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Viewing changes to lib/Analysis/ScalarEvolutionExpander.cpp

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Sylvestre Ledru
  • Date: 2012-03-29 19:09:51 UTC
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20120329190951-aq83ivog4cg8bxun
Tags: upstream-3.1~svn153643
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 3.1~svn153643

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Lines of Context:
 
1
//===- ScalarEvolutionExpander.cpp - Scalar Evolution Analysis --*- C++ -*-===//
 
2
//
 
3
//                     The LLVM Compiler Infrastructure
 
4
//
 
5
// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
 
6
// License. See LICENSE.TXT for details.
 
7
//
 
8
//===----------------------------------------------------------------------===//
 
9
//
 
10
// This file contains the implementation of the scalar evolution expander,
 
11
// which is used to generate the code corresponding to a given scalar evolution
 
12
// expression.
 
13
//
 
14
//===----------------------------------------------------------------------===//
 
15
 
 
16
#include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
 
17
#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 
18
#include "llvm/IntrinsicInst.h"
 
19
#include "llvm/LLVMContext.h"
 
20
#include "llvm/Support/Debug.h"
 
21
#include "llvm/Target/TargetData.h"
 
22
#include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 
23
#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 
24
 
 
25
using namespace llvm;
 
26
 
 
27
/// ReuseOrCreateCast - Arrange for there to be a cast of V to Ty at IP,
 
28
/// reusing an existing cast if a suitable one exists, moving an existing
 
29
/// cast if a suitable one exists but isn't in the right place, or
 
30
/// creating a new one.
 
31
Value *SCEVExpander::ReuseOrCreateCast(Value *V, Type *Ty,
 
32
                                       Instruction::CastOps Op,
 
33
                                       BasicBlock::iterator IP) {
 
34
  // This function must be called with the builder having a valid insertion
 
35
  // point. It doesn't need to be the actual IP where the uses of the returned
 
36
  // cast will be added, but it must dominate such IP.
 
37
  // We use this precondition to produce a cast that will dominate all its
 
38
  // uses. In particular, this is crucial for the case where the builder's
 
39
  // insertion point *is* the point where we were asked to put the cast.
 
40
  // Since we don't know the the builder's insertion point is actually
 
41
  // where the uses will be added (only that it dominates it), we are
 
42
  // not allowed to move it.
 
43
  BasicBlock::iterator BIP = Builder.GetInsertPoint();
 
44
 
 
45
  Instruction *Ret = NULL;
 
46
 
 
47
  // Check to see if there is already a cast!
 
48
  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
 
49
       UI != E; ++UI) {
 
50
    User *U = *UI;
 
51
    if (U->getType() == Ty)
 
52
      if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U))
 
53
        if (CI->getOpcode() == Op) {
 
54
          // If the cast isn't where we want it, create a new cast at IP.
 
55
          // Likewise, do not reuse a cast at BIP because it must dominate
 
56
          // instructions that might be inserted before BIP.
 
57
          if (BasicBlock::iterator(CI) != IP || BIP == IP) {
 
58
            // Create a new cast, and leave the old cast in place in case
 
59
            // it is being used as an insert point. Clear its operand
 
60
            // so that it doesn't hold anything live.
 
61
            Ret = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", IP);
 
62
            Ret->takeName(CI);
 
63
            CI->replaceAllUsesWith(Ret);
 
64
            CI->setOperand(0, UndefValue::get(V->getType()));
 
65
            break;
 
66
          }
 
67
          Ret = CI;
 
68
          break;
 
69
        }
 
70
  }
 
71
 
 
72
  // Create a new cast.
 
73
  if (!Ret)
 
74
    Ret = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), IP);
 
75
 
 
76
  // We assert at the end of the function since IP might point to an
 
77
  // instruction with different dominance properties than a cast
 
78
  // (an invoke for example) and not dominate BIP (but the cast does).
 
79
  assert(SE.DT->dominates(Ret, BIP));
 
80
 
 
81
  rememberInstruction(Ret);
 
82
  return Ret;
 
83
}
 
84
 
 
85
/// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
 
86
/// which must be possible with a noop cast, doing what we can to share
 
87
/// the casts.
 
88
Value *SCEVExpander::InsertNoopCastOfTo(Value *V, Type *Ty) {
 
89
  Instruction::CastOps Op = CastInst::getCastOpcode(V, false, Ty, false);
 
90
  assert((Op == Instruction::BitCast ||
 
91
          Op == Instruction::PtrToInt ||
 
92
          Op == Instruction::IntToPtr) &&
 
93
         "InsertNoopCastOfTo cannot perform non-noop casts!");
 
94
  assert(SE.getTypeSizeInBits(V->getType()) == SE.getTypeSizeInBits(Ty) &&
 
95
         "InsertNoopCastOfTo cannot change sizes!");
 
96
 
 
97
  // Short-circuit unnecessary bitcasts.
 
98
  if (Op == Instruction::BitCast) {
 
99
    if (V->getType() == Ty)
 
100
      return V;
 
101
    if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 
102
      if (CI->getOperand(0)->getType() == Ty)
 
103
        return CI->getOperand(0);
 
104
    }
 
105
  }
 
106
  // Short-circuit unnecessary inttoptr<->ptrtoint casts.
 
107
  if ((Op == Instruction::PtrToInt || Op == Instruction::IntToPtr) &&
 
108
      SE.getTypeSizeInBits(Ty) == SE.getTypeSizeInBits(V->getType())) {
 
109
    if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 
110
      if ((CI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 
111
           CI->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) &&
 
112
          SE.getTypeSizeInBits(CI->getType()) ==
 
113
          SE.getTypeSizeInBits(CI->getOperand(0)->getType()))
 
114
        return CI->getOperand(0);
 
115
    if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 
116
      if ((CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 
117
           CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) &&
 
118
          SE.getTypeSizeInBits(CE->getType()) ==
 
119
          SE.getTypeSizeInBits(CE->getOperand(0)->getType()))
 
120
        return CE->getOperand(0);
 
121
  }
 
122
 
 
123
  // Fold a cast of a constant.
 
124
  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 
125
    return ConstantExpr::getCast(Op, C, Ty);
 
126
 
 
127
  // Cast the argument at the beginning of the entry block, after
 
128
  // any bitcasts of other arguments.
 
129
  if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
 
130
    BasicBlock::iterator IP = A->getParent()->getEntryBlock().begin();
 
131
    while ((isa<BitCastInst>(IP) &&
 
132
            isa<Argument>(cast<BitCastInst>(IP)->getOperand(0)) &&
 
133
            cast<BitCastInst>(IP)->getOperand(0) != A) ||
 
134
           isa<DbgInfoIntrinsic>(IP) ||
 
135
           isa<LandingPadInst>(IP))
 
136
      ++IP;
 
137
    return ReuseOrCreateCast(A, Ty, Op, IP);
 
138
  }
 
139
 
 
140
  // Cast the instruction immediately after the instruction.
 
141
  Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 
142
  BasicBlock::iterator IP = I; ++IP;
 
143
  if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 
144
    IP = II->getNormalDest()->begin();
 
145
  while (isa<PHINode>(IP) || isa<LandingPadInst>(IP))
 
146
    ++IP;
 
147
  return ReuseOrCreateCast(I, Ty, Op, IP);
 
148
}
 
149
 
 
150
/// InsertBinop - Insert the specified binary operator, doing a small amount
 
151
/// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
 
152
Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
 
153
                                 Value *LHS, Value *RHS) {
 
154
  // Fold a binop with constant operands.
 
155
  if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
 
156
    if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
 
157
      return ConstantExpr::get(Opcode, CLHS, CRHS);
 
158
 
 
159
  // Do a quick scan to see if we have this binop nearby.  If so, reuse it.
 
160
  unsigned ScanLimit = 6;
 
161
  BasicBlock::iterator BlockBegin = Builder.GetInsertBlock()->begin();
 
162
  // Scanning starts from the last instruction before the insertion point.
 
163
  BasicBlock::iterator IP = Builder.GetInsertPoint();
 
164
  if (IP != BlockBegin) {
 
165
    --IP;
 
166
    for (; ScanLimit; --IP, --ScanLimit) {
 
167
      // Don't count dbg.value against the ScanLimit, to avoid perturbing the
 
168
      // generated code.
 
169
      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
 
170
        ScanLimit++;
 
171
      if (IP->getOpcode() == (unsigned)Opcode && IP->getOperand(0) == LHS &&
 
172
          IP->getOperand(1) == RHS)
 
173
        return IP;
 
174
      if (IP == BlockBegin) break;
 
175
    }
 
176
  }
 
177
 
 
178
  // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
 
179
  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
180
  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
181
 
 
182
  // Move the insertion point out of as many loops as we can.
 
183
  while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
 
184
    if (!L->isLoopInvariant(LHS) || !L->isLoopInvariant(RHS)) break;
 
185
    BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
 
186
    if (!Preheader) break;
 
187
 
 
188
    // Ok, move up a level.
 
189
    Builder.SetInsertPoint(Preheader, Preheader->getTerminator());
 
190
  }
 
191
 
 
192
  // If we haven't found this binop, insert it.
 
193
  Instruction *BO = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opcode, LHS, RHS));
 
194
  BO->setDebugLoc(SaveInsertPt->getDebugLoc());
 
195
  rememberInstruction(BO);
 
196
 
 
197
  // Restore the original insert point.
 
198
  if (SaveInsertBB)
 
199
    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
200
 
 
201
  return BO;
 
202
}
 
203
 
 
204
/// FactorOutConstant - Test if S is divisible by Factor, using signed
 
205
/// division. If so, update S with Factor divided out and return true.
 
206
/// S need not be evenly divisible if a reasonable remainder can be
 
207
/// computed.
 
208
/// TODO: When ScalarEvolution gets a SCEVSDivExpr, this can be made
 
209
/// unnecessary; in its place, just signed-divide Ops[i] by the scale and
 
210
/// check to see if the divide was folded.
 
211
static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
 
212
                              const SCEV *&Remainder,
 
213
                              const SCEV *Factor,
 
214
                              ScalarEvolution &SE,
 
215
                              const TargetData *TD) {
 
216
  // Everything is divisible by one.
 
217
  if (Factor->isOne())
 
218
    return true;
 
219
 
 
220
  // x/x == 1.
 
221
  if (S == Factor) {
 
222
    S = SE.getConstant(S->getType(), 1);
 
223
    return true;
 
224
  }
 
225
 
 
226
  // For a Constant, check for a multiple of the given factor.
 
227
  if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
 
228
    // 0/x == 0.
 
229
    if (C->isZero())
 
230
      return true;
 
231
    // Check for divisibility.
 
232
    if (const SCEVConstant *FC = dyn_cast<SCEVConstant>(Factor)) {
 
233
      ConstantInt *CI =
 
234
        ConstantInt::get(SE.getContext(),
 
235
                         C->getValue()->getValue().sdiv(
 
236
                                                   FC->getValue()->getValue()));
 
237
      // If the quotient is zero and the remainder is non-zero, reject
 
238
      // the value at this scale. It will be considered for subsequent
 
239
      // smaller scales.
 
240
      if (!CI->isZero()) {
 
241
        const SCEV *Div = SE.getConstant(CI);
 
242
        S = Div;
 
243
        Remainder =
 
244
          SE.getAddExpr(Remainder,
 
245
                        SE.getConstant(C->getValue()->getValue().srem(
 
246
                                                  FC->getValue()->getValue())));
 
247
        return true;
 
248
      }
 
249
    }
 
250
  }
 
251
 
 
252
  // In a Mul, check if there is a constant operand which is a multiple
 
253
  // of the given factor.
 
254
  if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
 
255
    if (TD) {
 
256
      // With TargetData, the size is known. Check if there is a constant
 
257
      // operand which is a multiple of the given factor. If so, we can
 
258
      // factor it.
 
259
      const SCEVConstant *FC = cast<SCEVConstant>(Factor);
 
260
      if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0)))
 
261
        if (!C->getValue()->getValue().srem(FC->getValue()->getValue())) {
 
262
          SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(M->op_begin(), M->op_end());
 
263
          NewMulOps[0] =
 
264
            SE.getConstant(C->getValue()->getValue().sdiv(
 
265
                                                   FC->getValue()->getValue()));
 
266
          S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
 
267
          return true;
 
268
        }
 
269
    } else {
 
270
      // Without TargetData, check if Factor can be factored out of any of the
 
271
      // Mul's operands. If so, we can just remove it.
 
272
      for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 
273
        const SCEV *SOp = M->getOperand(i);
 
274
        const SCEV *Remainder = SE.getConstant(SOp->getType(), 0);
 
275
        if (FactorOutConstant(SOp, Remainder, Factor, SE, TD) &&
 
276
            Remainder->isZero()) {
 
277
          SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(M->op_begin(), M->op_end());
 
278
          NewMulOps[i] = SOp;
 
279
          S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
 
280
          return true;
 
281
        }
 
282
      }
 
283
    }
 
284
  }
 
285
 
 
286
  // In an AddRec, check if both start and step are divisible.
 
287
  if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
 
288
    const SCEV *Step = A->getStepRecurrence(SE);
 
289
    const SCEV *StepRem = SE.getConstant(Step->getType(), 0);
 
290
    if (!FactorOutConstant(Step, StepRem, Factor, SE, TD))
 
291
      return false;
 
292
    if (!StepRem->isZero())
 
293
      return false;
 
294
    const SCEV *Start = A->getStart();
 
295
    if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE, TD))
 
296
      return false;
 
297
    // FIXME: can use A->getNoWrapFlags(FlagNW)
 
298
    S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap);
 
299
    return true;
 
300
  }
 
301
 
 
302
  return false;
 
303
}
 
304
 
 
305
/// SimplifyAddOperands - Sort and simplify a list of add operands. NumAddRecs
 
306
/// is the number of SCEVAddRecExprs present, which are kept at the end of
 
307
/// the list.
 
308
///
 
309
static void SimplifyAddOperands(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
 
310
                                Type *Ty,
 
311
                                ScalarEvolution &SE) {
 
312
  unsigned NumAddRecs = 0;
 
313
  for (unsigned i = Ops.size(); i > 0 && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[i-1]); --i)
 
314
    ++NumAddRecs;
 
315
  // Group Ops into non-addrecs and addrecs.
 
316
  SmallVector<const SCEV *, 8> NoAddRecs(Ops.begin(), Ops.end() - NumAddRecs);
 
317
  SmallVector<const SCEV *, 8> AddRecs(Ops.end() - NumAddRecs, Ops.end());
 
318
  // Let ScalarEvolution sort and simplify the non-addrecs list.
 
319
  const SCEV *Sum = NoAddRecs.empty() ?
 
320
                    SE.getConstant(Ty, 0) :
 
321
                    SE.getAddExpr(NoAddRecs);
 
322
  // If it returned an add, use the operands. Otherwise it simplified
 
323
  // the sum into a single value, so just use that.
 
324
  Ops.clear();
 
325
  if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Sum))
 
326
    Ops.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
 
327
  else if (!Sum->isZero())
 
328
    Ops.push_back(Sum);
 
329
  // Then append the addrecs.
 
330
  Ops.append(AddRecs.begin(), AddRecs.end());
 
331
}
 
332
 
 
333
/// SplitAddRecs - Flatten a list of add operands, moving addrec start values
 
334
/// out to the top level. For example, convert {a + b,+,c} to a, b, {0,+,d}.
 
335
/// This helps expose more opportunities for folding parts of the expressions
 
336
/// into GEP indices.
 
337
///
 
338
static void SplitAddRecs(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
 
339
                         Type *Ty,
 
340
                         ScalarEvolution &SE) {
 
341
  // Find the addrecs.
 
342
  SmallVector<const SCEV *, 8> AddRecs;
 
343
  for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 
344
    while (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[i])) {
 
345
      const SCEV *Start = A->getStart();
 
346
      if (Start->isZero()) break;
 
347
      const SCEV *Zero = SE.getConstant(Ty, 0);
 
348
      AddRecs.push_back(SE.getAddRecExpr(Zero,
 
349
                                         A->getStepRecurrence(SE),
 
350
                                         A->getLoop(),
 
351
                                         // FIXME: A->getNoWrapFlags(FlagNW)
 
352
                                         SCEV::FlagAnyWrap));
 
353
      if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start)) {
 
354
        Ops[i] = Zero;
 
355
        Ops.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
 
356
        e += Add->getNumOperands();
 
357
      } else {
 
358
        Ops[i] = Start;
 
359
      }
 
360
    }
 
361
  if (!AddRecs.empty()) {
 
362
    // Add the addrecs onto the end of the list.
 
363
    Ops.append(AddRecs.begin(), AddRecs.end());
 
364
    // Resort the operand list, moving any constants to the front.
 
365
    SimplifyAddOperands(Ops, Ty, SE);
 
366
  }
 
367
}
 
368
 
 
369
/// expandAddToGEP - Expand an addition expression with a pointer type into
 
370
/// a GEP instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr. This helps
 
371
/// BasicAliasAnalysis and other passes analyze the result. See the rules
 
372
/// for getelementptr vs. inttoptr in
 
373
/// http://llvm.org/docs/LangRef.html#pointeraliasing
 
374
/// for details.
 
375
///
 
376
/// Design note: The correctness of using getelementptr here depends on
 
377
/// ScalarEvolution not recognizing inttoptr and ptrtoint operators, as
 
378
/// they may introduce pointer arithmetic which may not be safely converted
 
379
/// into getelementptr.
 
380
///
 
381
/// Design note: It might seem desirable for this function to be more
 
382
/// loop-aware. If some of the indices are loop-invariant while others
 
383
/// aren't, it might seem desirable to emit multiple GEPs, keeping the
 
384
/// loop-invariant portions of the overall computation outside the loop.
 
385
/// However, there are a few reasons this is not done here. Hoisting simple
 
386
/// arithmetic is a low-level optimization that often isn't very
 
387
/// important until late in the optimization process. In fact, passes
 
388
/// like InstructionCombining will combine GEPs, even if it means
 
389
/// pushing loop-invariant computation down into loops, so even if the
 
390
/// GEPs were split here, the work would quickly be undone. The
 
391
/// LoopStrengthReduction pass, which is usually run quite late (and
 
392
/// after the last InstructionCombining pass), takes care of hoisting
 
393
/// loop-invariant portions of expressions, after considering what
 
394
/// can be folded using target addressing modes.
 
395
///
 
396
Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
 
397
                                    const SCEV *const *op_end,
 
398
                                    PointerType *PTy,
 
399
                                    Type *Ty,
 
400
                                    Value *V) {
 
401
  Type *ElTy = PTy->getElementType();
 
402
  SmallVector<Value *, 4> GepIndices;
 
403
  SmallVector<const SCEV *, 8> Ops(op_begin, op_end);
 
404
  bool AnyNonZeroIndices = false;
 
405
 
 
406
  // Split AddRecs up into parts as either of the parts may be usable
 
407
  // without the other.
 
408
  SplitAddRecs(Ops, Ty, SE);
 
409
 
 
410
  // Descend down the pointer's type and attempt to convert the other
 
411
  // operands into GEP indices, at each level. The first index in a GEP
 
412
  // indexes into the array implied by the pointer operand; the rest of
 
413
  // the indices index into the element or field type selected by the
 
414
  // preceding index.
 
415
  for (;;) {
 
416
    // If the scale size is not 0, attempt to factor out a scale for
 
417
    // array indexing.
 
418
    SmallVector<const SCEV *, 8> ScaledOps;
 
419
    if (ElTy->isSized()) {
 
420
      const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(ElTy);
 
421
      if (!ElSize->isZero()) {
 
422
        SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
 
423
        for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 
424
          const SCEV *Op = Ops[i];
 
425
          const SCEV *Remainder = SE.getConstant(Ty, 0);
 
426
          if (FactorOutConstant(Op, Remainder, ElSize, SE, SE.TD)) {
 
427
            // Op now has ElSize factored out.
 
428
            ScaledOps.push_back(Op);
 
429
            if (!Remainder->isZero())
 
430
              NewOps.push_back(Remainder);
 
431
            AnyNonZeroIndices = true;
 
432
          } else {
 
433
            // The operand was not divisible, so add it to the list of operands
 
434
            // we'll scan next iteration.
 
435
            NewOps.push_back(Ops[i]);
 
436
          }
 
437
        }
 
438
        // If we made any changes, update Ops.
 
439
        if (!ScaledOps.empty()) {
 
440
          Ops = NewOps;
 
441
          SimplifyAddOperands(Ops, Ty, SE);
 
442
        }
 
443
      }
 
444
    }
 
445
 
 
446
    // Record the scaled array index for this level of the type. If
 
447
    // we didn't find any operands that could be factored, tentatively
 
448
    // assume that element zero was selected (since the zero offset
 
449
    // would obviously be folded away).
 
450
    Value *Scaled = ScaledOps.empty() ?
 
451
                    Constant::getNullValue(Ty) :
 
452
                    expandCodeFor(SE.getAddExpr(ScaledOps), Ty);
 
453
    GepIndices.push_back(Scaled);
 
454
 
 
455
    // Collect struct field index operands.
 
456
    while (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElTy)) {
 
457
      bool FoundFieldNo = false;
 
458
      // An empty struct has no fields.
 
459
      if (STy->getNumElements() == 0) break;
 
460
      if (SE.TD) {
 
461
        // With TargetData, field offsets are known. See if a constant offset
 
462
        // falls within any of the struct fields.
 
463
        if (Ops.empty()) break;
 
464
        if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0]))
 
465
          if (SE.getTypeSizeInBits(C->getType()) <= 64) {
 
466
            const StructLayout &SL = *SE.TD->getStructLayout(STy);
 
467
            uint64_t FullOffset = C->getValue()->getZExtValue();
 
468
            if (FullOffset < SL.getSizeInBytes()) {
 
469
              unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(FullOffset);
 
470
              GepIndices.push_back(
 
471
                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()), ElIdx));
 
472
              ElTy = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 
473
              Ops[0] =
 
474
                SE.getConstant(Ty, FullOffset - SL.getElementOffset(ElIdx));
 
475
              AnyNonZeroIndices = true;
 
476
              FoundFieldNo = true;
 
477
            }
 
478
          }
 
479
      } else {
 
480
        // Without TargetData, just check for an offsetof expression of the
 
481
        // appropriate struct type.
 
482
        for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 
483
          if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Ops[i])) {
 
484
            Type *CTy;
 
485
            Constant *FieldNo;
 
486
            if (U->isOffsetOf(CTy, FieldNo) && CTy == STy) {
 
487
              GepIndices.push_back(FieldNo);
 
488
              ElTy =
 
489
                STy->getTypeAtIndex(cast<ConstantInt>(FieldNo)->getZExtValue());
 
490
              Ops[i] = SE.getConstant(Ty, 0);
 
491
              AnyNonZeroIndices = true;
 
492
              FoundFieldNo = true;
 
493
              break;
 
494
            }
 
495
          }
 
496
      }
 
497
      // If no struct field offsets were found, tentatively assume that
 
498
      // field zero was selected (since the zero offset would obviously
 
499
      // be folded away).
 
500
      if (!FoundFieldNo) {
 
501
        ElTy = STy->getTypeAtIndex(0u);
 
502
        GepIndices.push_back(
 
503
          Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Ty->getContext())));
 
504
      }
 
505
    }
 
506
 
 
507
    if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(ElTy))
 
508
      ElTy = ATy->getElementType();
 
509
    else
 
510
      break;
 
511
  }
 
512
 
 
513
  // If none of the operands were convertible to proper GEP indices, cast
 
514
  // the base to i8* and do an ugly getelementptr with that. It's still
 
515
  // better than ptrtoint+arithmetic+inttoptr at least.
 
516
  if (!AnyNonZeroIndices) {
 
517
    // Cast the base to i8*.
 
518
    V = InsertNoopCastOfTo(V,
 
519
       Type::getInt8PtrTy(Ty->getContext(), PTy->getAddressSpace()));
 
520
 
 
521
    assert(!isa<Instruction>(V) ||
 
522
           SE.DT->dominates(cast<Instruction>(V), Builder.GetInsertPoint()));
 
523
 
 
524
    // Expand the operands for a plain byte offset.
 
525
    Value *Idx = expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty);
 
526
 
 
527
    // Fold a GEP with constant operands.
 
528
    if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(V))
 
529
      if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Idx))
 
530
        return ConstantExpr::getGetElementPtr(CLHS, CRHS);
 
531
 
 
532
    // Do a quick scan to see if we have this GEP nearby.  If so, reuse it.
 
533
    unsigned ScanLimit = 6;
 
534
    BasicBlock::iterator BlockBegin = Builder.GetInsertBlock()->begin();
 
535
    // Scanning starts from the last instruction before the insertion point.
 
536
    BasicBlock::iterator IP = Builder.GetInsertPoint();
 
537
    if (IP != BlockBegin) {
 
538
      --IP;
 
539
      for (; ScanLimit; --IP, --ScanLimit) {
 
540
        // Don't count dbg.value against the ScanLimit, to avoid perturbing the
 
541
        // generated code.
 
542
        if (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
 
543
          ScanLimit++;
 
544
        if (IP->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
 
545
            IP->getOperand(0) == V && IP->getOperand(1) == Idx)
 
546
          return IP;
 
547
        if (IP == BlockBegin) break;
 
548
      }
 
549
    }
 
550
 
 
551
    // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
 
552
    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
553
    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
554
 
 
555
    // Move the insertion point out of as many loops as we can.
 
556
    while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
 
557
      if (!L->isLoopInvariant(V) || !L->isLoopInvariant(Idx)) break;
 
558
      BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
 
559
      if (!Preheader) break;
 
560
 
 
561
      // Ok, move up a level.
 
562
      Builder.SetInsertPoint(Preheader, Preheader->getTerminator());
 
563
    }
 
564
 
 
565
    // Emit a GEP.
 
566
    Value *GEP = Builder.CreateGEP(V, Idx, "uglygep");
 
567
    rememberInstruction(GEP);
 
568
 
 
569
    // Restore the original insert point.
 
570
    if (SaveInsertBB)
 
571
      restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
572
 
 
573
    return GEP;
 
574
  }
 
575
 
 
576
  // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
 
577
  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
578
  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
579
 
 
580
  // Move the insertion point out of as many loops as we can.
 
581
  while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
 
582
    if (!L->isLoopInvariant(V)) break;
 
583
 
 
584
    bool AnyIndexNotLoopInvariant = false;
 
585
    for (SmallVectorImpl<Value *>::const_iterator I = GepIndices.begin(),
 
586
         E = GepIndices.end(); I != E; ++I)
 
587
      if (!L->isLoopInvariant(*I)) {
 
588
        AnyIndexNotLoopInvariant = true;
 
589
        break;
 
590
      }
 
591
    if (AnyIndexNotLoopInvariant)
 
592
      break;
 
593
 
 
594
    BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
 
595
    if (!Preheader) break;
 
596
 
 
597
    // Ok, move up a level.
 
598
    Builder.SetInsertPoint(Preheader, Preheader->getTerminator());
 
599
  }
 
600
 
 
601
  // Insert a pretty getelementptr. Note that this GEP is not marked inbounds,
 
602
  // because ScalarEvolution may have changed the address arithmetic to
 
603
  // compute a value which is beyond the end of the allocated object.
 
604
  Value *Casted = V;
 
605
  if (V->getType() != PTy)
 
606
    Casted = InsertNoopCastOfTo(Casted, PTy);
 
607
  Value *GEP = Builder.CreateGEP(Casted,
 
608
                                 GepIndices,
 
609
                                 "scevgep");
 
610
  Ops.push_back(SE.getUnknown(GEP));
 
611
  rememberInstruction(GEP);
 
612
 
 
613
  // Restore the original insert point.
 
614
  if (SaveInsertBB)
 
615
    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
616
 
 
617
  return expand(SE.getAddExpr(Ops));
 
618
}
 
619
 
 
620
/// PickMostRelevantLoop - Given two loops pick the one that's most relevant for
 
621
/// SCEV expansion. If they are nested, this is the most nested. If they are
 
622
/// neighboring, pick the later.
 
623
static const Loop *PickMostRelevantLoop(const Loop *A, const Loop *B,
 
624
                                        DominatorTree &DT) {
 
625
  if (!A) return B;
 
626
  if (!B) return A;
 
627
  if (A->contains(B)) return B;
 
628
  if (B->contains(A)) return A;
 
629
  if (DT.dominates(A->getHeader(), B->getHeader())) return B;
 
630
  if (DT.dominates(B->getHeader(), A->getHeader())) return A;
 
631
  return A; // Arbitrarily break the tie.
 
632
}
 
633
 
 
634
/// getRelevantLoop - Get the most relevant loop associated with the given
 
635
/// expression, according to PickMostRelevantLoop.
 
636
const Loop *SCEVExpander::getRelevantLoop(const SCEV *S) {
 
637
  // Test whether we've already computed the most relevant loop for this SCEV.
 
638
  std::pair<DenseMap<const SCEV *, const Loop *>::iterator, bool> Pair =
 
639
    RelevantLoops.insert(std::make_pair(S, static_cast<const Loop *>(0)));
 
640
  if (!Pair.second)
 
641
    return Pair.first->second;
 
642
 
 
643
  if (isa<SCEVConstant>(S))
 
644
    // A constant has no relevant loops.
 
645
    return 0;
 
646
  if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
 
647
    if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U->getValue()))
 
648
      return Pair.first->second = SE.LI->getLoopFor(I->getParent());
 
649
    // A non-instruction has no relevant loops.
 
650
    return 0;
 
651
  }
 
652
  if (const SCEVNAryExpr *N = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(S)) {
 
653
    const Loop *L = 0;
 
654
    if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
 
655
      L = AR->getLoop();
 
656
    for (SCEVNAryExpr::op_iterator I = N->op_begin(), E = N->op_end();
 
657
         I != E; ++I)
 
658
      L = PickMostRelevantLoop(L, getRelevantLoop(*I), *SE.DT);
 
659
    return RelevantLoops[N] = L;
 
660
  }
 
661
  if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S)) {
 
662
    const Loop *Result = getRelevantLoop(C->getOperand());
 
663
    return RelevantLoops[C] = Result;
 
664
  }
 
665
  if (const SCEVUDivExpr *D = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
 
666
    const Loop *Result =
 
667
      PickMostRelevantLoop(getRelevantLoop(D->getLHS()),
 
668
                           getRelevantLoop(D->getRHS()),
 
669
                           *SE.DT);
 
670
    return RelevantLoops[D] = Result;
 
671
  }
 
672
  llvm_unreachable("Unexpected SCEV type!");
 
673
}
 
674
 
 
675
namespace {
 
676
 
 
677
/// LoopCompare - Compare loops by PickMostRelevantLoop.
 
678
class LoopCompare {
 
679
  DominatorTree &DT;
 
680
public:
 
681
  explicit LoopCompare(DominatorTree &dt) : DT(dt) {}
 
682
 
 
683
  bool operator()(std::pair<const Loop *, const SCEV *> LHS,
 
684
                  std::pair<const Loop *, const SCEV *> RHS) const {
 
685
    // Keep pointer operands sorted at the end.
 
686
    if (LHS.second->getType()->isPointerTy() !=
 
687
        RHS.second->getType()->isPointerTy())
 
688
      return LHS.second->getType()->isPointerTy();
 
689
 
 
690
    // Compare loops with PickMostRelevantLoop.
 
691
    if (LHS.first != RHS.first)
 
692
      return PickMostRelevantLoop(LHS.first, RHS.first, DT) != LHS.first;
 
693
 
 
694
    // If one operand is a non-constant negative and the other is not,
 
695
    // put the non-constant negative on the right so that a sub can
 
696
    // be used instead of a negate and add.
 
697
    if (LHS.second->isNonConstantNegative()) {
 
698
      if (!RHS.second->isNonConstantNegative())
 
699
        return false;
 
700
    } else if (RHS.second->isNonConstantNegative())
 
701
      return true;
 
702
 
 
703
    // Otherwise they are equivalent according to this comparison.
 
704
    return false;
 
705
  }
 
706
};
 
707
 
 
708
}
 
709
 
 
710
Value *SCEVExpander::visitAddExpr(const SCEVAddExpr *S) {
 
711
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
712
 
 
713
  // Collect all the add operands in a loop, along with their associated loops.
 
714
  // Iterate in reverse so that constants are emitted last, all else equal, and
 
715
  // so that pointer operands are inserted first, which the code below relies on
 
716
  // to form more involved GEPs.
 
717
  SmallVector<std::pair<const Loop *, const SCEV *>, 8> OpsAndLoops;
 
718
  for (std::reverse_iterator<SCEVAddExpr::op_iterator> I(S->op_end()),
 
719
       E(S->op_begin()); I != E; ++I)
 
720
    OpsAndLoops.push_back(std::make_pair(getRelevantLoop(*I), *I));
 
721
 
 
722
  // Sort by loop. Use a stable sort so that constants follow non-constants and
 
723
  // pointer operands precede non-pointer operands.
 
724
  std::stable_sort(OpsAndLoops.begin(), OpsAndLoops.end(), LoopCompare(*SE.DT));
 
725
 
 
726
  // Emit instructions to add all the operands. Hoist as much as possible
 
727
  // out of loops, and form meaningful getelementptrs where possible.
 
728
  Value *Sum = 0;
 
729
  for (SmallVectorImpl<std::pair<const Loop *, const SCEV *> >::iterator
 
730
       I = OpsAndLoops.begin(), E = OpsAndLoops.end(); I != E; ) {
 
731
    const Loop *CurLoop = I->first;
 
732
    const SCEV *Op = I->second;
 
733
    if (!Sum) {
 
734
      // This is the first operand. Just expand it.
 
735
      Sum = expand(Op);
 
736
      ++I;
 
737
    } else if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Sum->getType())) {
 
738
      // The running sum expression is a pointer. Try to form a getelementptr
 
739
      // at this level with that as the base.
 
740
      SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps;
 
741
      for (; I != E && I->first == CurLoop; ++I) {
 
742
        // If the operand is SCEVUnknown and not instructions, peek through
 
743
        // it, to enable more of it to be folded into the GEP.
 
744
        const SCEV *X = I->second;
 
745
        if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(X))
 
746
          if (!isa<Instruction>(U->getValue()))
 
747
            X = SE.getSCEV(U->getValue());
 
748
        NewOps.push_back(X);
 
749
      }
 
750
      Sum = expandAddToGEP(NewOps.begin(), NewOps.end(), PTy, Ty, Sum);
 
751
    } else if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Op->getType())) {
 
752
      // The running sum is an integer, and there's a pointer at this level.
 
753
      // Try to form a getelementptr. If the running sum is instructions,
 
754
      // use a SCEVUnknown to avoid re-analyzing them.
 
755
      SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps;
 
756
      NewOps.push_back(isa<Instruction>(Sum) ? SE.getUnknown(Sum) :
 
757
                                               SE.getSCEV(Sum));
 
758
      for (++I; I != E && I->first == CurLoop; ++I)
 
759
        NewOps.push_back(I->second);
 
760
      Sum = expandAddToGEP(NewOps.begin(), NewOps.end(), PTy, Ty, expand(Op));
 
761
    } else if (Op->isNonConstantNegative()) {
 
762
      // Instead of doing a negate and add, just do a subtract.
 
763
      Value *W = expandCodeFor(SE.getNegativeSCEV(Op), Ty);
 
764
      Sum = InsertNoopCastOfTo(Sum, Ty);
 
765
      Sum = InsertBinop(Instruction::Sub, Sum, W);
 
766
      ++I;
 
767
    } else {
 
768
      // A simple add.
 
769
      Value *W = expandCodeFor(Op, Ty);
 
770
      Sum = InsertNoopCastOfTo(Sum, Ty);
 
771
      // Canonicalize a constant to the RHS.
 
772
      if (isa<Constant>(Sum)) std::swap(Sum, W);
 
773
      Sum = InsertBinop(Instruction::Add, Sum, W);
 
774
      ++I;
 
775
    }
 
776
  }
 
777
 
 
778
  return Sum;
 
779
}
 
780
 
 
781
Value *SCEVExpander::visitMulExpr(const SCEVMulExpr *S) {
 
782
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
783
 
 
784
  // Collect all the mul operands in a loop, along with their associated loops.
 
785
  // Iterate in reverse so that constants are emitted last, all else equal.
 
786
  SmallVector<std::pair<const Loop *, const SCEV *>, 8> OpsAndLoops;
 
787
  for (std::reverse_iterator<SCEVMulExpr::op_iterator> I(S->op_end()),
 
788
       E(S->op_begin()); I != E; ++I)
 
789
    OpsAndLoops.push_back(std::make_pair(getRelevantLoop(*I), *I));
 
790
 
 
791
  // Sort by loop. Use a stable sort so that constants follow non-constants.
 
792
  std::stable_sort(OpsAndLoops.begin(), OpsAndLoops.end(), LoopCompare(*SE.DT));
 
793
 
 
794
  // Emit instructions to mul all the operands. Hoist as much as possible
 
795
  // out of loops.
 
796
  Value *Prod = 0;
 
797
  for (SmallVectorImpl<std::pair<const Loop *, const SCEV *> >::iterator
 
798
       I = OpsAndLoops.begin(), E = OpsAndLoops.end(); I != E; ) {
 
799
    const SCEV *Op = I->second;
 
800
    if (!Prod) {
 
801
      // This is the first operand. Just expand it.
 
802
      Prod = expand(Op);
 
803
      ++I;
 
804
    } else if (Op->isAllOnesValue()) {
 
805
      // Instead of doing a multiply by negative one, just do a negate.
 
806
      Prod = InsertNoopCastOfTo(Prod, Ty);
 
807
      Prod = InsertBinop(Instruction::Sub, Constant::getNullValue(Ty), Prod);
 
808
      ++I;
 
809
    } else {
 
810
      // A simple mul.
 
811
      Value *W = expandCodeFor(Op, Ty);
 
812
      Prod = InsertNoopCastOfTo(Prod, Ty);
 
813
      // Canonicalize a constant to the RHS.
 
814
      if (isa<Constant>(Prod)) std::swap(Prod, W);
 
815
      Prod = InsertBinop(Instruction::Mul, Prod, W);
 
816
      ++I;
 
817
    }
 
818
  }
 
819
 
 
820
  return Prod;
 
821
}
 
822
 
 
823
Value *SCEVExpander::visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *S) {
 
824
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
825
 
 
826
  Value *LHS = expandCodeFor(S->getLHS(), Ty);
 
827
  if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(S->getRHS())) {
 
828
    const APInt &RHS = SC->getValue()->getValue();
 
829
    if (RHS.isPowerOf2())
 
830
      return InsertBinop(Instruction::LShr, LHS,
 
831
                         ConstantInt::get(Ty, RHS.logBase2()));
 
832
  }
 
833
 
 
834
  Value *RHS = expandCodeFor(S->getRHS(), Ty);
 
835
  return InsertBinop(Instruction::UDiv, LHS, RHS);
 
836
}
 
837
 
 
838
/// Move parts of Base into Rest to leave Base with the minimal
 
839
/// expression that provides a pointer operand suitable for a
 
840
/// GEP expansion.
 
841
static void ExposePointerBase(const SCEV *&Base, const SCEV *&Rest,
 
842
                              ScalarEvolution &SE) {
 
843
  while (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Base)) {
 
844
    Base = A->getStart();
 
845
    Rest = SE.getAddExpr(Rest,
 
846
                         SE.getAddRecExpr(SE.getConstant(A->getType(), 0),
 
847
                                          A->getStepRecurrence(SE),
 
848
                                          A->getLoop(),
 
849
                                          // FIXME: A->getNoWrapFlags(FlagNW)
 
850
                                          SCEV::FlagAnyWrap));
 
851
  }
 
852
  if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Base)) {
 
853
    Base = A->getOperand(A->getNumOperands()-1);
 
854
    SmallVector<const SCEV *, 8> NewAddOps(A->op_begin(), A->op_end());
 
855
    NewAddOps.back() = Rest;
 
856
    Rest = SE.getAddExpr(NewAddOps);
 
857
    ExposePointerBase(Base, Rest, SE);
 
858
  }
 
859
}
 
860
 
 
861
/// Determine if this is a well-behaved chain of instructions leading back to
 
862
/// the PHI. If so, it may be reused by expanded expressions.
 
863
bool SCEVExpander::isNormalAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
 
864
                                         const Loop *L) {
 
865
  if (IncV->getNumOperands() == 0 || isa<PHINode>(IncV) ||
 
866
      (isa<CastInst>(IncV) && !isa<BitCastInst>(IncV)))
 
867
    return false;
 
868
  // If any of the operands don't dominate the insert position, bail.
 
869
  // Addrec operands are always loop-invariant, so this can only happen
 
870
  // if there are instructions which haven't been hoisted.
 
871
  if (L == IVIncInsertLoop) {
 
872
    for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin()+1,
 
873
           OE = IncV->op_end(); OI != OE; ++OI)
 
874
      if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI))
 
875
        if (!SE.DT->dominates(OInst, IVIncInsertPos))
 
876
          return false;
 
877
  }
 
878
  // Advance to the next instruction.
 
879
  IncV = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 
880
  if (!IncV)
 
881
    return false;
 
882
 
 
883
  if (IncV->mayHaveSideEffects())
 
884
    return false;
 
885
 
 
886
  if (IncV != PN)
 
887
    return true;
 
888
 
 
889
  return isNormalAddRecExprPHI(PN, IncV, L);
 
890
}
 
891
 
 
892
/// getIVIncOperand returns an induction variable increment's induction
 
893
/// variable operand.
 
894
///
 
895
/// If allowScale is set, any type of GEP is allowed as long as the nonIV
 
896
/// operands dominate InsertPos.
 
897
///
 
898
/// If allowScale is not set, ensure that a GEP increment conforms to one of the
 
899
/// simple patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
 
900
/// expandAddtoGEP. If the pattern isn't recognized, return NULL.
 
901
Instruction *SCEVExpander::getIVIncOperand(Instruction *IncV,
 
902
                                           Instruction *InsertPos,
 
903
                                           bool allowScale) {
 
904
  if (IncV == InsertPos)
 
905
    return NULL;
 
906
 
 
907
  switch (IncV->getOpcode()) {
 
908
  default:
 
909
    return NULL;
 
910
  // Check for a simple Add/Sub or GEP of a loop invariant step.
 
911
  case Instruction::Add:
 
912
  case Instruction::Sub: {
 
913
    Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(1));
 
914
    if (!OInst || SE.DT->dominates(OInst, InsertPos))
 
915
      return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 
916
    return NULL;
 
917
  }
 
918
  case Instruction::BitCast:
 
919
    return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 
920
  case Instruction::GetElementPtr:
 
921
    for (Instruction::op_iterator I = IncV->op_begin()+1, E = IncV->op_end();
 
922
         I != E; ++I) {
 
923
      if (isa<Constant>(*I))
 
924
        continue;
 
925
      if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
 
926
        if (!SE.DT->dominates(OInst, InsertPos))
 
927
          return NULL;
 
928
      }
 
929
      if (allowScale) {
 
930
        // allow any kind of GEP as long as it can be hoisted.
 
931
        continue;
 
932
      }
 
933
      // This must be a pointer addition of constants (pretty), which is already
 
934
      // handled, or some number of address-size elements (ugly). Ugly geps
 
935
      // have 2 operands. i1* is used by the expander to represent an
 
936
      // address-size element.
 
937
      if (IncV->getNumOperands() != 2)
 
938
        return NULL;
 
939
      unsigned AS = cast<PointerType>(IncV->getType())->getAddressSpace();
 
940
      if (IncV->getType() != Type::getInt1PtrTy(SE.getContext(), AS)
 
941
          && IncV->getType() != Type::getInt8PtrTy(SE.getContext(), AS))
 
942
        return NULL;
 
943
      break;
 
944
    }
 
945
    return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 
946
  }
 
947
}
 
948
 
 
949
/// hoistStep - Attempt to hoist a simple IV increment above InsertPos to make
 
950
/// it available to other uses in this loop. Recursively hoist any operands,
 
951
/// until we reach a value that dominates InsertPos.
 
952
bool SCEVExpander::hoistIVInc(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos) {
 
953
  if (SE.DT->dominates(IncV, InsertPos))
 
954
      return true;
 
955
 
 
956
  // InsertPos must itself dominate IncV so that IncV's new position satisfies
 
957
  // its existing users.
 
958
  if (!SE.DT->dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
 
959
    return false;
 
960
 
 
961
  // Check that the chain of IV operands leading back to Phi can be hoisted.
 
962
  SmallVector<Instruction*, 4> IVIncs;
 
963
  for(;;) {
 
964
    Instruction *Oper = getIVIncOperand(IncV, InsertPos, /*allowScale*/true);
 
965
    if (!Oper)
 
966
      return false;
 
967
    // IncV is safe to hoist.
 
968
    IVIncs.push_back(IncV);
 
969
    IncV = Oper;
 
970
    if (SE.DT->dominates(IncV, InsertPos))
 
971
      break;
 
972
  }
 
973
  for (SmallVectorImpl<Instruction*>::reverse_iterator I = IVIncs.rbegin(),
 
974
         E = IVIncs.rend(); I != E; ++I) {
 
975
    (*I)->moveBefore(InsertPos);
 
976
  }
 
977
  return true;
 
978
}
 
979
 
 
980
/// Determine if this cyclic phi is in a form that would have been generated by
 
981
/// LSR. We don't care if the phi was actually expanded in this pass, as long
 
982
/// as it is in a low-cost form, for example, no implied multiplication. This
 
983
/// should match any patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
 
984
/// expandAddtoGEP.
 
985
bool SCEVExpander::isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
 
986
                                           const Loop *L) {
 
987
  for(Instruction *IVOper = IncV;
 
988
      (IVOper = getIVIncOperand(IVOper, L->getLoopPreheader()->getTerminator(),
 
989
                                /*allowScale=*/false));) {
 
990
    if (IVOper == PN)
 
991
      return true;
 
992
  }
 
993
  return false;
 
994
}
 
995
 
 
996
/// expandIVInc - Expand an IV increment at Builder's current InsertPos.
 
997
/// Typically this is the LatchBlock terminator or IVIncInsertPos, but we may
 
998
/// need to materialize IV increments elsewhere to handle difficult situations.
 
999
Value *SCEVExpander::expandIVInc(PHINode *PN, Value *StepV, const Loop *L,
 
1000
                                 Type *ExpandTy, Type *IntTy,
 
1001
                                 bool useSubtract) {
 
1002
  Value *IncV;
 
1003
  // If the PHI is a pointer, use a GEP, otherwise use an add or sub.
 
1004
  if (ExpandTy->isPointerTy()) {
 
1005
    PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(ExpandTy);
 
1006
    // If the step isn't constant, don't use an implicitly scaled GEP, because
 
1007
    // that would require a multiply inside the loop.
 
1008
    if (!isa<ConstantInt>(StepV))
 
1009
      GEPPtrTy = PointerType::get(Type::getInt1Ty(SE.getContext()),
 
1010
                                  GEPPtrTy->getAddressSpace());
 
1011
    const SCEV *const StepArray[1] = { SE.getSCEV(StepV) };
 
1012
    IncV = expandAddToGEP(StepArray, StepArray+1, GEPPtrTy, IntTy, PN);
 
1013
    if (IncV->getType() != PN->getType()) {
 
1014
      IncV = Builder.CreateBitCast(IncV, PN->getType());
 
1015
      rememberInstruction(IncV);
 
1016
    }
 
1017
  } else {
 
1018
    IncV = useSubtract ?
 
1019
      Builder.CreateSub(PN, StepV, Twine(IVName) + ".iv.next") :
 
1020
      Builder.CreateAdd(PN, StepV, Twine(IVName) + ".iv.next");
 
1021
    rememberInstruction(IncV);
 
1022
  }
 
1023
  return IncV;
 
1024
}
 
1025
 
 
1026
/// getAddRecExprPHILiterally - Helper for expandAddRecExprLiterally. Expand
 
1027
/// the base addrec, which is the addrec without any non-loop-dominating
 
1028
/// values, and return the PHI.
 
1029
PHINode *
 
1030
SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
 
1031
                                        const Loop *L,
 
1032
                                        Type *ExpandTy,
 
1033
                                        Type *IntTy) {
 
1034
  assert((!IVIncInsertLoop||IVIncInsertPos) && "Uninitialized insert position");
 
1035
 
 
1036
  // Reuse a previously-inserted PHI, if present.
 
1037
  BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
 
1038
  if (LatchBlock) {
 
1039
    for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
 
1040
         PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
 
1041
      if (!SE.isSCEVable(PN->getType()) ||
 
1042
          (SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType()) !=
 
1043
           SE.getEffectiveSCEVType(Normalized->getType())) ||
 
1044
          SE.getSCEV(PN) != Normalized)
 
1045
        continue;
 
1046
 
 
1047
      Instruction *IncV =
 
1048
        cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 
1049
 
 
1050
      if (LSRMode) {
 
1051
        if (!isExpandedAddRecExprPHI(PN, IncV, L))
 
1052
          continue;
 
1053
        if (L == IVIncInsertLoop && !hoistIVInc(IncV, IVIncInsertPos))
 
1054
          continue;
 
1055
      }
 
1056
      else {
 
1057
        if (!isNormalAddRecExprPHI(PN, IncV, L))
 
1058
          continue;
 
1059
        if (L == IVIncInsertLoop)
 
1060
          do {
 
1061
            if (SE.DT->dominates(IncV, IVIncInsertPos))
 
1062
              break;
 
1063
            // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
 
1064
            // down past a potential existing post-inc user.
 
1065
            IncV->moveBefore(IVIncInsertPos);
 
1066
            IVIncInsertPos = IncV;
 
1067
            IncV = cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 
1068
          } while (IncV != PN);
 
1069
      }
 
1070
      // Ok, the add recurrence looks usable.
 
1071
      // Remember this PHI, even in post-inc mode.
 
1072
      InsertedValues.insert(PN);
 
1073
      // Remember the increment.
 
1074
      rememberInstruction(IncV);
 
1075
      return PN;
 
1076
    }
 
1077
  }
 
1078
 
 
1079
  // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
 
1080
  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
1081
  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
1082
 
 
1083
  // Another AddRec may need to be recursively expanded below. For example, if
 
1084
  // this AddRec is quadratic, the StepV may itself be an AddRec in this
 
1085
  // loop. Remove this loop from the PostIncLoops set before expanding such
 
1086
  // AddRecs. Otherwise, we cannot find a valid position for the step
 
1087
  // (i.e. StepV can never dominate its loop header).  Ideally, we could do
 
1088
  // SavedIncLoops.swap(PostIncLoops), but we generally have a single element,
 
1089
  // so it's not worth implementing SmallPtrSet::swap.
 
1090
  PostIncLoopSet SavedPostIncLoops = PostIncLoops;
 
1091
  PostIncLoops.clear();
 
1092
 
 
1093
  // Expand code for the start value.
 
1094
  Value *StartV = expandCodeFor(Normalized->getStart(), ExpandTy,
 
1095
                                L->getHeader()->begin());
 
1096
 
 
1097
  // StartV must be hoisted into L's preheader to dominate the new phi.
 
1098
  assert(!isa<Instruction>(StartV) ||
 
1099
         SE.DT->properlyDominates(cast<Instruction>(StartV)->getParent(),
 
1100
                                  L->getHeader()));
 
1101
 
 
1102
  // Expand code for the step value. Do this before creating the PHI so that PHI
 
1103
  // reuse code doesn't see an incomplete PHI.
 
1104
  const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
 
1105
  // If the stride is negative, insert a sub instead of an add for the increment
 
1106
  // (unless it's a constant, because subtracts of constants are canonicalized
 
1107
  // to adds).
 
1108
  bool useSubtract = !ExpandTy->isPointerTy() && Step->isNonConstantNegative();
 
1109
  if (useSubtract)
 
1110
    Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
 
1111
  // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
 
1112
  Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
 
1113
 
 
1114
  // Create the PHI.
 
1115
  BasicBlock *Header = L->getHeader();
 
1116
  Builder.SetInsertPoint(Header, Header->begin());
 
1117
  pred_iterator HPB = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
 
1118
  PHINode *PN = Builder.CreatePHI(ExpandTy, std::distance(HPB, HPE),
 
1119
                                  Twine(IVName) + ".iv");
 
1120
  rememberInstruction(PN);
 
1121
 
 
1122
  // Create the step instructions and populate the PHI.
 
1123
  for (pred_iterator HPI = HPB; HPI != HPE; ++HPI) {
 
1124
    BasicBlock *Pred = *HPI;
 
1125
 
 
1126
    // Add a start value.
 
1127
    if (!L->contains(Pred)) {
 
1128
      PN->addIncoming(StartV, Pred);
 
1129
      continue;
 
1130
    }
 
1131
 
 
1132
    // Create a step value and add it to the PHI.
 
1133
    // If IVIncInsertLoop is non-null and equal to the addrec's loop, insert the
 
1134
    // instructions at IVIncInsertPos.
 
1135
    Instruction *InsertPos = L == IVIncInsertLoop ?
 
1136
      IVIncInsertPos : Pred->getTerminator();
 
1137
    Builder.SetInsertPoint(InsertPos);
 
1138
    Value *IncV = expandIVInc(PN, StepV, L, ExpandTy, IntTy, useSubtract);
 
1139
 
 
1140
    PN->addIncoming(IncV, Pred);
 
1141
  }
 
1142
 
 
1143
  // Restore the original insert point.
 
1144
  if (SaveInsertBB)
 
1145
    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
1146
 
 
1147
  // After expanding subexpressions, restore the PostIncLoops set so the caller
 
1148
  // can ensure that IVIncrement dominates the current uses.
 
1149
  PostIncLoops = SavedPostIncLoops;
 
1150
 
 
1151
  // Remember this PHI, even in post-inc mode.
 
1152
  InsertedValues.insert(PN);
 
1153
 
 
1154
  return PN;
 
1155
}
 
1156
 
 
1157
Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
 
1158
  Type *STy = S->getType();
 
1159
  Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(STy);
 
1160
  const Loop *L = S->getLoop();
 
1161
 
 
1162
  // Determine a normalized form of this expression, which is the expression
 
1163
  // before any post-inc adjustment is made.
 
1164
  const SCEVAddRecExpr *Normalized = S;
 
1165
  if (PostIncLoops.count(L)) {
 
1166
    PostIncLoopSet Loops;
 
1167
    Loops.insert(L);
 
1168
    Normalized =
 
1169
      cast<SCEVAddRecExpr>(TransformForPostIncUse(Normalize, S, 0, 0,
 
1170
                                                  Loops, SE, *SE.DT));
 
1171
  }
 
1172
 
 
1173
  // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec start.
 
1174
  const SCEV *Start = Normalized->getStart();
 
1175
  const SCEV *PostLoopOffset = 0;
 
1176
  if (!SE.properlyDominates(Start, L->getHeader())) {
 
1177
    PostLoopOffset = Start;
 
1178
    Start = SE.getConstant(Normalized->getType(), 0);
 
1179
    Normalized = cast<SCEVAddRecExpr>(
 
1180
      SE.getAddRecExpr(Start, Normalized->getStepRecurrence(SE),
 
1181
                       Normalized->getLoop(),
 
1182
                       // FIXME: Normalized->getNoWrapFlags(FlagNW)
 
1183
                       SCEV::FlagAnyWrap));
 
1184
  }
 
1185
 
 
1186
  // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec step.
 
1187
  const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
 
1188
  const SCEV *PostLoopScale = 0;
 
1189
  if (!SE.dominates(Step, L->getHeader())) {
 
1190
    PostLoopScale = Step;
 
1191
    Step = SE.getConstant(Normalized->getType(), 1);
 
1192
    Normalized =
 
1193
      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start, Step,
 
1194
                                            Normalized->getLoop(),
 
1195
                                            // FIXME: Normalized
 
1196
                                            // ->getNoWrapFlags(FlagNW)
 
1197
                                            SCEV::FlagAnyWrap));
 
1198
  }
 
1199
 
 
1200
  // Expand the core addrec. If we need post-loop scaling, force it to
 
1201
  // expand to an integer type to avoid the need for additional casting.
 
1202
  Type *ExpandTy = PostLoopScale ? IntTy : STy;
 
1203
  PHINode *PN = getAddRecExprPHILiterally(Normalized, L, ExpandTy, IntTy);
 
1204
 
 
1205
  // Accommodate post-inc mode, if necessary.
 
1206
  Value *Result;
 
1207
  if (!PostIncLoops.count(L))
 
1208
    Result = PN;
 
1209
  else {
 
1210
    // In PostInc mode, use the post-incremented value.
 
1211
    BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
 
1212
    assert(LatchBlock && "PostInc mode requires a unique loop latch!");
 
1213
    Result = PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock);
 
1214
 
 
1215
    // For an expansion to use the postinc form, the client must call
 
1216
    // expandCodeFor with an InsertPoint that is either outside the PostIncLoop
 
1217
    // or dominated by IVIncInsertPos.
 
1218
    if (isa<Instruction>(Result)
 
1219
        && !SE.DT->dominates(cast<Instruction>(Result),
 
1220
                             Builder.GetInsertPoint())) {
 
1221
      // The induction variable's postinc expansion does not dominate this use.
 
1222
      // IVUsers tries to prevent this case, so it is rare. However, it can
 
1223
      // happen when an IVUser outside the loop is not dominated by the latch
 
1224
      // block. Adjusting IVIncInsertPos before expansion begins cannot handle
 
1225
      // all cases. Consider a phi outide whose operand is replaced during
 
1226
      // expansion with the value of the postinc user. Without fundamentally
 
1227
      // changing the way postinc users are tracked, the only remedy is
 
1228
      // inserting an extra IV increment. StepV might fold into PostLoopOffset,
 
1229
      // but hopefully expandCodeFor handles that.
 
1230
      bool useSubtract =
 
1231
        !ExpandTy->isPointerTy() && Step->isNonConstantNegative();
 
1232
      if (useSubtract)
 
1233
        Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
 
1234
      // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
 
1235
      BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
1236
      BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
1237
      Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
 
1238
      // Restore the insertion point to the place where the caller has
 
1239
      // determined dominates all uses.
 
1240
      restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
1241
      Result = expandIVInc(PN, StepV, L, ExpandTy, IntTy, useSubtract);
 
1242
    }
 
1243
  }
 
1244
 
 
1245
  // Re-apply any non-loop-dominating scale.
 
1246
  if (PostLoopScale) {
 
1247
    Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
 
1248
    Result = Builder.CreateMul(Result,
 
1249
                               expandCodeFor(PostLoopScale, IntTy));
 
1250
    rememberInstruction(Result);
 
1251
  }
 
1252
 
 
1253
  // Re-apply any non-loop-dominating offset.
 
1254
  if (PostLoopOffset) {
 
1255
    if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(ExpandTy)) {
 
1256
      const SCEV *const OffsetArray[1] = { PostLoopOffset };
 
1257
      Result = expandAddToGEP(OffsetArray, OffsetArray+1, PTy, IntTy, Result);
 
1258
    } else {
 
1259
      Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
 
1260
      Result = Builder.CreateAdd(Result,
 
1261
                                 expandCodeFor(PostLoopOffset, IntTy));
 
1262
      rememberInstruction(Result);
 
1263
    }
 
1264
  }
 
1265
 
 
1266
  return Result;
 
1267
}
 
1268
 
 
1269
Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
 
1270
  if (!CanonicalMode) return expandAddRecExprLiterally(S);
 
1271
 
 
1272
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
1273
  const Loop *L = S->getLoop();
 
1274
 
 
1275
  // First check for an existing canonical IV in a suitable type.
 
1276
  PHINode *CanonicalIV = 0;
 
1277
  if (PHINode *PN = L->getCanonicalInductionVariable())
 
1278
    if (SE.getTypeSizeInBits(PN->getType()) >= SE.getTypeSizeInBits(Ty))
 
1279
      CanonicalIV = PN;
 
1280
 
 
1281
  // Rewrite an AddRec in terms of the canonical induction variable, if
 
1282
  // its type is more narrow.
 
1283
  if (CanonicalIV &&
 
1284
      SE.getTypeSizeInBits(CanonicalIV->getType()) >
 
1285
      SE.getTypeSizeInBits(Ty)) {
 
1286
    SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(S->getNumOperands());
 
1287
    for (unsigned i = 0, e = S->getNumOperands(); i != e; ++i)
 
1288
      NewOps[i] = SE.getAnyExtendExpr(S->op_begin()[i], CanonicalIV->getType());
 
1289
    Value *V = expand(SE.getAddRecExpr(NewOps, S->getLoop(),
 
1290
                                       // FIXME: S->getNoWrapFlags(FlagNW)
 
1291
                                       SCEV::FlagAnyWrap));
 
1292
    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
1293
    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
1294
    BasicBlock::iterator NewInsertPt =
 
1295
      llvm::next(BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(V)));
 
1296
    while (isa<PHINode>(NewInsertPt) || isa<DbgInfoIntrinsic>(NewInsertPt) ||
 
1297
           isa<LandingPadInst>(NewInsertPt))
 
1298
      ++NewInsertPt;
 
1299
    V = expandCodeFor(SE.getTruncateExpr(SE.getUnknown(V), Ty), 0,
 
1300
                      NewInsertPt);
 
1301
    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
1302
    return V;
 
1303
  }
 
1304
 
 
1305
  // {X,+,F} --> X + {0,+,F}
 
1306
  if (!S->getStart()->isZero()) {
 
1307
    SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(S->op_begin(), S->op_end());
 
1308
    NewOps[0] = SE.getConstant(Ty, 0);
 
1309
    // FIXME: can use S->getNoWrapFlags()
 
1310
    const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L, SCEV::FlagAnyWrap);
 
1311
 
 
1312
    // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
 
1313
    // comments on expandAddToGEP for details.
 
1314
    const SCEV *Base = S->getStart();
 
1315
    const SCEV *RestArray[1] = { Rest };
 
1316
    // Dig into the expression to find the pointer base for a GEP.
 
1317
    ExposePointerBase(Base, RestArray[0], SE);
 
1318
    // If we found a pointer, expand the AddRec with a GEP.
 
1319
    if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Base->getType())) {
 
1320
      // Make sure the Base isn't something exotic, such as a multiplied
 
1321
      // or divided pointer value. In those cases, the result type isn't
 
1322
      // actually a pointer type.
 
1323
      if (!isa<SCEVMulExpr>(Base) && !isa<SCEVUDivExpr>(Base)) {
 
1324
        Value *StartV = expand(Base);
 
1325
        assert(StartV->getType() == PTy && "Pointer type mismatch for GEP!");
 
1326
        return expandAddToGEP(RestArray, RestArray+1, PTy, Ty, StartV);
 
1327
      }
 
1328
    }
 
1329
 
 
1330
    // Just do a normal add. Pre-expand the operands to suppress folding.
 
1331
    return expand(SE.getAddExpr(SE.getUnknown(expand(S->getStart())),
 
1332
                                SE.getUnknown(expand(Rest))));
 
1333
  }
 
1334
 
 
1335
  // If we don't yet have a canonical IV, create one.
 
1336
  if (!CanonicalIV) {
 
1337
    // Create and insert the PHI node for the induction variable in the
 
1338
    // specified loop.
 
1339
    BasicBlock *Header = L->getHeader();
 
1340
    pred_iterator HPB = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
 
1341
    CanonicalIV = PHINode::Create(Ty, std::distance(HPB, HPE), "indvar",
 
1342
                                  Header->begin());
 
1343
    rememberInstruction(CanonicalIV);
 
1344
 
 
1345
    Constant *One = ConstantInt::get(Ty, 1);
 
1346
    for (pred_iterator HPI = HPB; HPI != HPE; ++HPI) {
 
1347
      BasicBlock *HP = *HPI;
 
1348
      if (L->contains(HP)) {
 
1349
        // Insert a unit add instruction right before the terminator
 
1350
        // corresponding to the back-edge.
 
1351
        Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(CanonicalIV, One,
 
1352
                                                     "indvar.next",
 
1353
                                                     HP->getTerminator());
 
1354
        Add->setDebugLoc(HP->getTerminator()->getDebugLoc());
 
1355
        rememberInstruction(Add);
 
1356
        CanonicalIV->addIncoming(Add, HP);
 
1357
      } else {
 
1358
        CanonicalIV->addIncoming(Constant::getNullValue(Ty), HP);
 
1359
      }
 
1360
    }
 
1361
  }
 
1362
 
 
1363
  // {0,+,1} --> Insert a canonical induction variable into the loop!
 
1364
  if (S->isAffine() && S->getOperand(1)->isOne()) {
 
1365
    assert(Ty == SE.getEffectiveSCEVType(CanonicalIV->getType()) &&
 
1366
           "IVs with types different from the canonical IV should "
 
1367
           "already have been handled!");
 
1368
    return CanonicalIV;
 
1369
  }
 
1370
 
 
1371
  // {0,+,F} --> {0,+,1} * F
 
1372
 
 
1373
  // If this is a simple linear addrec, emit it now as a special case.
 
1374
  if (S->isAffine())    // {0,+,F} --> i*F
 
1375
    return
 
1376
      expand(SE.getTruncateOrNoop(
 
1377
        SE.getMulExpr(SE.getUnknown(CanonicalIV),
 
1378
                      SE.getNoopOrAnyExtend(S->getOperand(1),
 
1379
                                            CanonicalIV->getType())),
 
1380
        Ty));
 
1381
 
 
1382
  // If this is a chain of recurrences, turn it into a closed form, using the
 
1383
  // folders, then expandCodeFor the closed form.  This allows the folders to
 
1384
  // simplify the expression without having to build a bunch of special code
 
1385
  // into this folder.
 
1386
  const SCEV *IH = SE.getUnknown(CanonicalIV);   // Get I as a "symbolic" SCEV.
 
1387
 
 
1388
  // Promote S up to the canonical IV type, if the cast is foldable.
 
1389
  const SCEV *NewS = S;
 
1390
  const SCEV *Ext = SE.getNoopOrAnyExtend(S, CanonicalIV->getType());
 
1391
  if (isa<SCEVAddRecExpr>(Ext))
 
1392
    NewS = Ext;
 
1393
 
 
1394
  const SCEV *V = cast<SCEVAddRecExpr>(NewS)->evaluateAtIteration(IH, SE);
 
1395
  //cerr << "Evaluated: " << *this << "\n     to: " << *V << "\n";
 
1396
 
 
1397
  // Truncate the result down to the original type, if needed.
 
1398
  const SCEV *T = SE.getTruncateOrNoop(V, Ty);
 
1399
  return expand(T);
 
1400
}
 
1401
 
 
1402
Value *SCEVExpander::visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *S) {
 
1403
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
1404
  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
 
1405
                           SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
 
1406
  Value *I = Builder.CreateTrunc(V, Ty);
 
1407
  rememberInstruction(I);
 
1408
  return I;
 
1409
}
 
1410
 
 
1411
Value *SCEVExpander::visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *S) {
 
1412
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
1413
  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
 
1414
                           SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
 
1415
  Value *I = Builder.CreateZExt(V, Ty);
 
1416
  rememberInstruction(I);
 
1417
  return I;
 
1418
}
 
1419
 
 
1420
Value *SCEVExpander::visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *S) {
 
1421
  Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
1422
  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
 
1423
                           SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
 
1424
  Value *I = Builder.CreateSExt(V, Ty);
 
1425
  rememberInstruction(I);
 
1426
  return I;
 
1427
}
 
1428
 
 
1429
Value *SCEVExpander::visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *S) {
 
1430
  Value *LHS = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
 
1431
  Type *Ty = LHS->getType();
 
1432
  for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
 
1433
    // In the case of mixed integer and pointer types, do the
 
1434
    // rest of the comparisons as integer.
 
1435
    if (S->getOperand(i)->getType() != Ty) {
 
1436
      Ty = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
 
1437
      LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
 
1438
    }
 
1439
    Value *RHS = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
 
1440
    Value *ICmp = Builder.CreateICmpSGT(LHS, RHS);
 
1441
    rememberInstruction(ICmp);
 
1442
    Value *Sel = Builder.CreateSelect(ICmp, LHS, RHS, "smax");
 
1443
    rememberInstruction(Sel);
 
1444
    LHS = Sel;
 
1445
  }
 
1446
  // In the case of mixed integer and pointer types, cast the
 
1447
  // final result back to the pointer type.
 
1448
  if (LHS->getType() != S->getType())
 
1449
    LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, S->getType());
 
1450
  return LHS;
 
1451
}
 
1452
 
 
1453
Value *SCEVExpander::visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S) {
 
1454
  Value *LHS = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
 
1455
  Type *Ty = LHS->getType();
 
1456
  for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
 
1457
    // In the case of mixed integer and pointer types, do the
 
1458
    // rest of the comparisons as integer.
 
1459
    if (S->getOperand(i)->getType() != Ty) {
 
1460
      Ty = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
 
1461
      LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
 
1462
    }
 
1463
    Value *RHS = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
 
1464
    Value *ICmp = Builder.CreateICmpUGT(LHS, RHS);
 
1465
    rememberInstruction(ICmp);
 
1466
    Value *Sel = Builder.CreateSelect(ICmp, LHS, RHS, "umax");
 
1467
    rememberInstruction(Sel);
 
1468
    LHS = Sel;
 
1469
  }
 
1470
  // In the case of mixed integer and pointer types, cast the
 
1471
  // final result back to the pointer type.
 
1472
  if (LHS->getType() != S->getType())
 
1473
    LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, S->getType());
 
1474
  return LHS;
 
1475
}
 
1476
 
 
1477
Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty,
 
1478
                                   Instruction *IP) {
 
1479
  Builder.SetInsertPoint(IP->getParent(), IP);
 
1480
  return expandCodeFor(SH, Ty);
 
1481
}
 
1482
 
 
1483
Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty) {
 
1484
  // Expand the code for this SCEV.
 
1485
  Value *V = expand(SH);
 
1486
  if (Ty) {
 
1487
    assert(SE.getTypeSizeInBits(Ty) == SE.getTypeSizeInBits(SH->getType()) &&
 
1488
           "non-trivial casts should be done with the SCEVs directly!");
 
1489
    V = InsertNoopCastOfTo(V, Ty);
 
1490
  }
 
1491
  return V;
 
1492
}
 
1493
 
 
1494
Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
 
1495
  // Compute an insertion point for this SCEV object. Hoist the instructions
 
1496
  // as far out in the loop nest as possible.
 
1497
  Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
1498
  for (Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock()); ;
 
1499
       L = L->getParentLoop())
 
1500
    if (SE.isLoopInvariant(S, L)) {
 
1501
      if (!L) break;
 
1502
      if (BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader())
 
1503
        InsertPt = Preheader->getTerminator();
 
1504
      else {
 
1505
        // LSR sets the insertion point for AddRec start/step values to the
 
1506
        // block start to simplify value reuse, even though it's an invalid
 
1507
        // position. SCEVExpander must correct for this in all cases.
 
1508
        InsertPt = L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
 
1509
      }
 
1510
    } else {
 
1511
      // If the SCEV is computable at this level, insert it into the header
 
1512
      // after the PHIs (and after any other instructions that we've inserted
 
1513
      // there) so that it is guaranteed to dominate any user inside the loop.
 
1514
      if (L && SE.hasComputableLoopEvolution(S, L) && !PostIncLoops.count(L))
 
1515
        InsertPt = L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
 
1516
      while (InsertPt != Builder.GetInsertPoint()
 
1517
             && (isInsertedInstruction(InsertPt)
 
1518
                 || isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPt))) {
 
1519
        InsertPt = llvm::next(BasicBlock::iterator(InsertPt));
 
1520
      }
 
1521
      break;
 
1522
    }
 
1523
 
 
1524
  // Check to see if we already expanded this here.
 
1525
  std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>,
 
1526
           AssertingVH<Value> >::iterator I =
 
1527
    InsertedExpressions.find(std::make_pair(S, InsertPt));
 
1528
  if (I != InsertedExpressions.end())
 
1529
    return I->second;
 
1530
 
 
1531
  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
1532
  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
1533
  Builder.SetInsertPoint(InsertPt->getParent(), InsertPt);
 
1534
 
 
1535
  // Expand the expression into instructions.
 
1536
  Value *V = visit(S);
 
1537
 
 
1538
  // Remember the expanded value for this SCEV at this location.
 
1539
  //
 
1540
  // This is independent of PostIncLoops. The mapped value simply materializes
 
1541
  // the expression at this insertion point. If the mapped value happened to be
 
1542
  // a postinc expansion, it could be reused by a non postinc user, but only if
 
1543
  // its insertion point was already at the head of the loop.
 
1544
  InsertedExpressions[std::make_pair(S, InsertPt)] = V;
 
1545
 
 
1546
  restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
1547
  return V;
 
1548
}
 
1549
 
 
1550
void SCEVExpander::rememberInstruction(Value *I) {
 
1551
  if (!PostIncLoops.empty())
 
1552
    InsertedPostIncValues.insert(I);
 
1553
  else
 
1554
    InsertedValues.insert(I);
 
1555
}
 
1556
 
 
1557
void SCEVExpander::restoreInsertPoint(BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator I) {
 
1558
  Builder.SetInsertPoint(BB, I);
 
1559
}
 
1560
 
 
1561
/// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
 
1562
/// canonical induction variable of the specified type for the specified
 
1563
/// loop (inserting one if there is none).  A canonical induction variable
 
1564
/// starts at zero and steps by one on each iteration.
 
1565
PHINode *
 
1566
SCEVExpander::getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L,
 
1567
                                                    Type *Ty) {
 
1568
  assert(Ty->isIntegerTy() && "Can only insert integer induction variables!");
 
1569
 
 
1570
  // Build a SCEV for {0,+,1}<L>.
 
1571
  // Conservatively use FlagAnyWrap for now.
 
1572
  const SCEV *H = SE.getAddRecExpr(SE.getConstant(Ty, 0),
 
1573
                                   SE.getConstant(Ty, 1), L, SCEV::FlagAnyWrap);
 
1574
 
 
1575
  // Emit code for it.
 
1576
  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 
1577
  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 
1578
  PHINode *V = cast<PHINode>(expandCodeFor(H, 0, L->getHeader()->begin()));
 
1579
  if (SaveInsertBB)
 
1580
    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
1581
 
 
1582
  return V;
 
1583
}
 
1584
 
 
1585
/// Sort values by integer width for replaceCongruentIVs.
 
1586
static bool width_descending(Value *lhs, Value *rhs) {
 
1587
  // Put pointers at the back and make sure pointer < pointer = false.
 
1588
  if (!lhs->getType()->isIntegerTy() || !rhs->getType()->isIntegerTy())
 
1589
    return rhs->getType()->isIntegerTy() && !lhs->getType()->isIntegerTy();
 
1590
  return rhs->getType()->getPrimitiveSizeInBits()
 
1591
    < lhs->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 
1592
}
 
1593
 
 
1594
/// replaceCongruentIVs - Check for congruent phis in this loop header and
 
1595
/// replace them with their most canonical representative. Return the number of
 
1596
/// phis eliminated.
 
1597
///
 
1598
/// This does not depend on any SCEVExpander state but should be used in
 
1599
/// the same context that SCEVExpander is used.
 
1600
unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
 
1601
                                           SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
 
1602
                                           const TargetLowering *TLI) {
 
1603
  // Find integer phis in order of increasing width.
 
1604
  SmallVector<PHINode*, 8> Phis;
 
1605
  for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
 
1606
       PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
 
1607
    Phis.push_back(Phi);
 
1608
  }
 
1609
  if (TLI)
 
1610
    std::sort(Phis.begin(), Phis.end(), width_descending);
 
1611
 
 
1612
  unsigned NumElim = 0;
 
1613
  DenseMap<const SCEV *, PHINode *> ExprToIVMap;
 
1614
  // Process phis from wide to narrow. Mapping wide phis to the their truncation
 
1615
  // so narrow phis can reuse them.
 
1616
  for (SmallVectorImpl<PHINode*>::const_iterator PIter = Phis.begin(),
 
1617
         PEnd = Phis.end(); PIter != PEnd; ++PIter) {
 
1618
    PHINode *Phi = *PIter;
 
1619
 
 
1620
    if (!SE.isSCEVable(Phi->getType()))
 
1621
      continue;
 
1622
 
 
1623
    PHINode *&OrigPhiRef = ExprToIVMap[SE.getSCEV(Phi)];
 
1624
    if (!OrigPhiRef) {
 
1625
      OrigPhiRef = Phi;
 
1626
      if (Phi->getType()->isIntegerTy() && TLI
 
1627
          && TLI->isTruncateFree(Phi->getType(), Phis.back()->getType())) {
 
1628
        // This phi can be freely truncated to the narrowest phi type. Map the
 
1629
        // truncated expression to it so it will be reused for narrow types.
 
1630
        const SCEV *TruncExpr =
 
1631
          SE.getTruncateExpr(SE.getSCEV(Phi), Phis.back()->getType());
 
1632
        ExprToIVMap[TruncExpr] = Phi;
 
1633
      }
 
1634
      continue;
 
1635
    }
 
1636
 
 
1637
    // Replacing a pointer phi with an integer phi or vice-versa doesn't make
 
1638
    // sense.
 
1639
    if (OrigPhiRef->getType()->isPointerTy() != Phi->getType()->isPointerTy())
 
1640
      continue;
 
1641
 
 
1642
    if (BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch()) {
 
1643
      Instruction *OrigInc =
 
1644
        cast<Instruction>(OrigPhiRef->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 
1645
      Instruction *IsomorphicInc =
 
1646
        cast<Instruction>(Phi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 
1647
 
 
1648
      // If this phi has the same width but is more canonical, replace the
 
1649
      // original with it. As part of the "more canonical" determination,
 
1650
      // respect a prior decision to use an IV chain.
 
1651
      if (OrigPhiRef->getType() == Phi->getType()
 
1652
          && !(ChainedPhis.count(Phi)
 
1653
               || isExpandedAddRecExprPHI(OrigPhiRef, OrigInc, L))
 
1654
          && (ChainedPhis.count(Phi)
 
1655
              || isExpandedAddRecExprPHI(Phi, IsomorphicInc, L))) {
 
1656
        std::swap(OrigPhiRef, Phi);
 
1657
        std::swap(OrigInc, IsomorphicInc);
 
1658
      }
 
1659
      // Replacing the congruent phi is sufficient because acyclic redundancy
 
1660
      // elimination, CSE/GVN, should handle the rest. However, once SCEV proves
 
1661
      // that a phi is congruent, it's often the head of an IV user cycle that
 
1662
      // is isomorphic with the original phi. It's worth eagerly cleaning up the
 
1663
      // common case of a single IV increment so that DeleteDeadPHIs can remove
 
1664
      // cycles that had postinc uses.
 
1665
      const SCEV *TruncExpr = SE.getTruncateOrNoop(SE.getSCEV(OrigInc),
 
1666
                                                   IsomorphicInc->getType());
 
1667
      if (OrigInc != IsomorphicInc
 
1668
          && TruncExpr == SE.getSCEV(IsomorphicInc)
 
1669
          && ((isa<PHINode>(OrigInc) && isa<PHINode>(IsomorphicInc))
 
1670
              || hoistIVInc(OrigInc, IsomorphicInc))) {
 
1671
        DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
 
1672
                        << "INDVARS: Eliminated congruent iv.inc: "
 
1673
                        << *IsomorphicInc << '\n');
 
1674
        Value *NewInc = OrigInc;
 
1675
        if (OrigInc->getType() != IsomorphicInc->getType()) {
 
1676
          Instruction *IP = isa<PHINode>(OrigInc)
 
1677
            ? (Instruction*)L->getHeader()->getFirstInsertionPt()
 
1678
            : OrigInc->getNextNode();
 
1679
          IRBuilder<> Builder(IP);
 
1680
          Builder.SetCurrentDebugLocation(IsomorphicInc->getDebugLoc());
 
1681
          NewInc = Builder.
 
1682
            CreateTruncOrBitCast(OrigInc, IsomorphicInc->getType(), IVName);
 
1683
        }
 
1684
        IsomorphicInc->replaceAllUsesWith(NewInc);
 
1685
        DeadInsts.push_back(IsomorphicInc);
 
1686
      }
 
1687
    }
 
1688
    DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
 
1689
                    << "INDVARS: Eliminated congruent iv: " << *Phi << '\n');
 
1690
    ++NumElim;
 
1691
    Value *NewIV = OrigPhiRef;
 
1692
    if (OrigPhiRef->getType() != Phi->getType()) {
 
1693
      IRBuilder<> Builder(L->getHeader()->getFirstInsertionPt());
 
1694
      Builder.SetCurrentDebugLocation(Phi->getDebugLoc());
 
1695
      NewIV = Builder.CreateTruncOrBitCast(OrigPhiRef, Phi->getType(), IVName);
 
1696
    }
 
1697
    Phi->replaceAllUsesWith(NewIV);
 
1698
    DeadInsts.push_back(Phi);
 
1699
  }
 
1700
  return NumElim;
 
1701
}