)
480         je      LBB1_2  # cond_true
481 LBB1_1: # return
482         # ...
483         addl    $28, %esp
484         ret
485 LBB1_2: # cond_true
488 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
489 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
490 better to sink the picbase computation down into the block for the 
491 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
492 code with early outs.
494 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
495 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
496 function, they should be sunk into the ones that do.
498 In this case, whole-function-isel would also handle this.
500 //===---------------------------------------------------------------------===//
502 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
503 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
505 //===---------------------------------------------------------------------===//
507 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
508 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
510 double a[256];
511 void foo() {
512   int i, b;
513   for (b = 0; b < 10000000; b++)
514   for (i = 0; i < 256; i++)
515     a[i] = -a[i];
518 is twice as slow as this loop:
520 long long a[256];
521 void foo() {
522   int i, b;
523   for (b = 0; b < 10000000; b++)
524   for (i = 0; i < 256; i++)
525     a[i] ^= (1ULL << 63);
528 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
529 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
530 instructions.
532 //===---------------------------------------------------------------------===//
534 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
535 profitable.  For example, we compile this C++ example:
537 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
538 extern THotKey m_HotKey;
539 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
541 into (-m64 -O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
543 __Z9GetHotKeyv:                         ## @_Z9GetHotKeyv
544         movq    _m_HotKey@GOTPCREL(%rip), %rax
545         movzwl  (%rax), %ecx
546         movzbl  2(%rax), %edx
547         shlq    $16, %rdx
548         orq     %rcx, %rdx
549         movzbl  3(%rax), %ecx
550         shlq    $24, %rcx
551         orq     %rdx, %rcx
552         movzbl  4(%rax), %eax
553         shlq    $32, %rax
554         orq     %rcx, %rax
555         ret
557 //===---------------------------------------------------------------------===//
559 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
560 implementations of ceil/floor/rint.
562 //===---------------------------------------------------------------------===//
564 Consider:
566 int test() {
567   long long input[8] = {1,0,1,0,1,0,1,0};
568   foo(input);
571 Clang compiles this into:
573   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %tmp, i8 0, i64 64, i32 16, i1 false)
574   %0 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 0
575   store i64 1, i64* %0, align 16
576   %1 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 2
577   store i64 1, i64* %1, align 16
578   %2 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 4
579   store i64 1, i64* %2, align 16
580   %3 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 6
581   store i64 1, i64* %3, align 16
583 Which gets codegen'd into:
585         pxor    %xmm0, %xmm0
586         movaps  %xmm0, -16(%rbp)
587         movaps  %xmm0, -32(%rbp)
588         movaps  %xmm0, -48(%rbp)
589         movaps  %xmm0, -64(%rbp)
590         movq    $1, -64(%rbp)
591         movq    $1, -48(%rbp)
592         movq    $1, -32(%rbp)
593         movq    $1, -16(%rbp)
595 It would be better to have 4 movq's of 0 instead of the movaps's.
597 //===---------------------------------------------------------------------===//
599 http://llvm.org/PR717:
601 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
602 produces "ret int 0":
604 int f() {
605   int x = 4;
606   int y;
607   if (x == 3) y = 0;
608   return y;
611 //===---------------------------------------------------------------------===//
613 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
614 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
615 of some code within the loop.  One trivial example is:
617 #include <stdio.h>
618 int main() {
619     int nRet = 17;
620     int nLoop;
621     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
622         if ( nLoop & 1 )
623             nRet += 2;
624         else
625             nRet -= 1;
626     }
627     return nRet;
630 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
631 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
632 exit value computation.
634 //===---------------------------------------------------------------------===//
636 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
637 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
638 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
639 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
641 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
642   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
644 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
645   switch(z) {
646   case 1:
647     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
648   case 2:
649     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
650   case 3:
651     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
652   case 4:
653     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
654   default:
655     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
656   }
659 //===---------------------------------------------------------------------===//
661 This (and similar related idioms):
663 unsigned int foo(unsigned char i) {
664   return i | (i<<8) | (i<<16) | (i<<24);
667 compiles into:
669 define i32 @foo(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
670 entry:
671   %conv = zext i8 %i to i32
672   %shl = shl i32 %conv, 8
673   %shl5 = shl i32 %conv, 16
674   %shl9 = shl i32 %conv, 24
675   %or = or i32 %shl9, %conv
676   %or6 = or i32 %or, %shl5
677   %or10 = or i32 %or6, %shl
678   ret i32 %or10
681 it would be better as:
683 unsigned int bar(unsigned char i) {
684   unsigned int j=i | (i << 8); 
685   return j | (j<<16);
688 aka:
690 define i32 @bar(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
691 entry:
692   %conv = zext i8 %i to i32
693   %shl = shl i32 %conv, 8
694   %or = or i32 %shl, %conv
695   %shl5 = shl i32 %or, 16
696   %or6 = or i32 %shl5, %or
697   ret i32 %or6
700 or even i*0x01010101, depending on the speed of the multiplier.  The best way to
701 handle this is to canonicalize it to a multiply in IR and have codegen handle
702 lowering multiplies to shifts on cpus where shifts are faster.
704 //===---------------------------------------------------------------------===//
706 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
707 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
708 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
709 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
711 //===---------------------------------------------------------------------===//
713 We compile this program: (from GCC PR11680)
714 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
716 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
717 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
719 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
720 $ time ./a.out fast
721 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
723 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
724 $ time ./a.out fast
725 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
727 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
728 codegen badness or something else (haven't investigated).
730 //===---------------------------------------------------------------------===//
732 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
733 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
735 void bar(unsigned n) {
736   if (n % 3 == 0)
737     true();
740 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
741 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
742 void bar(unsigned n) {
743   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
744     true();
747 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
748 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
749 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
750 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
751 transformation probably isn't worthwhile.
753 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
754 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
756 //===---------------------------------------------------------------------===//
758 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
759 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
761 #include <cstdio>
762 struct test {
763     int val;
764     virtual ~test() {}
767 int main() {
768     test t;
769     std::scanf("%d", &t.val);
770     std::printf("%d\n", t.val);
773 //===---------------------------------------------------------------------===//
775 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
777 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
778   %A = icmp ult i8 %x, 250
779   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
780   ret i8 %B 
783 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
784   %A = zext i8 %x to i9
785   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
786   %C = lshr i9 %B, 8
787   %D = trunc i9 %C to i8
788   ret i8 %D
791 //===---------------------------------------------------------------------===//
793 From gcc bug 24696:
795 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
797   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
800 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
802   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
804 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
805 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
807 //===---------------------------------------------------------------------===//
809 From GCC Bug 20192:
810 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
811 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
813    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
814        f();
816 The expression should optimize to something like
817 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
818 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
820 //===---------------------------------------------------------------------===//
822 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
824 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
825 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
826 produces better code on X86.
828 //===---------------------------------------------------------------------===//
830 From GCC Bug 15784:
831 #define abs(x) x>0?x:-x
832 int f(int x, int y)
834  return (abs(x)) >= 0;
836 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
837 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
839 //===---------------------------------------------------------------------===//
841 From GCC Bug 14753:
842 void
843 rotate_cst (unsigned int a)
845  a = (a << 10) | (a >> 22);
846  if (a == 123)
847    bar ();
849 void
850 minus_cst (unsigned int a)
852  unsigned int tem;
854  tem = 20 - a;
855  if (tem == 5)
856    bar ();
858 void
859 mask_gt (unsigned int a)
861  /* This is equivalent to a > 15.  */
862  if ((a & ~7) > 8)
863    bar ();
865 void
866 rshift_gt (unsigned int a)
868  /* This is equivalent to a > 23.  */
869  if ((a >> 2) > 5)
870    bar ();
873 void neg_eq_cst(unsigned int a) {
874 if (-a == 123)
875 bar();
878 All should simplify to a single comparison.  All of these are
879 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
880 -std-compile-opts".
882 //===---------------------------------------------------------------------===//
884 From GCC Bug 32605:
885 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
886 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
887 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
889 //===---------------------------------------------------------------------===//
891 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
892 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
893 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
895 //===---------------------------------------------------------------------===//
897 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
898 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
899 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
901 //===---------------------------------------------------------------------===//
903 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
904 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
905 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
907 //===---------------------------------------------------------------------===//
909 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
910 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
911 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
913 //===---------------------------------------------------------------------===//
915 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
916 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
917 | opt -std-compile-opts".
919 //===---------------------------------------------------------------------===//
921 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
922 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
923 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
925 //===---------------------------------------------------------------------===//
927 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
928 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
929 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
931 //===---------------------------------------------------------------------===//
933 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
934 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
935 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
937 //===---------------------------------------------------------------------===//
939 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
940 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
941 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
943 //===---------------------------------------------------------------------===//
945 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
946 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
947 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
949 //===---------------------------------------------------------------------===//
951 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
952 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
953 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
955 //===---------------------------------------------------------------------===//
957 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
958 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
959 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
961 //===---------------------------------------------------------------------===//
963 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
964 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
965 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
967 //===---------------------------------------------------------------------===//
969 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
971         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
972         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
973         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
974         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
976 tmp1 should be simplified to something like:
977   (!tmp || decl_context == 1)
979 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
980 the function, e.g. by:
982         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
983         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
984         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
986 later.
988 //===---------------------------------------------------------------------===//
990 [STORE SINKING]
992 Store sinking: This code:
994 void f (int n, int *cond, int *res) {
995     int i;
996     *res = 0;
997     for (i = 0; i < n; i++)
998         if (*cond)
999             *res ^= 234; /* (*) */
1002 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1003 moves the store out.  This gives us this code:
1005 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1006         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1007         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1008         %1 = load i32* %cond, align 4
1009         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1010         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1012 bb1:            ; preds = %bb
1013         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1014         store i32 %3, i32* %res, align 4
1015         br label %bb2
1017 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1018         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1019         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1020         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1021         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1023 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1025 Here's another partial dead case:
1026 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1030 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1032 int test (int a, int b, int c, int g) {
1033   int d, e;
1034   if (a)
1035     d = b * c;
1036   else
1037     d = b - c;
1038   e = b * c + g;
1039   return d + e;
1042 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1043 This is GCC PR38204.
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1047 This simple function from 179.art:
1049 int winner, numf2s;
1050 struct { double y; int   reset; } *Y;
1052 void find_match() {
1053    int i;
1054    winner = 0;
1055    for (i=0;i<numf2s;i++)
1056        if (Y[i].y > Y[winner].y)
1057               winner =i;
1060 Compiles into (with clang TBAA):
1062 for.body:                                         ; preds = %for.inc, %bb.nph
1063   %indvar = phi i64 [ 0, %bb.nph ], [ %indvar.next, %for.inc ]
1064   %i.01718 = phi i32 [ 0, %bb.nph ], [ %i.01719, %for.inc ]
1065   %tmp4 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %indvar, i32 0
1066   %tmp5 = load double* %tmp4, align 8, !tbaa !4
1067   %idxprom7 = sext i32 %i.01718 to i64
1068   %tmp10 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %idxprom7, i32 0
1069   %tmp11 = load double* %tmp10, align 8, !tbaa !4
1070   %cmp12 = fcmp ogt double %tmp5, %tmp11
1071   br i1 %cmp12, label %if.then, label %for.inc
1073 if.then:                                          ; preds = %for.body
1074   %i.017 = trunc i64 %indvar to i32
1075   br label %for.inc
1077 for.inc:                                          ; preds = %for.body, %if.then
1078   %i.01719 = phi i32 [ %i.01718, %for.body ], [ %i.017, %if.then ]
1079   %indvar.next = add i64 %indvar, 1
1080   %exitcond = icmp eq i64 %indvar.next, %tmp22
1081   br i1 %exitcond, label %for.cond.for.end_crit_edge, label %for.body
1084 It is good that we hoisted the reloads of numf2's, and Y out of the loop and
1085 sunk the store to winner out.
1087 However, this is awful on several levels: the conditional truncate in the loop
1088 (-indvars at fault? why can't we completely promote the IV to i64?).
1090 Beyond that, we have a partially redundant load in the loop: if "winner" (aka 
1091 %i.01718) isn't updated, we reload Y[winner].y the next time through the loop.
1092 Similarly, the addressing that feeds it (including the sext) is redundant. In
1093 the end we get this generated assembly:
1095 LBB0_2:                                 ## %for.body
1096                                         ## =>This Inner Loop Header: Depth=1
1097         movsd   (%rdi), %xmm0
1098         movslq  %edx, %r8
1099         shlq    $4, %r8
1100         ucomisd (%rcx,%r8), %xmm0
1101         jbe     LBB0_4
1102         movl    %esi, %edx
1103 LBB0_4:                                 ## %for.inc
1104         addq    $16, %rdi
1105         incq    %rsi
1106         cmpq    %rsi, %rax
1107         jne     LBB0_2
1109 All things considered this isn't too bad, but we shouldn't need the movslq or
1110 the shlq instruction, or the load folded into ucomisd every time through the
1111 loop.
1113 On an x86-specific topic, if the loop can't be restructure, the movl should be a
1114 cmov.
1116 //===---------------------------------------------------------------------===//
1118 [STORE SINKING]
1120 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1121 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1122 non-call path.
1124 for () {
1125   *P += 1;
1126   if ()
1127     call();
1128   else
1129     ...
1131 tmp = *P
1132 for () {
1133   tmp += 1;
1134   if () {
1135     *P = tmp;
1136     call();
1137     tmp = *P;
1138   } else ...
1140 *P = tmp;
1142 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1143 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1145 //===---------------------------------------------------------------------===//
1147 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1149 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1150 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1151 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1153 bb2:            ; preds = %bb1
1155         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1156         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1158 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1159         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1160         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1161         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1162         %11 = load i32* %10, align 4
1164 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1166 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1169 //===---------------------------------------------------------------------===//
1171 [LOAD PRE]
1173 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1174 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1176 [CRIT EDGE BREAKING]
1177 loadpre3.c predcom-4.c
1179 [PRE OF READONLY CALL]
1180 loadpre5.c
1182 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1183 loadpre14.c loadpre15.c 
1185 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1187 //===---------------------------------------------------------------------===//
1189 [LOAD PRE / STORE SINKING / SPEC HACK]
1191 This is a chunk of code from 456.hmmer:
1193 int f(int M, int *mc, int *mpp, int *tpmm, int *ip, int *tpim, int *dpp,
1194      int *tpdm, int xmb, int *bp, int *ms) {
1195  int k, sc;
1196  for (k = 1; k <= M; k++) {
1197      mc[k] = mpp[k-1]   + tpmm[k-1];
1198      if ((sc = ip[k-1]  + tpim[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1199      if ((sc = dpp[k-1] + tpdm[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1200      if ((sc = xmb  + bp[k])         > mc[k])  mc[k] = sc;
1201      mc[k] += ms[k];
1202    }
1205 It is very profitable for this benchmark to turn the conditional stores to mc[k]
1206 into a conditional move (select instr in IR) and allow the final store to do the
1207 store.  See GCC PR27313 for more details.  Note that this is valid to xform even
1208 with the new C++ memory model, since mc[k] is previously loaded and later
1209 stored.
1211 //===---------------------------------------------------------------------===//
1213 [SCALAR PRE]
1214 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1215 GCC testsuite.
1217 //===---------------------------------------------------------------------===//
1219 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1220 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1221 miss the second one:
1223 unsigned fib[1000];
1224 unsigned avg[1000];
1226 __attribute__ ((noinline))
1227 void count_averages(int n) {
1228   int i;
1229   for (i = 1; i < n; i++)
1230     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1233 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1235 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1237 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1238 store->load.
1241 //===---------------------------------------------------------------------===//
1243 [ALIAS ANALYSIS]
1245 Type based alias analysis:
1246 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1248 We should do better analysis of posix_memalign.  At the least it should
1249 no-capture its pointer argument, at best, we should know that the out-value
1250 result doesn't point to anything (like malloc).  One example of this is in
1251 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c
1253 //===---------------------------------------------------------------------===//
1255 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1256 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1257 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1258              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1259 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1260 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1262 //===---------------------------------------------------------------------===//
1264 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1265 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1267 struct S { int w, x, y, z; };
1268 struct T { int r; struct S s; };
1269 void bar (struct S, int);
1270 void foo (int a, struct T b)
1272   struct S *c = 0;
1273   if (a)
1274     c = &b.s;
1275   bar (*c, a);
1278 //===---------------------------------------------------------------------===//
1280 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1282 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1284 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1285                      int __reject3) {
1286   register size_t __result = 0;
1287   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1288          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1289     ++__result;
1290   return __result;
1293 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1294 codegen.
1296 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1298 //===---------------------------------------------------------------------===//
1300 simplifylibcalls should turn these snprintf idioms into memcpy (GCC PR47917)
1302 char buf1[6], buf2[6], buf3[4], buf4[4];
1303 int i;
1305 int foo (void) {
1306   int ret = snprintf (buf1, sizeof buf1, "abcde");
1307   ret += snprintf (buf2, sizeof buf2, "abcdef") * 16;
1308   ret += snprintf (buf3, sizeof buf3, "%s", i++ < 6 ? "abc" : "def") * 256;
1309   ret += snprintf (buf4, sizeof buf4, "%s", i++ > 10 ? "abcde" : "defgh")*4096;
1310   return ret;
1313 //===---------------------------------------------------------------------===//
1315 "gas" uses this idiom:
1316   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1318   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1320 Those should be turned into a switch.
1322 //===---------------------------------------------------------------------===//
1324 252.eon contains this interesting code:
1326         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1327         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1328         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1329         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1330         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1331           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1332         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1333         
1334 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1336 The memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1338         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1340 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1341 in turn, can be constant folded to "4".
1343 In other code, it contains:
1345         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1346         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1347         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1349 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1350 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1352 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1354 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1355         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1356         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1357         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1358         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1359         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1361 bb9:            ; preds = %bb8
1362         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1363         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1364         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1366 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1367         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1369 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1370 improving perf on the bb8->9->10 path.
1372 //===---------------------------------------------------------------------===//
1374 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1375 which looks like:
1376        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1379 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1380         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1381         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1382         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1383         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1385 ...  no stores ...
1386        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1388 bb65:           ; preds = %bb62
1389         store i8 0, i8* %173, align 1
1390         br label %bb72
1392 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1393         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1394         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1396 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1397 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1398 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1399 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1400 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1401 strlen!
1403 This pattern repeats several times, basically doing:
1405   A = strlen(P);
1406   P[A-1] = 0;
1407   B = strlen(P);
1408   where it is "obvious" that B = A-1.
1410 //===---------------------------------------------------------------------===//
1412 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1414 call void @llvm.memcpy.i32(
1415         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1416        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1417 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1419 It is basically doing:
1421   memcpy(globalarray, "string");
1422   printf(...,  globalarray);
1423   
1424 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1425 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1426 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1427 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1428 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1429 globalopt to remove the "stored only" global.
1431 //===---------------------------------------------------------------------===//
1433 This code:
1435 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1436   %tmp0 = load i8* %p
1437   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1438   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1439   ret i32 %tmp2
1442 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1443 For example, on x86 this currently gets this:
1445         movb    (%eax), %al
1446         sarb    $5, %al
1447         movsbl  %al, %eax
1449 while it could get this:
1451         movsbl  (%eax), %eax
1452         sarl    $5, %eax
1454 //===---------------------------------------------------------------------===//
1456 GCC PR31029:
1458 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1459 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1461 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1463 //===---------------------------------------------------------------------===//
1465 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1466 for next field in struct (which is at same address).
1468 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1469 the float directly.
1471 //===---------------------------------------------------------------------===//
1473 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1474 stuff much more precise.
1476 //===---------------------------------------------------------------------===//
1478 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1479 branch (from gcc PR40072):
1481 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1482 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1484 //===---------------------------------------------------------------------===//
1486 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1488 Generates this:
1490 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1491 entry:
1492   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1493   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1494   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1495   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1496   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1497   ret i32 %b_addr.0
1500 However, it's functionally equivalent to:
1502          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1504 Which generates this:
1506 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1507 entry:
1508   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1509   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1510   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1511   ret i32 %2
1514 This can be generalized for other forms:
1516      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1518 //===---------------------------------------------------------------------===//
1520 These two functions produce different code. They shouldn't:
1522 #include <stdint.h>
1524 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1525   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1526   return (b);
1529 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1530   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1531   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1532   return (b);
1535 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1536 entry:
1537   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1538   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1539   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1540   ret i8 %2
1543 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1544 entry:
1545   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1546   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1547   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1548   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1549   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1550   ret i8 %3
1553 //===---------------------------------------------------------------------===//
1555 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1556 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1557 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1558 Specifically, it does nothing to:
1560 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1561 entry:
1562   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1563   %1 = mul i32 %0, %x                             
1564   %2 = mul i32 %y, %z                             
1565   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1566   ret i32 %3
1569 define i32 @test2() nounwind {
1570 entry:
1571   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1572   ret i32 %0
1575 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1576 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1577 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1578 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1579 map.
1581 //===---------------------------------------------------------------------===//
1583 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1584 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1585 handle simple things like this:
1587 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1588 int bar() { return foo("abcd"); }
1590 //===---------------------------------------------------------------------===//
1592 functionattrs doesn't know much about memcpy/memset.  This function should be
1593 marked readnone rather than readonly, since it only twiddles local memory, but
1594 functionattrs doesn't handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1596 struct X { int *p; int *q; };
1597 int foo() {
1598  int i = 0, j = 1;
1599  struct X x, y;
1600  int **p;
1601  y.p = &i;
1602  x.q = &j;
1603  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1604  return **p;
1607 This can be seen at:
1608 $ clang t.c -S -o - -mkernel -O0 -emit-llvm | opt -functionattrs -S
1611 //===---------------------------------------------------------------------===//
1613 Missed instcombine transformation:
1614 define i1 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1615 entry:
1616   %cmp = icmp eq i32 %x, 30
1617   %sub = add i32 %x, -30
1618   %cmp2 = icmp ugt i32 %sub, 9
1619   %or = or i1 %cmp, %cmp2
1620   ret i1 %or
1622 This should be optimized to a single compare.  Testcase derived from gcc.
1624 //===---------------------------------------------------------------------===//
1626 Missed instcombine or reassociate transformation:
1627 int a(int a, int b) { return (a==12)&(b>47)&(b<58); }
1629 The sgt and slt should be combined into a single comparison. Testcase derived
1630 from gcc.
1632 //===---------------------------------------------------------------------===//
1634 Missed instcombine transformation:
1636   %382 = srem i32 %tmp14.i, 64                    ; [#uses=1]
1637   %383 = zext i32 %382 to i64                     ; [#uses=1]
1638   %384 = shl i64 %381, %383                       ; [#uses=1]
1639   %385 = icmp slt i32 %tmp14.i, 64                ; [#uses=1]
1641 The srem can be transformed to an and because if %tmp14.i is negative, the
1642 shift is undefined.  Testcase derived from 403.gcc.
1644 //===---------------------------------------------------------------------===//
1646 This is a range comparison on a divided result (from 403.gcc):
1648   %1337 = sdiv i32 %1336, 8                       ; [#uses=1]
1649   %.off.i208 = add i32 %1336, 7                   ; [#uses=1]
1650   %1338 = icmp ult i32 %.off.i208, 15             ; [#uses=1]
1651   
1652 We already catch this (removing the sdiv) if there isn't an add, we should
1653 handle the 'add' as well.  This is a common idiom with it's builtin_alloca code.
1654 C testcase:
1656 int a(int x) { return (unsigned)(x/16+7) < 15; }
1658 Another similar case involves truncations on 64-bit targets:
1660   %361 = sdiv i64 %.046, 8                        ; [#uses=1]
1661   %362 = trunc i64 %361 to i32                    ; [#uses=2]
1663   %367 = icmp eq i32 %362, 0                      ; [#uses=1]
1665 //===---------------------------------------------------------------------===//
1667 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1668 define void @lshift_lt(i8 zeroext %a) nounwind {
1669 entry:
1670   %conv = zext i8 %a to i32
1671   %shl = shl i32 %conv, 3
1672   %cmp = icmp ult i32 %shl, 33
1673   br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end
1675 if.then:
1676   tail call void @bar() nounwind
1677   ret void
1679 if.end:
1680   ret void
1682 declare void @bar() nounwind
1684 The shift should be eliminated.  Testcase derived from gcc.
1686 //===---------------------------------------------------------------------===//
1688 These compile into different code, one gets recognized as a switch and the
1689 other doesn't due to phase ordering issues (PR6212):
1691 int test1(int mainType, int subType) {
1692   if (mainType == 7)
1693     subType = 4;
1694   else if (mainType == 9)
1695     subType = 6;
1696   else if (mainType == 11)
1697     subType = 9;
1698   return subType;
1701 int test2(int mainType, int subType) {
1702   if (mainType == 7)
1703     subType = 4;
1704   if (mainType == 9)
1705     subType = 6;
1706   if (mainType == 11)
1707     subType = 9;
1708   return subType;
1711 //===---------------------------------------------------------------------===//
1713 The following test case (from PR6576):
1715 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1716 entry:
1717  %cond1 = icmp eq i32 %b, 0                      ; <i1> [#uses=1]
1718  br i1 %cond1, label %exit, label %bb.nph
1719 bb.nph:                                           ; preds = %entry
1720  %tmp = mul i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1721  ret i32 %tmp
1722 exit:                                             ; preds = %entry
1723  ret i32 0
1726 could be reduced to:
1728 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1729 entry:
1730  %tmp = mul i32 %b, %a
1731  ret i32 %tmp
1734 //===---------------------------------------------------------------------===//
1736 We should use DSE + llvm.lifetime.end to delete dead vtable pointer updates.
1737 See GCC PR34949
1739 Another interesting case is that something related could be used for variables
1740 that go const after their ctor has finished.  In these cases, globalopt (which
1741 can statically run the constructor) could mark the global const (so it gets put
1742 in the readonly section).  A testcase would be:
1744 #include <complex>
1745 using namespace std;
1746 const complex<char> should_be_in_rodata (42,-42);
1747 complex<char> should_be_in_data (42,-42);
1748 complex<char> should_be_in_bss;
1750 Where we currently evaluate the ctors but the globals don't become const because
1751 the optimizer doesn't know they "become const" after the ctor is done.  See
1752 GCC PR4131 for more examples.
1754 //===---------------------------------------------------------------------===//
1756 In this code:
1758 long foo(long x) {
1759   return x > 1 ? x : 1;
1762 LLVM emits a comparison with 1 instead of 0. 0 would be equivalent
1763 and cheaper on most targets.
1765 LLVM prefers comparisons with zero over non-zero in general, but in this
1766 case it choses instead to keep the max operation obvious.
1768 //===---------------------------------------------------------------------===//
1770 Switch lowering generates less than ideal code for the following switch:
1771 define void @a(i32 %x) nounwind {
1772 entry:
1773   switch i32 %x, label %if.end [
1774     i32 0, label %if.then
1775     i32 1, label %if.then
1776     i32 2, label %if.then
1777     i32 3, label %if.then
1778     i32 5, label %if.then
1779   ]
1780 if.then:
1781   tail call void @foo() nounwind
1782   ret void
1783 if.end:
1784   ret void
1786 declare void @foo()
1788 Generated code on x86-64 (other platforms give similar results):
1790         cmpl    $5, %edi
1791         ja      .LBB0_2
1792         movl    %edi, %eax
1793         movl    $47, %ecx
1794         btq     %rax, %rcx
1795         jb      .LBB0_3
1796 .LBB0_2:
1797         ret
1798 .LBB0_3:
1799         jmp     foo  # TAILCALL
1801 The movl+movl+btq+jb could be simplified to a cmpl+jne.
1803 Or, if we wanted to be really clever, we could simplify the whole thing to
1804 something like the following, which eliminates a branch:
1805         xorl    $1, %edi
1806         cmpl    $4, %edi
1807         ja      .LBB0_2
1808         ret
1809 .LBB0_2:
1810         jmp     foo  # TAILCALL
1812 //===---------------------------------------------------------------------===//
1814 We compile this:
1816 int foo(int a) { return (a & (~15)) / 16; }
1818 Into:
1820 define i32 @foo(i32 %a) nounwind readnone ssp {
1821 entry:
1822   %and = and i32 %a, -16
1823   %div = sdiv i32 %and, 16
1824   ret i32 %div
1827 but this code (X & -A)/A is X >> log2(A) when A is a power of 2, so this case
1828 should be instcombined into just "a >> 4".
1830 We do get this at the codegen level, so something knows about it, but 
1831 instcombine should catch it earlier:
1833 _foo:                                   ## @foo
1834 ## BB#0:                                ## %entry
1835         movl    %edi, %eax
1836         sarl    $4, %eax
1837         ret
1839 //===---------------------------------------------------------------------===//
1841 This code (from GCC PR28685):
1843 int test(int a, int b) {
1844   int lt = a < b;
1845   int eq = a == b;
1846   if (lt)
1847     return 1;
1848   return eq;
1851 Is compiled to:
1853 define i32 @test(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1854 entry:
1855   %cmp = icmp slt i32 %a, %b
1856   br i1 %cmp, label %return, label %if.end
1858 if.end:                                           ; preds = %entry
1859   %cmp5 = icmp eq i32 %a, %b
1860   %conv6 = zext i1 %cmp5 to i32
1861   ret i32 %conv6
1863 return:                                           ; preds = %entry
1864   ret i32 1
1867 it could be:
1869 define i32 @test__(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1870 entry:
1871   %0 = icmp sle i32 %a, %b
1872   %retval = zext i1 %0 to i32
1873   ret i32 %retval
1876 //===---------------------------------------------------------------------===//
1878 This code can be seen in viterbi:
1880   %64 = call noalias i8* @malloc(i64 %62) nounwind
1882   %67 = call i64 @llvm.objectsize.i64(i8* %64, i1 false) nounwind
1883   %68 = call i8* @__memset_chk(i8* %64, i32 0, i64 %62, i64 %67) nounwind
1885 llvm.objectsize.i64 should be taught about malloc/calloc, allowing it to
1886 fold to %62.  This is a security win (overflows of malloc will get caught)
1887 and also a performance win by exposing more memsets to the optimizer.
1889 This occurs several times in viterbi.
1891 Note that this would change the semantics of @llvm.objectsize which by its
1892 current definition always folds to a constant. We also should make sure that
1893 we remove checking in code like
1895   char *p = malloc(strlen(s)+1);
1896   __strcpy_chk(p, s, __builtin_objectsize(p, 0));
1898 //===---------------------------------------------------------------------===//
1900 This code (from Benchmarks/Dhrystone/dry.c):
1902 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1903 entry:
1904   %sext = shl i32 %0, 24
1905   %conv = ashr i32 %sext, 24
1906   %sext6 = shl i32 %1, 24
1907   %conv4 = ashr i32 %sext6, 24
1908   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
1909   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
1910   ret i32 %.
1913 Should be simplified into something like:
1915 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1916 entry:
1917   %sext = shl i32 %0, 24
1918   %conv = and i32 %sext, 0xFF000000
1919   %sext6 = shl i32 %1, 24
1920   %conv4 = and i32 %sext6, 0xFF000000
1921   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
1922   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
1923   ret i32 %.
1926 and then to:
1928 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1929 entry:
1930   %conv = and i32 %0, 0xFF
1931   %conv4 = and i32 %1, 0xFF
1932   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
1933   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
1934   ret i32 %.
1936 //===---------------------------------------------------------------------===//
1938 clang -O3 currently compiles this code
1940 int g(unsigned int a) {
1941   unsigned int c[100];
1942   c[10] = a;
1943   c[11] = a;
1944   unsigned int b = c[10] + c[11];
1945   if(b > a*2) a = 4;
1946   else a = 8;
1947   return a + 7;
1950 into
1952 define i32 @g(i32 a) nounwind readnone {
1953   %add = shl i32 %a, 1
1954   %mul = shl i32 %a, 1
1955   %cmp = icmp ugt i32 %add, %mul
1956   %a.addr.0 = select i1 %cmp, i32 11, i32 15
1957   ret i32 %a.addr.0
1960 The icmp should fold to false. This CSE opportunity is only available
1961 after GVN and InstCombine have run.
1963 //===---------------------------------------------------------------------===//
1965 memcpyopt should turn this:
1967 define i8* @test10(i32 %x) {
1968   %alloc = call noalias i8* @malloc(i32 %x) nounwind
1969   call void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* %alloc, i8 0, i32 %x, i32 1, i1 false)
1970   ret i8* %alloc
1973 into a call to calloc.  We should make sure that we analyze calloc as
1974 aggressively as malloc though.
1976 //===---------------------------------------------------------------------===//
1978 clang -O3 doesn't optimize this:
1980 void f1(int* begin, int* end) {
1981   std::fill(begin, end, 0);
1984 into a memset.  This is PR8942.
1986 //===---------------------------------------------------------------------===//
1988 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
1990 void f(int N) {
1991   std::vector<int> v(N);
1993   extern void sink(void*); sink(&v);
1996 into
1998 define void @_Z1fi(i32 %N) nounwind {
1999 entry:
2000   %v2 = alloca [3 x i32*], align 8
2001   %v2.sub = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 0
2002   %tmpcast = bitcast [3 x i32*]* %v2 to %"class.std::vector"*
2003   %conv = sext i32 %N to i64
2004   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2005   %tmp3.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 1
2006   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2007   %tmp4.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 2
2008   store i32* null, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2009   %cmp.i.i.i.i = icmp eq i32 %N, 0
2010   br i1 %cmp.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i, label %cond.true.i.i.i.i
2012 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i: ; preds = %entry
2013   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2014   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2015   %add.ptr.i5.i.i = getelementptr inbounds i32* null, i64 %conv
2016   store i32* %add.ptr.i5.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2017   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
2019 cond.true.i.i.i.i:                                ; preds = %entry
2020   %cmp.i.i.i.i.i = icmp slt i32 %N, 0
2021   br i1 %cmp.i.i.i.i.i, label %if.then.i.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i
2023 if.then.i.i.i.i.i:                                ; preds = %cond.true.i.i.i.i
2024   call void @_ZSt17__throw_bad_allocv() noreturn nounwind
2025   unreachable
2027 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i:    ; preds = %cond.true.i.i.i.i
2028   %mul.i.i.i.i.i = shl i64 %conv, 2
2029   %call3.i.i.i.i.i = call noalias i8* @_Znwm(i64 %mul.i.i.i.i.i) nounwind
2030   %0 = bitcast i8* %call3.i.i.i.i.i to i32*
2031   store i32* %0, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2032   store i32* %0, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2033   %add.ptr.i.i.i = getelementptr inbounds i32* %0, i64 %conv
2034   store i32* %add.ptr.i.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2035   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)
2036   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
2038 This is just the handling the construction of the vector. Most surprising here
2039 is the fact that all three null stores in %entry are dead (because we do no
2040 cross-block DSE).
2042 Also surprising is that %conv isn't simplified to 0 in %....exit.thread.i.i.
2043 This is a because the client of LazyValueInfo doesn't simplify all instruction
2044 operands, just selected ones.
2046 //===---------------------------------------------------------------------===//
2048 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2050 void f(char* a, int n) {
2051   __builtin_memset(a, 0, n);
2052   for (int i = 0; i < n; ++i)
2053     a[i] = 0;
2056 into:
2058 define void @_Z1fPci(i8* nocapture %a, i32 %n) nounwind {
2059 entry:
2060   %conv = sext i32 %n to i64
2061   tail call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %conv, i32 1, i1 false)
2062   %cmp8 = icmp sgt i32 %n, 0
2063   br i1 %cmp8, label %for.body.lr.ph, label %for.end
2065 for.body.lr.ph:                                   ; preds = %entry
2066   %tmp10 = add i32 %n, -1
2067   %tmp11 = zext i32 %tmp10 to i64
2068   %tmp12 = add i64 %tmp11, 1
2069   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %tmp12, i32 1, i1 false)
2070   ret void
2072 for.end:                                          ; preds = %entry
2073   ret void
2076 This shouldn't need the ((zext (%n - 1)) + 1) game, and it should ideally fold
2077 the two memset's together.
2079 The issue with the addition only occurs in 64-bit mode, and appears to be at
2080 least partially caused by Scalar Evolution not keeping its cache updated: it
2081 returns the "wrong" result immediately after indvars runs, but figures out the
2082 expected result if it is run from scratch on IR resulting from running indvars.
2084 //===---------------------------------------------------------------------===//
2086 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2088 struct S {
2089   unsigned short m1, m2;
2090   unsigned char m3, m4;
2093 void f(int N) {
2094   std::vector<S> v(N);
2095   extern void sink(void*); sink(&v);
2098 into poor code for zero-initializing 'v' when N is >0. The problem is that
2099 S is only 6 bytes, but each element is 8 byte-aligned. We generate a loop and
2100 4 stores on each iteration. If the struct were 8 bytes, this gets turned into
2101 a memset.
2103 In order to handle this we have to:
2104   A) Teach clang to generate metadata for memsets of structs that have holes in
2105      them.
2106   B) Teach clang to use such a memset for zero init of this struct (since it has
2107      a hole), instead of doing elementwise zeroing.
2109 //===---------------------------------------------------------------------===//
2111 clang -O3 currently compiles this code:
2113 extern const int magic;
2114 double f() { return 0.0 * magic; }
2116 into
2118 @magic = external constant i32
2120 define double @_Z1fv() nounwind readnone {
2121 entry:
2122   %tmp = load i32* @magic, align 4, !tbaa !0
2123   %conv = sitofp i32 %tmp to double
2124   %mul = fmul double %conv, 0.000000e+00
2125   ret double %mul
2128 We should be able to fold away this fmul to 0.0.  More generally, fmul(x,0.0)
2129 can be folded to 0.0 if we can prove that the LHS is not -0.0, not a NaN, and
2130 not an INF.  The CannotBeNegativeZero predicate in value tracking should be
2131 extended to support general "fpclassify" operations that can return 
2132 yes/no/unknown for each of these predicates.
2134 In this predicate, we know that uitofp is trivially never NaN or -0.0, and
2135 we know that it isn't +/-Inf if the floating point type has enough exponent bits
2136 to represent the largest integer value as < inf.
2138 //===---------------------------------------------------------------------===//
2140 When optimizing a transformation that can change the sign of 0.0 (such as the
2141 0.0*val -> 0.0 transformation above), it might be provable that the sign of the
2142 expression doesn't matter.  For example, by the above rules, we can't transform
2143 fmul(sitofp(x), 0.0) into 0.0, because x might be -1 and the result of the
2144 expression is defined to be -0.0.
2146 If we look at the uses of the fmul for example, we might be able to prove that
2147 all uses don't care about the sign of zero.  For example, if we have:
2149   fadd(fmul(sitofp(x), 0.0), 2.0)
2151 Since we know that x+2.0 doesn't care about the sign of any zeros in X, we can
2152 transform the fmul to 0.0, and then the fadd to 2.0.
2154 //===---------------------------------------------------------------------===//
2156 We should enhance memcpy/memcpy/memset to allow a metadata node on them
2157 indicating that some bytes of the transfer are undefined.  This is useful for
2158 frontends like clang when lowering struct copies, when some elements of the
2159 struct are undefined.  Consider something like this:
2161 struct x {
2162   char a;
2163   int b[4];
2165 void foo(struct x*P);
2166 struct x testfunc() {
2167   struct x V1, V2;
2168   foo(&V1);
2169   V2 = V1;
2171   return V2;
2174 We currently compile this to:
2175 $ clang t.c -S -o - -O0 -emit-llvm | opt -scalarrepl -S
2178 %struct.x = type { i8, [4 x i32] }
2180 define void @testfunc(%struct.x* sret %agg.result) nounwind ssp {
2181 entry:
2182   %V1 = alloca %struct.x, align 4
2183   call void @foo(%struct.x* %V1)
2184   %tmp1 = bitcast %struct.x* %V1 to i8*
2185   %0 = bitcast %struct.x* %V1 to i160*
2186   %srcval1 = load i160* %0, align 4
2187   %tmp2 = bitcast %struct.x* %agg.result to i8*
2188   %1 = bitcast %struct.x* %agg.result to i160*
2189   store i160 %srcval1, i160* %1, align 4
2190   ret void
2193 This happens because SRoA sees that the temp alloca has is being memcpy'd into
2194 and out of and it has holes and it has to be conservative.  If we knew about the
2195 holes, then this could be much much better.
2197 Having information about these holes would also improve memcpy (etc) lowering at
2198 llc time when it gets inlined, because we can use smaller transfers.  This also
2199 avoids partial register stalls in some important cases.
2201 //===---------------------------------------------------------------------===//
2203 We don't fold (icmp (add) (add)) unless the two adds only have a single use.
2204 There are a lot of cases that we're refusing to fold in (e.g.) 256.bzip2, for
2205 example:
2207  %indvar.next90 = add i64 %indvar89, 1     ;; Has 2 uses
2208  %tmp96 = add i64 %tmp95, 1                ;; Has 1 use
2209  %exitcond97 = icmp eq i64 %indvar.next90, %tmp96
2211 We don't fold this because we don't want to introduce an overlapped live range
2212 of the ivar.  However if we can make this more aggressive without causing
2213 performance issues in two ways:
2215 1. If *either* the LHS or RHS has a single use, we can definitely do the
2216    transformation.  In the overlapping liverange case we're trading one register
2217    use for one fewer operation, which is a reasonable trade.  Before doing this
2218    we should verify that the llc output actually shrinks for some benchmarks.
2219 2. If both ops have multiple uses, we can still fold it if the operations are
2220    both sinkable to *after* the icmp (e.g. in a subsequent block) which doesn't
2221    increase register pressure.
2223 There are a ton of icmp's we aren't simplifying because of the reg pressure
2224 concern.  Care is warranted here though because many of these are induction
2225 variables and other cases that matter a lot to performance, like the above.
2226 Here's a blob of code that you can drop into the bottom of visitICmp to see some
2227 missed cases:
2229   { Value *A, *B, *C, *D;
2230     if (match(Op0, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) && 
2231         match(Op1, m_Add(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2232         (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2233       errs() << "OP0 = " << *Op0 << "  U=" << Op0->getNumUses() << "\n";
2234       errs() << "OP1 = " << *Op1 << "  U=" << Op1->getNumUses() << "\n";
2235       errs() << "CMP = " << I << "\n\n";
2236     }
2237   }
2239 //===---------------------------------------------------------------------===//
2241 define i1 @test1(i32 %x) nounwind {
2242   %and = and i32 %x, 3
2243   %cmp = icmp ult i32 %and, 2
2244   ret i1 %cmp
2247 Can be folded to (x & 2) == 0.
2249 define i1 @test2(i32 %x) nounwind {
2250   %and = and i32 %x, 3
2251   %cmp = icmp ugt i32 %and, 1
2252   ret i1 %cmp
2255 Can be folded to (x & 2) != 0.
2257 SimplifyDemandedBits shrinks the "and" constant to 2 but instcombine misses the
2258 icmp transform.
2260 //===---------------------------------------------------------------------===//