Add optimization to Target/README.txt.
[llvm.git] / lib / Target / README.txt
blob4faf8bcfd419982b438c73c5758e88e8f6840cce
1 Target Independent Opportunities:
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
5 Dead argument elimination should be enhanced to handle cases when an argument is
6 dead to an externally visible function.  Though the argument can't be removed
7 from the externally visible function, the caller doesn't need to pass it in.
8 For example in this testcase:
10   void foo(int X) __attribute__((noinline));
11   void foo(int X) { sideeffect(); }
12   void bar(int A) { foo(A+1); }
14 We compile bar to:
16 define void @bar(i32 %A) nounwind ssp {
17   %0 = add nsw i32 %A, 1                          ; <i32> [#uses=1]
18   tail call void @foo(i32 %0) nounwind noinline ssp
19   ret void
22 The add is dead, we could pass in 'i32 undef' instead.  This occurs for C++
23 templates etc, which usually have linkonce_odr/weak_odr linkage, not internal
24 linkage.
26 //===---------------------------------------------------------------------===//
28 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
29 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
30 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
31 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
33 This has a number of uses:
35 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
36    for their different impdef sets.
37 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
38    sets don't need copies of call instructions.
39 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
40    of calls.
42 //===---------------------------------------------------------------------===//
44 Make the PPC branch selector target independant
46 //===---------------------------------------------------------------------===//
48 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
49 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
50 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
51 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
52 right).
54 //===---------------------------------------------------------------------===//
56 Solve this DAG isel folding deficiency:
58 int X, Y;
60 void fn1(void)
62   X = X | (Y << 3);
65 compiles to
67 fn1:
68         movl Y, %eax
69         shll $3, %eax
70         orl X, %eax
71         movl %eax, X
72         ret
74 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
75 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
77 There are two ways to fix this:
79 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
80    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
81 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
82    disambiguate the pointers.
84 Number 1 is the preferred solution.
86 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
87 which will be removed once the proper fix is made.
89 //===---------------------------------------------------------------------===//
91 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
93 for (i = ...; ++i) {
94    x = 1ULL << i;
96 into:
97  long long tmp = 1;
98  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
99    x = tmp;
101 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
103 //===---------------------------------------------------------------------===//
105 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
107 //===---------------------------------------------------------------------===//
109 Reassociate should turn things like:
111 int factorial(int X) {
112  return X*X*X*X*X*X*X*X;
115 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
116 multiplication trees.
118 First, the intrinsic needs to be extended to support integers, and second the
119 code generator needs to be enhanced to lower these to multiplication trees.
121 //===---------------------------------------------------------------------===//
123 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
125 int bar(int x, int y) {
126   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
128 int foo(int z, int n) {
129   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
132 This is blocked on not handling X*X*X -> powi(X, 3) (see note above).  The issue
133 is that we end up getting t = 2*X  s = t*t   and don't turn this into 4*X*X,
134 which is the same number of multiplies and is canonical, because the 2*X has
135 multiple uses.  Here's a simple example:
137 define i32 @test15(i32 %X1) {
138   %B = mul i32 %X1, 47   ; X1*47
139   %C = mul i32 %B, %B
140   ret i32 %C
144 //===---------------------------------------------------------------------===//
146 Reassociate should handle the example in GCC PR16157:
148 extern int a0, a1, a2, a3, a4; extern int b0, b1, b2, b3, b4; 
149 void f () {  /* this can be optimized to four additions... */ 
150         b4 = a4 + a3 + a2 + a1 + a0; 
151         b3 = a3 + a2 + a1 + a0; 
152         b2 = a2 + a1 + a0; 
153         b1 = a1 + a0; 
156 This requires reassociating to forms of expressions that are already available,
157 something that reassoc doesn't think about yet.
160 //===---------------------------------------------------------------------===//
162 This function: (derived from GCC PR19988)
163 double foo(double x, double y) {
164   return ((x + 0.1234 * y) * (x + -0.1234 * y));
167 compiles to:
168 _foo:
169         movapd  %xmm1, %xmm2
170         mulsd   LCPI1_1(%rip), %xmm1
171         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm2
172         addsd   %xmm0, %xmm1
173         addsd   %xmm0, %xmm2
174         movapd  %xmm1, %xmm0
175         mulsd   %xmm2, %xmm0
176         ret
178 Reassociate should be able to turn it into:
180 double foo(double x, double y) {
181   return ((x + 0.1234 * y) * (x - 0.1234 * y));
184 Which allows the multiply by constant to be CSE'd, producing:
186 _foo:
187         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm1
188         movapd  %xmm1, %xmm2
189         addsd   %xmm0, %xmm2
190         subsd   %xmm1, %xmm0
191         mulsd   %xmm2, %xmm0
192         ret
194 This doesn't need -ffast-math support at all.  This is particularly bad because
195 the llvm-gcc frontend is canonicalizing the later into the former, but clang
196 doesn't have this problem.
198 //===---------------------------------------------------------------------===//
200 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
202 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
203 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
205 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
206 for 1,2,4,8 bytes.
208 //===---------------------------------------------------------------------===//
210 It would be nice to revert this patch:
211 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
213 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
214 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
215 stuff too.
217 //===---------------------------------------------------------------------===//
219 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
220 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
221 specific vector types are target dependent.
223 //===---------------------------------------------------------------------===//
225 We should produce an unaligned load from code like this:
227 v4sf example(float *P) {
228   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
231 //===---------------------------------------------------------------------===//
233 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
236         movl 136(%esp), %eax
237         cmpl $0, %eax
238         je LBB16_2      #cond_next
239 LBB16_1:        #cond_true
240         incl _foo
241 LBB16_2:        #cond_next
243 emit:
244         movl    _foo, %eax
245         cmpl    $1, %edi
246         sbbl    $-1, %eax
247         movl    %eax, _foo
249 //===---------------------------------------------------------------------===//
251 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
253 Expand these to calls of sin/cos and stores:
254       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
255       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
256       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
258 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
259 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
261 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
262 if anyone cared enough about sincos.
264 //===---------------------------------------------------------------------===//
266 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
268       for(i=0; i<reg->size; i++)
269         {
270           /* Flip the target bit of each basis state */
271           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
272         } 
274 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
275 so cool to turn it into something like:
277    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
278    if (target < 32) {
279      for(i=0; i<reg->size; i++)
280        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
281    } else {
282      for(i=0; i<reg->size; i++)
283        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
284    }
285    
286 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
288 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
289 this requires TBAA.
291 //===---------------------------------------------------------------------===//
293 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
295 unsigned long reverse(unsigned v) {
296     unsigned t;
297     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
298     t &= ~0xff0000;
299     v = (v << 24) | (v >> 8);
300     return v ^ (t >> 8);
303 Neither is this (very standard idiom):
305 int f(int n)
307   return (((n) << 24) | (((n) & 0xff00) << 8) 
308        | (((n) >> 8) & 0xff00) | ((n) >> 24));
311 //===---------------------------------------------------------------------===//
313 [LOOP RECOGNITION]
315 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
317 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
318   unsigned c;
319   for (c = 0; v; v >>= 1)
320     c += v & 1;
321   return c;
323 unsigned countbits_fast(unsigned v){
324   unsigned c;
325   for (c = 0; v; c++)
326     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
327   return c;
330 BITBOARD = unsigned long long
331 int PopCnt(register BITBOARD a) {
332   register int c=0;
333   while(a) {
334     c++;
335     a &= a - 1;
336   }
337   return c;
339 unsigned int popcount(unsigned int input) {
340   unsigned int count = 0;
341   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
342     count += (input >> i) & i;
343   return count;
346 This is a form of idiom recognition for loops, the same thing that could be
347 useful for recognizing memset/memcpy.
349 //===---------------------------------------------------------------------===//
351 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
352 processors.
354 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
355   return adr[0] | (adr[1] << 8);
357 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
358   return (adr[0] << 8) | adr[1];
361 //===---------------------------------------------------------------------===//
363 -instcombine should handle this transform:
364    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
365 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
367 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
368 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
369 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
370 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
372 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
373 this construct. 
375 //===---------------------------------------------------------------------===//
377 [LOOP RECOGNITION]
379 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
380 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
381 pass.
383 //===---------------------------------------------------------------------===//
385 [LOOP OPTIMIZATION]
387 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c shows several interesting optimization
388 opportunities in its double_array_divs_variable function: it needs loop
389 interchange, memory promotion (which LICM already does), vectorization and
390 variable trip count loop unrolling (since it has a constant trip count). ICC
391 apparently produces this very nice code with -ffast-math:
393 ..B1.70:                        # Preds ..B1.70 ..B1.69
394        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
395        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
396        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
397        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
398        addl      $8, %edx                                      #
399        cmpl      $131072, %edx                                 #108.2
400        jb        ..B1.70       # Prob 99%                      #108.2
402 It would be better to count down to zero, but this is a lot better than what we
405 //===---------------------------------------------------------------------===//
407 Consider:
409 typedef unsigned U32;
410 typedef unsigned long long U64;
411 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
412     U64 effective_addr2;
413     U32 temp = *inst;
414     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
415     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
416     effective_addr2 = temp & 0xfff;
417     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
418     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
419     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
420     effective_addr2 &= regs[4];
421      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
422         return 1;
423     return 0;
426 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
427 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
428 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
429 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
430 when it is declared U32.
432 PHI Slicing could be extended to do this.
434 //===---------------------------------------------------------------------===//
436 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
438 volatile short X, Y; // globals
440 void foo(int N) {
441   int i;
442   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
445 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
447 LBB1_2:
448         ldr r3, LCPI1_0
449         ldr r3, [r3]
450         strh r2, [r3]
451         ldr r3, LCPI1_1
452         ldr r3, [r3]
453         strh r1, [r3]
454         add r1, r1, #4
455         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
456         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
457         cmp r0, #0
458         bne LBB1_2
460 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
462 //===---------------------------------------------------------------------===//
464 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
465 followed by an uncond branch to an exit block.
467 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
468 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
469 ; optimized out of the function after the taildup happened.
470 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
472 define i32 @t4(i32 %a) {
473 entry:
474         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
475         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
476         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
478 then.0:         ; preds = %entry
479         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
480         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
481         br label %return
483 else.0:         ; preds = %entry
484         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
485         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
487 then.1:         ; preds = %else.0
488         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
489         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
490         br label %return
492 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
493         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
494                             [ %tmp.9, %then.1 ]
495         ret i32 %result.0
498 //===---------------------------------------------------------------------===//
500 Tail recursion elimination should handle:
502 int pow2m1(int n) {
503  if (n == 0)
504    return 0;
505  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
508 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
509 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
511 //===---------------------------------------------------------------------===//
513 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
514 this:
516 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
518 define internal i32 @foo(i32* %x) {
519 entry:
520         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
521         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
522         ret i32 %tmp.foo
525 define i32 @bar(i32* %x) {
526 entry:
527         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
528         ret i32 %tmp3
531 //===---------------------------------------------------------------------===//
533 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
534 example in pic mode:
536 #include <assert.h>
537 void foo(int x) {
538   assert(x);
539   //...
542 we compile this to:
543 _foo:
544         subl    $28, %esp
545         call    "L1$pb"
546 "L1$pb":
547         popl    %eax
548         cmpl    $0, 32(%esp)
549         je      LBB1_2  # cond_true
550 LBB1_1: # return
551         # ...
552         addl    $28, %esp
553         ret
554 LBB1_2: # cond_true
557 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
558 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
559 better to sink the picbase computation down into the block for the 
560 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
561 code with early outs.
563 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
564 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
565 function, they should be sunk into the ones that do.
567 In this case, whole-function-isel would also handle this.
569 //===---------------------------------------------------------------------===//
571 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
572 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
574 //===---------------------------------------------------------------------===//
576 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
577 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
579 double a[256];
580 void foo() {
581   int i, b;
582   for (b = 0; b < 10000000; b++)
583   for (i = 0; i < 256; i++)
584     a[i] = -a[i];
587 is twice as slow as this loop:
589 long long a[256];
590 void foo() {
591   int i, b;
592   for (b = 0; b < 10000000; b++)
593   for (i = 0; i < 256; i++)
594     a[i] ^= (1ULL << 63);
597 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
598 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
599 instructions.
601 //===---------------------------------------------------------------------===//
603 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
604 profitable.  For example, we compile this C++ example:
606 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
607 extern THotKey m_HotKey;
608 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
610 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
612 __Z9GetHotKeyv:
613         pushl   %esi
614         movl    8(%esp), %eax
615         movb    _m_HotKey+3, %cl
616         movb    _m_HotKey+4, %dl
617         movb    _m_HotKey+2, %ch
618         movw    _m_HotKey, %si
619         movw    %si, (%eax)
620         movb    %ch, 2(%eax)
621         movb    %cl, 3(%eax)
622         movb    %dl, 4(%eax)
623         popl    %esi
624         ret     $4
626 GCC produces:
628 __Z9GetHotKeyv:
629         movl    _m_HotKey, %edx
630         movl    4(%esp), %eax
631         movl    %edx, (%eax)
632         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
633         movw    %dx, 4(%eax)
634         ret     $4
636 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
637 merge the loads and stores into 4-byte loads:
639         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
640 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
642         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
643         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
644         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
645         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
647 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
648 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
649 once.
651 //===---------------------------------------------------------------------===//
653 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
654 implementations of ceil/floor/rint.
656 //===---------------------------------------------------------------------===//
658 Consider:
660 int test() {
661   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
662   foo(input);
665 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
666 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
667 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
668 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
669 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
671         call    "L1$pb"
672 "L1$pb":
673         popl    %eax
674         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
675         movl    %ecx, 40(%esp)
676         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
677         movl    %ecx, 28(%esp)
678         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
679         movl    %ecx, 44(%esp)
680         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
681         movl    %ecx, 52(%esp)
682         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
683         movl    %ecx, 48(%esp)
684         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
685         movl    %ecx, 20(%esp)
686         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
689 instead of:
690         movl    $1, 16(%esp)
691         movl    $0, 20(%esp)
692         movl    $1, 24(%esp)
693         movl    $0, 28(%esp)
694         movl    $1, 32(%esp)
695         movl    $0, 36(%esp)
696         ...
698 //===---------------------------------------------------------------------===//
700 http://llvm.org/PR717:
702 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
703 produces "ret int 0":
705 int f() {
706   int x = 4;
707   int y;
708   if (x == 3) y = 0;
709   return y;
712 //===---------------------------------------------------------------------===//
714 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
715 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
716 of some code within the loop.  One trivial example is:
718 #include <stdio.h>
719 int main() {
720     int nRet = 17;
721     int nLoop;
722     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
723         if ( nLoop & 1 )
724             nRet += 2;
725         else
726             nRet -= 1;
727     }
728     return nRet;
731 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
732 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
733 exit value computation.
735 //===---------------------------------------------------------------------===//
737 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
738 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
739 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
740 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
742 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
743   return (x << y) | (x >> 64-y); 
745 unsigned f2(unsigned x, int y){
746   return (x << y) | (x >> 32-y); 
748 unsigned long long f3(unsigned long long x){
749   int y = 9;
750   return (x << y) | (x >> 64-y); 
752 unsigned f4(unsigned x){
753   int y = 10;
754   return (x << y) | (x >> 32-y); 
756 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
757   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
759 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
760   switch(z) {
761   case 1:
762     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
763   case 2:
764     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
765   case 3:
766     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
767   case 4:
768     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
769   default:
770     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
771   }
774 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
775 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
776 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
777 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
779 //===---------------------------------------------------------------------===//
781 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
782 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
783 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
784 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
786 //===---------------------------------------------------------------------===//
788 We compile this program: (from GCC PR11680)
789 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
791 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
792 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
794 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
795 $ time ./a.out fast
796 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
798 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
799 $ time ./a.out fast
800 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
802 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
803 codegen badness or something else (haven't investigated).
805 //===---------------------------------------------------------------------===//
807 We miss some instcombines for stuff like this:
808 void bar (void);
809 void foo (unsigned int a) {
810   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
811   if ((a >> 2) >= 3)
812     bar ();
815 A few other related ones are in GCC PR14753.
817 //===---------------------------------------------------------------------===//
819 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
820 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
822 void bar(unsigned n) {
823   if (n % 3 == 0)
824     true();
827 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
828 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
829 void bar(unsigned n) {
830   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
831     true();
834 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
835 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
836 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
837 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
838 transformation probably isn't worthwhile.
840 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
841 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
843 //===---------------------------------------------------------------------===//
845 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
846 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
848 #include <cstdio>
849 struct test {
850     int val;
851     virtual ~test() {}
854 int main() {
855     test t;
856     std::scanf("%d", &t.val);
857     std::printf("%d\n", t.val);
860 //===---------------------------------------------------------------------===//
862 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
864 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
865   %A = icmp ult i8 %x, 250
866   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
867   ret i8 %B 
870 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
871   %A = zext i8 %x to i9
872   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
873   %C = lshr i9 %B, 8
874   %D = trunc i9 %C to i8
875   ret i8 %D
878 //===---------------------------------------------------------------------===//
880 From gcc bug 24696:
882 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
884   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
887 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
889   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
891 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
892 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
894 //===---------------------------------------------------------------------===//
896 From GCC Bug 20192:
897 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
898 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
900    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
901        f();
903 The expression should optimize to something like
904 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
905 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
907 //===---------------------------------------------------------------------===//
909 void a(int variable)
911  if (variable == 4 || variable == 6)
912    bar();
914 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
915 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
917 //===---------------------------------------------------------------------===//
919 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
921 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
922 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
923 produces better code on X86.
925 //===---------------------------------------------------------------------===//
927 From GCC Bug 15784:
928 #define abs(x) x>0?x:-x
929 int f(int x, int y)
931  return (abs(x)) >= 0;
933 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
934 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
936 //===---------------------------------------------------------------------===//
938 From GCC Bug 14753:
939 void
940 rotate_cst (unsigned int a)
942  a = (a << 10) | (a >> 22);
943  if (a == 123)
944    bar ();
946 void
947 minus_cst (unsigned int a)
949  unsigned int tem;
951  tem = 20 - a;
952  if (tem == 5)
953    bar ();
955 void
956 mask_gt (unsigned int a)
958  /* This is equivalent to a > 15.  */
959  if ((a & ~7) > 8)
960    bar ();
962 void
963 rshift_gt (unsigned int a)
965  /* This is equivalent to a > 23.  */
966  if ((a >> 2) > 5)
967    bar ();
969 All should simplify to a single comparison.  All of these are
970 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
971 -std-compile-opts".
973 //===---------------------------------------------------------------------===//
975 From GCC Bug 32605:
976 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
977 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
978 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
980 //===---------------------------------------------------------------------===//
982 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
983 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
984 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
986 //===---------------------------------------------------------------------===//
988 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
989 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
990 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
992 //===---------------------------------------------------------------------===//
994 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
995 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
996 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
998 //===---------------------------------------------------------------------===//
1000 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1001 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1002 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1004 //===---------------------------------------------------------------------===//
1006 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1007 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1008 | opt -std-compile-opts".
1010 //===---------------------------------------------------------------------===//
1012 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1013 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1014 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1016 //===---------------------------------------------------------------------===//
1018 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1019 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1020 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1022 //===---------------------------------------------------------------------===//
1024 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1025 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1026 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1030 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1031 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1032 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1034 //===---------------------------------------------------------------------===//
1036 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1037 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1038 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1040 //===---------------------------------------------------------------------===//
1042 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1043 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1044 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1048 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1049 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1050 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1052 //===---------------------------------------------------------------------===//
1054 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1055 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1056 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1058 //===---------------------------------------------------------------------===//
1060 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1061 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1062 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1064 //===---------------------------------------------------------------------===//
1066 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1067 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1068 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1070 //===---------------------------------------------------------------------===//
1072 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1074         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1075         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1076         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1077         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1079 tmp1 should be simplified to something like:
1080   (!tmp || decl_context == 1)
1082 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1083 the function, e.g. by:
1085         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1086         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1087         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1089 later.
1091 //===---------------------------------------------------------------------===//
1093 [STORE SINKING]
1095 Store sinking: This code:
1097 void f (int n, int *cond, int *res) {
1098     int i;
1099     *res = 0;
1100     for (i = 0; i < n; i++)
1101         if (*cond)
1102             *res ^= 234; /* (*) */
1105 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1106 moves the store out.  This gives us this code:
1108 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1109         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1110         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1111         %1 = load i32* %cond, align 4
1112         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1113         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1115 bb1:            ; preds = %bb
1116         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1117         store i32 %3, i32* %res, align 4
1118         br label %bb2
1120 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1121         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1122         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1123         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1124         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1126 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1128 Here's another partial dead case:
1129 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1131 //===---------------------------------------------------------------------===//
1133 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1135 int test (int a, int b, int c, int g) {
1136   int d, e;
1137   if (a)
1138     d = b * c;
1139   else
1140     d = b - c;
1141   e = b * c + g;
1142   return d + e;
1145 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1146 This is GCC PR38204.
1148 //===---------------------------------------------------------------------===//
1150 [STORE SINKING]
1152 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1153 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1154 non-call path.
1156 for () {
1157   *P += 1;
1158   if ()
1159     call();
1160   else
1161     ...
1163 tmp = *P
1164 for () {
1165   tmp += 1;
1166   if () {
1167     *P = tmp;
1168     call();
1169     tmp = *P;
1170   } else ...
1172 *P = tmp;
1174 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1175 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1177 //===---------------------------------------------------------------------===//
1179 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1181 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1182 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1183 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1185 bb2:            ; preds = %bb1
1187         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1188         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1190 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1191         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1192         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1193         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1194         %11 = load i32* %10, align 4
1196 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1198 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1201 //===---------------------------------------------------------------------===//
1203 [LOAD PRE]
1205 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1206 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1208 [CRIT EDGE BREAKING]
1209 loadpre3.c predcom-4.c
1211 [PRE OF READONLY CALL]
1212 loadpre5.c
1214 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1215 loadpre14.c loadpre15.c 
1217 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1220 //===---------------------------------------------------------------------===//
1222 [SCALAR PRE]
1223 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1224 GCC testsuite.
1226 //===---------------------------------------------------------------------===//
1228 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1229 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1230 miss the second one:
1232 unsigned fib[1000];
1233 unsigned avg[1000];
1235 __attribute__ ((noinline))
1236 void count_averages(int n) {
1237   int i;
1238   for (i = 1; i < n; i++)
1239     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1242 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1244 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1246 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1247 store->load.
1250 //===---------------------------------------------------------------------===//
1252 [ALIAS ANALYSIS]
1254 Type based alias analysis:
1255 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1257 We should do better analysis of posix_memalign.  At the least it should
1258 no-capture its pointer argument, at best, we should know that the out-value
1259 result doesn't point to anything (like malloc).  One example of this is in
1260 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c
1262 //===---------------------------------------------------------------------===//
1264 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1265 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1266 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1268 struct X { int i; };
1269 int foo (int x) {
1270   struct X a;
1271   struct X b;
1272   struct X *p;
1273   a.i = 1;
1274   b.i = 2;
1275   if (x)
1276     p = &a;
1277   else
1278     p = &b;
1279   return p->i;
1282 //===---------------------------------------------------------------------===//
1284 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1285 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1286 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1287              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1288 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1289 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1291 //===---------------------------------------------------------------------===//
1293 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1294 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1296 struct S { int w, x, y, z; };
1297 struct T { int r; struct S s; };
1298 void bar (struct S, int);
1299 void foo (int a, struct T b)
1301   struct S *c = 0;
1302   if (a)
1303     c = &b.s;
1304   bar (*c, a);
1307 //===---------------------------------------------------------------------===//
1309 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1311 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1312 strcspn("", x) -> 0
1313 strspn("", x) -> 0
1314 strspn(x, "") -> strlen(x)
1315 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1317 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1319 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1320                      int __reject3) {
1321   register size_t __result = 0;
1322   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1323          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1324     ++__result;
1325   return __result;
1328 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1329 codegen.
1331 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1333 //===---------------------------------------------------------------------===//
1335 "gas" uses this idiom:
1336   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1338   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1340 Those should be turned into a switch.
1342 //===---------------------------------------------------------------------===//
1344 252.eon contains this interesting code:
1346         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1347         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1348         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1349         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1350         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1351           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1352         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1353         
1354 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1356         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1357         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1359 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1360 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1361 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1363 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1365         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1367 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1368 in turn, can be constant folded to "4".
1370 In other code, it contains:
1372         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1373         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1374         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1376 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1377 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1379 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1381 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1382         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1383         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1384         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1385         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1386         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1388 bb9:            ; preds = %bb8
1389         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1390         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1391         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1393 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1394         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1396 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1397 improving perf on the bb8->9->10 path.
1399 //===---------------------------------------------------------------------===//
1401 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1402 which looks like:
1403        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1406 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1407         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1408         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1409         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1410         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1412 ...  no stores ...
1413        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1415 bb65:           ; preds = %bb62
1416         store i8 0, i8* %173, align 1
1417         br label %bb72
1419 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1420         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1421         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1423 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1424 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1425 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1426 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1427 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1428 strlen!
1430 This pattern repeats several times, basically doing:
1432   A = strlen(P);
1433   P[A-1] = 0;
1434   B = strlen(P);
1435   where it is "obvious" that B = A-1.
1437 //===---------------------------------------------------------------------===//
1439 186.crafty also contains this code:
1441 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1442 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1443 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1444 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1445 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1447 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1449 //===---------------------------------------------------------------------===//
1451 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1453 call void @llvm.memcpy.i32(
1454         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1455        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1456 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1458 It is basically doing:
1460   memcpy(globalarray, "string");
1461   printf(...,  globalarray);
1462   
1463 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1464 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1465 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1466 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1467 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1468 globalopt to remove the "stored only" global.
1470 //===---------------------------------------------------------------------===//
1472 This code:
1474 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1475   %tmp0 = load i8* %p
1476   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1477   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1478   ret i32 %tmp2
1481 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1482 For example, on x86 this currently gets this:
1484         movb    (%eax), %al
1485         sarb    $5, %al
1486         movsbl  %al, %eax
1488 while it could get this:
1490         movsbl  (%eax), %eax
1491         sarl    $5, %eax
1493 //===---------------------------------------------------------------------===//
1495 GCC PR31029:
1497 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1498 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1500 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1502 //===---------------------------------------------------------------------===//
1504 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1505 for next field in struct (which is at same address).
1507 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1508 the float directly.
1510 //===---------------------------------------------------------------------===//
1512 #include <math.h>
1513 double foo(double a) {    return sin(a); }
1515 This compiles into this on x86-64 Linux:
1516 foo:
1517         subq    $8, %rsp
1518         call    sin
1519         addq    $8, %rsp
1520         ret
1523 foo:
1524         jmp sin
1526 //===---------------------------------------------------------------------===//
1528 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1529 stuff much more precise.
1531 //===---------------------------------------------------------------------===//
1533 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1534 branch (from gcc PR40072):
1536 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1537 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1539 //===---------------------------------------------------------------------===//
1541 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1543 Generates this:
1545 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1546 entry:
1547   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1548   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1549   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1550   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1551   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1552   ret i32 %b_addr.0
1555 However, it's functionally equivalent to:
1557          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1559 Which generates this:
1561 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1562 entry:
1563   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1564   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1565   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1566   ret i32 %2
1569 This can be generalized for other forms:
1571      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1573 //===---------------------------------------------------------------------===//
1575 These two functions produce different code. They shouldn't:
1577 #include <stdint.h>
1579 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1580   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1581   return (b);
1584 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1585   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1586   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1587   return (b);
1590 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1591 entry:
1592   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1593   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1594   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1595   ret i8 %2
1598 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1599 entry:
1600   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1601   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1602   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1603   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1604   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1605   ret i8 %3
1608 //===---------------------------------------------------------------------===//
1610 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1611 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1612 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1613 Specifically, it does nothing to:
1615 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1616 entry:
1617   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1618   %1 = mul i32 %0, %x                             
1619   %2 = mul i32 %y, %z                             
1620   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1621   ret i32 %3
1624 define i32 @test2() nounwind {
1625 entry:
1626   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1627   ret i32 %0
1630 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1631 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1632 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1633 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1634 map.
1636 //===---------------------------------------------------------------------===//
1638 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1639 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1640 handle simple things like this:
1642 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1643 int bar() { return foo("abcd"); }
1645 //===---------------------------------------------------------------------===//
1647 InstCombine should use SimplifyDemandedBits to remove the or instruction:
1649 define i1 @test(i8 %x, i8 %y) {
1650   %A = or i8 %x, 1
1651   %B = icmp ugt i8 %A, 3
1652   ret i1 %B
1655 Currently instcombine calls SimplifyDemandedBits with either all bits or just
1656 the sign bit, if the comparison is obviously a sign test. In this case, we only
1657 need all but the bottom two bits from %A, and if we gave that mask to SDB it
1658 would delete the or instruction for us.
1660 //===---------------------------------------------------------------------===//
1662 functionattrs doesn't know much about memcpy/memset.  This function should be
1663 marked readnone rather than readonly, since it only twiddles local memory, but
1664 functionattrs doesn't handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1666 struct X { int *p; int *q; };
1667 int foo() {
1668  int i = 0, j = 1;
1669  struct X x, y;
1670  int **p;
1671  y.p = &i;
1672  x.q = &j;
1673  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1674  return **p;
1677 //===---------------------------------------------------------------------===//
1679 Missed instcombine transformation:
1680 define i1 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1681 entry:
1682   %cmp = icmp eq i32 %x, 30
1683   %sub = add i32 %x, -30
1684   %cmp2 = icmp ugt i32 %sub, 9
1685   %or = or i1 %cmp, %cmp2
1686   ret i1 %or
1688 This should be optimized to a single compare.  Testcase derived from gcc.
1690 //===---------------------------------------------------------------------===//
1692 Missed instcombine transformation:
1693 void b();
1694 void a(int x) { if (((1<<x)&8)==0) b(); }
1696 The shift should be optimized out.  Testcase derived from gcc.
1698 //===---------------------------------------------------------------------===//
1700 Missed instcombine or reassociate transformation:
1701 int a(int a, int b) { return (a==12)&(b>47)&(b<58); }
1703 The sgt and slt should be combined into a single comparison. Testcase derived
1704 from gcc.
1706 //===---------------------------------------------------------------------===//
1708 Missed instcombine transformation:
1709 define i32 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1710 entry:
1711   %rem = srem i32 %x, 32
1712   %shl = shl i32 1, %rem
1713   ret i32 %shl
1716 The srem can be transformed to an and because if x is negative, the shift is
1717 undefined. Testcase derived from gcc.
1719 //===---------------------------------------------------------------------===//
1721 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1722 define i32 @a(i32 %x, i32 %y) nounwind readnone {
1723 entry:
1724   %mul = mul i32 %y, -8
1725   %sub = sub i32 %x, %mul
1726   ret i32 %sub
1729 Should compile to something like x+y*8, but currently compiles to an
1730 inefficient result.  Testcase derived from gcc.
1732 //===---------------------------------------------------------------------===//
1734 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1735 define void @lshift_lt(i8 zeroext %a) nounwind {
1736 entry:
1737   %conv = zext i8 %a to i32
1738   %shl = shl i32 %conv, 3
1739   %cmp = icmp ult i32 %shl, 33
1740   br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end
1742 if.then:
1743   tail call void @bar() nounwind
1744   ret void
1746 if.end:
1747   ret void
1749 declare void @bar() nounwind
1751 The shift should be eliminated.  Testcase derived from gcc.
1753 //===---------------------------------------------------------------------===//
1755 These compile into different code, one gets recognized as a switch and the
1756 other doesn't due to phase ordering issues (PR6212):
1758 int test1(int mainType, int subType) {
1759   if (mainType == 7)
1760     subType = 4;
1761   else if (mainType == 9)
1762     subType = 6;
1763   else if (mainType == 11)
1764     subType = 9;
1765   return subType;
1768 int test2(int mainType, int subType) {
1769   if (mainType == 7)
1770     subType = 4;
1771   if (mainType == 9)
1772     subType = 6;
1773   if (mainType == 11)
1774     subType = 9;
1775   return subType;
1778 //===---------------------------------------------------------------------===//
1780 The following test case (from PR6576):
1782 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1783 entry:
1784  %cond1 = icmp eq i32 %b, 0                      ; <i1> [#uses=1]
1785  br i1 %cond1, label %exit, label %bb.nph
1786 bb.nph:                                           ; preds = %entry
1787  %tmp = mul i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1788  ret i32 %tmp
1789 exit:                                             ; preds = %entry
1790  ret i32 0
1793 could be reduced to:
1795 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1796 entry:
1797  %tmp = mul i32 %b, %a
1798  ret i32 %tmp
1801 //===---------------------------------------------------------------------===//
1803 We should use DSE + llvm.lifetime.end to delete dead vtable pointer updates.
1804 See GCC PR34949
1806 Another interesting case is that something related could be used for variables
1807 that go const after their ctor has finished.  In these cases, globalopt (which
1808 can statically run the constructor) could mark the global const (so it gets put
1809 in the readonly section).  A testcase would be:
1811 #include <complex>
1812 using namespace std;
1813 const complex<char> should_be_in_rodata (42,-42);
1814 complex<char> should_be_in_data (42,-42);
1815 complex<char> should_be_in_bss;
1817 Where we currently evaluate the ctors but the globals don't become const because
1818 the optimizer doesn't know they "become const" after the ctor is done.  See
1819 GCC PR4131 for more examples.
1821 //===---------------------------------------------------------------------===//
1823 In this code:
1825 long foo(long x) {
1826   return x > 1 ? x : 1;
1829 LLVM emits a comparison with 1 instead of 0. 0 would be equivalent
1830 and cheaper on most targets.
1832 LLVM prefers comparisons with zero over non-zero in general, but in this
1833 case it choses instead to keep the max operation obvious.
1835 //===---------------------------------------------------------------------===//
1837 Take the following testcase on x86-64 (similar testcases exist for all targets
1838 with addc/adde):
1840 define void @a(i64* nocapture %s, i64* nocapture %t, i64 %a, i64 %b,
1841 i64 %c) nounwind {
1842 entry:
1843  %0 = zext i64 %a to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1844  %1 = zext i64 %b to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1845  %2 = add i128 %1, %0                            ; <i128> [#uses=2]
1846  %3 = zext i64 %c to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1847  %4 = shl i128 %3, 64                            ; <i128> [#uses=1]
1848  %5 = add i128 %4, %2                            ; <i128> [#uses=1]
1849  %6 = lshr i128 %5, 64                           ; <i128> [#uses=1]
1850  %7 = trunc i128 %6 to i64                       ; <i64> [#uses=1]
1851  store i64 %7, i64* %s, align 8
1852  %8 = trunc i128 %2 to i64                       ; <i64> [#uses=1]
1853  store i64 %8, i64* %t, align 8
1854  ret void
1857 Generated code:
1858        addq    %rcx, %rdx
1859        movl    $0, %eax
1860        adcq    $0, %rax
1861        addq    %r8, %rax
1862        movq    %rax, (%rdi)
1863        movq    %rdx, (%rsi)
1864        ret
1866 Expected code:
1867        addq    %rcx, %rdx
1868        adcq    $0, %r8
1869        movq    %r8, (%rdi)
1870        movq    %rdx, (%rsi)
1871        ret
1873 The generated SelectionDAG has an ADD of an ADDE, where both operands of the
1874 ADDE are zero. Replacing one of the operands of the ADDE with the other operand
1875 of the ADD, and replacing the ADD with the ADDE, should give the desired result.
1877 (That said, we are doing a lot better than gcc on this testcase. :) )
1879 //===---------------------------------------------------------------------===//
1881 Switch lowering generates less than ideal code for the following switch:
1882 define void @a(i32 %x) nounwind {
1883 entry:
1884   switch i32 %x, label %if.end [
1885     i32 0, label %if.then
1886     i32 1, label %if.then
1887     i32 2, label %if.then
1888     i32 3, label %if.then
1889     i32 5, label %if.then
1890   ]
1891 if.then:
1892   tail call void @foo() nounwind
1893   ret void
1894 if.end:
1895   ret void
1897 declare void @foo()
1899 Generated code on x86-64 (other platforms give similar results):
1901         cmpl    $5, %edi
1902         ja      .LBB0_2
1903         movl    %edi, %eax
1904         movl    $47, %ecx
1905         btq     %rax, %rcx
1906         jb      .LBB0_3
1907 .LBB0_2:
1908         ret
1909 .LBB0_3:
1910         jmp     foo  # TAILCALL
1912 The movl+movl+btq+jb could be simplified to a cmpl+jne.
1914 Or, if we wanted to be really clever, we could simplify the whole thing to
1915 something like the following, which eliminates a branch:
1916         xorl    $1, %edi
1917         cmpl    $4, %edi
1918         ja      .LBB0_2
1919         ret
1920 .LBB0_2:
1921         jmp     foo  # TAILCALL
1922 //===---------------------------------------------------------------------===//
1923 Given a branch where the two target blocks are identical ("ret i32 %b" in
1924 both), simplifycfg will simplify them away. But not so for a switch statement:
1926 define i32 @f(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1927 entry:
1928         switch i32 %a, label %bb3 [
1929                 i32 4, label %bb
1930                 i32 6, label %bb
1931         ]
1933 bb:             ; preds = %entry, %entry
1934         ret i32 %b
1936 bb3:            ; preds = %entry
1937         ret i32 %b
1939 //===---------------------------------------------------------------------===//