When removing a function from the function set and adding it to deferred, we
[llvm.git] / lib / Target / README.txt
blob6b4e33ea34be01ae8de76a42f016bd8524a0bf1f
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 RECOGNITION]
259 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
261 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
262   unsigned c;
263   for (c = 0; v; v >>= 1)
264     c += v & 1;
265   return c;
267 unsigned countbits_fast(unsigned v){
268   unsigned c;
269   for (c = 0; v; c++)
270     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
271   return c;
274 BITBOARD = unsigned long long
275 int PopCnt(register BITBOARD a) {
276   register int c=0;
277   while(a) {
278     c++;
279     a &= a - 1;
280   }
281   return c;
283 unsigned int popcount(unsigned int input) {
284   unsigned int count = 0;
285   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
286     count += (input >> i) & i;
287   return count;
290 This sort of thing should be added to the loop idiom pass.
292 //===---------------------------------------------------------------------===//
294 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
295 processors.
297 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
298   return adr[0] | (adr[1] << 8);
300 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
301   return (adr[0] << 8) | adr[1];
304 //===---------------------------------------------------------------------===//
306 -instcombine should handle this transform:
307    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
308 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
310 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
311 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
312 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
313 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
315 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
316 this construct. 
318 //===---------------------------------------------------------------------===//
320 [LOOP OPTIMIZATION]
322 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c shows several interesting optimization
323 opportunities in its double_array_divs_variable function: it needs loop
324 interchange, memory promotion (which LICM already does), vectorization and
325 variable trip count loop unrolling (since it has a constant trip count). ICC
326 apparently produces this very nice code with -ffast-math:
328 ..B1.70:                        # Preds ..B1.70 ..B1.69
329        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
330        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
331        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
332        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
333        addl      $8, %edx                                      #
334        cmpl      $131072, %edx                                 #108.2
335        jb        ..B1.70       # Prob 99%                      #108.2
337 It would be better to count down to zero, but this is a lot better than what we
340 //===---------------------------------------------------------------------===//
342 Consider:
344 typedef unsigned U32;
345 typedef unsigned long long U64;
346 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
347     U64 effective_addr2;
348     U32 temp = *inst;
349     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
350     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
351     effective_addr2 = temp & 0xfff;
352     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
353     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
354     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
355     effective_addr2 &= regs[4];
356      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
357         return 1;
358     return 0;
361 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
362 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
363 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
364 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
365 when it is declared U32.
367 PHI Slicing could be extended to do this.
369 //===---------------------------------------------------------------------===//
371 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
373 volatile short X, Y; // globals
375 void foo(int N) {
376   int i;
377   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
380 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
382 LBB1_2:
383         ldr r3, LCPI1_0
384         ldr r3, [r3]
385         strh r2, [r3]
386         ldr r3, LCPI1_1
387         ldr r3, [r3]
388         strh r1, [r3]
389         add r1, r1, #4
390         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
391         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
392         cmp r0, #0
393         bne LBB1_2
395 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
397 //===---------------------------------------------------------------------===//
399 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
400 followed by an uncond branch to an exit block.
402 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
403 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
404 ; optimized out of the function after the taildup happened.
405 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
407 define i32 @t4(i32 %a) {
408 entry:
409         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
410         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
411         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
413 then.0:         ; preds = %entry
414         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
415         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
416         br label %return
418 else.0:         ; preds = %entry
419         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
420         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
422 then.1:         ; preds = %else.0
423         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
424         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
425         br label %return
427 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
428         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
429                             [ %tmp.9, %then.1 ]
430         ret i32 %result.0
433 //===---------------------------------------------------------------------===//
435 Tail recursion elimination should handle:
437 int pow2m1(int n) {
438  if (n == 0)
439    return 0;
440  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
443 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
444 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
446 //===---------------------------------------------------------------------===//
448 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
449 this:
451 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
453 define internal i32 @foo(i32* %x) {
454 entry:
455         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
456         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
457         ret i32 %tmp.foo
460 define i32 @bar(i32* %x) {
461 entry:
462         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
463         ret i32 %tmp3
466 //===---------------------------------------------------------------------===//
468 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
469 example in pic mode:
471 #include <assert.h>
472 void foo(int x) {
473   assert(x);
474   //...
477 we compile this to:
478 _foo:
479         subl    $28, %esp
480         call    "L1$pb"
481 "L1$pb":
482         popl    %eax
483         cmpl    $0, 32(%esp)
484         je      LBB1_2  # cond_true
485 LBB1_1: # return
486         # ...
487         addl    $28, %esp
488         ret
489 LBB1_2: # cond_true
492 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
493 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
494 better to sink the picbase computation down into the block for the 
495 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
496 code with early outs.
498 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
499 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
500 function, they should be sunk into the ones that do.
502 In this case, whole-function-isel would also handle this.
504 //===---------------------------------------------------------------------===//
506 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
507 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
509 //===---------------------------------------------------------------------===//
511 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
512 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
514 double a[256];
515 void foo() {
516   int i, b;
517   for (b = 0; b < 10000000; b++)
518   for (i = 0; i < 256; i++)
519     a[i] = -a[i];
522 is twice as slow as this loop:
524 long long a[256];
525 void foo() {
526   int i, b;
527   for (b = 0; b < 10000000; b++)
528   for (i = 0; i < 256; i++)
529     a[i] ^= (1ULL << 63);
532 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
533 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
534 instructions.
536 //===---------------------------------------------------------------------===//
538 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
539 profitable.  For example, we compile this C++ example:
541 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
542 extern THotKey m_HotKey;
543 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
545 into (-m64 -O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
547 __Z9GetHotKeyv:                         ## @_Z9GetHotKeyv
548         movq    _m_HotKey@GOTPCREL(%rip), %rax
549         movzwl  (%rax), %ecx
550         movzbl  2(%rax), %edx
551         shlq    $16, %rdx
552         orq     %rcx, %rdx
553         movzbl  3(%rax), %ecx
554         shlq    $24, %rcx
555         orq     %rdx, %rcx
556         movzbl  4(%rax), %eax
557         shlq    $32, %rax
558         orq     %rcx, %rax
559         ret
561 //===---------------------------------------------------------------------===//
563 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
564 implementations of ceil/floor/rint.
566 //===---------------------------------------------------------------------===//
568 Consider:
570 int test() {
571   long long input[8] = {1,0,1,0,1,0,1,0};
572   foo(input);
575 Clang compiles this into:
577   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %tmp, i8 0, i64 64, i32 16, i1 false)
578   %0 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 0
579   store i64 1, i64* %0, align 16
580   %1 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 2
581   store i64 1, i64* %1, align 16
582   %2 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 4
583   store i64 1, i64* %2, align 16
584   %3 = getelementptr [8 x i64]* %input, i64 0, i64 6
585   store i64 1, i64* %3, align 16
587 Which gets codegen'd into:
589         pxor    %xmm0, %xmm0
590         movaps  %xmm0, -16(%rbp)
591         movaps  %xmm0, -32(%rbp)
592         movaps  %xmm0, -48(%rbp)
593         movaps  %xmm0, -64(%rbp)
594         movq    $1, -64(%rbp)
595         movq    $1, -48(%rbp)
596         movq    $1, -32(%rbp)
597         movq    $1, -16(%rbp)
599 It would be better to have 4 movq's of 0 instead of the movaps's.
601 //===---------------------------------------------------------------------===//
603 http://llvm.org/PR717:
605 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
606 produces "ret int 0":
608 int f() {
609   int x = 4;
610   int y;
611   if (x == 3) y = 0;
612   return y;
615 //===---------------------------------------------------------------------===//
617 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
618 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
619 of some code within the loop.  One trivial example is:
621 #include <stdio.h>
622 int main() {
623     int nRet = 17;
624     int nLoop;
625     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
626         if ( nLoop & 1 )
627             nRet += 2;
628         else
629             nRet -= 1;
630     }
631     return nRet;
634 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
635 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
636 exit value computation.
638 //===---------------------------------------------------------------------===//
640 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
641 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
642 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
643 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
645 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
646   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
648 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
649   switch(z) {
650   case 1:
651     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
652   case 2:
653     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
654   case 3:
655     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
656   case 4:
657     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
658   default:
659     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
660   }
663 //===---------------------------------------------------------------------===//
665 This (and similar related idioms):
667 unsigned int foo(unsigned char i) {
668   return i | (i<<8) | (i<<16) | (i<<24);
671 compiles into:
673 define i32 @foo(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
674 entry:
675   %conv = zext i8 %i to i32
676   %shl = shl i32 %conv, 8
677   %shl5 = shl i32 %conv, 16
678   %shl9 = shl i32 %conv, 24
679   %or = or i32 %shl9, %conv
680   %or6 = or i32 %or, %shl5
681   %or10 = or i32 %or6, %shl
682   ret i32 %or10
685 it would be better as:
687 unsigned int bar(unsigned char i) {
688   unsigned int j=i | (i << 8); 
689   return j | (j<<16);
692 aka:
694 define i32 @bar(i8 zeroext %i) nounwind readnone ssp noredzone {
695 entry:
696   %conv = zext i8 %i to i32
697   %shl = shl i32 %conv, 8
698   %or = or i32 %shl, %conv
699   %shl5 = shl i32 %or, 16
700   %or6 = or i32 %shl5, %or
701   ret i32 %or6
704 or even i*0x01010101, depending on the speed of the multiplier.  The best way to
705 handle this is to canonicalize it to a multiply in IR and have codegen handle
706 lowering multiplies to shifts on cpus where shifts are faster.
708 //===---------------------------------------------------------------------===//
710 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
711 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
712 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
713 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
715 //===---------------------------------------------------------------------===//
717 We compile this program: (from GCC PR11680)
718 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
720 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
721 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
723 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
724 $ time ./a.out fast
725 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
727 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
728 $ time ./a.out fast
729 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
731 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
732 codegen badness or something else (haven't investigated).
734 //===---------------------------------------------------------------------===//
736 We miss some instcombines for stuff like this:
737 void bar (void);
738 void foo (unsigned int a) {
739   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
740   if ((a >> 2) >= 3)
741     bar ();
744 A few other related ones are in GCC PR14753.
746 //===---------------------------------------------------------------------===//
748 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
749 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
751 void bar(unsigned n) {
752   if (n % 3 == 0)
753     true();
756 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
757 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
758 void bar(unsigned n) {
759   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
760     true();
763 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
764 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
765 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
766 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
767 transformation probably isn't worthwhile.
769 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
770 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
772 //===---------------------------------------------------------------------===//
774 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
775 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
777 #include <cstdio>
778 struct test {
779     int val;
780     virtual ~test() {}
783 int main() {
784     test t;
785     std::scanf("%d", &t.val);
786     std::printf("%d\n", t.val);
789 //===---------------------------------------------------------------------===//
791 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
793 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
794   %A = icmp ult i8 %x, 250
795   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
796   ret i8 %B 
799 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
800   %A = zext i8 %x to i9
801   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
802   %C = lshr i9 %B, 8
803   %D = trunc i9 %C to i8
804   ret i8 %D
807 //===---------------------------------------------------------------------===//
809 From gcc bug 24696:
811 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
813   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
816 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
818   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
820 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
821 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
823 //===---------------------------------------------------------------------===//
825 From GCC Bug 20192:
826 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
827 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
829    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
830        f();
832 The expression should optimize to something like
833 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
834 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
836 //===---------------------------------------------------------------------===//
838 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
840 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
841 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
842 produces better code on X86.
844 //===---------------------------------------------------------------------===//
846 From GCC Bug 15784:
847 #define abs(x) x>0?x:-x
848 int f(int x, int y)
850  return (abs(x)) >= 0;
852 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
853 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
855 //===---------------------------------------------------------------------===//
857 From GCC Bug 14753:
858 void
859 rotate_cst (unsigned int a)
861  a = (a << 10) | (a >> 22);
862  if (a == 123)
863    bar ();
865 void
866 minus_cst (unsigned int a)
868  unsigned int tem;
870  tem = 20 - a;
871  if (tem == 5)
872    bar ();
874 void
875 mask_gt (unsigned int a)
877  /* This is equivalent to a > 15.  */
878  if ((a & ~7) > 8)
879    bar ();
881 void
882 rshift_gt (unsigned int a)
884  /* This is equivalent to a > 23.  */
885  if ((a >> 2) > 5)
886    bar ();
888 All should simplify to a single comparison.  All of these are
889 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
890 -std-compile-opts".
892 //===---------------------------------------------------------------------===//
894 From GCC Bug 32605:
895 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
896 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
897 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
899 //===---------------------------------------------------------------------===//
901 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
902 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
903 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
905 //===---------------------------------------------------------------------===//
907 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
908 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
909 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
911 //===---------------------------------------------------------------------===//
913 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
914 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
915 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
917 //===---------------------------------------------------------------------===//
919 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
920 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
921 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
923 //===---------------------------------------------------------------------===//
925 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
926 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
927 | opt -std-compile-opts".
929 //===---------------------------------------------------------------------===//
931 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
932 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
933 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
935 //===---------------------------------------------------------------------===//
937 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
938 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
939 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
941 //===---------------------------------------------------------------------===//
943 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
944 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
945 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
947 //===---------------------------------------------------------------------===//
949 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
950 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
951 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
953 //===---------------------------------------------------------------------===//
955 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
956 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
957 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
959 //===---------------------------------------------------------------------===//
961 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
962 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
963 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
965 //===---------------------------------------------------------------------===//
967 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
968 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
969 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
971 //===---------------------------------------------------------------------===//
973 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
974 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
975 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
977 //===---------------------------------------------------------------------===//
979 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
981         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
982         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
983         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
984         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
986 tmp1 should be simplified to something like:
987   (!tmp || decl_context == 1)
989 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
990 the function, e.g. by:
992         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
993         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
994         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
996 later.
998 //===---------------------------------------------------------------------===//
1000 [STORE SINKING]
1002 Store sinking: This code:
1004 void f (int n, int *cond, int *res) {
1005     int i;
1006     *res = 0;
1007     for (i = 0; i < n; i++)
1008         if (*cond)
1009             *res ^= 234; /* (*) */
1012 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1013 moves the store out.  This gives us this code:
1015 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1016         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1017         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1018         %1 = load i32* %cond, align 4
1019         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1020         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1022 bb1:            ; preds = %bb
1023         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1024         store i32 %3, i32* %res, align 4
1025         br label %bb2
1027 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1028         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1029         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1030         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1031         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1033 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1035 Here's another partial dead case:
1036 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1038 //===---------------------------------------------------------------------===//
1040 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1042 int test (int a, int b, int c, int g) {
1043   int d, e;
1044   if (a)
1045     d = b * c;
1046   else
1047     d = b - c;
1048   e = b * c + g;
1049   return d + e;
1052 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1053 This is GCC PR38204.
1056 //===---------------------------------------------------------------------===//
1057 This simple function from 179.art:
1059 int winner, numf2s;
1060 struct { double y; int   reset; } *Y;
1062 void find_match() {
1063    int i;
1064    winner = 0;
1065    for (i=0;i<numf2s;i++)
1066        if (Y[i].y > Y[winner].y)
1067               winner =i;
1070 Compiles into (with clang TBAA):
1072 for.body:                                         ; preds = %for.inc, %bb.nph
1073   %indvar = phi i64 [ 0, %bb.nph ], [ %indvar.next, %for.inc ]
1074   %i.01718 = phi i32 [ 0, %bb.nph ], [ %i.01719, %for.inc ]
1075   %tmp4 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %indvar, i32 0
1076   %tmp5 = load double* %tmp4, align 8, !tbaa !4
1077   %idxprom7 = sext i32 %i.01718 to i64
1078   %tmp10 = getelementptr inbounds %struct.anon* %tmp3, i64 %idxprom7, i32 0
1079   %tmp11 = load double* %tmp10, align 8, !tbaa !4
1080   %cmp12 = fcmp ogt double %tmp5, %tmp11
1081   br i1 %cmp12, label %if.then, label %for.inc
1083 if.then:                                          ; preds = %for.body
1084   %i.017 = trunc i64 %indvar to i32
1085   br label %for.inc
1087 for.inc:                                          ; preds = %for.body, %if.then
1088   %i.01719 = phi i32 [ %i.01718, %for.body ], [ %i.017, %if.then ]
1089   %indvar.next = add i64 %indvar, 1
1090   %exitcond = icmp eq i64 %indvar.next, %tmp22
1091   br i1 %exitcond, label %for.cond.for.end_crit_edge, label %for.body
1094 It is good that we hoisted the reloads of numf2's, and Y out of the loop and
1095 sunk the store to winner out.
1097 However, this is awful on several levels: the conditional truncate in the loop
1098 (-indvars at fault? why can't we completely promote the IV to i64?).
1100 Beyond that, we have a partially redundant load in the loop: if "winner" (aka 
1101 %i.01718) isn't updated, we reload Y[winner].y the next time through the loop.
1102 Similarly, the addressing that feeds it (including the sext) is redundant. In
1103 the end we get this generated assembly:
1105 LBB0_2:                                 ## %for.body
1106                                         ## =>This Inner Loop Header: Depth=1
1107         movsd   (%rdi), %xmm0
1108         movslq  %edx, %r8
1109         shlq    $4, %r8
1110         ucomisd (%rcx,%r8), %xmm0
1111         jbe     LBB0_4
1112         movl    %esi, %edx
1113 LBB0_4:                                 ## %for.inc
1114         addq    $16, %rdi
1115         incq    %rsi
1116         cmpq    %rsi, %rax
1117         jne     LBB0_2
1119 All things considered this isn't too bad, but we shouldn't need the movslq or
1120 the shlq instruction, or the load folded into ucomisd every time through the
1121 loop.
1123 On an x86-specific topic, if the loop can't be restructure, the movl should be a
1124 cmov.
1126 //===---------------------------------------------------------------------===//
1128 [STORE SINKING]
1130 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1131 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1132 non-call path.
1134 for () {
1135   *P += 1;
1136   if ()
1137     call();
1138   else
1139     ...
1141 tmp = *P
1142 for () {
1143   tmp += 1;
1144   if () {
1145     *P = tmp;
1146     call();
1147     tmp = *P;
1148   } else ...
1150 *P = tmp;
1152 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1153 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1155 //===---------------------------------------------------------------------===//
1157 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1159 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1160 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1161 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1163 bb2:            ; preds = %bb1
1165         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1166         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1168 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1169         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1170         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1171         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1172         %11 = load i32* %10, align 4
1174 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1176 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1179 //===---------------------------------------------------------------------===//
1181 [LOAD PRE]
1183 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1184 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1186 [CRIT EDGE BREAKING]
1187 loadpre3.c predcom-4.c
1189 [PRE OF READONLY CALL]
1190 loadpre5.c
1192 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1193 loadpre14.c loadpre15.c 
1195 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1197 //===---------------------------------------------------------------------===//
1199 [LOAD PRE / STORE SINKING / SPEC HACK]
1201 This is a chunk of code from 456.hmmer:
1203 int f(int M, int *mc, int *mpp, int *tpmm, int *ip, int *tpim, int *dpp,
1204      int *tpdm, int xmb, int *bp, int *ms) {
1205  int k, sc;
1206  for (k = 1; k <= M; k++) {
1207      mc[k] = mpp[k-1]   + tpmm[k-1];
1208      if ((sc = ip[k-1]  + tpim[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1209      if ((sc = dpp[k-1] + tpdm[k-1]) > mc[k])  mc[k] = sc;
1210      if ((sc = xmb  + bp[k])         > mc[k])  mc[k] = sc;
1211      mc[k] += ms[k];
1212    }
1215 It is very profitable for this benchmark to turn the conditional stores to mc[k]
1216 into a conditional move (select instr in IR) and allow the final store to do the
1217 store.  See GCC PR27313 for more details.  Note that this is valid to xform even
1218 with the new C++ memory model, since mc[k] is previously loaded and later
1219 stored.
1221 //===---------------------------------------------------------------------===//
1223 [SCALAR PRE]
1224 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1225 GCC testsuite.
1227 //===---------------------------------------------------------------------===//
1229 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1230 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1231 miss the second one:
1233 unsigned fib[1000];
1234 unsigned avg[1000];
1236 __attribute__ ((noinline))
1237 void count_averages(int n) {
1238   int i;
1239   for (i = 1; i < n; i++)
1240     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1243 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1245 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1247 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1248 store->load.
1251 //===---------------------------------------------------------------------===//
1253 [ALIAS ANALYSIS]
1255 Type based alias analysis:
1256 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1258 We should do better analysis of posix_memalign.  At the least it should
1259 no-capture its pointer argument, at best, we should know that the out-value
1260 result doesn't point to anything (like malloc).  One example of this is in
1261 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c
1263 //===---------------------------------------------------------------------===//
1265 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1266 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1267 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1268              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1269 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1270 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1272 //===---------------------------------------------------------------------===//
1274 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1275 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1277 struct S { int w, x, y, z; };
1278 struct T { int r; struct S s; };
1279 void bar (struct S, int);
1280 void foo (int a, struct T b)
1282   struct S *c = 0;
1283   if (a)
1284     c = &b.s;
1285   bar (*c, a);
1288 //===---------------------------------------------------------------------===//
1290 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1292 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1294 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1295                      int __reject3) {
1296   register size_t __result = 0;
1297   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1298          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1299     ++__result;
1300   return __result;
1303 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1304 codegen.
1306 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1308 //===---------------------------------------------------------------------===//
1310 "gas" uses this idiom:
1311   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1313   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1315 Those should be turned into a switch.
1317 //===---------------------------------------------------------------------===//
1319 252.eon contains this interesting code:
1321         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1322         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1323         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1324         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1325         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1326           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1327         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1328         
1329 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1331 The memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1333         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1335 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1336 in turn, can be constant folded to "4".
1338 In other code, it contains:
1340         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1341         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1342         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1344 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1345 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1347 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1349 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1350         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1351         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1352         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1353         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1354         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1356 bb9:            ; preds = %bb8
1357         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1358         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1359         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1361 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1362         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1364 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1365 improving perf on the bb8->9->10 path.
1367 //===---------------------------------------------------------------------===//
1369 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1370 which looks like:
1371        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1374 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1375         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1376         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1377         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1378         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1380 ...  no stores ...
1381        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1383 bb65:           ; preds = %bb62
1384         store i8 0, i8* %173, align 1
1385         br label %bb72
1387 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1388         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1389         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1391 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1392 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1393 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1394 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1395 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1396 strlen!
1398 This pattern repeats several times, basically doing:
1400   A = strlen(P);
1401   P[A-1] = 0;
1402   B = strlen(P);
1403   where it is "obvious" that B = A-1.
1405 //===---------------------------------------------------------------------===//
1407 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1409 call void @llvm.memcpy.i32(
1410         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1411        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1412 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1414 It is basically doing:
1416   memcpy(globalarray, "string");
1417   printf(...,  globalarray);
1418   
1419 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1420 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1421 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1422 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1423 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1424 globalopt to remove the "stored only" global.
1426 //===---------------------------------------------------------------------===//
1428 This code:
1430 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1431   %tmp0 = load i8* %p
1432   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1433   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1434   ret i32 %tmp2
1437 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1438 For example, on x86 this currently gets this:
1440         movb    (%eax), %al
1441         sarb    $5, %al
1442         movsbl  %al, %eax
1444 while it could get this:
1446         movsbl  (%eax), %eax
1447         sarl    $5, %eax
1449 //===---------------------------------------------------------------------===//
1451 GCC PR31029:
1453 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1454 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1456 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1458 //===---------------------------------------------------------------------===//
1460 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1461 for next field in struct (which is at same address).
1463 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1464 the float directly.
1466 //===---------------------------------------------------------------------===//
1468 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1469 stuff much more precise.
1471 //===---------------------------------------------------------------------===//
1473 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1474 branch (from gcc PR40072):
1476 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1477 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1479 //===---------------------------------------------------------------------===//
1481 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1483 Generates this:
1485 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1486 entry:
1487   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1488   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1489   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1490   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1491   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1492   ret i32 %b_addr.0
1495 However, it's functionally equivalent to:
1497          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1499 Which generates this:
1501 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1502 entry:
1503   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1504   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1505   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1506   ret i32 %2
1509 This can be generalized for other forms:
1511      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1513 //===---------------------------------------------------------------------===//
1515 These two functions produce different code. They shouldn't:
1517 #include <stdint.h>
1519 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1520   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1521   return (b);
1524 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1525   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1526   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1527   return (b);
1530 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1531 entry:
1532   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1533   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1534   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1535   ret i8 %2
1538 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1539 entry:
1540   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1541   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1542   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1543   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1544   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1545   ret i8 %3
1548 //===---------------------------------------------------------------------===//
1550 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1551 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1552 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1553 Specifically, it does nothing to:
1555 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1556 entry:
1557   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1558   %1 = mul i32 %0, %x                             
1559   %2 = mul i32 %y, %z                             
1560   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1561   ret i32 %3
1564 define i32 @test2() nounwind {
1565 entry:
1566   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1567   ret i32 %0
1570 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1571 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1572 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1573 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1574 map.
1576 //===---------------------------------------------------------------------===//
1578 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1579 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1580 handle simple things like this:
1582 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1583 int bar() { return foo("abcd"); }
1585 //===---------------------------------------------------------------------===//
1587 functionattrs doesn't know much about memcpy/memset.  This function should be
1588 marked readnone rather than readonly, since it only twiddles local memory, but
1589 functionattrs doesn't handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1591 struct X { int *p; int *q; };
1592 int foo() {
1593  int i = 0, j = 1;
1594  struct X x, y;
1595  int **p;
1596  y.p = &i;
1597  x.q = &j;
1598  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1599  return **p;
1602 This can be seen at:
1603 $ clang t.c -S -o - -mkernel -O0 -emit-llvm | opt -functionattrs -S
1606 //===---------------------------------------------------------------------===//
1608 Missed instcombine transformation:
1609 define i1 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1610 entry:
1611   %cmp = icmp eq i32 %x, 30
1612   %sub = add i32 %x, -30
1613   %cmp2 = icmp ugt i32 %sub, 9
1614   %or = or i1 %cmp, %cmp2
1615   ret i1 %or
1617 This should be optimized to a single compare.  Testcase derived from gcc.
1619 //===---------------------------------------------------------------------===//
1621 Missed instcombine or reassociate transformation:
1622 int a(int a, int b) { return (a==12)&(b>47)&(b<58); }
1624 The sgt and slt should be combined into a single comparison. Testcase derived
1625 from gcc.
1627 //===---------------------------------------------------------------------===//
1629 Missed instcombine transformation:
1631   %382 = srem i32 %tmp14.i, 64                    ; [#uses=1]
1632   %383 = zext i32 %382 to i64                     ; [#uses=1]
1633   %384 = shl i64 %381, %383                       ; [#uses=1]
1634   %385 = icmp slt i32 %tmp14.i, 64                ; [#uses=1]
1636 The srem can be transformed to an and because if %tmp14.i is negative, the
1637 shift is undefined.  Testcase derived from 403.gcc.
1639 //===---------------------------------------------------------------------===//
1641 This is a range comparison on a divided result (from 403.gcc):
1643   %1337 = sdiv i32 %1336, 8                       ; [#uses=1]
1644   %.off.i208 = add i32 %1336, 7                   ; [#uses=1]
1645   %1338 = icmp ult i32 %.off.i208, 15             ; [#uses=1]
1646   
1647 We already catch this (removing the sdiv) if there isn't an add, we should
1648 handle the 'add' as well.  This is a common idiom with it's builtin_alloca code.
1649 C testcase:
1651 int a(int x) { return (unsigned)(x/16+7) < 15; }
1653 Another similar case involves truncations on 64-bit targets:
1655   %361 = sdiv i64 %.046, 8                        ; [#uses=1]
1656   %362 = trunc i64 %361 to i32                    ; [#uses=2]
1658   %367 = icmp eq i32 %362, 0                      ; [#uses=1]
1660 //===---------------------------------------------------------------------===//
1662 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1663 define void @lshift_lt(i8 zeroext %a) nounwind {
1664 entry:
1665   %conv = zext i8 %a to i32
1666   %shl = shl i32 %conv, 3
1667   %cmp = icmp ult i32 %shl, 33
1668   br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end
1670 if.then:
1671   tail call void @bar() nounwind
1672   ret void
1674 if.end:
1675   ret void
1677 declare void @bar() nounwind
1679 The shift should be eliminated.  Testcase derived from gcc.
1681 //===---------------------------------------------------------------------===//
1683 These compile into different code, one gets recognized as a switch and the
1684 other doesn't due to phase ordering issues (PR6212):
1686 int test1(int mainType, int subType) {
1687   if (mainType == 7)
1688     subType = 4;
1689   else if (mainType == 9)
1690     subType = 6;
1691   else if (mainType == 11)
1692     subType = 9;
1693   return subType;
1696 int test2(int mainType, int subType) {
1697   if (mainType == 7)
1698     subType = 4;
1699   if (mainType == 9)
1700     subType = 6;
1701   if (mainType == 11)
1702     subType = 9;
1703   return subType;
1706 //===---------------------------------------------------------------------===//
1708 The following test case (from PR6576):
1710 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1711 entry:
1712  %cond1 = icmp eq i32 %b, 0                      ; <i1> [#uses=1]
1713  br i1 %cond1, label %exit, label %bb.nph
1714 bb.nph:                                           ; preds = %entry
1715  %tmp = mul i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1716  ret i32 %tmp
1717 exit:                                             ; preds = %entry
1718  ret i32 0
1721 could be reduced to:
1723 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1724 entry:
1725  %tmp = mul i32 %b, %a
1726  ret i32 %tmp
1729 //===---------------------------------------------------------------------===//
1731 We should use DSE + llvm.lifetime.end to delete dead vtable pointer updates.
1732 See GCC PR34949
1734 Another interesting case is that something related could be used for variables
1735 that go const after their ctor has finished.  In these cases, globalopt (which
1736 can statically run the constructor) could mark the global const (so it gets put
1737 in the readonly section).  A testcase would be:
1739 #include <complex>
1740 using namespace std;
1741 const complex<char> should_be_in_rodata (42,-42);
1742 complex<char> should_be_in_data (42,-42);
1743 complex<char> should_be_in_bss;
1745 Where we currently evaluate the ctors but the globals don't become const because
1746 the optimizer doesn't know they "become const" after the ctor is done.  See
1747 GCC PR4131 for more examples.
1749 //===---------------------------------------------------------------------===//
1751 In this code:
1753 long foo(long x) {
1754   return x > 1 ? x : 1;
1757 LLVM emits a comparison with 1 instead of 0. 0 would be equivalent
1758 and cheaper on most targets.
1760 LLVM prefers comparisons with zero over non-zero in general, but in this
1761 case it choses instead to keep the max operation obvious.
1763 //===---------------------------------------------------------------------===//
1765 Take the following testcase on x86-64 (similar testcases exist for all targets
1766 with addc/adde):
1768 define void @a(i64* nocapture %s, i64* nocapture %t, i64 %a, i64 %b,
1769 i64 %c) nounwind {
1770 entry:
1771  %0 = zext i64 %a to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1772  %1 = zext i64 %b to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1773  %2 = add i128 %1, %0                            ; <i128> [#uses=2]
1774  %3 = zext i64 %c to i128                        ; <i128> [#uses=1]
1775  %4 = shl i128 %3, 64                            ; <i128> [#uses=1]
1776  %5 = add i128 %4, %2                            ; <i128> [#uses=1]
1777  %6 = lshr i128 %5, 64                           ; <i128> [#uses=1]
1778  %7 = trunc i128 %6 to i64                       ; <i64> [#uses=1]
1779  store i64 %7, i64* %s, align 8
1780  %8 = trunc i128 %2 to i64                       ; <i64> [#uses=1]
1781  store i64 %8, i64* %t, align 8
1782  ret void
1785 Generated code:
1786        addq    %rcx, %rdx
1787        movl    $0, %eax
1788        adcq    $0, %rax
1789        addq    %r8, %rax
1790        movq    %rax, (%rdi)
1791        movq    %rdx, (%rsi)
1792        ret
1794 Expected code:
1795        addq    %rcx, %rdx
1796        adcq    $0, %r8
1797        movq    %r8, (%rdi)
1798        movq    %rdx, (%rsi)
1799        ret
1801 The generated SelectionDAG has an ADD of an ADDE, where both operands of the
1802 ADDE are zero. Replacing one of the operands of the ADDE with the other operand
1803 of the ADD, and replacing the ADD with the ADDE, should give the desired result.
1805 (That said, we are doing a lot better than gcc on this testcase. :) )
1807 //===---------------------------------------------------------------------===//
1809 Switch lowering generates less than ideal code for the following switch:
1810 define void @a(i32 %x) nounwind {
1811 entry:
1812   switch i32 %x, label %if.end [
1813     i32 0, label %if.then
1814     i32 1, label %if.then
1815     i32 2, label %if.then
1816     i32 3, label %if.then
1817     i32 5, label %if.then
1818   ]
1819 if.then:
1820   tail call void @foo() nounwind
1821   ret void
1822 if.end:
1823   ret void
1825 declare void @foo()
1827 Generated code on x86-64 (other platforms give similar results):
1829         cmpl    $5, %edi
1830         ja      .LBB0_2
1831         movl    %edi, %eax
1832         movl    $47, %ecx
1833         btq     %rax, %rcx
1834         jb      .LBB0_3
1835 .LBB0_2:
1836         ret
1837 .LBB0_3:
1838         jmp     foo  # TAILCALL
1840 The movl+movl+btq+jb could be simplified to a cmpl+jne.
1842 Or, if we wanted to be really clever, we could simplify the whole thing to
1843 something like the following, which eliminates a branch:
1844         xorl    $1, %edi
1845         cmpl    $4, %edi
1846         ja      .LBB0_2
1847         ret
1848 .LBB0_2:
1849         jmp     foo  # TAILCALL
1850 //===---------------------------------------------------------------------===//
1851 Given a branch where the two target blocks are identical ("ret i32 %b" in
1852 both), simplifycfg will simplify them away. But not so for a switch statement:
1854 define i32 @f(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1855 entry:
1856         switch i32 %a, label %bb3 [
1857                 i32 4, label %bb
1858                 i32 6, label %bb
1859         ]
1861 bb:             ; preds = %entry, %entry
1862         ret i32 %b
1864 bb3:            ; preds = %entry
1865         ret i32 %b
1867 //===---------------------------------------------------------------------===//
1869 We compile this:
1871 int foo(int a) { return (a & (~15)) / 16; }
1873 Into:
1875 define i32 @foo(i32 %a) nounwind readnone ssp {
1876 entry:
1877   %and = and i32 %a, -16
1878   %div = sdiv i32 %and, 16
1879   ret i32 %div
1882 but this code (X & -A)/A is X >> log2(A) when A is a power of 2, so this case
1883 should be instcombined into just "a >> 4".
1885 We do get this at the codegen level, so something knows about it, but 
1886 instcombine should catch it earlier:
1888 _foo:                                   ## @foo
1889 ## BB#0:                                ## %entry
1890         movl    %edi, %eax
1891         sarl    $4, %eax
1892         ret
1894 //===---------------------------------------------------------------------===//
1896 This code (from GCC PR28685):
1898 int test(int a, int b) {
1899   int lt = a < b;
1900   int eq = a == b;
1901   if (lt)
1902     return 1;
1903   return eq;
1906 Is compiled to:
1908 define i32 @test(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1909 entry:
1910   %cmp = icmp slt i32 %a, %b
1911   br i1 %cmp, label %return, label %if.end
1913 if.end:                                           ; preds = %entry
1914   %cmp5 = icmp eq i32 %a, %b
1915   %conv6 = zext i1 %cmp5 to i32
1916   ret i32 %conv6
1918 return:                                           ; preds = %entry
1919   ret i32 1
1922 it could be:
1924 define i32 @test__(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1925 entry:
1926   %0 = icmp sle i32 %a, %b
1927   %retval = zext i1 %0 to i32
1928   ret i32 %retval
1931 //===---------------------------------------------------------------------===//
1933 This code can be seen in viterbi:
1935   %64 = call noalias i8* @malloc(i64 %62) nounwind
1937   %67 = call i64 @llvm.objectsize.i64(i8* %64, i1 false) nounwind
1938   %68 = call i8* @__memset_chk(i8* %64, i32 0, i64 %62, i64 %67) nounwind
1940 llvm.objectsize.i64 should be taught about malloc/calloc, allowing it to
1941 fold to %62.  This is a security win (overflows of malloc will get caught)
1942 and also a performance win by exposing more memsets to the optimizer.
1944 This occurs several times in viterbi.
1946 Note that this would change the semantics of @llvm.objectsize which by its
1947 current definition always folds to a constant. We also should make sure that
1948 we remove checking in code like
1950   char *p = malloc(strlen(s)+1);
1951   __strcpy_chk(p, s, __builtin_objectsize(p, 0));
1953 //===---------------------------------------------------------------------===//
1955 This code (from Benchmarks/Dhrystone/dry.c):
1957 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1958 entry:
1959   %sext = shl i32 %0, 24
1960   %conv = ashr i32 %sext, 24
1961   %sext6 = shl i32 %1, 24
1962   %conv4 = ashr i32 %sext6, 24
1963   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
1964   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
1965   ret i32 %.
1968 Should be simplified into something like:
1970 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1971 entry:
1972   %sext = shl i32 %0, 24
1973   %conv = and i32 %sext, 0xFF000000
1974   %sext6 = shl i32 %1, 24
1975   %conv4 = and i32 %sext6, 0xFF000000
1976   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
1977   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
1978   ret i32 %.
1981 and then to:
1983 define i32 @Func1(i32, i32) nounwind readnone optsize ssp {
1984 entry:
1985   %conv = and i32 %0, 0xFF
1986   %conv4 = and i32 %1, 0xFF
1987   %cmp = icmp eq i32 %conv, %conv4
1988   %. = select i1 %cmp, i32 10000, i32 0
1989   ret i32 %.
1991 //===---------------------------------------------------------------------===//
1993 clang -O3 currently compiles this code
1995 int g(unsigned int a) {
1996   unsigned int c[100];
1997   c[10] = a;
1998   c[11] = a;
1999   unsigned int b = c[10] + c[11];
2000   if(b > a*2) a = 4;
2001   else a = 8;
2002   return a + 7;
2005 into
2007 define i32 @g(i32 a) nounwind readnone {
2008   %add = shl i32 %a, 1
2009   %mul = shl i32 %a, 1
2010   %cmp = icmp ugt i32 %add, %mul
2011   %a.addr.0 = select i1 %cmp, i32 11, i32 15
2012   ret i32 %a.addr.0
2015 The icmp should fold to false. This CSE opportunity is only available
2016 after GVN and InstCombine have run.
2018 //===---------------------------------------------------------------------===//
2020 memcpyopt should turn this:
2022 define i8* @test10(i32 %x) {
2023   %alloc = call noalias i8* @malloc(i32 %x) nounwind
2024   call void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* %alloc, i8 0, i32 %x, i32 1, i1 false)
2025   ret i8* %alloc
2028 into a call to calloc.  We should make sure that we analyze calloc as
2029 aggressively as malloc though.
2031 //===---------------------------------------------------------------------===//
2033 clang -O3 doesn't optimize this:
2035 void f1(int* begin, int* end) {
2036   std::fill(begin, end, 0);
2039 into a memset.  This is PR8942.
2041 //===---------------------------------------------------------------------===//
2043 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2045 void f(int N) {
2046   std::vector<int> v(N);
2048   extern void sink(void*); sink(&v);
2051 into
2053 define void @_Z1fi(i32 %N) nounwind {
2054 entry:
2055   %v2 = alloca [3 x i32*], align 8
2056   %v2.sub = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 0
2057   %tmpcast = bitcast [3 x i32*]* %v2 to %"class.std::vector"*
2058   %conv = sext i32 %N to i64
2059   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2060   %tmp3.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 1
2061   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2062   %tmp4.i.i.i.i.i = getelementptr inbounds [3 x i32*]* %v2, i64 0, i64 2
2063   store i32* null, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2064   %cmp.i.i.i.i = icmp eq i32 %N, 0
2065   br i1 %cmp.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i, label %cond.true.i.i.i.i
2067 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.thread.i.i: ; preds = %entry
2068   store i32* null, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2069   store i32* null, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2070   %add.ptr.i5.i.i = getelementptr inbounds i32* null, i64 %conv
2071   store i32* %add.ptr.i5.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2072   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
2074 cond.true.i.i.i.i:                                ; preds = %entry
2075   %cmp.i.i.i.i.i = icmp slt i32 %N, 0
2076   br i1 %cmp.i.i.i.i.i, label %if.then.i.i.i.i.i, label %_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i
2078 if.then.i.i.i.i.i:                                ; preds = %cond.true.i.i.i.i
2079   call void @_ZSt17__throw_bad_allocv() noreturn nounwind
2080   unreachable
2082 _ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEEC2EmRKS0_.exit.i.i:    ; preds = %cond.true.i.i.i.i
2083   %mul.i.i.i.i.i = shl i64 %conv, 2
2084   %call3.i.i.i.i.i = call noalias i8* @_Znwm(i64 %mul.i.i.i.i.i) nounwind
2085   %0 = bitcast i8* %call3.i.i.i.i.i to i32*
2086   store i32* %0, i32** %v2.sub, align 8, !tbaa !0
2087   store i32* %0, i32** %tmp3.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2088   %add.ptr.i.i.i = getelementptr inbounds i32* %0, i64 %conv
2089   store i32* %add.ptr.i.i.i, i32** %tmp4.i.i.i.i.i, align 8, !tbaa !0
2090   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)
2091   br label %_ZNSt6vectorIiSaIiEEC1EmRKiRKS0_.exit
2093 This is just the handling the construction of the vector. Most surprising here
2094 is the fact that all three null stores in %entry are dead (because we do no
2095 cross-block DSE).
2097 Also surprising is that %conv isn't simplified to 0 in %....exit.thread.i.i.
2098 This is a because the client of LazyValueInfo doesn't simplify all instruction
2099 operands, just selected ones.
2101 //===---------------------------------------------------------------------===//
2103 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2105 void f(char* a, int n) {
2106   __builtin_memset(a, 0, n);
2107   for (int i = 0; i < n; ++i)
2108     a[i] = 0;
2111 into:
2113 define void @_Z1fPci(i8* nocapture %a, i32 %n) nounwind {
2114 entry:
2115   %conv = sext i32 %n to i64
2116   tail call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %conv, i32 1, i1 false)
2117   %cmp8 = icmp sgt i32 %n, 0
2118   br i1 %cmp8, label %for.body.lr.ph, label %for.end
2120 for.body.lr.ph:                                   ; preds = %entry
2121   %tmp10 = add i32 %n, -1
2122   %tmp11 = zext i32 %tmp10 to i64
2123   %tmp12 = add i64 %tmp11, 1
2124   call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %a, i8 0, i64 %tmp12, i32 1, i1 false)
2125   ret void
2127 for.end:                                          ; preds = %entry
2128   ret void
2131 This shouldn't need the ((zext (%n - 1)) + 1) game, and it should ideally fold
2132 the two memset's together. The issue with %n seems to stem from poor handling
2133 of the original loop.
2135 To simplify this, we need SCEV to know that "n != 0" because of the dominating
2136 conditional.  That would turn the second memset into a simple memset of 'n'.
2138 //===---------------------------------------------------------------------===//
2140 clang -O3 -fno-exceptions currently compiles this code:
2142 struct S {
2143   unsigned short m1, m2;
2144   unsigned char m3, m4;
2147 void f(int N) {
2148   std::vector<S> v(N);
2149   extern void sink(void*); sink(&v);
2152 into poor code for zero-initializing 'v' when N is >0. The problem is that
2153 S is only 6 bytes, but each element is 8 byte-aligned. We generate a loop and
2154 4 stores on each iteration. If the struct were 8 bytes, this gets turned into
2155 a memset.
2157 In order to handle this we have to:
2158   A) Teach clang to generate metadata for memsets of structs that have holes in
2159      them.
2160   B) Teach clang to use such a memset for zero init of this struct (since it has
2161      a hole), instead of doing elementwise zeroing.
2163 //===---------------------------------------------------------------------===//
2165 clang -O3 currently compiles this code:
2167 extern const int magic;
2168 double f() { return 0.0 * magic; }
2170 into
2172 @magic = external constant i32
2174 define double @_Z1fv() nounwind readnone {
2175 entry:
2176   %tmp = load i32* @magic, align 4, !tbaa !0
2177   %conv = sitofp i32 %tmp to double
2178   %mul = fmul double %conv, 0.000000e+00
2179   ret double %mul
2182 We should be able to fold away this fmul to 0.0.  More generally, fmul(x,0.0)
2183 can be folded to 0.0 if we can prove that the LHS is not -0.0, not a NaN, and
2184 not an INF.  The CannotBeNegativeZero predicate in value tracking should be
2185 extended to support general "fpclassify" operations that can return 
2186 yes/no/unknown for each of these predicates.
2188 In this predicate, we know that uitofp is trivially never NaN or -0.0, and
2189 we know that it isn't +/-Inf if the floating point type has enough exponent bits
2190 to represent the largest integer value as < inf.
2192 //===---------------------------------------------------------------------===//
2194 When optimizing a transformation that can change the sign of 0.0 (such as the
2195 0.0*val -> 0.0 transformation above), it might be provable that the sign of the
2196 expression doesn't matter.  For example, by the above rules, we can't transform
2197 fmul(sitofp(x), 0.0) into 0.0, because x might be -1 and the result of the
2198 expression is defined to be -0.0.
2200 If we look at the uses of the fmul for example, we might be able to prove that
2201 all uses don't care about the sign of zero.  For example, if we have:
2203   fadd(fmul(sitofp(x), 0.0), 2.0)
2205 Since we know that x+2.0 doesn't care about the sign of any zeros in X, we can
2206 transform the fmul to 0.0, and then the fadd to 2.0.
2208 //===---------------------------------------------------------------------===//
2210 We should enhance memcpy/memcpy/memset to allow a metadata node on them
2211 indicating that some bytes of the transfer are undefined.  This is useful for
2212 frontends like clang when lowering struct copies, when some elements of the
2213 struct are undefined.  Consider something like this:
2215 struct x {
2216   char a;
2217   int b[4];
2219 void foo(struct x*P);
2220 struct x testfunc() {
2221   struct x V1, V2;
2222   foo(&V1);
2223   V2 = V1;
2225   return V2;
2228 We currently compile this to:
2229 $ clang t.c -S -o - -O0 -emit-llvm | opt -scalarrepl -S
2232 %struct.x = type { i8, [4 x i32] }
2234 define void @testfunc(%struct.x* sret %agg.result) nounwind ssp {
2235 entry:
2236   %V1 = alloca %struct.x, align 4
2237   call void @foo(%struct.x* %V1)
2238   %tmp1 = bitcast %struct.x* %V1 to i8*
2239   %0 = bitcast %struct.x* %V1 to i160*
2240   %srcval1 = load i160* %0, align 4
2241   %tmp2 = bitcast %struct.x* %agg.result to i8*
2242   %1 = bitcast %struct.x* %agg.result to i160*
2243   store i160 %srcval1, i160* %1, align 4
2244   ret void
2247 This happens because SRoA sees that the temp alloca has is being memcpy'd into
2248 and out of and it has holes and it has to be conservative.  If we knew about the
2249 holes, then this could be much much better.
2251 Having information about these holes would also improve memcpy (etc) lowering at
2252 llc time when it gets inlined, because we can use smaller transfers.  This also
2253 avoids partial register stalls in some important cases.
2255 //===---------------------------------------------------------------------===//