lib/Target/README.txt

   1 Target Independent Opportunities:
   2
   3 //===---------------------------------------------------------------------===//
   4
   5 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
   6 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
   7 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
   8 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
   9
  10 This has a number of uses:
  11
  12 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
  13    for their different impdef sets.
  14 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
  15    sets don't need copies of call instructions.
  16 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
  17    of calls.
  18
  19 //===---------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 Make the PPC branch selector target independant
  22
  23 //===---------------------------------------------------------------------===//
  24
  25 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
  26 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
  27 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
  28 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
  29 right).
  30
  31 //===---------------------------------------------------------------------===//
  32
  33 Solve this DAG isel folding deficiency:
  34
  35 int X, Y;
  36
  37 void fn1(void)
  38 {
  39   X = X | (Y << 3);
  40 }
  41
  42 compiles to
  43
  44 fn1:
  45         movl Y, %eax
  46         shll $3, %eax
  47         orl X, %eax
  48         movl %eax, X
  49         ret
  50
  51 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
  52 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
  53
  54 There are two ways to fix this:
  55
  56 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
  57    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
  58 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
  59    disambiguate the pointers.
  60
  61 Number 1 is the preferred solution.
  62
  63 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
  64 which will be removed once the proper fix is made.
  65
  66 //===---------------------------------------------------------------------===//
  67
  68 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
  69
  70 for (i = ...; ++i) {
  71    x = 1ULL << i;
  72
  73 into:
  74  long long tmp = 1;
  75  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
  76    x = tmp;
  77
  78 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
  79
  80 //===---------------------------------------------------------------------===//
  81
  82 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
  83
  84 //===---------------------------------------------------------------------===//
  85
  86 Reassociate should turn: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
  87
  88 //===---------------------------------------------------------------------===//
  89
  90 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
  91
  92 int bar(int x, int y) {
  93   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
  94 }
  95 int foo(int z, int n) {
  96   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
  97 }
  98
  99 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
 100
 101 //===---------------------------------------------------------------------===//
 102
 103 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
 104
 105 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
 106 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
 107
 108 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
 109 for 1,2,4,8 bytes.
 110
 111 //===---------------------------------------------------------------------===//
 112
 113 It would be nice to revert this patch:
 114 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
 115
 116 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before
 117 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
 118 stuff too.
 119
 120 //===---------------------------------------------------------------------===//
 121
 122 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
 123 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
 124 specific vector types are target dependent.
 125
 126 //===---------------------------------------------------------------------===//
 127
 128 We should produce an unaligned load from code like this:
 129
 130 v4sf example(float *P) {
 131   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
 132 }
 133
 134 //===---------------------------------------------------------------------===//
 135
 136 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
 137 of:
 138
 139         movl 136(%esp), %eax
 140         cmpl $0, %eax
 141         je LBB16_2      #cond_next
 142 LBB16_1:        #cond_true
 143         incl _foo
 144 LBB16_2:        #cond_next
 145
 146 emit:
 147         movl    _foo, %eax
 148         cmpl    $1, %edi
 149         sbbl    $-1, %eax
 150         movl    %eax, _foo
 151
 152 //===---------------------------------------------------------------------===//
 153
 154 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
 155
 156 Expand these to calls of sin/cos and stores:
 157       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
 158       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
 159       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
 160
 161 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
 162 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
 163
 164 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
 165 if anyone cared enough about sincos.
 166
 167 //===---------------------------------------------------------------------===//
 168
 169 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
 170 unmodified):
 171
 172 define void @test(i32* %P) {
 173         %tmp = load i32* %P
 174         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
 175         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
 176         store i32 %tmp15, i32* %P
 177         ret void
 178 }
 179
 180 //===---------------------------------------------------------------------===//
 181
 182 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
 183
 184 Compile:
 185
 186 int bar(int x)
 187 {
 188   int t = __builtin_clz(x);
 189   return -(t>>5);
 190 }
 191
 192 to:
 193
 194 _bar:   addic r3,r3,-1
 195         subfe r3,r3,r3
 196         blr
 197
 198 //===---------------------------------------------------------------------===//
 199
 200 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
 201
 202       for(i=0; i<reg->size; i++)
 203         {
 204           /* Flip the target bit of each basis state */
 205           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
 206         }
 207
 208 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
 209 so cool to turn it into something like:
 210
 211    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
 212    if (target < 32) {
 213      for(i=0; i<reg->size; i++)
 214        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
 215    } else {
 216      for(i=0; i<reg->size; i++)
 217        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
 218    }
 219
 220 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
 221
 222 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
 223 alas.
 224
 225 //===---------------------------------------------------------------------===//
 226
 227 This should be optimized to one 'and' and one 'or', from PR4216:
 228
 229 define i32 @test_bitfield(i32 %bf.prev.low) nounwind ssp {
 230 entry:
 231   %bf.prev.lo.cleared10 = or i32 %bf.prev.low, 32962 ; <i32> [#uses=1]
 232   %0 = and i32 %bf.prev.low, -65536               ; <i32> [#uses=1]
 233   %1 = and i32 %bf.prev.lo.cleared10, 40186       ; <i32> [#uses=1]
 234   %2 = or i32 %1, %0                              ; <i32> [#uses=1]
 235   ret i32 %2
 236 }
 237
 238 //===---------------------------------------------------------------------===//
 239
 240 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
 241
 242 unsigned long reverse(unsigned v) {
 243     unsigned t;
 244     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
 245     t &= ~0xff0000;
 246     v = (v << 24) | (v >> 8);
 247     return v ^ (t >> 8);
 248 }
 249
 250 //===---------------------------------------------------------------------===//
 251
 252 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
 253
 254 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
 255   unsigned c;
 256   for (c = 0; v; v >>= 1)
 257     c += v & 1;
 258   return c;
 259 }
 260 unsigned countbits_fast(unsigned v){
 261   unsigned c;
 262   for (c = 0; v; c++)
 263     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
 264   return c;
 265 }
 266
 267 BITBOARD = unsigned long long
 268 int PopCnt(register BITBOARD a) {
 269   register int c=0;
 270   while(a) {
 271     c++;
 272     a &= a - 1;
 273   }
 274   return c;
 275 }
 276 unsigned int popcount(unsigned int input) {
 277   unsigned int count = 0;
 278   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
 279     count += (input >> i) & i;
 280   return count;
 281 }
 282
 283 //===---------------------------------------------------------------------===//
 284
 285 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
 286 processors.
 287
 288 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
 289   return adr[0] | (adr[1] << 8);
 290 }
 291 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
 292   return (adr[0] << 8) | adr[1];
 293 }
 294
 295 //===---------------------------------------------------------------------===//
 296
 297 -instcombine should handle this transform:
 298    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
 299 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands.
 300
 301 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
 302 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in
 303 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case
 304 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
 305
 306 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
 307 this construct.
 308
 309 //===---------------------------------------------------------------------===//
 310
 311 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
 312 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
 313 pass.
 314
 315 //===---------------------------------------------------------------------===//
 316
 317 Consider:
 318
 319 typedef unsigned U32;
 320 typedef unsigned long long U64;
 321 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
 322     U64 effective_addr2;
 323     U32 temp = *inst;
 324     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
 325     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
 326     effective_addr2 = temp & 0xfff;
 327     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
 328     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
 329     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
 330     effective_addr2 &= regs[4];
 331      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
 332         return 1;
 333     return 0;
 334 }
 335
 336 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
 337 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
 338 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
 339 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
 340 when it is declared U32.
 341
 342 //===---------------------------------------------------------------------===//
 343
 344 LSR should know what GPR types a target has.  This code:
 345
 346 volatile short X, Y; // globals
 347
 348 void foo(int N) {
 349   int i;
 350   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
 351 }
 352
 353 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
 354
 355 LBB1_2:
 356         ldr r3, LCPI1_0
 357         ldr r3, [r3]
 358         strh r2, [r3]
 359         ldr r3, LCPI1_1
 360         ldr r3, [r3]
 361         strh r1, [r3]
 362         add r1, r1, #4
 363         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
 364         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
 365         cmp r0, #0
 366         bne LBB1_2
 367
 368 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
 369
 370
 371 //===---------------------------------------------------------------------===//
 372
 373 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
 374 followed by an uncond branch to an exit block.
 375
 376 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
 377 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
 378 ; optimized out of the function after the taildup happened.
 379 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
 380
 381 define i32 @t4(i32 %a) {
 382 entry:
 383         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
 384         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
 385         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
 386
 387 then.0:         ; preds = %entry
 388         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
 389         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
 390         br label %return
 391
 392 else.0:         ; preds = %entry
 393         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
 394         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
 395
 396 then.1:         ; preds = %else.0
 397         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
 398         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
 399         br label %return
 400
 401 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
 402         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
 403                             [ %tmp.9, %then.1 ]
 404         ret i32 %result.0
 405 }
 406
 407 //===---------------------------------------------------------------------===//
 408
 409 Tail recursion elimination should handle:
 410
 411 int pow2m1(int n) {
 412  if (n == 0)
 413    return 0;
 414  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
 415 }
 416
 417 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
 418 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
 419
 420 //===---------------------------------------------------------------------===//
 421
 422 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like
 423 this:
 424
 425 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
 426
 427 define internal i32 @foo(i32* %x) {
 428 entry:
 429         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
 430         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
 431         ret i32 %tmp.foo
 432 }
 433
 434 define i32 @bar(i32* %x) {
 435 entry:
 436         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
 437         ret i32 %tmp3
 438 }
 439
 440 //===---------------------------------------------------------------------===//
 441
 442 "basicaa" should know how to look through "or" instructions that act like add
 443 instructions.  For example in this code, the x*4+1 is turned into x*4 | 1, and
 444 basicaa can't analyze the array subscript, leading to duplicated loads in the
 445 generated code:
 446
 447 void test(int X, int Y, int a[]) {
 448 int i;
 449   for (i=2; i<1000; i+=4) {
 450   a[i+0] = a[i-1+0]*a[i-2+0];
 451   a[i+1] = a[i-1+1]*a[i-2+1];
 452   a[i+2] = a[i-1+2]*a[i-2+2];
 453   a[i+3] = a[i-1+3]*a[i-2+3];
 454   }
 455 }
 456
 457 BasicAA also doesn't do this for add.  It needs to know that &A[i+1] != &A[i].
 458
 459 //===---------------------------------------------------------------------===//
 460
 461 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
 462 example in pic mode:
 463
 464 #include <assert.h>
 465 void foo(int x) {
 466   assert(x);
 467   //...
 468 }
 469
 470 we compile this to:
 471 _foo:
 472         subl    $28, %esp
 473         call    "L1$pb"
 474 "L1$pb":
 475         popl    %eax
 476         cmpl    $0, 32(%esp)
 477         je      LBB1_2  # cond_true
 478 LBB1_1: # return
 479         # ...
 480         addl    $28, %esp
 481         ret
 482 LBB1_2: # cond_true
 483 ...
 484
 485 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the
 486 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be
 487 better to sink the picbase computation down into the block for the
 488 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of
 489 code with early outs.
 490
 491 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the
 492 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a
 493 function, they should be sunk into the ones that do.
 494
 495 In this case, whole-function-isel would also handle this.
 496
 497 //===---------------------------------------------------------------------===//
 498
 499 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
 500 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
 501
 502 //===---------------------------------------------------------------------===//
 503
 504 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
 505 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
 506
 507 double a[256];
 508 void foo() {
 509   int i, b;
 510   for (b = 0; b < 10000000; b++)
 511   for (i = 0; i < 256; i++)
 512     a[i] = -a[i];
 513 }
 514
 515 is twice as slow as this loop:
 516
 517 long long a[256];
 518 void foo() {
 519   int i, b;
 520   for (b = 0; b < 10000000; b++)
 521   for (i = 0; i < 256; i++)
 522     a[i] ^= (1ULL << 63);
 523 }
 524
 525 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
 526 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
 527 instructions.
 528
 529 //===---------------------------------------------------------------------===//
 530
 531 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when
 532 profitable.  For example, we compile this C++ example:
 533
 534 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
 535 extern THotKey m_HotKey;
 536 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
 537
 538 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
 539
 540 __Z9GetHotKeyv:
 541         pushl   %esi
 542         movl    8(%esp), %eax
 543         movb    _m_HotKey+3, %cl
 544         movb    _m_HotKey+4, %dl
 545         movb    _m_HotKey+2, %ch
 546         movw    _m_HotKey, %si
 547         movw    %si, (%eax)
 548         movb    %ch, 2(%eax)
 549         movb    %cl, 3(%eax)
 550         movb    %dl, 4(%eax)
 551         popl    %esi
 552         ret     $4
 553
 554 GCC produces:
 555
 556 __Z9GetHotKeyv:
 557         movl    _m_HotKey, %edx
 558         movl    4(%esp), %eax
 559         movl    %edx, (%eax)
 560         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
 561         movw    %dx, 4(%eax)
 562         ret     $4
 563
 564 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to
 565 merge the loads and stores into 4-byte loads:
 566
 567         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
 568 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
 569 ...
 570         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
 571         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
 572         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
 573         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
 574
 575 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
 576 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
 577 once.
 578
 579 //===---------------------------------------------------------------------===//
 580
 581 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
 582 implementations of ceil/floor/rint.
 583
 584 //===---------------------------------------------------------------------===//
 585
 586 Consider:
 587
 588 int test() {
 589   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
 590   foo(input);
 591 }
 592
 593 We currently compile this into a memcpy from a global array since the
 594 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
 595 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
 596 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
 597 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
 598
 599         call    "L1$pb"
 600 "L1$pb":
 601         popl    %eax
 602         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
 603         movl    %ecx, 40(%esp)
 604         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
 605         movl    %ecx, 28(%esp)
 606         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
 607         movl    %ecx, 44(%esp)
 608         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
 609         movl    %ecx, 52(%esp)
 610         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
 611         movl    %ecx, 48(%esp)
 612         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
 613         movl    %ecx, 20(%esp)
 614         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
 615 ...
 616
 617 instead of:
 618         movl    $1, 16(%esp)
 619         movl    $0, 20(%esp)
 620         movl    $1, 24(%esp)
 621         movl    $0, 28(%esp)
 622         movl    $1, 32(%esp)
 623         movl    $0, 36(%esp)
 624         ...
 625
 626 //===---------------------------------------------------------------------===//
 627
 628 http://llvm.org/PR717:
 629
 630 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
 631 produces "ret int 0":
 632
 633 int f() {
 634   int x = 4;
 635   int y;
 636   if (x == 3) y = 0;
 637   return y;
 638 }
 639
 640 //===---------------------------------------------------------------------===//
 641
 642 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
 643 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
 644 of some code within the loop.  One trivial example is:
 645
 646 #include <stdio.h>
 647 int main() {
 648     int nRet = 17;
 649     int nLoop;
 650     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
 651         if ( nLoop & 1 )
 652             nRet += 2;
 653         else
 654             nRet -= 1;
 655     }
 656     return nRet;
 657 }
 658
 659 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
 660 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
 661 exit value computation.
 662
 663 //===---------------------------------------------------------------------===//
 664
 665 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
 666 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
 667 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively
 668 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
 669
 670 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
 671   return (x << y) | (x >> 64-y);
 672 }
 673 unsigned f2(unsigned x, int y){
 674   return (x << y) | (x >> 32-y);
 675 }
 676 unsigned long long f3(unsigned long long x){
 677   int y = 9;
 678   return (x << y) | (x >> 64-y);
 679 }
 680 unsigned f4(unsigned x){
 681   int y = 10;
 682   return (x << y) | (x >> 32-y);
 683 }
 684 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
 685   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
 686 }
 687 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
 688   switch(z) {
 689   case 1:
 690     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
 691   case 2:
 692     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
 693   case 3:
 694     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
 695   case 4:
 696     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
 697   default:
 698     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
 699   }
 700 }
 701
 702 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these
 703 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
 704 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
 705 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
 706
 707 //===---------------------------------------------------------------------===//
 708
 709 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
 710 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
 711 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
 712 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
 713
 714 //===---------------------------------------------------------------------===//
 715
 716 Reassociate should turn things like:
 717
 718 int factorial(int X) {
 719  return X*X*X*X*X*X*X*X;
 720 }
 721
 722 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
 723 multiplication trees.
 724
 725 //===---------------------------------------------------------------------===//
 726
 727 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
 728
 729 #include <cmath>
 730 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
 731
 732 into:
 733
 734 __Z1fd:
 735         subl    $12, %esp
 736         movsd   16(%esp), %xmm0
 737         movsd   %xmm0, (%esp)
 738         movl    $4, 8(%esp)
 739         call    L___powidf2$stub
 740         addl    $12, %esp
 741         ret
 742
 743 GCC produces:
 744
 745 __Z1fd:
 746         subl    $12, %esp
 747         movsd   16(%esp), %xmm0
 748         mulsd   %xmm0, %xmm0
 749         mulsd   %xmm0, %xmm0
 750         movsd   %xmm0, (%esp)
 751         fldl    (%esp)
 752         addl    $12, %esp
 753         ret
 754
 755 //===---------------------------------------------------------------------===//
 756
 757 We compile this program: (from GCC PR11680)
 758 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
 759
 760 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
 761 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
 762
 763 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
 764 $ time ./a.out fast
 765 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
 766
 767 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
 768 $ time ./a.out fast
 769 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
 770
 771 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
 772 codegen badness or something else (haven't investigated).
 773
 774 //===---------------------------------------------------------------------===//
 775
 776 We miss some instcombines for stuff like this:
 777 void bar (void);
 778 void foo (unsigned int a) {
 779   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
 780   if ((a >> 2) >= 3)
 781     bar ();
 782 }
 783
 784 A few other related ones are in GCC PR14753.
 785
 786 //===---------------------------------------------------------------------===//
 787
 788 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
 789 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
 790
 791 void bar(unsigned n) {
 792   if (n % 3 == 0)
 793     true();
 794 }
 795
 796 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
 797 multiply hi's into a comparison against the mullo.
 798
 799 //===---------------------------------------------------------------------===//
 800
 801 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
 802 bunch of other stuff from this example (see PR1604):
 803
 804 #include <cstdio>
 805 struct test {
 806     int val;
 807     virtual ~test() {}
 808 };
 809
 810 int main() {
 811     test t;
 812     std::scanf("%d", &t.val);
 813     std::printf("%d\n", t.val);
 814 }
 815
 816 //===---------------------------------------------------------------------===//
 817
 818 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
 819 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
 820
 821 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
 822
 823 define i1 @test(i8 %x) {
 824   %A = icmp uge i8 %x, 5
 825   %B = icmp slt i8 %x, 20
 826   %C = and i1 %A, %B
 827   ret i1 %C
 828 }
 829
 830 //===---------------------------------------------------------------------===//
 831
 832 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
 833
 834 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
 835   %A = icmp ult i8 %x, 250
 836   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
 837   ret i8 %B
 838 }
 839
 840 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
 841   %A = zext i8 %x to i9
 842   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
 843   %C = lshr i9 %B, 8
 844   %D = trunc i9 %C to i8
 845   ret i8 %D
 846 }
 847
 848 //===---------------------------------------------------------------------===//
 849
 850 From gcc bug 24696:
 851 int
 852 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
 853 {
 854   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
 855 }
 856 int
 857 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
 858 {
 859   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
 860 }
 861 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
 862 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 863
 864 //===---------------------------------------------------------------------===//
 865
 866 From GCC Bug 20192:
 867 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
 868 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
 869 {
 870    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
 871        f();
 872 }
 873 The expression should optimize to something like
 874 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
 875 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 876
 877 //===---------------------------------------------------------------------===//
 878
 879 From GCC Bug 15241:
 880 unsigned int
 881 foo (unsigned int a, unsigned int b)
 882 {
 883  if (a <= 7 && b <= 7)
 884    baz ();
 885 }
 886 Should combine to "(a|b) <= 7".  Currently not optimized with "clang
 887 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 888
 889 //===---------------------------------------------------------------------===//
 890
 891 From GCC Bug 3756:
 892 int
 893 pn (int n)
 894 {
 895  return (n >= 0 ? 1 : -1);
 896 }
 897 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
 898 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
 899
 900 //===---------------------------------------------------------------------===//
 901
 902 From GCC Bug 28685:
 903 int test(int a, int b)
 904 {
 905  int lt = a < b;
 906  int eq = a == b;
 907
 908  return (lt || eq);
 909 }
 910 Should combine to "a <= b".  Currently not optimized with "clang
 911 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
 912
 913 //===---------------------------------------------------------------------===//
 914
 915 void a(int variable)
 916 {
 917  if (variable == 4 || variable == 6)
 918    bar();
 919 }
 920 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
 921 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
 922
 923 //===---------------------------------------------------------------------===//
 924
 925 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
 926 i;}
 927 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
 928 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
 929 produces better code on X86.
 930
 931 //===---------------------------------------------------------------------===//
 932
 933 From GCC Bug 15784:
 934 #define abs(x) x>0?x:-x
 935 int f(int x, int y)
 936 {
 937  return (abs(x)) >= 0;
 938 }
 939 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
 940 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 941
 942 //===---------------------------------------------------------------------===//
 943
 944 From GCC Bug 14753:
 945 void
 946 rotate_cst (unsigned int a)
 947 {
 948  a = (a << 10) | (a >> 22);
 949  if (a == 123)
 950    bar ();
 951 }
 952 void
 953 minus_cst (unsigned int a)
 954 {
 955  unsigned int tem;
 956
 957  tem = 20 - a;
 958  if (tem == 5)
 959    bar ();
 960 }
 961 void
 962 mask_gt (unsigned int a)
 963 {
 964  /* This is equivalent to a > 15.  */
 965  if ((a & ~7) > 8)
 966    bar ();
 967 }
 968 void
 969 rshift_gt (unsigned int a)
 970 {
 971  /* This is equivalent to a > 23.  */
 972  if ((a >> 2) > 5)
 973    bar ();
 974 }
 975 All should simplify to a single comparison.  All of these are
 976 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
 977 -std-compile-opts".
 978
 979 //===---------------------------------------------------------------------===//
 980
 981 From GCC Bug 32605:
 982 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
 983 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
 984 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
 985
 986 //===---------------------------------------------------------------------===//
 987
 988 int a(unsigned char* b) {return *b > 99;}
 989 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
 990 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 991
 992 //===---------------------------------------------------------------------===//
 993
 994 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
 995 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
 996 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
 997
 998 //===---------------------------------------------------------------------===//
 999
1000 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
1001 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
1002 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1003
1004 //===---------------------------------------------------------------------===//
1005
1006 unsigned a(unsigned a) {return ((a | 1) & 3) | (a & -4);}
1007 Should combine to "a | 1".  Currently not optimized with "clang
1008 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1009
1010 //===---------------------------------------------------------------------===//
1011
1012 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
1013 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
1014 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1015
1016 //===---------------------------------------------------------------------===//
1017
1018 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1019 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1020 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1021
1022 //===---------------------------------------------------------------------===//
1023
1024 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1025 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1026 | opt -std-compile-opts".
1027
1028 //===---------------------------------------------------------------------===//
1029
1030 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1031 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1032 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1033
1034 //===---------------------------------------------------------------------===//
1035
1036 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1037 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1038 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1039
1040 //===---------------------------------------------------------------------===//
1041
1042 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1043 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1044 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1045
1046 //===---------------------------------------------------------------------===//
1047
1048 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1049 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1050 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1051
1052 //===---------------------------------------------------------------------===//
1053
1054 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1055 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1056 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1057
1058 //===---------------------------------------------------------------------===//
1059
1060 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1061 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1062 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1063
1064 //===---------------------------------------------------------------------===//
1065
1066 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1067 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1068 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1069
1070 //===---------------------------------------------------------------------===//
1071
1072 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1073 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1074 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1075
1076 //===---------------------------------------------------------------------===//
1077
1078 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1079 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1080 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1081
1082 //===---------------------------------------------------------------------===//
1083
1084 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1085 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1086 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1087
1088 //===---------------------------------------------------------------------===//
1089
1090 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1091
1092         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4
1093         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context
1094         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1
1095         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1096
1097 tmp1 should be simplified to something like:
1098   (!tmp || decl_context == 1)
1099
1100 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1101 the function, e.g. by:
1102
1103         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1104         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1105         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1106
1107 later.
1108
1109 //===---------------------------------------------------------------------===//
1110
1111 Store sinking: This code:
1112
1113 void f (int n, int *cond, int *res) {
1114     int i;
1115     *res = 0;
1116     for (i = 0; i < n; i++)
1117         if (*cond)
1118             *res ^= 234; /* (*) */
1119 }
1120
1121 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1122 moves the store out.  This gives us this code:
1123
1124 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1125         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ]
1126         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1127         %1 = load i32* %cond, align 4
1128         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1129         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1130
1131 bb1:            ; preds = %bb
1132         %3 = xor i32 %.rle, 234
1133         store i32 %3, i32* %res, align 4
1134         br label %bb2
1135
1136 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1137         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]
1138         %indvar.next = add i32 %i.05, 1
1139         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1140         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1141
1142 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1143
1144 Here's another partial dead case:
1145 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1146
1147 //===---------------------------------------------------------------------===//
1148
1149 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1150
1151 int test (int a, int b, int c, int g) {
1152   int d, e;
1153   if (a)
1154     d = b * c;
1155   else
1156     d = b - c;
1157   e = b * c + g;
1158   return d + e;
1159 }
1160
1161 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1162 This is GCC PR38204.
1163
1164 //===---------------------------------------------------------------------===//
1165
1166 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1167 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1168 non-call path.
1169
1170 for () {
1171   *P += 1;
1172   if ()
1173     call();
1174   else
1175     ...
1176 ->
1177 tmp = *P
1178 for () {
1179   tmp += 1;
1180   if () {
1181     *P = tmp;
1182     call();
1183     tmp = *P;
1184   } else ...
1185 }
1186 *P = tmp;
1187
1188 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1189 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1190
1191 //===---------------------------------------------------------------------===//
1192
1193 [PHI TRANSLATE GEPs]
1194
1195 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1196 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1197 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1198
1199 bb2:            ; preds = %bb1
1200 ..
1201         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0
1202         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1203
1204 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1205         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1206         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1207         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1208         %11 = load i32* %10, align 4
1209
1210 %11 is fully redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1211
1212 GCC PR33344 is a similar case.
1213
1214 //===---------------------------------------------------------------------===//
1215
1216 [PHI TRANSLATE INDEXED GEPs]  PR5313
1217
1218 Load redundancy elimination for simple loop.  This loop:
1219
1220 void append_text(const char* text,unsigned char * const  io) {
1221   while(*text)
1222     *io=*text++;
1223 }
1224
1225 Compiles to have a fully redundant load in the loop (%2):
1226
1227 define void @append_text(i8* nocapture %text, i8* nocapture %io) nounwind {
1228 entry:
1229   %0 = load i8* %text, align 1                    ; <i8> [#uses=1]
1230   %1 = icmp eq i8 %0, 0                           ; <i1> [#uses=1]
1231   br i1 %1, label %return, label %bb
1232
1233 bb:                                               ; preds = %bb, %entry
1234   %indvar = phi i32 [ 0, %entry ], [ %tmp, %bb ]  ; <i32> [#uses=2]
1235   %text_addr.04 = getelementptr i8* %text, i32 %indvar ; <i8*> [#uses=1]
1236   %2 = load i8* %text_addr.04, align 1            ; <i8> [#uses=1]
1237   store i8 %2, i8* %io, align 1
1238   %tmp = add i32 %indvar, 1                       ; <i32> [#uses=2]
1239   %scevgep = getelementptr i8* %text, i32 %tmp    ; <i8*> [#uses=1]
1240   %3 = load i8* %scevgep, align 1                 ; <i8> [#uses=1]
1241   %4 = icmp eq i8 %3, 0                           ; <i1> [#uses=1]
1242   br i1 %4, label %return, label %bb
1243
1244 return:                                           ; preds = %bb, %entry
1245   ret void
1246 }
1247
1248 //===---------------------------------------------------------------------===//
1249
1250 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1251 GCC testsuite.  There are many pre testcases as ssa-pre-*.c
1252
1253 //===---------------------------------------------------------------------===//
1254
1255 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1256 GCC testsuite.  For example, predcom-1.c is:
1257
1258  for (i = 2; i < 1000; i++)
1259     fib[i] = (fib[i-1] + fib[i - 2]) & 0xffff;
1260
1261 which compiles into:
1262
1263 bb1:            ; preds = %bb1, %bb1.thread
1264         %indvar = phi i32 [ 0, %bb1.thread ], [ %0, %bb1 ]
1265         %i.0.reg2mem.0 = add i32 %indvar, 2
1266         %0 = add i32 %indvar, 1         ; <i32> [#uses=3]
1267         %1 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %0
1268         %2 = load i32* %1, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1269         %3 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %indvar
1270         %4 = load i32* %3, align 4              ; <i32> [#uses=1]
1271         %5 = add i32 %4, %2             ; <i32> [#uses=1]
1272         %6 = and i32 %5, 65535          ; <i32> [#uses=1]
1273         %7 = getelementptr [1000 x i32]* @fib, i32 0, i32 %i.0.reg2mem.0
1274         store i32 %6, i32* %7, align 4
1275         %exitcond = icmp eq i32 %0, 998         ; <i1> [#uses=1]
1276         br i1 %exitcond, label %return, label %bb1
1277
1278 This is basically:
1279   LOAD fib[i+1]
1280   LOAD fib[i]
1281   STORE fib[i+2]
1282
1283 instead of handling this as a loop or other xform, all we'd need to do is teach
1284 load PRE to phi translate the %0 add (i+1) into the predecessor as (i'+1+1) =
1285 (i'+2) (where i' is the previous iteration of i).  This would find the store
1286 which feeds it.
1287
1288 predcom-2.c is apparently the same as predcom-1.c
1289 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1290 store->load.
1291 predcom-4.c seems the same as the rest.
1292
1293
1294 //===---------------------------------------------------------------------===//
1295
1296 Other simple load PRE cases:
1297 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=35287 [LPRE crit edge splitting]
1298
1299 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=34677 (licm does this, LPRE crit edge)
1300   llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | opt -mem2reg -simplifycfg -gvn | llvm-dis
1301
1302 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16799 [BITCAST PHI TRANS]
1303
1304 //===---------------------------------------------------------------------===//
1305
1306 Type based alias analysis:
1307 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1308
1309 //===---------------------------------------------------------------------===//
1310
1311 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1312 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1313 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1314
1315 struct X { int i; };
1316 int foo (int x) {
1317   struct X a;
1318   struct X b;
1319   struct X *p;
1320   a.i = 1;
1321   b.i = 2;
1322   if (x)
1323     p = &a;
1324   else
1325     p = &b;
1326   return p->i;
1327 }
1328
1329 //===---------------------------------------------------------------------===//
1330
1331 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1332 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1333 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as |
1334              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1335 we miss it because we need 1) GEP PHI TRAN, 2) CRIT EDGE 3) MULTIPLE DIFFERENT
1336 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1337
1338 //===---------------------------------------------------------------------===//
1339
1340 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1341 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1342
1343 struct S { int w, x, y, z; };
1344 struct T { int r; struct S s; };
1345 void bar (struct S, int);
1346 void foo (int a, struct T b)
1347 {
1348   struct S *c = 0;
1349   if (a)
1350     c = &b.s;
1351   bar (*c, a);
1352 }
1353
1354 //===---------------------------------------------------------------------===//
1355
1356 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1357
1358 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1359 strcspn("", x) -> 0
1360 strspn("", x) -> 0
1361 strspn(x, "") -> strlen(x)
1362 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1363
1364 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1365
1366 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1367                      int __reject3) {
1368   register size_t __result = 0;
1369   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1370          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1371     ++__result;
1372   return __result;
1373 }
1374
1375 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1376 codegen.
1377
1378 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1379
1380 //===---------------------------------------------------------------------===//
1381
1382 "gas" uses this idiom:
1383   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1384 ..
1385   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1386
1387 Those should be turned into a switch.
1388
1389 //===---------------------------------------------------------------------===//
1390
1391 252.eon contains this interesting code:
1392
1393         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1394         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1395         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1396         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1397         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr,
1398           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1399         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly
1400
1401 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1402
1403         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1404         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)
1405
1406 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1407 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1408 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1409
1410 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1411
1412         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly
1413
1414 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1415 in turn, can be constant folded to "4".
1416
1417 In other code, it contains:
1418
1419         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*
1420         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1421         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly
1422
1423 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1424 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1425
1426 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1427
1428 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1429         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1430         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1431         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1432         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1433         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1434
1435 bb9:            ; preds = %bb8
1436         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly
1437         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1438         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1439
1440 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1441         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly
1442
1443 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1444 improving perf on the bb8->9->10 path.
1445
1446 //===---------------------------------------------------------------------===//
1447
1448 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1449 which looks like:
1450        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0
1451
1452
1453 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1454         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]
1455         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1456         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1457         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172
1458
1459 ...  no stores ...
1460        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1461
1462 bb65:           ; preds = %bb62
1463         store i8 0, i8* %173, align 1
1464         br label %bb72
1465
1466 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1467         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]
1468         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1469
1470 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1471 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1472 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1473 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1474 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1475 strlen!
1476
1477 This pattern repeats several times, basically doing:
1478
1479   A = strlen(P);
1480   P[A-1] = 0;
1481   B = strlen(P);
1482   where it is "obvious" that B = A-1.
1483
1484 //===---------------------------------------------------------------------===//
1485
1486 186.crafty contains this interesting pattern:
1487
1488 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1489                        i8* %30)
1490 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1491 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1492
1493 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1494         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1495
1496 This is basically:
1497   cststr = "abcdef";
1498   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1499      x = strlen(P);
1500      ...
1501
1502 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1503
1504 cststr = "abcdef";
1505 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1506   x = strlen(P);
1507
1508 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1509 redundant.
1510
1511 //===---------------------------------------------------------------------===//
1512
1513 186.crafty also contains this code:
1514
1515 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1516 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1517 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1518 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1519 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909
1520
1521 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1522
1523 //===---------------------------------------------------------------------===//
1524
1525 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1526
1527 call void @llvm.memcpy.i32(
1528         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1529        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1)
1530 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind
1531
1532 It is basically doing:
1533
1534   memcpy(globalarray, "string");
1535   printf(...,  globalarray);
1536
1537 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1538 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1539 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1540 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1541 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1542 globalopt to remove the "stored only" global.
1543
1544 //===---------------------------------------------------------------------===//
1545
1546 This code:
1547
1548 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1549   %tmp0 = load i8* %p
1550   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1551   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1552   ret i32 %tmp2
1553 }
1554
1555 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1556 For example, on x86 this currently gets this:
1557
1558         movb    (%eax), %al
1559         sarb    $5, %al
1560         movsbl  %al, %eax
1561
1562 while it could get this:
1563
1564         movsbl  (%eax), %eax
1565         sarl    $5, %eax
1566
1567 //===---------------------------------------------------------------------===//
1568
1569 GCC PR31029:
1570
1571 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1572 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1573
1574 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1575
1576 //===---------------------------------------------------------------------===//
1577
1578 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1579 for next field in struct (which is at same address).
1580
1581 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1582 the float directly.
1583
1584 //===---------------------------------------------------------------------===//
1585
1586 #include <math.h>
1587 double foo(double a) {    return sin(a); }
1588
1589 This compiles into this on x86-64 Linux:
1590 foo:
1591         subq    $8, %rsp
1592         call    sin
1593         addq    $8, %rsp
1594         ret
1595 vs:
1596
1597 foo:
1598         jmp sin
1599
1600 //===---------------------------------------------------------------------===//
1601
1602 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1603 stuff much more precise.
1604
1605 //===---------------------------------------------------------------------===//
1606
1607 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1608 branch (from gcc PR40072):
1609
1610 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1611 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1612
1613 //===---------------------------------------------------------------------===//
1614
1615 IPSCCP is propagating elements of first class aggregates, but is not propagating
1616 the entire aggregate itself.  This leads it to miss opportunities, for example
1617 in test/Transforms/SCCP/ipsccp-basic.ll:test5b.
1618
1619 //===---------------------------------------------------------------------===//
1620
1621 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1622
1623 Generates this:
1624
1625 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1626 entry:
1627   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1628   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1629   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1630   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1631   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1632   ret i32 %b_addr.0
1633 }
1634
1635 However, it's functionally equivalent to:
1636
1637          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1638
1639 Which generates this:
1640
1641 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1642 entry:
1643   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1644   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1645   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1646   ret i32 %2
1647 }
1648
1649 This can be generalized for other forms:
1650
1651      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1652
1653 //===---------------------------------------------------------------------===//
1654
1655 These two functions produce different code. They shouldn't:
1656
1657 #include <stdint.h>
1658
1659 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1660   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1661   return (b);
1662 }
1663
1664 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1665   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1666   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1667   return (b);
1668 }
1669
1670 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1671 entry:
1672   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1673   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1674   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1675   ret i8 %2
1676 }
1677
1678 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1679 entry:
1680   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1681   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1682   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1683   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1684   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1685   ret i8 %3
1686 }
1687
1688 //===---------------------------------------------------------------------===//