106f32e7eSjoerg //===----------- VectorUtils.cpp - Vectorizer utility functions -----------===//
206f32e7eSjoerg //
306f32e7eSjoerg // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
406f32e7eSjoerg // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
506f32e7eSjoerg // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
606f32e7eSjoerg //
706f32e7eSjoerg //===----------------------------------------------------------------------===//
806f32e7eSjoerg //
906f32e7eSjoerg // This file defines vectorizer utilities.
1006f32e7eSjoerg //
1106f32e7eSjoerg //===----------------------------------------------------------------------===//
1206f32e7eSjoerg 
1306f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
1406f32e7eSjoerg #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
1506f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/DemandedBits.h"
1606f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
1706f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/LoopIterator.h"
1806f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
1906f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
2006f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
2106f32e7eSjoerg #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
2206f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/Constants.h"
2306f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
2406f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
2506f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
2606f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/Value.h"
27*da58b97aSjoerg #include "llvm/Support/CommandLine.h"
2806f32e7eSjoerg 
2906f32e7eSjoerg #define DEBUG_TYPE "vectorutils"
3006f32e7eSjoerg 
3106f32e7eSjoerg using namespace llvm;
3206f32e7eSjoerg using namespace llvm::PatternMatch;
3306f32e7eSjoerg 
3406f32e7eSjoerg /// Maximum factor for an interleaved memory access.
3506f32e7eSjoerg static cl::opt<unsigned> MaxInterleaveGroupFactor(
3606f32e7eSjoerg     "max-interleave-group-factor", cl::Hidden,
3706f32e7eSjoerg     cl::desc("Maximum factor for an interleaved access group (default = 8)"),
3806f32e7eSjoerg     cl::init(8));
3906f32e7eSjoerg 
4006f32e7eSjoerg /// Return true if all of the intrinsic's arguments and return type are scalars
4106f32e7eSjoerg /// for the scalar form of the intrinsic, and vectors for the vector form of the
4206f32e7eSjoerg /// intrinsic (except operands that are marked as always being scalar by
4306f32e7eSjoerg /// hasVectorInstrinsicScalarOpd).
isTriviallyVectorizable(Intrinsic::ID ID)4406f32e7eSjoerg bool llvm::isTriviallyVectorizable(Intrinsic::ID ID) {
4506f32e7eSjoerg   switch (ID) {
46*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::abs:   // Begin integer bit-manipulation.
47*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::bswap:
4806f32e7eSjoerg   case Intrinsic::bitreverse:
4906f32e7eSjoerg   case Intrinsic::ctpop:
5006f32e7eSjoerg   case Intrinsic::ctlz:
5106f32e7eSjoerg   case Intrinsic::cttz:
5206f32e7eSjoerg   case Intrinsic::fshl:
5306f32e7eSjoerg   case Intrinsic::fshr:
54*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::smax:
55*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::smin:
56*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::umax:
57*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::umin:
5806f32e7eSjoerg   case Intrinsic::sadd_sat:
5906f32e7eSjoerg   case Intrinsic::ssub_sat:
6006f32e7eSjoerg   case Intrinsic::uadd_sat:
6106f32e7eSjoerg   case Intrinsic::usub_sat:
6206f32e7eSjoerg   case Intrinsic::smul_fix:
6306f32e7eSjoerg   case Intrinsic::smul_fix_sat:
6406f32e7eSjoerg   case Intrinsic::umul_fix:
6506f32e7eSjoerg   case Intrinsic::umul_fix_sat:
6606f32e7eSjoerg   case Intrinsic::sqrt: // Begin floating-point.
6706f32e7eSjoerg   case Intrinsic::sin:
6806f32e7eSjoerg   case Intrinsic::cos:
6906f32e7eSjoerg   case Intrinsic::exp:
7006f32e7eSjoerg   case Intrinsic::exp2:
7106f32e7eSjoerg   case Intrinsic::log:
7206f32e7eSjoerg   case Intrinsic::log10:
7306f32e7eSjoerg   case Intrinsic::log2:
7406f32e7eSjoerg   case Intrinsic::fabs:
7506f32e7eSjoerg   case Intrinsic::minnum:
7606f32e7eSjoerg   case Intrinsic::maxnum:
7706f32e7eSjoerg   case Intrinsic::minimum:
7806f32e7eSjoerg   case Intrinsic::maximum:
7906f32e7eSjoerg   case Intrinsic::copysign:
8006f32e7eSjoerg   case Intrinsic::floor:
8106f32e7eSjoerg   case Intrinsic::ceil:
8206f32e7eSjoerg   case Intrinsic::trunc:
8306f32e7eSjoerg   case Intrinsic::rint:
8406f32e7eSjoerg   case Intrinsic::nearbyint:
8506f32e7eSjoerg   case Intrinsic::round:
86*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::roundeven:
8706f32e7eSjoerg   case Intrinsic::pow:
8806f32e7eSjoerg   case Intrinsic::fma:
8906f32e7eSjoerg   case Intrinsic::fmuladd:
9006f32e7eSjoerg   case Intrinsic::powi:
9106f32e7eSjoerg   case Intrinsic::canonicalize:
9206f32e7eSjoerg     return true;
9306f32e7eSjoerg   default:
9406f32e7eSjoerg     return false;
9506f32e7eSjoerg   }
9606f32e7eSjoerg }
9706f32e7eSjoerg 
9806f32e7eSjoerg /// Identifies if the vector form of the intrinsic has a scalar operand.
hasVectorInstrinsicScalarOpd(Intrinsic::ID ID,unsigned ScalarOpdIdx)9906f32e7eSjoerg bool llvm::hasVectorInstrinsicScalarOpd(Intrinsic::ID ID,
10006f32e7eSjoerg                                         unsigned ScalarOpdIdx) {
10106f32e7eSjoerg   switch (ID) {
102*da58b97aSjoerg   case Intrinsic::abs:
10306f32e7eSjoerg   case Intrinsic::ctlz:
10406f32e7eSjoerg   case Intrinsic::cttz:
10506f32e7eSjoerg   case Intrinsic::powi:
10606f32e7eSjoerg     return (ScalarOpdIdx == 1);
10706f32e7eSjoerg   case Intrinsic::smul_fix:
10806f32e7eSjoerg   case Intrinsic::smul_fix_sat:
10906f32e7eSjoerg   case Intrinsic::umul_fix:
11006f32e7eSjoerg   case Intrinsic::umul_fix_sat:
11106f32e7eSjoerg     return (ScalarOpdIdx == 2);
11206f32e7eSjoerg   default:
11306f32e7eSjoerg     return false;
11406f32e7eSjoerg   }
11506f32e7eSjoerg }
11606f32e7eSjoerg 
11706f32e7eSjoerg /// Returns intrinsic ID for call.
11806f32e7eSjoerg /// For the input call instruction it finds mapping intrinsic and returns
11906f32e7eSjoerg /// its ID, in case it does not found it return not_intrinsic.
getVectorIntrinsicIDForCall(const CallInst * CI,const TargetLibraryInfo * TLI)12006f32e7eSjoerg Intrinsic::ID llvm::getVectorIntrinsicIDForCall(const CallInst *CI,
12106f32e7eSjoerg                                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
122*da58b97aSjoerg   Intrinsic::ID ID = getIntrinsicForCallSite(*CI, TLI);
12306f32e7eSjoerg   if (ID == Intrinsic::not_intrinsic)
12406f32e7eSjoerg     return Intrinsic::not_intrinsic;
12506f32e7eSjoerg 
12606f32e7eSjoerg   if (isTriviallyVectorizable(ID) || ID == Intrinsic::lifetime_start ||
12706f32e7eSjoerg       ID == Intrinsic::lifetime_end || ID == Intrinsic::assume ||
128*da58b97aSjoerg       ID == Intrinsic::experimental_noalias_scope_decl ||
129*da58b97aSjoerg       ID == Intrinsic::sideeffect || ID == Intrinsic::pseudoprobe)
13006f32e7eSjoerg     return ID;
13106f32e7eSjoerg   return Intrinsic::not_intrinsic;
13206f32e7eSjoerg }
13306f32e7eSjoerg 
13406f32e7eSjoerg /// Find the operand of the GEP that should be checked for consecutive
13506f32e7eSjoerg /// stores. This ignores trailing indices that have no effect on the final
13606f32e7eSjoerg /// pointer.
getGEPInductionOperand(const GetElementPtrInst * Gep)13706f32e7eSjoerg unsigned llvm::getGEPInductionOperand(const GetElementPtrInst *Gep) {
13806f32e7eSjoerg   const DataLayout &DL = Gep->getModule()->getDataLayout();
13906f32e7eSjoerg   unsigned LastOperand = Gep->getNumOperands() - 1;
140*da58b97aSjoerg   TypeSize GEPAllocSize = DL.getTypeAllocSize(Gep->getResultElementType());
14106f32e7eSjoerg 
14206f32e7eSjoerg   // Walk backwards and try to peel off zeros.
14306f32e7eSjoerg   while (LastOperand > 1 && match(Gep->getOperand(LastOperand), m_Zero())) {
14406f32e7eSjoerg     // Find the type we're currently indexing into.
14506f32e7eSjoerg     gep_type_iterator GEPTI = gep_type_begin(Gep);
14606f32e7eSjoerg     std::advance(GEPTI, LastOperand - 2);
14706f32e7eSjoerg 
14806f32e7eSjoerg     // If it's a type with the same allocation size as the result of the GEP we
14906f32e7eSjoerg     // can peel off the zero index.
15006f32e7eSjoerg     if (DL.getTypeAllocSize(GEPTI.getIndexedType()) != GEPAllocSize)
15106f32e7eSjoerg       break;
15206f32e7eSjoerg     --LastOperand;
15306f32e7eSjoerg   }
15406f32e7eSjoerg 
15506f32e7eSjoerg   return LastOperand;
15606f32e7eSjoerg }
15706f32e7eSjoerg 
15806f32e7eSjoerg /// If the argument is a GEP, then returns the operand identified by
15906f32e7eSjoerg /// getGEPInductionOperand. However, if there is some other non-loop-invariant
16006f32e7eSjoerg /// operand, it returns that instead.
stripGetElementPtr(Value * Ptr,ScalarEvolution * SE,Loop * Lp)16106f32e7eSjoerg Value *llvm::stripGetElementPtr(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE, Loop *Lp) {
16206f32e7eSjoerg   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
16306f32e7eSjoerg   if (!GEP)
16406f32e7eSjoerg     return Ptr;
16506f32e7eSjoerg 
16606f32e7eSjoerg   unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(GEP);
16706f32e7eSjoerg 
16806f32e7eSjoerg   // Check that all of the gep indices are uniform except for our induction
16906f32e7eSjoerg   // operand.
17006f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
17106f32e7eSjoerg     if (i != InductionOperand &&
17206f32e7eSjoerg         !SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(GEP->getOperand(i)), Lp))
17306f32e7eSjoerg       return Ptr;
17406f32e7eSjoerg   return GEP->getOperand(InductionOperand);
17506f32e7eSjoerg }
17606f32e7eSjoerg 
17706f32e7eSjoerg /// If a value has only one user that is a CastInst, return it.
getUniqueCastUse(Value * Ptr,Loop * Lp,Type * Ty)17806f32e7eSjoerg Value *llvm::getUniqueCastUse(Value *Ptr, Loop *Lp, Type *Ty) {
17906f32e7eSjoerg   Value *UniqueCast = nullptr;
18006f32e7eSjoerg   for (User *U : Ptr->users()) {
18106f32e7eSjoerg     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U);
18206f32e7eSjoerg     if (CI && CI->getType() == Ty) {
18306f32e7eSjoerg       if (!UniqueCast)
18406f32e7eSjoerg         UniqueCast = CI;
18506f32e7eSjoerg       else
18606f32e7eSjoerg         return nullptr;
18706f32e7eSjoerg     }
18806f32e7eSjoerg   }
18906f32e7eSjoerg   return UniqueCast;
19006f32e7eSjoerg }
19106f32e7eSjoerg 
19206f32e7eSjoerg /// Get the stride of a pointer access in a loop. Looks for symbolic
19306f32e7eSjoerg /// strides "a[i*stride]". Returns the symbolic stride, or null otherwise.
getStrideFromPointer(Value * Ptr,ScalarEvolution * SE,Loop * Lp)19406f32e7eSjoerg Value *llvm::getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE, Loop *Lp) {
19506f32e7eSjoerg   auto *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ptr->getType());
19606f32e7eSjoerg   if (!PtrTy || PtrTy->isAggregateType())
19706f32e7eSjoerg     return nullptr;
19806f32e7eSjoerg 
19906f32e7eSjoerg   // Try to remove a gep instruction to make the pointer (actually index at this
20006f32e7eSjoerg   // point) easier analyzable. If OrigPtr is equal to Ptr we are analyzing the
20106f32e7eSjoerg   // pointer, otherwise, we are analyzing the index.
20206f32e7eSjoerg   Value *OrigPtr = Ptr;
20306f32e7eSjoerg 
20406f32e7eSjoerg   // The size of the pointer access.
20506f32e7eSjoerg   int64_t PtrAccessSize = 1;
20606f32e7eSjoerg 
20706f32e7eSjoerg   Ptr = stripGetElementPtr(Ptr, SE, Lp);
20806f32e7eSjoerg   const SCEV *V = SE->getSCEV(Ptr);
20906f32e7eSjoerg 
21006f32e7eSjoerg   if (Ptr != OrigPtr)
21106f32e7eSjoerg     // Strip off casts.
212*da58b97aSjoerg     while (const SCEVIntegralCastExpr *C = dyn_cast<SCEVIntegralCastExpr>(V))
21306f32e7eSjoerg       V = C->getOperand();
21406f32e7eSjoerg 
21506f32e7eSjoerg   const SCEVAddRecExpr *S = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
21606f32e7eSjoerg   if (!S)
21706f32e7eSjoerg     return nullptr;
21806f32e7eSjoerg 
21906f32e7eSjoerg   V = S->getStepRecurrence(*SE);
22006f32e7eSjoerg   if (!V)
22106f32e7eSjoerg     return nullptr;
22206f32e7eSjoerg 
22306f32e7eSjoerg   // Strip off the size of access multiplication if we are still analyzing the
22406f32e7eSjoerg   // pointer.
22506f32e7eSjoerg   if (OrigPtr == Ptr) {
22606f32e7eSjoerg     if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(V)) {
22706f32e7eSjoerg       if (M->getOperand(0)->getSCEVType() != scConstant)
22806f32e7eSjoerg         return nullptr;
22906f32e7eSjoerg 
23006f32e7eSjoerg       const APInt &APStepVal = cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0))->getAPInt();
23106f32e7eSjoerg 
23206f32e7eSjoerg       // Huge step value - give up.
23306f32e7eSjoerg       if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
23406f32e7eSjoerg         return nullptr;
23506f32e7eSjoerg 
23606f32e7eSjoerg       int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
23706f32e7eSjoerg       if (PtrAccessSize != StepVal)
23806f32e7eSjoerg         return nullptr;
23906f32e7eSjoerg       V = M->getOperand(1);
24006f32e7eSjoerg     }
24106f32e7eSjoerg   }
24206f32e7eSjoerg 
24306f32e7eSjoerg   // Strip off casts.
24406f32e7eSjoerg   Type *StripedOffRecurrenceCast = nullptr;
245*da58b97aSjoerg   if (const SCEVIntegralCastExpr *C = dyn_cast<SCEVIntegralCastExpr>(V)) {
24606f32e7eSjoerg     StripedOffRecurrenceCast = C->getType();
24706f32e7eSjoerg     V = C->getOperand();
24806f32e7eSjoerg   }
24906f32e7eSjoerg 
25006f32e7eSjoerg   // Look for the loop invariant symbolic value.
25106f32e7eSjoerg   const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(V);
25206f32e7eSjoerg   if (!U)
25306f32e7eSjoerg     return nullptr;
25406f32e7eSjoerg 
25506f32e7eSjoerg   Value *Stride = U->getValue();
25606f32e7eSjoerg   if (!Lp->isLoopInvariant(Stride))
25706f32e7eSjoerg     return nullptr;
25806f32e7eSjoerg 
25906f32e7eSjoerg   // If we have stripped off the recurrence cast we have to make sure that we
26006f32e7eSjoerg   // return the value that is used in this loop so that we can replace it later.
26106f32e7eSjoerg   if (StripedOffRecurrenceCast)
26206f32e7eSjoerg     Stride = getUniqueCastUse(Stride, Lp, StripedOffRecurrenceCast);
26306f32e7eSjoerg 
26406f32e7eSjoerg   return Stride;
26506f32e7eSjoerg }
26606f32e7eSjoerg 
26706f32e7eSjoerg /// Given a vector and an element number, see if the scalar value is
26806f32e7eSjoerg /// already around as a register, for example if it were inserted then extracted
26906f32e7eSjoerg /// from the vector.
findScalarElement(Value * V,unsigned EltNo)27006f32e7eSjoerg Value *llvm::findScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
27106f32e7eSjoerg   assert(V->getType()->isVectorTy() && "Not looking at a vector?");
27206f32e7eSjoerg   VectorType *VTy = cast<VectorType>(V->getType());
273*da58b97aSjoerg   // For fixed-length vector, return undef for out of range access.
274*da58b97aSjoerg   if (auto *FVTy = dyn_cast<FixedVectorType>(VTy)) {
275*da58b97aSjoerg     unsigned Width = FVTy->getNumElements();
276*da58b97aSjoerg     if (EltNo >= Width)
277*da58b97aSjoerg       return UndefValue::get(FVTy->getElementType());
278*da58b97aSjoerg   }
27906f32e7eSjoerg 
28006f32e7eSjoerg   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
28106f32e7eSjoerg     return C->getAggregateElement(EltNo);
28206f32e7eSjoerg 
28306f32e7eSjoerg   if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
28406f32e7eSjoerg     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
28506f32e7eSjoerg     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2)))
28606f32e7eSjoerg       return nullptr;
28706f32e7eSjoerg     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
28806f32e7eSjoerg 
28906f32e7eSjoerg     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
29006f32e7eSjoerg     // inserted value.
29106f32e7eSjoerg     if (EltNo == IIElt)
29206f32e7eSjoerg       return III->getOperand(1);
29306f32e7eSjoerg 
294*da58b97aSjoerg     // Guard against infinite loop on malformed, unreachable IR.
295*da58b97aSjoerg     if (III == III->getOperand(0))
296*da58b97aSjoerg       return nullptr;
297*da58b97aSjoerg 
29806f32e7eSjoerg     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
29906f32e7eSjoerg     // vector input.
30006f32e7eSjoerg     return findScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
30106f32e7eSjoerg   }
30206f32e7eSjoerg 
303*da58b97aSjoerg   ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V);
304*da58b97aSjoerg   // Restrict the following transformation to fixed-length vector.
305*da58b97aSjoerg   if (SVI && isa<FixedVectorType>(SVI->getType())) {
306*da58b97aSjoerg     unsigned LHSWidth =
307*da58b97aSjoerg         cast<FixedVectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
30806f32e7eSjoerg     int InEl = SVI->getMaskValue(EltNo);
30906f32e7eSjoerg     if (InEl < 0)
31006f32e7eSjoerg       return UndefValue::get(VTy->getElementType());
31106f32e7eSjoerg     if (InEl < (int)LHSWidth)
31206f32e7eSjoerg       return findScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
31306f32e7eSjoerg     return findScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
31406f32e7eSjoerg   }
31506f32e7eSjoerg 
31606f32e7eSjoerg   // Extract a value from a vector add operation with a constant zero.
31706f32e7eSjoerg   // TODO: Use getBinOpIdentity() to generalize this.
31806f32e7eSjoerg   Value *Val; Constant *C;
31906f32e7eSjoerg   if (match(V, m_Add(m_Value(Val), m_Constant(C))))
32006f32e7eSjoerg     if (Constant *Elt = C->getAggregateElement(EltNo))
32106f32e7eSjoerg       if (Elt->isNullValue())
32206f32e7eSjoerg         return findScalarElement(Val, EltNo);
32306f32e7eSjoerg 
32406f32e7eSjoerg   // Otherwise, we don't know.
32506f32e7eSjoerg   return nullptr;
32606f32e7eSjoerg }
32706f32e7eSjoerg 
getSplatIndex(ArrayRef<int> Mask)328*da58b97aSjoerg int llvm::getSplatIndex(ArrayRef<int> Mask) {
329*da58b97aSjoerg   int SplatIndex = -1;
330*da58b97aSjoerg   for (int M : Mask) {
331*da58b97aSjoerg     // Ignore invalid (undefined) mask elements.
332*da58b97aSjoerg     if (M < 0)
333*da58b97aSjoerg       continue;
334*da58b97aSjoerg 
335*da58b97aSjoerg     // There can be only 1 non-negative mask element value if this is a splat.
336*da58b97aSjoerg     if (SplatIndex != -1 && SplatIndex != M)
337*da58b97aSjoerg       return -1;
338*da58b97aSjoerg 
339*da58b97aSjoerg     // Initialize the splat index to the 1st non-negative mask element.
340*da58b97aSjoerg     SplatIndex = M;
341*da58b97aSjoerg   }
342*da58b97aSjoerg   assert((SplatIndex == -1 || SplatIndex >= 0) && "Negative index?");
343*da58b97aSjoerg   return SplatIndex;
344*da58b97aSjoerg }
345*da58b97aSjoerg 
34606f32e7eSjoerg /// Get splat value if the input is a splat vector or return nullptr.
34706f32e7eSjoerg /// This function is not fully general. It checks only 2 cases:
34806f32e7eSjoerg /// the input value is (1) a splat constant vector or (2) a sequence
34906f32e7eSjoerg /// of instructions that broadcasts a scalar at element 0.
getSplatValue(const Value * V)350*da58b97aSjoerg Value *llvm::getSplatValue(const Value *V) {
35106f32e7eSjoerg   if (isa<VectorType>(V->getType()))
35206f32e7eSjoerg     if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
35306f32e7eSjoerg       return C->getSplatValue();
35406f32e7eSjoerg 
35506f32e7eSjoerg   // shuf (inselt ?, Splat, 0), ?, <0, undef, 0, ...>
35606f32e7eSjoerg   Value *Splat;
357*da58b97aSjoerg   if (match(V,
358*da58b97aSjoerg             m_Shuffle(m_InsertElt(m_Value(), m_Value(Splat), m_ZeroInt()),
359*da58b97aSjoerg                       m_Value(), m_ZeroMask())))
36006f32e7eSjoerg     return Splat;
36106f32e7eSjoerg 
36206f32e7eSjoerg   return nullptr;
36306f32e7eSjoerg }
36406f32e7eSjoerg 
isSplatValue(const Value * V,int Index,unsigned Depth)365*da58b97aSjoerg bool llvm::isSplatValue(const Value *V, int Index, unsigned Depth) {
366*da58b97aSjoerg   assert(Depth <= MaxAnalysisRecursionDepth && "Limit Search Depth");
36706f32e7eSjoerg 
36806f32e7eSjoerg   if (isa<VectorType>(V->getType())) {
36906f32e7eSjoerg     if (isa<UndefValue>(V))
37006f32e7eSjoerg       return true;
371*da58b97aSjoerg     // FIXME: We can allow undefs, but if Index was specified, we may want to
372*da58b97aSjoerg     //        check that the constant is defined at that index.
37306f32e7eSjoerg     if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
37406f32e7eSjoerg       return C->getSplatValue() != nullptr;
37506f32e7eSjoerg   }
37606f32e7eSjoerg 
377*da58b97aSjoerg   if (auto *Shuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
378*da58b97aSjoerg     // FIXME: We can safely allow undefs here. If Index was specified, we will
379*da58b97aSjoerg     //        check that the mask elt is defined at the required index.
380*da58b97aSjoerg     if (!is_splat(Shuf->getShuffleMask()))
381*da58b97aSjoerg       return false;
382*da58b97aSjoerg 
383*da58b97aSjoerg     // Match any index.
384*da58b97aSjoerg     if (Index == -1)
385*da58b97aSjoerg       return true;
386*da58b97aSjoerg 
387*da58b97aSjoerg     // Match a specific element. The mask should be defined at and match the
388*da58b97aSjoerg     // specified index.
389*da58b97aSjoerg     return Shuf->getMaskValue(Index) == Index;
390*da58b97aSjoerg   }
39106f32e7eSjoerg 
39206f32e7eSjoerg   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
393*da58b97aSjoerg   if (Depth++ == MaxAnalysisRecursionDepth)
39406f32e7eSjoerg     return false;
39506f32e7eSjoerg 
39606f32e7eSjoerg   // If both operands of a binop are splats, the result is a splat.
39706f32e7eSjoerg   Value *X, *Y, *Z;
39806f32e7eSjoerg   if (match(V, m_BinOp(m_Value(X), m_Value(Y))))
399*da58b97aSjoerg     return isSplatValue(X, Index, Depth) && isSplatValue(Y, Index, Depth);
40006f32e7eSjoerg 
40106f32e7eSjoerg   // If all operands of a select are splats, the result is a splat.
40206f32e7eSjoerg   if (match(V, m_Select(m_Value(X), m_Value(Y), m_Value(Z))))
403*da58b97aSjoerg     return isSplatValue(X, Index, Depth) && isSplatValue(Y, Index, Depth) &&
404*da58b97aSjoerg            isSplatValue(Z, Index, Depth);
40506f32e7eSjoerg 
40606f32e7eSjoerg   // TODO: Add support for unary ops (fneg), casts, intrinsics (overflow ops).
40706f32e7eSjoerg 
40806f32e7eSjoerg   return false;
40906f32e7eSjoerg }
41006f32e7eSjoerg 
narrowShuffleMaskElts(int Scale,ArrayRef<int> Mask,SmallVectorImpl<int> & ScaledMask)411*da58b97aSjoerg void llvm::narrowShuffleMaskElts(int Scale, ArrayRef<int> Mask,
412*da58b97aSjoerg                                  SmallVectorImpl<int> &ScaledMask) {
413*da58b97aSjoerg   assert(Scale > 0 && "Unexpected scaling factor");
414*da58b97aSjoerg 
415*da58b97aSjoerg   // Fast-path: if no scaling, then it is just a copy.
416*da58b97aSjoerg   if (Scale == 1) {
417*da58b97aSjoerg     ScaledMask.assign(Mask.begin(), Mask.end());
418*da58b97aSjoerg     return;
419*da58b97aSjoerg   }
420*da58b97aSjoerg 
421*da58b97aSjoerg   ScaledMask.clear();
422*da58b97aSjoerg   for (int MaskElt : Mask) {
423*da58b97aSjoerg     if (MaskElt >= 0) {
424*da58b97aSjoerg       assert(((uint64_t)Scale * MaskElt + (Scale - 1)) <= INT32_MAX &&
425*da58b97aSjoerg              "Overflowed 32-bits");
426*da58b97aSjoerg     }
427*da58b97aSjoerg     for (int SliceElt = 0; SliceElt != Scale; ++SliceElt)
428*da58b97aSjoerg       ScaledMask.push_back(MaskElt < 0 ? MaskElt : Scale * MaskElt + SliceElt);
429*da58b97aSjoerg   }
430*da58b97aSjoerg }
431*da58b97aSjoerg 
widenShuffleMaskElts(int Scale,ArrayRef<int> Mask,SmallVectorImpl<int> & ScaledMask)432*da58b97aSjoerg bool llvm::widenShuffleMaskElts(int Scale, ArrayRef<int> Mask,
433*da58b97aSjoerg                                 SmallVectorImpl<int> &ScaledMask) {
434*da58b97aSjoerg   assert(Scale > 0 && "Unexpected scaling factor");
435*da58b97aSjoerg 
436*da58b97aSjoerg   // Fast-path: if no scaling, then it is just a copy.
437*da58b97aSjoerg   if (Scale == 1) {
438*da58b97aSjoerg     ScaledMask.assign(Mask.begin(), Mask.end());
439*da58b97aSjoerg     return true;
440*da58b97aSjoerg   }
441*da58b97aSjoerg 
442*da58b97aSjoerg   // We must map the original elements down evenly to a type with less elements.
443*da58b97aSjoerg   int NumElts = Mask.size();
444*da58b97aSjoerg   if (NumElts % Scale != 0)
445*da58b97aSjoerg     return false;
446*da58b97aSjoerg 
447*da58b97aSjoerg   ScaledMask.clear();
448*da58b97aSjoerg   ScaledMask.reserve(NumElts / Scale);
449*da58b97aSjoerg 
450*da58b97aSjoerg   // Step through the input mask by splitting into Scale-sized slices.
451*da58b97aSjoerg   do {
452*da58b97aSjoerg     ArrayRef<int> MaskSlice = Mask.take_front(Scale);
453*da58b97aSjoerg     assert((int)MaskSlice.size() == Scale && "Expected Scale-sized slice.");
454*da58b97aSjoerg 
455*da58b97aSjoerg     // The first element of the slice determines how we evaluate this slice.
456*da58b97aSjoerg     int SliceFront = MaskSlice.front();
457*da58b97aSjoerg     if (SliceFront < 0) {
458*da58b97aSjoerg       // Negative values (undef or other "sentinel" values) must be equal across
459*da58b97aSjoerg       // the entire slice.
460*da58b97aSjoerg       if (!is_splat(MaskSlice))
461*da58b97aSjoerg         return false;
462*da58b97aSjoerg       ScaledMask.push_back(SliceFront);
463*da58b97aSjoerg     } else {
464*da58b97aSjoerg       // A positive mask element must be cleanly divisible.
465*da58b97aSjoerg       if (SliceFront % Scale != 0)
466*da58b97aSjoerg         return false;
467*da58b97aSjoerg       // Elements of the slice must be consecutive.
468*da58b97aSjoerg       for (int i = 1; i < Scale; ++i)
469*da58b97aSjoerg         if (MaskSlice[i] != SliceFront + i)
470*da58b97aSjoerg           return false;
471*da58b97aSjoerg       ScaledMask.push_back(SliceFront / Scale);
472*da58b97aSjoerg     }
473*da58b97aSjoerg     Mask = Mask.drop_front(Scale);
474*da58b97aSjoerg   } while (!Mask.empty());
475*da58b97aSjoerg 
476*da58b97aSjoerg   assert((int)ScaledMask.size() * Scale == NumElts && "Unexpected scaled mask");
477*da58b97aSjoerg 
478*da58b97aSjoerg   // All elements of the original mask can be scaled down to map to the elements
479*da58b97aSjoerg   // of a mask with wider elements.
480*da58b97aSjoerg   return true;
481*da58b97aSjoerg }
482*da58b97aSjoerg 
48306f32e7eSjoerg MapVector<Instruction *, uint64_t>
computeMinimumValueSizes(ArrayRef<BasicBlock * > Blocks,DemandedBits & DB,const TargetTransformInfo * TTI)48406f32e7eSjoerg llvm::computeMinimumValueSizes(ArrayRef<BasicBlock *> Blocks, DemandedBits &DB,
48506f32e7eSjoerg                                const TargetTransformInfo *TTI) {
48606f32e7eSjoerg 
48706f32e7eSjoerg   // DemandedBits will give us every value's live-out bits. But we want
48806f32e7eSjoerg   // to ensure no extra casts would need to be inserted, so every DAG
48906f32e7eSjoerg   // of connected values must have the same minimum bitwidth.
49006f32e7eSjoerg   EquivalenceClasses<Value *> ECs;
49106f32e7eSjoerg   SmallVector<Value *, 16> Worklist;
49206f32e7eSjoerg   SmallPtrSet<Value *, 4> Roots;
49306f32e7eSjoerg   SmallPtrSet<Value *, 16> Visited;
49406f32e7eSjoerg   DenseMap<Value *, uint64_t> DBits;
49506f32e7eSjoerg   SmallPtrSet<Instruction *, 4> InstructionSet;
49606f32e7eSjoerg   MapVector<Instruction *, uint64_t> MinBWs;
49706f32e7eSjoerg 
49806f32e7eSjoerg   // Determine the roots. We work bottom-up, from truncs or icmps.
49906f32e7eSjoerg   bool SeenExtFromIllegalType = false;
50006f32e7eSjoerg   for (auto *BB : Blocks)
50106f32e7eSjoerg     for (auto &I : *BB) {
50206f32e7eSjoerg       InstructionSet.insert(&I);
50306f32e7eSjoerg 
50406f32e7eSjoerg       if (TTI && (isa<ZExtInst>(&I) || isa<SExtInst>(&I)) &&
50506f32e7eSjoerg           !TTI->isTypeLegal(I.getOperand(0)->getType()))
50606f32e7eSjoerg         SeenExtFromIllegalType = true;
50706f32e7eSjoerg 
50806f32e7eSjoerg       // Only deal with non-vector integers up to 64-bits wide.
50906f32e7eSjoerg       if ((isa<TruncInst>(&I) || isa<ICmpInst>(&I)) &&
51006f32e7eSjoerg           !I.getType()->isVectorTy() &&
51106f32e7eSjoerg           I.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <= 64) {
51206f32e7eSjoerg         // Don't make work for ourselves. If we know the loaded type is legal,
51306f32e7eSjoerg         // don't add it to the worklist.
51406f32e7eSjoerg         if (TTI && isa<TruncInst>(&I) && TTI->isTypeLegal(I.getType()))
51506f32e7eSjoerg           continue;
51606f32e7eSjoerg 
51706f32e7eSjoerg         Worklist.push_back(&I);
51806f32e7eSjoerg         Roots.insert(&I);
51906f32e7eSjoerg       }
52006f32e7eSjoerg     }
52106f32e7eSjoerg   // Early exit.
52206f32e7eSjoerg   if (Worklist.empty() || (TTI && !SeenExtFromIllegalType))
52306f32e7eSjoerg     return MinBWs;
52406f32e7eSjoerg 
52506f32e7eSjoerg   // Now proceed breadth-first, unioning values together.
52606f32e7eSjoerg   while (!Worklist.empty()) {
52706f32e7eSjoerg     Value *Val = Worklist.pop_back_val();
52806f32e7eSjoerg     Value *Leader = ECs.getOrInsertLeaderValue(Val);
52906f32e7eSjoerg 
53006f32e7eSjoerg     if (Visited.count(Val))
53106f32e7eSjoerg       continue;
53206f32e7eSjoerg     Visited.insert(Val);
53306f32e7eSjoerg 
53406f32e7eSjoerg     // Non-instructions terminate a chain successfully.
53506f32e7eSjoerg     if (!isa<Instruction>(Val))
53606f32e7eSjoerg       continue;
53706f32e7eSjoerg     Instruction *I = cast<Instruction>(Val);
53806f32e7eSjoerg 
53906f32e7eSjoerg     // If we encounter a type that is larger than 64 bits, we can't represent
54006f32e7eSjoerg     // it so bail out.
54106f32e7eSjoerg     if (DB.getDemandedBits(I).getBitWidth() > 64)
54206f32e7eSjoerg       return MapVector<Instruction *, uint64_t>();
54306f32e7eSjoerg 
54406f32e7eSjoerg     uint64_t V = DB.getDemandedBits(I).getZExtValue();
54506f32e7eSjoerg     DBits[Leader] |= V;
54606f32e7eSjoerg     DBits[I] = V;
54706f32e7eSjoerg 
54806f32e7eSjoerg     // Casts, loads and instructions outside of our range terminate a chain
54906f32e7eSjoerg     // successfully.
55006f32e7eSjoerg     if (isa<SExtInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<LoadInst>(I) ||
55106f32e7eSjoerg         !InstructionSet.count(I))
55206f32e7eSjoerg       continue;
55306f32e7eSjoerg 
55406f32e7eSjoerg     // Unsafe casts terminate a chain unsuccessfully. We can't do anything
55506f32e7eSjoerg     // useful with bitcasts, ptrtoints or inttoptrs and it'd be unsafe to
55606f32e7eSjoerg     // transform anything that relies on them.
55706f32e7eSjoerg     if (isa<BitCastInst>(I) || isa<PtrToIntInst>(I) || isa<IntToPtrInst>(I) ||
55806f32e7eSjoerg         !I->getType()->isIntegerTy()) {
55906f32e7eSjoerg       DBits[Leader] |= ~0ULL;
56006f32e7eSjoerg       continue;
56106f32e7eSjoerg     }
56206f32e7eSjoerg 
56306f32e7eSjoerg     // We don't modify the types of PHIs. Reductions will already have been
56406f32e7eSjoerg     // truncated if possible, and inductions' sizes will have been chosen by
56506f32e7eSjoerg     // indvars.
56606f32e7eSjoerg     if (isa<PHINode>(I))
56706f32e7eSjoerg       continue;
56806f32e7eSjoerg 
56906f32e7eSjoerg     if (DBits[Leader] == ~0ULL)
57006f32e7eSjoerg       // All bits demanded, no point continuing.
57106f32e7eSjoerg       continue;
57206f32e7eSjoerg 
57306f32e7eSjoerg     for (Value *O : cast<User>(I)->operands()) {
57406f32e7eSjoerg       ECs.unionSets(Leader, O);
57506f32e7eSjoerg       Worklist.push_back(O);
57606f32e7eSjoerg     }
57706f32e7eSjoerg   }
57806f32e7eSjoerg 
57906f32e7eSjoerg   // Now we've discovered all values, walk them to see if there are
58006f32e7eSjoerg   // any users we didn't see. If there are, we can't optimize that
58106f32e7eSjoerg   // chain.
58206f32e7eSjoerg   for (auto &I : DBits)
58306f32e7eSjoerg     for (auto *U : I.first->users())
58406f32e7eSjoerg       if (U->getType()->isIntegerTy() && DBits.count(U) == 0)
58506f32e7eSjoerg         DBits[ECs.getOrInsertLeaderValue(I.first)] |= ~0ULL;
58606f32e7eSjoerg 
58706f32e7eSjoerg   for (auto I = ECs.begin(), E = ECs.end(); I != E; ++I) {
58806f32e7eSjoerg     uint64_t LeaderDemandedBits = 0;
589*da58b97aSjoerg     for (Value *M : llvm::make_range(ECs.member_begin(I), ECs.member_end()))
590*da58b97aSjoerg       LeaderDemandedBits |= DBits[M];
59106f32e7eSjoerg 
59206f32e7eSjoerg     uint64_t MinBW = (sizeof(LeaderDemandedBits) * 8) -
59306f32e7eSjoerg                      llvm::countLeadingZeros(LeaderDemandedBits);
59406f32e7eSjoerg     // Round up to a power of 2
59506f32e7eSjoerg     if (!isPowerOf2_64((uint64_t)MinBW))
59606f32e7eSjoerg       MinBW = NextPowerOf2(MinBW);
59706f32e7eSjoerg 
59806f32e7eSjoerg     // We don't modify the types of PHIs. Reductions will already have been
59906f32e7eSjoerg     // truncated if possible, and inductions' sizes will have been chosen by
60006f32e7eSjoerg     // indvars.
60106f32e7eSjoerg     // If we are required to shrink a PHI, abandon this entire equivalence class.
60206f32e7eSjoerg     bool Abort = false;
603*da58b97aSjoerg     for (Value *M : llvm::make_range(ECs.member_begin(I), ECs.member_end()))
604*da58b97aSjoerg       if (isa<PHINode>(M) && MinBW < M->getType()->getScalarSizeInBits()) {
60506f32e7eSjoerg         Abort = true;
60606f32e7eSjoerg         break;
60706f32e7eSjoerg       }
60806f32e7eSjoerg     if (Abort)
60906f32e7eSjoerg       continue;
61006f32e7eSjoerg 
611*da58b97aSjoerg     for (Value *M : llvm::make_range(ECs.member_begin(I), ECs.member_end())) {
612*da58b97aSjoerg       if (!isa<Instruction>(M))
61306f32e7eSjoerg         continue;
614*da58b97aSjoerg       Type *Ty = M->getType();
615*da58b97aSjoerg       if (Roots.count(M))
616*da58b97aSjoerg         Ty = cast<Instruction>(M)->getOperand(0)->getType();
61706f32e7eSjoerg       if (MinBW < Ty->getScalarSizeInBits())
618*da58b97aSjoerg         MinBWs[cast<Instruction>(M)] = MinBW;
61906f32e7eSjoerg     }
62006f32e7eSjoerg   }
62106f32e7eSjoerg 
62206f32e7eSjoerg   return MinBWs;
62306f32e7eSjoerg }
62406f32e7eSjoerg 
62506f32e7eSjoerg /// Add all access groups in @p AccGroups to @p List.
62606f32e7eSjoerg template <typename ListT>
addToAccessGroupList(ListT & List,MDNode * AccGroups)62706f32e7eSjoerg static void addToAccessGroupList(ListT &List, MDNode *AccGroups) {
62806f32e7eSjoerg   // Interpret an access group as a list containing itself.
62906f32e7eSjoerg   if (AccGroups->getNumOperands() == 0) {
63006f32e7eSjoerg     assert(isValidAsAccessGroup(AccGroups) && "Node must be an access group");
63106f32e7eSjoerg     List.insert(AccGroups);
63206f32e7eSjoerg     return;
63306f32e7eSjoerg   }
63406f32e7eSjoerg 
63506f32e7eSjoerg   for (auto &AccGroupListOp : AccGroups->operands()) {
63606f32e7eSjoerg     auto *Item = cast<MDNode>(AccGroupListOp.get());
63706f32e7eSjoerg     assert(isValidAsAccessGroup(Item) && "List item must be an access group");
63806f32e7eSjoerg     List.insert(Item);
63906f32e7eSjoerg   }
64006f32e7eSjoerg }
64106f32e7eSjoerg 
uniteAccessGroups(MDNode * AccGroups1,MDNode * AccGroups2)64206f32e7eSjoerg MDNode *llvm::uniteAccessGroups(MDNode *AccGroups1, MDNode *AccGroups2) {
64306f32e7eSjoerg   if (!AccGroups1)
64406f32e7eSjoerg     return AccGroups2;
64506f32e7eSjoerg   if (!AccGroups2)
64606f32e7eSjoerg     return AccGroups1;
64706f32e7eSjoerg   if (AccGroups1 == AccGroups2)
64806f32e7eSjoerg     return AccGroups1;
64906f32e7eSjoerg 
65006f32e7eSjoerg   SmallSetVector<Metadata *, 4> Union;
65106f32e7eSjoerg   addToAccessGroupList(Union, AccGroups1);
65206f32e7eSjoerg   addToAccessGroupList(Union, AccGroups2);
65306f32e7eSjoerg 
65406f32e7eSjoerg   if (Union.size() == 0)
65506f32e7eSjoerg     return nullptr;
65606f32e7eSjoerg   if (Union.size() == 1)
65706f32e7eSjoerg     return cast<MDNode>(Union.front());
65806f32e7eSjoerg 
65906f32e7eSjoerg   LLVMContext &Ctx = AccGroups1->getContext();
66006f32e7eSjoerg   return MDNode::get(Ctx, Union.getArrayRef());
66106f32e7eSjoerg }
66206f32e7eSjoerg 
intersectAccessGroups(const Instruction * Inst1,const Instruction * Inst2)66306f32e7eSjoerg MDNode *llvm::intersectAccessGroups(const Instruction *Inst1,
66406f32e7eSjoerg                                     const Instruction *Inst2) {
66506f32e7eSjoerg   bool MayAccessMem1 = Inst1->mayReadOrWriteMemory();
66606f32e7eSjoerg   bool MayAccessMem2 = Inst2->mayReadOrWriteMemory();
66706f32e7eSjoerg 
66806f32e7eSjoerg   if (!MayAccessMem1 && !MayAccessMem2)
66906f32e7eSjoerg     return nullptr;
67006f32e7eSjoerg   if (!MayAccessMem1)
67106f32e7eSjoerg     return Inst2->getMetadata(LLVMContext::MD_access_group);
67206f32e7eSjoerg   if (!MayAccessMem2)
67306f32e7eSjoerg     return Inst1->getMetadata(LLVMContext::MD_access_group);
67406f32e7eSjoerg 
67506f32e7eSjoerg   MDNode *MD1 = Inst1->getMetadata(LLVMContext::MD_access_group);
67606f32e7eSjoerg   MDNode *MD2 = Inst2->getMetadata(LLVMContext::MD_access_group);
67706f32e7eSjoerg   if (!MD1 || !MD2)
67806f32e7eSjoerg     return nullptr;
67906f32e7eSjoerg   if (MD1 == MD2)
68006f32e7eSjoerg     return MD1;
68106f32e7eSjoerg 
68206f32e7eSjoerg   // Use set for scalable 'contains' check.
68306f32e7eSjoerg   SmallPtrSet<Metadata *, 4> AccGroupSet2;
68406f32e7eSjoerg   addToAccessGroupList(AccGroupSet2, MD2);
68506f32e7eSjoerg 
68606f32e7eSjoerg   SmallVector<Metadata *, 4> Intersection;
68706f32e7eSjoerg   if (MD1->getNumOperands() == 0) {
68806f32e7eSjoerg     assert(isValidAsAccessGroup(MD1) && "Node must be an access group");
68906f32e7eSjoerg     if (AccGroupSet2.count(MD1))
69006f32e7eSjoerg       Intersection.push_back(MD1);
69106f32e7eSjoerg   } else {
69206f32e7eSjoerg     for (const MDOperand &Node : MD1->operands()) {
69306f32e7eSjoerg       auto *Item = cast<MDNode>(Node.get());
69406f32e7eSjoerg       assert(isValidAsAccessGroup(Item) && "List item must be an access group");
69506f32e7eSjoerg       if (AccGroupSet2.count(Item))
69606f32e7eSjoerg         Intersection.push_back(Item);
69706f32e7eSjoerg     }
69806f32e7eSjoerg   }
69906f32e7eSjoerg 
70006f32e7eSjoerg   if (Intersection.size() == 0)
70106f32e7eSjoerg     return nullptr;
70206f32e7eSjoerg   if (Intersection.size() == 1)
70306f32e7eSjoerg     return cast<MDNode>(Intersection.front());
70406f32e7eSjoerg 
70506f32e7eSjoerg   LLVMContext &Ctx = Inst1->getContext();
70606f32e7eSjoerg   return MDNode::get(Ctx, Intersection);
70706f32e7eSjoerg }
70806f32e7eSjoerg 
70906f32e7eSjoerg /// \returns \p I after propagating metadata from \p VL.
propagateMetadata(Instruction * Inst,ArrayRef<Value * > VL)71006f32e7eSjoerg Instruction *llvm::propagateMetadata(Instruction *Inst, ArrayRef<Value *> VL) {
711*da58b97aSjoerg   if (VL.empty())
712*da58b97aSjoerg     return Inst;
71306f32e7eSjoerg   Instruction *I0 = cast<Instruction>(VL[0]);
71406f32e7eSjoerg   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> Metadata;
71506f32e7eSjoerg   I0->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
71606f32e7eSjoerg 
71706f32e7eSjoerg   for (auto Kind : {LLVMContext::MD_tbaa, LLVMContext::MD_alias_scope,
71806f32e7eSjoerg                     LLVMContext::MD_noalias, LLVMContext::MD_fpmath,
71906f32e7eSjoerg                     LLVMContext::MD_nontemporal, LLVMContext::MD_invariant_load,
72006f32e7eSjoerg                     LLVMContext::MD_access_group}) {
72106f32e7eSjoerg     MDNode *MD = I0->getMetadata(Kind);
72206f32e7eSjoerg 
72306f32e7eSjoerg     for (int J = 1, E = VL.size(); MD && J != E; ++J) {
72406f32e7eSjoerg       const Instruction *IJ = cast<Instruction>(VL[J]);
72506f32e7eSjoerg       MDNode *IMD = IJ->getMetadata(Kind);
72606f32e7eSjoerg       switch (Kind) {
72706f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_tbaa:
72806f32e7eSjoerg         MD = MDNode::getMostGenericTBAA(MD, IMD);
72906f32e7eSjoerg         break;
73006f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_alias_scope:
73106f32e7eSjoerg         MD = MDNode::getMostGenericAliasScope(MD, IMD);
73206f32e7eSjoerg         break;
73306f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_fpmath:
73406f32e7eSjoerg         MD = MDNode::getMostGenericFPMath(MD, IMD);
73506f32e7eSjoerg         break;
73606f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_noalias:
73706f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_nontemporal:
73806f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_invariant_load:
73906f32e7eSjoerg         MD = MDNode::intersect(MD, IMD);
74006f32e7eSjoerg         break;
74106f32e7eSjoerg       case LLVMContext::MD_access_group:
74206f32e7eSjoerg         MD = intersectAccessGroups(Inst, IJ);
74306f32e7eSjoerg         break;
74406f32e7eSjoerg       default:
74506f32e7eSjoerg         llvm_unreachable("unhandled metadata");
74606f32e7eSjoerg       }
74706f32e7eSjoerg     }
74806f32e7eSjoerg 
74906f32e7eSjoerg     Inst->setMetadata(Kind, MD);
75006f32e7eSjoerg   }
75106f32e7eSjoerg 
75206f32e7eSjoerg   return Inst;
75306f32e7eSjoerg }
75406f32e7eSjoerg 
75506f32e7eSjoerg Constant *
createBitMaskForGaps(IRBuilderBase & Builder,unsigned VF,const InterleaveGroup<Instruction> & Group)756*da58b97aSjoerg llvm::createBitMaskForGaps(IRBuilderBase &Builder, unsigned VF,
75706f32e7eSjoerg                            const InterleaveGroup<Instruction> &Group) {
75806f32e7eSjoerg   // All 1's means mask is not needed.
75906f32e7eSjoerg   if (Group.getNumMembers() == Group.getFactor())
76006f32e7eSjoerg     return nullptr;
76106f32e7eSjoerg 
76206f32e7eSjoerg   // TODO: support reversed access.
76306f32e7eSjoerg   assert(!Group.isReverse() && "Reversed group not supported.");
76406f32e7eSjoerg 
76506f32e7eSjoerg   SmallVector<Constant *, 16> Mask;
76606f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0; i < VF; i++)
76706f32e7eSjoerg     for (unsigned j = 0; j < Group.getFactor(); ++j) {
76806f32e7eSjoerg       unsigned HasMember = Group.getMember(j) ? 1 : 0;
76906f32e7eSjoerg       Mask.push_back(Builder.getInt1(HasMember));
77006f32e7eSjoerg     }
77106f32e7eSjoerg 
77206f32e7eSjoerg   return ConstantVector::get(Mask);
77306f32e7eSjoerg }
77406f32e7eSjoerg 
775*da58b97aSjoerg llvm::SmallVector<int, 16>
createReplicatedMask(unsigned ReplicationFactor,unsigned VF)776*da58b97aSjoerg llvm::createReplicatedMask(unsigned ReplicationFactor, unsigned VF) {
777*da58b97aSjoerg   SmallVector<int, 16> MaskVec;
77806f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0; i < VF; i++)
77906f32e7eSjoerg     for (unsigned j = 0; j < ReplicationFactor; j++)
780*da58b97aSjoerg       MaskVec.push_back(i);
78106f32e7eSjoerg 
782*da58b97aSjoerg   return MaskVec;
78306f32e7eSjoerg }
78406f32e7eSjoerg 
createInterleaveMask(unsigned VF,unsigned NumVecs)785*da58b97aSjoerg llvm::SmallVector<int, 16> llvm::createInterleaveMask(unsigned VF,
78606f32e7eSjoerg                                                       unsigned NumVecs) {
787*da58b97aSjoerg   SmallVector<int, 16> Mask;
78806f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0; i < VF; i++)
78906f32e7eSjoerg     for (unsigned j = 0; j < NumVecs; j++)
790*da58b97aSjoerg       Mask.push_back(j * VF + i);
79106f32e7eSjoerg 
792*da58b97aSjoerg   return Mask;
79306f32e7eSjoerg }
79406f32e7eSjoerg 
795*da58b97aSjoerg llvm::SmallVector<int, 16>
createStrideMask(unsigned Start,unsigned Stride,unsigned VF)796*da58b97aSjoerg llvm::createStrideMask(unsigned Start, unsigned Stride, unsigned VF) {
797*da58b97aSjoerg   SmallVector<int, 16> Mask;
79806f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0; i < VF; i++)
799*da58b97aSjoerg     Mask.push_back(Start + i * Stride);
80006f32e7eSjoerg 
801*da58b97aSjoerg   return Mask;
80206f32e7eSjoerg }
80306f32e7eSjoerg 
createSequentialMask(unsigned Start,unsigned NumInts,unsigned NumUndefs)804*da58b97aSjoerg llvm::SmallVector<int, 16> llvm::createSequentialMask(unsigned Start,
805*da58b97aSjoerg                                                       unsigned NumInts,
806*da58b97aSjoerg                                                       unsigned NumUndefs) {
807*da58b97aSjoerg   SmallVector<int, 16> Mask;
80806f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0; i < NumInts; i++)
809*da58b97aSjoerg     Mask.push_back(Start + i);
81006f32e7eSjoerg 
81106f32e7eSjoerg   for (unsigned i = 0; i < NumUndefs; i++)
812*da58b97aSjoerg     Mask.push_back(-1);
81306f32e7eSjoerg 
814*da58b97aSjoerg   return Mask;
81506f32e7eSjoerg }
81606f32e7eSjoerg 
81706f32e7eSjoerg /// A helper function for concatenating vectors. This function concatenates two
81806f32e7eSjoerg /// vectors having the same element type. If the second vector has fewer
81906f32e7eSjoerg /// elements than the first, it is padded with undefs.
concatenateTwoVectors(IRBuilderBase & Builder,Value * V1,Value * V2)820*da58b97aSjoerg static Value *concatenateTwoVectors(IRBuilderBase &Builder, Value *V1,
82106f32e7eSjoerg                                     Value *V2) {
82206f32e7eSjoerg   VectorType *VecTy1 = dyn_cast<VectorType>(V1->getType());
82306f32e7eSjoerg   VectorType *VecTy2 = dyn_cast<VectorType>(V2->getType());
82406f32e7eSjoerg   assert(VecTy1 && VecTy2 &&
82506f32e7eSjoerg          VecTy1->getScalarType() == VecTy2->getScalarType() &&
82606f32e7eSjoerg          "Expect two vectors with the same element type");
82706f32e7eSjoerg 
828*da58b97aSjoerg   unsigned NumElts1 = cast<FixedVectorType>(VecTy1)->getNumElements();
829*da58b97aSjoerg   unsigned NumElts2 = cast<FixedVectorType>(VecTy2)->getNumElements();
83006f32e7eSjoerg   assert(NumElts1 >= NumElts2 && "Unexpect the first vector has less elements");
83106f32e7eSjoerg 
83206f32e7eSjoerg   if (NumElts1 > NumElts2) {
83306f32e7eSjoerg     // Extend with UNDEFs.
834*da58b97aSjoerg     V2 = Builder.CreateShuffleVector(
835*da58b97aSjoerg         V2, createSequentialMask(0, NumElts2, NumElts1 - NumElts2));
83606f32e7eSjoerg   }
83706f32e7eSjoerg 
838*da58b97aSjoerg   return Builder.CreateShuffleVector(
839*da58b97aSjoerg       V1, V2, createSequentialMask(0, NumElts1 + NumElts2, 0));
84006f32e7eSjoerg }
84106f32e7eSjoerg 
concatenateVectors(IRBuilderBase & Builder,ArrayRef<Value * > Vecs)842*da58b97aSjoerg Value *llvm::concatenateVectors(IRBuilderBase &Builder,
843*da58b97aSjoerg                                 ArrayRef<Value *> Vecs) {
84406f32e7eSjoerg   unsigned NumVecs = Vecs.size();
84506f32e7eSjoerg   assert(NumVecs > 1 && "Should be at least two vectors");
84606f32e7eSjoerg 
84706f32e7eSjoerg   SmallVector<Value *, 8> ResList;
84806f32e7eSjoerg   ResList.append(Vecs.begin(), Vecs.end());
84906f32e7eSjoerg   do {
85006f32e7eSjoerg     SmallVector<Value *, 8> TmpList;
85106f32e7eSjoerg     for (unsigned i = 0; i < NumVecs - 1; i += 2) {
85206f32e7eSjoerg       Value *V0 = ResList[i], *V1 = ResList[i + 1];
85306f32e7eSjoerg       assert((V0->getType() == V1->getType() || i == NumVecs - 2) &&
85406f32e7eSjoerg              "Only the last vector may have a different type");
85506f32e7eSjoerg 
85606f32e7eSjoerg       TmpList.push_back(concatenateTwoVectors(Builder, V0, V1));
85706f32e7eSjoerg     }
85806f32e7eSjoerg 
85906f32e7eSjoerg     // Push the last vector if the total number of vectors is odd.
86006f32e7eSjoerg     if (NumVecs % 2 != 0)
86106f32e7eSjoerg       TmpList.push_back(ResList[NumVecs - 1]);
86206f32e7eSjoerg 
86306f32e7eSjoerg     ResList = TmpList;
86406f32e7eSjoerg     NumVecs = ResList.size();
86506f32e7eSjoerg   } while (NumVecs > 1);
86606f32e7eSjoerg 
86706f32e7eSjoerg   return ResList[0];
86806f32e7eSjoerg }
86906f32e7eSjoerg 
maskIsAllZeroOrUndef(Value * Mask)87006f32e7eSjoerg bool llvm::maskIsAllZeroOrUndef(Value *Mask) {
871*da58b97aSjoerg   assert(isa<VectorType>(Mask->getType()) &&
872*da58b97aSjoerg          isa<IntegerType>(Mask->getType()->getScalarType()) &&
873*da58b97aSjoerg          cast<IntegerType>(Mask->getType()->getScalarType())->getBitWidth() ==
874*da58b97aSjoerg              1 &&
875*da58b97aSjoerg          "Mask must be a vector of i1");
876*da58b97aSjoerg 
87706f32e7eSjoerg   auto *ConstMask = dyn_cast<Constant>(Mask);
87806f32e7eSjoerg   if (!ConstMask)
87906f32e7eSjoerg     return false;
88006f32e7eSjoerg   if (ConstMask->isNullValue() || isa<UndefValue>(ConstMask))
88106f32e7eSjoerg     return true;
882*da58b97aSjoerg   if (isa<ScalableVectorType>(ConstMask->getType()))
883*da58b97aSjoerg     return false;
884*da58b97aSjoerg   for (unsigned
885*da58b97aSjoerg            I = 0,
886*da58b97aSjoerg            E = cast<FixedVectorType>(ConstMask->getType())->getNumElements();
887*da58b97aSjoerg        I != E; ++I) {
88806f32e7eSjoerg     if (auto *MaskElt = ConstMask->getAggregateElement(I))
88906f32e7eSjoerg       if (MaskElt->isNullValue() || isa<UndefValue>(MaskElt))
89006f32e7eSjoerg         continue;
89106f32e7eSjoerg     return false;
89206f32e7eSjoerg   }
89306f32e7eSjoerg   return true;
89406f32e7eSjoerg }
89506f32e7eSjoerg 
89606f32e7eSjoerg 
maskIsAllOneOrUndef(Value * Mask)89706f32e7eSjoerg bool llvm::maskIsAllOneOrUndef(Value *Mask) {
898*da58b97aSjoerg   assert(isa<VectorType>(Mask->getType()) &&
899*da58b97aSjoerg          isa<IntegerType>(Mask->getType()->getScalarType()) &&
900*da58b97aSjoerg          cast<IntegerType>(Mask->getType()->getScalarType())->getBitWidth() ==
901*da58b97aSjoerg              1 &&
902*da58b97aSjoerg          "Mask must be a vector of i1");
903*da58b97aSjoerg 
90406f32e7eSjoerg   auto *ConstMask = dyn_cast<Constant>(Mask);
90506f32e7eSjoerg   if (!ConstMask)
90606f32e7eSjoerg     return false;
90706f32e7eSjoerg   if (ConstMask->isAllOnesValue() || isa<UndefValue>(ConstMask))
90806f32e7eSjoerg     return true;
909*da58b97aSjoerg   if (isa<ScalableVectorType>(ConstMask->getType()))
910*da58b97aSjoerg     return false;
911*da58b97aSjoerg   for (unsigned
912*da58b97aSjoerg            I = 0,
913*da58b97aSjoerg            E = cast<FixedVectorType>(ConstMask->getType())->getNumElements();
914*da58b97aSjoerg        I != E; ++I) {
91506f32e7eSjoerg     if (auto *MaskElt = ConstMask->getAggregateElement(I))
91606f32e7eSjoerg       if (MaskElt->isAllOnesValue() || isa<UndefValue>(MaskElt))
91706f32e7eSjoerg         continue;
91806f32e7eSjoerg     return false;
91906f32e7eSjoerg   }
92006f32e7eSjoerg   return true;
92106f32e7eSjoerg }
92206f32e7eSjoerg 
92306f32e7eSjoerg /// TODO: This is a lot like known bits, but for
92406f32e7eSjoerg /// vectors.  Is there something we can common this with?
possiblyDemandedEltsInMask(Value * Mask)92506f32e7eSjoerg APInt llvm::possiblyDemandedEltsInMask(Value *Mask) {
926*da58b97aSjoerg   assert(isa<FixedVectorType>(Mask->getType()) &&
927*da58b97aSjoerg          isa<IntegerType>(Mask->getType()->getScalarType()) &&
928*da58b97aSjoerg          cast<IntegerType>(Mask->getType()->getScalarType())->getBitWidth() ==
929*da58b97aSjoerg              1 &&
930*da58b97aSjoerg          "Mask must be a fixed width vector of i1");
93106f32e7eSjoerg 
932*da58b97aSjoerg   const unsigned VWidth =
933*da58b97aSjoerg       cast<FixedVectorType>(Mask->getType())->getNumElements();
93406f32e7eSjoerg   APInt DemandedElts = APInt::getAllOnesValue(VWidth);
93506f32e7eSjoerg   if (auto *CV = dyn_cast<ConstantVector>(Mask))
93606f32e7eSjoerg     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++)
93706f32e7eSjoerg       if (CV->getAggregateElement(i)->isNullValue())
93806f32e7eSjoerg         DemandedElts.clearBit(i);
93906f32e7eSjoerg   return DemandedElts;
94006f32e7eSjoerg }
94106f32e7eSjoerg 
isStrided(int Stride)94206f32e7eSjoerg bool InterleavedAccessInfo::isStrided(int Stride) {
94306f32e7eSjoerg   unsigned Factor = std::abs(Stride);
94406f32e7eSjoerg   return Factor >= 2 && Factor <= MaxInterleaveGroupFactor;
94506f32e7eSjoerg }
94606f32e7eSjoerg 
collectConstStrideAccesses(MapVector<Instruction *,StrideDescriptor> & AccessStrideInfo,const ValueToValueMap & Strides)94706f32e7eSjoerg void InterleavedAccessInfo::collectConstStrideAccesses(
94806f32e7eSjoerg     MapVector<Instruction *, StrideDescriptor> &AccessStrideInfo,
94906f32e7eSjoerg     const ValueToValueMap &Strides) {
95006f32e7eSjoerg   auto &DL = TheLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
95106f32e7eSjoerg 
95206f32e7eSjoerg   // Since it's desired that the load/store instructions be maintained in
95306f32e7eSjoerg   // "program order" for the interleaved access analysis, we have to visit the
95406f32e7eSjoerg   // blocks in the loop in reverse postorder (i.e., in a topological order).
95506f32e7eSjoerg   // Such an ordering will ensure that any load/store that may be executed
95606f32e7eSjoerg   // before a second load/store will precede the second load/store in
95706f32e7eSjoerg   // AccessStrideInfo.
95806f32e7eSjoerg   LoopBlocksDFS DFS(TheLoop);
95906f32e7eSjoerg   DFS.perform(LI);
96006f32e7eSjoerg   for (BasicBlock *BB : make_range(DFS.beginRPO(), DFS.endRPO()))
96106f32e7eSjoerg     for (auto &I : *BB) {
96206f32e7eSjoerg       Value *Ptr = getLoadStorePointerOperand(&I);
963*da58b97aSjoerg       if (!Ptr)
964*da58b97aSjoerg         continue;
965*da58b97aSjoerg       Type *ElementTy = getLoadStoreType(&I);
966*da58b97aSjoerg 
96706f32e7eSjoerg       // We don't check wrapping here because we don't know yet if Ptr will be
96806f32e7eSjoerg       // part of a full group or a group with gaps. Checking wrapping for all
96906f32e7eSjoerg       // pointers (even those that end up in groups with no gaps) will be overly
97006f32e7eSjoerg       // conservative. For full groups, wrapping should be ok since if we would
97106f32e7eSjoerg       // wrap around the address space we would do a memory access at nullptr
97206f32e7eSjoerg       // even without the transformation. The wrapping checks are therefore
97306f32e7eSjoerg       // deferred until after we've formed the interleaved groups.
97406f32e7eSjoerg       int64_t Stride = getPtrStride(PSE, Ptr, TheLoop, Strides,
97506f32e7eSjoerg                                     /*Assume=*/true, /*ShouldCheckWrap=*/false);
97606f32e7eSjoerg 
97706f32e7eSjoerg       const SCEV *Scev = replaceSymbolicStrideSCEV(PSE, Strides, Ptr);
978*da58b97aSjoerg       uint64_t Size = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
979*da58b97aSjoerg       AccessStrideInfo[&I] = StrideDescriptor(Stride, Scev, Size,
980*da58b97aSjoerg                                               getLoadStoreAlignment(&I));
98106f32e7eSjoerg     }
98206f32e7eSjoerg }
98306f32e7eSjoerg 
98406f32e7eSjoerg // Analyze interleaved accesses and collect them into interleaved load and
98506f32e7eSjoerg // store groups.
98606f32e7eSjoerg //
98706f32e7eSjoerg // When generating code for an interleaved load group, we effectively hoist all
98806f32e7eSjoerg // loads in the group to the location of the first load in program order. When
98906f32e7eSjoerg // generating code for an interleaved store group, we sink all stores to the
99006f32e7eSjoerg // location of the last store. This code motion can change the order of load
99106f32e7eSjoerg // and store instructions and may break dependences.
99206f32e7eSjoerg //
99306f32e7eSjoerg // The code generation strategy mentioned above ensures that we won't violate
99406f32e7eSjoerg // any write-after-read (WAR) dependences.
99506f32e7eSjoerg //
99606f32e7eSjoerg // E.g., for the WAR dependence:  a = A[i];      // (1)
99706f32e7eSjoerg //                                A[i] = b;      // (2)
99806f32e7eSjoerg //
99906f32e7eSjoerg // The store group of (2) is always inserted at or below (2), and the load
100006f32e7eSjoerg // group of (1) is always inserted at or above (1). Thus, the instructions will
100106f32e7eSjoerg // never be reordered. All other dependences are checked to ensure the
100206f32e7eSjoerg // correctness of the instruction reordering.
100306f32e7eSjoerg //
100406f32e7eSjoerg // The algorithm visits all memory accesses in the loop in bottom-up program
100506f32e7eSjoerg // order. Program order is established by traversing the blocks in the loop in
100606f32e7eSjoerg // reverse postorder when collecting the accesses.
100706f32e7eSjoerg //
100806f32e7eSjoerg // We visit the memory accesses in bottom-up order because it can simplify the
100906f32e7eSjoerg // construction of store groups in the presence of write-after-write (WAW)
101006f32e7eSjoerg // dependences.
101106f32e7eSjoerg //
101206f32e7eSjoerg // E.g., for the WAW dependence:  A[i] = a;      // (1)
101306f32e7eSjoerg //                                A[i] = b;      // (2)
101406f32e7eSjoerg //                                A[i + 1] = c;  // (3)
101506f32e7eSjoerg //
101606f32e7eSjoerg // We will first create a store group with (3) and (2). (1) can't be added to
101706f32e7eSjoerg // this group because it and (2) are dependent. However, (1) can be grouped
101806f32e7eSjoerg // with other accesses that may precede it in program order. Note that a
101906f32e7eSjoerg // bottom-up order does not imply that WAW dependences should not be checked.
analyzeInterleaving(bool EnablePredicatedInterleavedMemAccesses)102006f32e7eSjoerg void InterleavedAccessInfo::analyzeInterleaving(
102106f32e7eSjoerg                                  bool EnablePredicatedInterleavedMemAccesses) {
102206f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << "LV: Analyzing interleaved accesses...\n");
102306f32e7eSjoerg   const ValueToValueMap &Strides = LAI->getSymbolicStrides();
102406f32e7eSjoerg 
102506f32e7eSjoerg   // Holds all accesses with a constant stride.
102606f32e7eSjoerg   MapVector<Instruction *, StrideDescriptor> AccessStrideInfo;
102706f32e7eSjoerg   collectConstStrideAccesses(AccessStrideInfo, Strides);
102806f32e7eSjoerg 
102906f32e7eSjoerg   if (AccessStrideInfo.empty())
103006f32e7eSjoerg     return;
103106f32e7eSjoerg 
103206f32e7eSjoerg   // Collect the dependences in the loop.
103306f32e7eSjoerg   collectDependences();
103406f32e7eSjoerg 
103506f32e7eSjoerg   // Holds all interleaved store groups temporarily.
103606f32e7eSjoerg   SmallSetVector<InterleaveGroup<Instruction> *, 4> StoreGroups;
103706f32e7eSjoerg   // Holds all interleaved load groups temporarily.
103806f32e7eSjoerg   SmallSetVector<InterleaveGroup<Instruction> *, 4> LoadGroups;
103906f32e7eSjoerg 
104006f32e7eSjoerg   // Search in bottom-up program order for pairs of accesses (A and B) that can
104106f32e7eSjoerg   // form interleaved load or store groups. In the algorithm below, access A
104206f32e7eSjoerg   // precedes access B in program order. We initialize a group for B in the
104306f32e7eSjoerg   // outer loop of the algorithm, and then in the inner loop, we attempt to
104406f32e7eSjoerg   // insert each A into B's group if:
104506f32e7eSjoerg   //
104606f32e7eSjoerg   //  1. A and B have the same stride,
104706f32e7eSjoerg   //  2. A and B have the same memory object size, and
104806f32e7eSjoerg   //  3. A belongs in B's group according to its distance from B.
104906f32e7eSjoerg   //
105006f32e7eSjoerg   // Special care is taken to ensure group formation will not break any
105106f32e7eSjoerg   // dependences.
105206f32e7eSjoerg   for (auto BI = AccessStrideInfo.rbegin(), E = AccessStrideInfo.rend();
105306f32e7eSjoerg        BI != E; ++BI) {
105406f32e7eSjoerg     Instruction *B = BI->first;
105506f32e7eSjoerg     StrideDescriptor DesB = BI->second;
105606f32e7eSjoerg 
105706f32e7eSjoerg     // Initialize a group for B if it has an allowable stride. Even if we don't
105806f32e7eSjoerg     // create a group for B, we continue with the bottom-up algorithm to ensure
105906f32e7eSjoerg     // we don't break any of B's dependences.
106006f32e7eSjoerg     InterleaveGroup<Instruction> *Group = nullptr;
106106f32e7eSjoerg     if (isStrided(DesB.Stride) &&
106206f32e7eSjoerg         (!isPredicated(B->getParent()) || EnablePredicatedInterleavedMemAccesses)) {
106306f32e7eSjoerg       Group = getInterleaveGroup(B);
106406f32e7eSjoerg       if (!Group) {
106506f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(dbgs() << "LV: Creating an interleave group with:" << *B
106606f32e7eSjoerg                           << '\n');
106706f32e7eSjoerg         Group = createInterleaveGroup(B, DesB.Stride, DesB.Alignment);
106806f32e7eSjoerg       }
106906f32e7eSjoerg       if (B->mayWriteToMemory())
107006f32e7eSjoerg         StoreGroups.insert(Group);
107106f32e7eSjoerg       else
107206f32e7eSjoerg         LoadGroups.insert(Group);
107306f32e7eSjoerg     }
107406f32e7eSjoerg 
107506f32e7eSjoerg     for (auto AI = std::next(BI); AI != E; ++AI) {
107606f32e7eSjoerg       Instruction *A = AI->first;
107706f32e7eSjoerg       StrideDescriptor DesA = AI->second;
107806f32e7eSjoerg 
107906f32e7eSjoerg       // Our code motion strategy implies that we can't have dependences
108006f32e7eSjoerg       // between accesses in an interleaved group and other accesses located
108106f32e7eSjoerg       // between the first and last member of the group. Note that this also
108206f32e7eSjoerg       // means that a group can't have more than one member at a given offset.
108306f32e7eSjoerg       // The accesses in a group can have dependences with other accesses, but
108406f32e7eSjoerg       // we must ensure we don't extend the boundaries of the group such that
108506f32e7eSjoerg       // we encompass those dependent accesses.
108606f32e7eSjoerg       //
108706f32e7eSjoerg       // For example, assume we have the sequence of accesses shown below in a
108806f32e7eSjoerg       // stride-2 loop:
108906f32e7eSjoerg       //
109006f32e7eSjoerg       //  (1, 2) is a group | A[i]   = a;  // (1)
109106f32e7eSjoerg       //                    | A[i-1] = b;  // (2) |
109206f32e7eSjoerg       //                      A[i-3] = c;  // (3)
109306f32e7eSjoerg       //                      A[i]   = d;  // (4) | (2, 4) is not a group
109406f32e7eSjoerg       //
109506f32e7eSjoerg       // Because accesses (2) and (3) are dependent, we can group (2) with (1)
109606f32e7eSjoerg       // but not with (4). If we did, the dependent access (3) would be within
109706f32e7eSjoerg       // the boundaries of the (2, 4) group.
109806f32e7eSjoerg       if (!canReorderMemAccessesForInterleavedGroups(&*AI, &*BI)) {
109906f32e7eSjoerg         // If a dependence exists and A is already in a group, we know that A
110006f32e7eSjoerg         // must be a store since A precedes B and WAR dependences are allowed.
110106f32e7eSjoerg         // Thus, A would be sunk below B. We release A's group to prevent this
110206f32e7eSjoerg         // illegal code motion. A will then be free to form another group with
110306f32e7eSjoerg         // instructions that precede it.
110406f32e7eSjoerg         if (isInterleaved(A)) {
110506f32e7eSjoerg           InterleaveGroup<Instruction> *StoreGroup = getInterleaveGroup(A);
110606f32e7eSjoerg 
110706f32e7eSjoerg           LLVM_DEBUG(dbgs() << "LV: Invalidated store group due to "
110806f32e7eSjoerg                                "dependence between " << *A << " and "<< *B << '\n');
110906f32e7eSjoerg 
111006f32e7eSjoerg           StoreGroups.remove(StoreGroup);
111106f32e7eSjoerg           releaseGroup(StoreGroup);
111206f32e7eSjoerg         }
111306f32e7eSjoerg 
111406f32e7eSjoerg         // If a dependence exists and A is not already in a group (or it was
111506f32e7eSjoerg         // and we just released it), B might be hoisted above A (if B is a
111606f32e7eSjoerg         // load) or another store might be sunk below A (if B is a store). In
111706f32e7eSjoerg         // either case, we can't add additional instructions to B's group. B
111806f32e7eSjoerg         // will only form a group with instructions that it precedes.
111906f32e7eSjoerg         break;
112006f32e7eSjoerg       }
112106f32e7eSjoerg 
112206f32e7eSjoerg       // At this point, we've checked for illegal code motion. If either A or B
112306f32e7eSjoerg       // isn't strided, there's nothing left to do.
112406f32e7eSjoerg       if (!isStrided(DesA.Stride) || !isStrided(DesB.Stride))
112506f32e7eSjoerg         continue;
112606f32e7eSjoerg 
112706f32e7eSjoerg       // Ignore A if it's already in a group or isn't the same kind of memory
112806f32e7eSjoerg       // operation as B.
112906f32e7eSjoerg       // Note that mayReadFromMemory() isn't mutually exclusive to
113006f32e7eSjoerg       // mayWriteToMemory in the case of atomic loads. We shouldn't see those
113106f32e7eSjoerg       // here, canVectorizeMemory() should have returned false - except for the
113206f32e7eSjoerg       // case we asked for optimization remarks.
113306f32e7eSjoerg       if (isInterleaved(A) ||
113406f32e7eSjoerg           (A->mayReadFromMemory() != B->mayReadFromMemory()) ||
113506f32e7eSjoerg           (A->mayWriteToMemory() != B->mayWriteToMemory()))
113606f32e7eSjoerg         continue;
113706f32e7eSjoerg 
113806f32e7eSjoerg       // Check rules 1 and 2. Ignore A if its stride or size is different from
113906f32e7eSjoerg       // that of B.
114006f32e7eSjoerg       if (DesA.Stride != DesB.Stride || DesA.Size != DesB.Size)
114106f32e7eSjoerg         continue;
114206f32e7eSjoerg 
114306f32e7eSjoerg       // Ignore A if the memory object of A and B don't belong to the same
114406f32e7eSjoerg       // address space
114506f32e7eSjoerg       if (getLoadStoreAddressSpace(A) != getLoadStoreAddressSpace(B))
114606f32e7eSjoerg         continue;
114706f32e7eSjoerg 
114806f32e7eSjoerg       // Calculate the distance from A to B.
114906f32e7eSjoerg       const SCEVConstant *DistToB = dyn_cast<SCEVConstant>(
115006f32e7eSjoerg           PSE.getSE()->getMinusSCEV(DesA.Scev, DesB.Scev));
115106f32e7eSjoerg       if (!DistToB)
115206f32e7eSjoerg         continue;
115306f32e7eSjoerg       int64_t DistanceToB = DistToB->getAPInt().getSExtValue();
115406f32e7eSjoerg 
115506f32e7eSjoerg       // Check rule 3. Ignore A if its distance to B is not a multiple of the
115606f32e7eSjoerg       // size.
115706f32e7eSjoerg       if (DistanceToB % static_cast<int64_t>(DesB.Size))
115806f32e7eSjoerg         continue;
115906f32e7eSjoerg 
116006f32e7eSjoerg       // All members of a predicated interleave-group must have the same predicate,
116106f32e7eSjoerg       // and currently must reside in the same BB.
116206f32e7eSjoerg       BasicBlock *BlockA = A->getParent();
116306f32e7eSjoerg       BasicBlock *BlockB = B->getParent();
116406f32e7eSjoerg       if ((isPredicated(BlockA) || isPredicated(BlockB)) &&
116506f32e7eSjoerg           (!EnablePredicatedInterleavedMemAccesses || BlockA != BlockB))
116606f32e7eSjoerg         continue;
116706f32e7eSjoerg 
116806f32e7eSjoerg       // The index of A is the index of B plus A's distance to B in multiples
116906f32e7eSjoerg       // of the size.
117006f32e7eSjoerg       int IndexA =
117106f32e7eSjoerg           Group->getIndex(B) + DistanceToB / static_cast<int64_t>(DesB.Size);
117206f32e7eSjoerg 
117306f32e7eSjoerg       // Try to insert A into B's group.
117406f32e7eSjoerg       if (Group->insertMember(A, IndexA, DesA.Alignment)) {
117506f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(dbgs() << "LV: Inserted:" << *A << '\n'
117606f32e7eSjoerg                           << "    into the interleave group with" << *B
117706f32e7eSjoerg                           << '\n');
117806f32e7eSjoerg         InterleaveGroupMap[A] = Group;
117906f32e7eSjoerg 
118006f32e7eSjoerg         // Set the first load in program order as the insert position.
118106f32e7eSjoerg         if (A->mayReadFromMemory())
118206f32e7eSjoerg           Group->setInsertPos(A);
118306f32e7eSjoerg       }
118406f32e7eSjoerg     } // Iteration over A accesses.
118506f32e7eSjoerg   }   // Iteration over B accesses.
118606f32e7eSjoerg 
118706f32e7eSjoerg   // Remove interleaved store groups with gaps.
118806f32e7eSjoerg   for (auto *Group : StoreGroups)
118906f32e7eSjoerg     if (Group->getNumMembers() != Group->getFactor()) {
119006f32e7eSjoerg       LLVM_DEBUG(
119106f32e7eSjoerg           dbgs() << "LV: Invalidate candidate interleaved store group due "
119206f32e7eSjoerg                     "to gaps.\n");
119306f32e7eSjoerg       releaseGroup(Group);
119406f32e7eSjoerg     }
119506f32e7eSjoerg   // Remove interleaved groups with gaps (currently only loads) whose memory
119606f32e7eSjoerg   // accesses may wrap around. We have to revisit the getPtrStride analysis,
119706f32e7eSjoerg   // this time with ShouldCheckWrap=true, since collectConstStrideAccesses does
119806f32e7eSjoerg   // not check wrapping (see documentation there).
119906f32e7eSjoerg   // FORNOW we use Assume=false;
120006f32e7eSjoerg   // TODO: Change to Assume=true but making sure we don't exceed the threshold
120106f32e7eSjoerg   // of runtime SCEV assumptions checks (thereby potentially failing to
120206f32e7eSjoerg   // vectorize altogether).
120306f32e7eSjoerg   // Additional optional optimizations:
120406f32e7eSjoerg   // TODO: If we are peeling the loop and we know that the first pointer doesn't
120506f32e7eSjoerg   // wrap then we can deduce that all pointers in the group don't wrap.
120606f32e7eSjoerg   // This means that we can forcefully peel the loop in order to only have to
120706f32e7eSjoerg   // check the first pointer for no-wrap. When we'll change to use Assume=true
120806f32e7eSjoerg   // we'll only need at most one runtime check per interleaved group.
120906f32e7eSjoerg   for (auto *Group : LoadGroups) {
121006f32e7eSjoerg     // Case 1: A full group. Can Skip the checks; For full groups, if the wide
121106f32e7eSjoerg     // load would wrap around the address space we would do a memory access at
121206f32e7eSjoerg     // nullptr even without the transformation.
121306f32e7eSjoerg     if (Group->getNumMembers() == Group->getFactor())
121406f32e7eSjoerg       continue;
121506f32e7eSjoerg 
121606f32e7eSjoerg     // Case 2: If first and last members of the group don't wrap this implies
121706f32e7eSjoerg     // that all the pointers in the group don't wrap.
121806f32e7eSjoerg     // So we check only group member 0 (which is always guaranteed to exist),
121906f32e7eSjoerg     // and group member Factor - 1; If the latter doesn't exist we rely on
122006f32e7eSjoerg     // peeling (if it is a non-reversed accsess -- see Case 3).
122106f32e7eSjoerg     Value *FirstMemberPtr = getLoadStorePointerOperand(Group->getMember(0));
122206f32e7eSjoerg     if (!getPtrStride(PSE, FirstMemberPtr, TheLoop, Strides, /*Assume=*/false,
122306f32e7eSjoerg                       /*ShouldCheckWrap=*/true)) {
122406f32e7eSjoerg       LLVM_DEBUG(
122506f32e7eSjoerg           dbgs() << "LV: Invalidate candidate interleaved group due to "
122606f32e7eSjoerg                     "first group member potentially pointer-wrapping.\n");
122706f32e7eSjoerg       releaseGroup(Group);
122806f32e7eSjoerg       continue;
122906f32e7eSjoerg     }
123006f32e7eSjoerg     Instruction *LastMember = Group->getMember(Group->getFactor() - 1);
123106f32e7eSjoerg     if (LastMember) {
123206f32e7eSjoerg       Value *LastMemberPtr = getLoadStorePointerOperand(LastMember);
123306f32e7eSjoerg       if (!getPtrStride(PSE, LastMemberPtr, TheLoop, Strides, /*Assume=*/false,
123406f32e7eSjoerg                         /*ShouldCheckWrap=*/true)) {
123506f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(
123606f32e7eSjoerg             dbgs() << "LV: Invalidate candidate interleaved group due to "
123706f32e7eSjoerg                       "last group member potentially pointer-wrapping.\n");
123806f32e7eSjoerg         releaseGroup(Group);
123906f32e7eSjoerg       }
124006f32e7eSjoerg     } else {
124106f32e7eSjoerg       // Case 3: A non-reversed interleaved load group with gaps: We need
124206f32e7eSjoerg       // to execute at least one scalar epilogue iteration. This will ensure
124306f32e7eSjoerg       // we don't speculatively access memory out-of-bounds. We only need
124406f32e7eSjoerg       // to look for a member at index factor - 1, since every group must have
124506f32e7eSjoerg       // a member at index zero.
124606f32e7eSjoerg       if (Group->isReverse()) {
124706f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(
124806f32e7eSjoerg             dbgs() << "LV: Invalidate candidate interleaved group due to "
124906f32e7eSjoerg                       "a reverse access with gaps.\n");
125006f32e7eSjoerg         releaseGroup(Group);
125106f32e7eSjoerg         continue;
125206f32e7eSjoerg       }
125306f32e7eSjoerg       LLVM_DEBUG(
125406f32e7eSjoerg           dbgs() << "LV: Interleaved group requires epilogue iteration.\n");
125506f32e7eSjoerg       RequiresScalarEpilogue = true;
125606f32e7eSjoerg     }
125706f32e7eSjoerg   }
125806f32e7eSjoerg }
125906f32e7eSjoerg 
invalidateGroupsRequiringScalarEpilogue()126006f32e7eSjoerg void InterleavedAccessInfo::invalidateGroupsRequiringScalarEpilogue() {
126106f32e7eSjoerg   // If no group had triggered the requirement to create an epilogue loop,
126206f32e7eSjoerg   // there is nothing to do.
126306f32e7eSjoerg   if (!requiresScalarEpilogue())
126406f32e7eSjoerg     return;
126506f32e7eSjoerg 
1266*da58b97aSjoerg   bool ReleasedGroup = false;
1267*da58b97aSjoerg   // Release groups requiring scalar epilogues. Note that this also removes them
1268*da58b97aSjoerg   // from InterleaveGroups.
1269*da58b97aSjoerg   for (auto *Group : make_early_inc_range(InterleaveGroups)) {
1270*da58b97aSjoerg     if (!Group->requiresScalarEpilogue())
1271*da58b97aSjoerg       continue;
127206f32e7eSjoerg     LLVM_DEBUG(
127306f32e7eSjoerg         dbgs()
127406f32e7eSjoerg         << "LV: Invalidate candidate interleaved group due to gaps that "
127506f32e7eSjoerg            "require a scalar epilogue (not allowed under optsize) and cannot "
127606f32e7eSjoerg            "be masked (not enabled). \n");
1277*da58b97aSjoerg     releaseGroup(Group);
1278*da58b97aSjoerg     ReleasedGroup = true;
127906f32e7eSjoerg   }
1280*da58b97aSjoerg   assert(ReleasedGroup && "At least one group must be invalidated, as a "
1281*da58b97aSjoerg                           "scalar epilogue was required");
1282*da58b97aSjoerg   (void)ReleasedGroup;
128306f32e7eSjoerg   RequiresScalarEpilogue = false;
128406f32e7eSjoerg }
128506f32e7eSjoerg 
128606f32e7eSjoerg template <typename InstT>
addMetadata(InstT * NewInst) const128706f32e7eSjoerg void InterleaveGroup<InstT>::addMetadata(InstT *NewInst) const {
128806f32e7eSjoerg   llvm_unreachable("addMetadata can only be used for Instruction");
128906f32e7eSjoerg }
129006f32e7eSjoerg 
129106f32e7eSjoerg namespace llvm {
129206f32e7eSjoerg template <>
addMetadata(Instruction * NewInst) const129306f32e7eSjoerg void InterleaveGroup<Instruction>::addMetadata(Instruction *NewInst) const {
129406f32e7eSjoerg   SmallVector<Value *, 4> VL;
129506f32e7eSjoerg   std::transform(Members.begin(), Members.end(), std::back_inserter(VL),
129606f32e7eSjoerg                  [](std::pair<int, Instruction *> p) { return p.second; });
129706f32e7eSjoerg   propagateMetadata(NewInst, VL);
129806f32e7eSjoerg }
129906f32e7eSjoerg }
1300*da58b97aSjoerg 
mangleTLIVectorName(StringRef VectorName,StringRef ScalarName,unsigned numArgs,ElementCount VF)1301*da58b97aSjoerg std::string VFABI::mangleTLIVectorName(StringRef VectorName,
1302*da58b97aSjoerg                                        StringRef ScalarName, unsigned numArgs,
1303*da58b97aSjoerg                                        ElementCount VF) {
1304*da58b97aSjoerg   SmallString<256> Buffer;
1305*da58b97aSjoerg   llvm::raw_svector_ostream Out(Buffer);
1306*da58b97aSjoerg   Out << "_ZGV" << VFABI::_LLVM_ << "N";
1307*da58b97aSjoerg   if (VF.isScalable())
1308*da58b97aSjoerg     Out << 'x';
1309*da58b97aSjoerg   else
1310*da58b97aSjoerg     Out << VF.getFixedValue();
1311*da58b97aSjoerg   for (unsigned I = 0; I < numArgs; ++I)
1312*da58b97aSjoerg     Out << "v";
1313*da58b97aSjoerg   Out << "_" << ScalarName << "(" << VectorName << ")";
1314*da58b97aSjoerg   return std::string(Out.str());
1315*da58b97aSjoerg }
1316*da58b97aSjoerg 
getVectorVariantNames(const CallInst & CI,SmallVectorImpl<std::string> & VariantMappings)1317*da58b97aSjoerg void VFABI::getVectorVariantNames(
1318*da58b97aSjoerg     const CallInst &CI, SmallVectorImpl<std::string> &VariantMappings) {
1319*da58b97aSjoerg   const StringRef S =
1320*da58b97aSjoerg       CI.getAttribute(AttributeList::FunctionIndex, VFABI::MappingsAttrName)
1321*da58b97aSjoerg           .getValueAsString();
1322*da58b97aSjoerg   if (S.empty())
1323*da58b97aSjoerg     return;
1324*da58b97aSjoerg 
1325*da58b97aSjoerg   SmallVector<StringRef, 8> ListAttr;
1326*da58b97aSjoerg   S.split(ListAttr, ",");
1327*da58b97aSjoerg 
1328*da58b97aSjoerg   for (auto &S : SetVector<StringRef>(ListAttr.begin(), ListAttr.end())) {
1329*da58b97aSjoerg #ifndef NDEBUG
1330*da58b97aSjoerg     LLVM_DEBUG(dbgs() << "VFABI: adding mapping '" << S << "'\n");
1331*da58b97aSjoerg     Optional<VFInfo> Info = VFABI::tryDemangleForVFABI(S, *(CI.getModule()));
1332*da58b97aSjoerg     assert(Info.hasValue() && "Invalid name for a VFABI variant.");
1333*da58b97aSjoerg     assert(CI.getModule()->getFunction(Info.getValue().VectorName) &&
1334*da58b97aSjoerg            "Vector function is missing.");
1335*da58b97aSjoerg #endif
1336*da58b97aSjoerg     VariantMappings.push_back(std::string(S));
1337*da58b97aSjoerg   }
1338*da58b97aSjoerg }
1339*da58b97aSjoerg 
hasValidParameterList() const1340*da58b97aSjoerg bool VFShape::hasValidParameterList() const {
1341*da58b97aSjoerg   for (unsigned Pos = 0, NumParams = Parameters.size(); Pos < NumParams;
1342*da58b97aSjoerg        ++Pos) {
1343*da58b97aSjoerg     assert(Parameters[Pos].ParamPos == Pos && "Broken parameter list.");
1344*da58b97aSjoerg 
1345*da58b97aSjoerg     switch (Parameters[Pos].ParamKind) {
1346*da58b97aSjoerg     default: // Nothing to check.
1347*da58b97aSjoerg       break;
1348*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_Linear:
1349*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearRef:
1350*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearVal:
1351*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearUVal:
1352*da58b97aSjoerg       // Compile time linear steps must be non-zero.
1353*da58b97aSjoerg       if (Parameters[Pos].LinearStepOrPos == 0)
1354*da58b97aSjoerg         return false;
1355*da58b97aSjoerg       break;
1356*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearPos:
1357*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearRefPos:
1358*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearValPos:
1359*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::OMP_LinearUValPos:
1360*da58b97aSjoerg       // The runtime linear step must be referring to some other
1361*da58b97aSjoerg       // parameters in the signature.
1362*da58b97aSjoerg       if (Parameters[Pos].LinearStepOrPos >= int(NumParams))
1363*da58b97aSjoerg         return false;
1364*da58b97aSjoerg       // The linear step parameter must be marked as uniform.
1365*da58b97aSjoerg       if (Parameters[Parameters[Pos].LinearStepOrPos].ParamKind !=
1366*da58b97aSjoerg           VFParamKind::OMP_Uniform)
1367*da58b97aSjoerg         return false;
1368*da58b97aSjoerg       // The linear step parameter can't point at itself.
1369*da58b97aSjoerg       if (Parameters[Pos].LinearStepOrPos == int(Pos))
1370*da58b97aSjoerg         return false;
1371*da58b97aSjoerg       break;
1372*da58b97aSjoerg     case VFParamKind::GlobalPredicate:
1373*da58b97aSjoerg       // The global predicate must be the unique. Can be placed anywhere in the
1374*da58b97aSjoerg       // signature.
1375*da58b97aSjoerg       for (unsigned NextPos = Pos + 1; NextPos < NumParams; ++NextPos)
1376*da58b97aSjoerg         if (Parameters[NextPos].ParamKind == VFParamKind::GlobalPredicate)
1377*da58b97aSjoerg           return false;
1378*da58b97aSjoerg       break;
1379*da58b97aSjoerg     }
1380*da58b97aSjoerg   }
1381*da58b97aSjoerg   return true;
1382*da58b97aSjoerg }
1383