ix86: Improve __builtin_c[lt]z followed by extension [PR95535]
authorJakub Jelinek <jakub@redhat.com>
Fri, 5 Jun 2020 08:44:23 +0000 (10:44 +0200)
committerJakub Jelinek <jakub@redhat.com>
Fri, 5 Jun 2020 08:44:23 +0000 (10:44 +0200)
In January I've added patterns to optimize SImode -> DImode sign or zero
extension of __builtin_popcount, this patch does the same for
__builtin_c[lt]z.  Like most other instructions, the [tl]zcntl instructions
clear the upper 32 bits of the destination register and as the instructions
only result in values 0 to 32 inclusive, both sign and zero extensions
behave the same.

2020-06-05  Jakub Jelinek  <jakub@redhat.com>

PR target/95535
* config/i386/i386.md (*ctzsi2_zext, *clzsi2_lzcnt_zext): New
define_insn_and_split patterns.
(*ctzsi2_zext_falsedep, *clzsi2_lzcnt_zext_falsedep): New
define_insn patterns.

* gcc.target/i386/pr95535-1.c: New test.
* gcc.target/i386/pr95535-2.c: New test.

gcc/config/i386/i386.md
gcc/testsuite/gcc.target/i386/pr95535-1.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/i386/pr95535-2.c [new file with mode: 0644]

index 459cf62b0deb1453d03531672bba1815e050ed2a..a8592a95fe1f152515816a356c6373244a7574a7 100644 (file)
    (set_attr "prefix_rep" "1")
    (set_attr "mode" "<MODE>")])
 
+(define_insn_and_split "*ctzsi2_zext"
+  [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=r")
+       (and:DI
+         (subreg:DI
+           (ctz:SI
+             (match_operand:SI 1 "nonimmediate_operand" "rm")) 0)
+         (const_int 63)))
+   (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
+  "TARGET_BMI && TARGET_64BIT"
+  "tzcnt{l}\t{%1, %k0|%k0, %1}"
+  "&& TARGET_AVOID_FALSE_DEP_FOR_BMI && epilogue_completed
+   && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+   && !reg_mentioned_p (operands[0], operands[1])"
+  [(parallel
+    [(set (match_dup 0)
+         (and:DI (subreg:DI (ctz:SI (match_dup 1)) 0) (const_int 63)))
+     (unspec [(match_dup 0)] UNSPEC_INSN_FALSE_DEP)
+     (clobber (reg:CC FLAGS_REG))])]
+  "ix86_expand_clear (operands[0]);"
+  [(set_attr "type" "alu1")
+   (set_attr "prefix_0f" "1")
+   (set_attr "prefix_rep" "1")
+   (set_attr "mode" "SI")])
+
+; False dependency happens when destination is only updated by tzcnt,
+; lzcnt or popcnt.  There is no false dependency when destination is
+; also used in source.
+(define_insn "*ctzsi2_zext_falsedep"
+  [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=r")
+       (and:DI
+         (subreg:DI
+           (ctz:SI
+             (match_operand:SI 1 "nonimmediate_operand" "rm")) 0)
+         (const_int 63)))
+   (unspec [(match_operand:DI 2 "register_operand" "0")]
+          UNSPEC_INSN_FALSE_DEP)
+   (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
+  "TARGET_BMI && TARGET_64BIT"
+  "tzcnt{l}\t{%1, %k0|%k0, %1}"
+  [(set_attr "type" "alu1")
+   (set_attr "prefix_0f" "1")
+   (set_attr "prefix_rep" "1")
+   (set_attr "mode" "SI")])
+
 (define_insn "bsr_rex64"
   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=r")
        (minus:DI (const_int 63)
    (set_attr "type" "bitmanip")
    (set_attr "mode" "<MODE>")])
 
+(define_insn_and_split "*clzsi2_lzcnt_zext"
+  [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=r")
+       (and:DI
+         (subreg:DI
+           (clz:SI
+             (match_operand:SI 1 "nonimmediate_operand" "rm")) 0)
+         (const_int 63)))
+   (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
+  "TARGET_LZCNT && TARGET_64BIT"
+  "lzcnt{l}\t{%1, %k0|%k0, %1}"
+  "&& TARGET_AVOID_FALSE_DEP_FOR_BMI && epilogue_completed
+   && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+   && !reg_mentioned_p (operands[0], operands[1])"
+  [(parallel
+    [(set (match_dup 0)
+         (and:DI (subreg:DI (clz:SI (match_dup 1)) 0) (const_int 63)))
+     (unspec [(match_dup 0)] UNSPEC_INSN_FALSE_DEP)
+     (clobber (reg:CC FLAGS_REG))])]
+  "ix86_expand_clear (operands[0]);"
+  [(set_attr "prefix_rep" "1")
+   (set_attr "type" "bitmanip")
+   (set_attr "mode" "SI")])
+
+; False dependency happens when destination is only updated by tzcnt,
+; lzcnt or popcnt.  There is no false dependency when destination is
+; also used in source.
+(define_insn "*clzsi2_lzcnt_zext_falsedep"
+  [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=r")
+       (and:DI
+         (subreg:DI
+           (clz:SI
+             (match_operand:SWI48 1 "nonimmediate_operand" "rm")) 0)
+         (const_int 63)))
+   (unspec [(match_operand:DI 2 "register_operand" "0")]
+          UNSPEC_INSN_FALSE_DEP)
+   (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
+  "TARGET_LZCNT"
+  "lzcnt{l}\t{%1, %k0|%k0, %1}"
+  [(set_attr "prefix_rep" "1")
+   (set_attr "type" "bitmanip")
+   (set_attr "mode" "SI")])
+
 (define_int_iterator LT_ZCNT
        [(UNSPEC_TZCNT "TARGET_BMI")
         (UNSPEC_LZCNT "TARGET_LZCNT")])
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/i386/pr95535-1.c b/gcc/testsuite/gcc.target/i386/pr95535-1.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..df847ff
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,54 @@
+/* PR target/95535 */
+/* { dg-do compile { target lp64 } } */
+/* { dg-options "-O2 -mbmi" } */
+/* { dg-final { scan-assembler-not "cltq" } } */
+
+unsigned int foo (void);
+
+unsigned long
+f1 (unsigned int x)
+{
+  return __builtin_ctz (x);
+}
+
+unsigned long
+f2 (unsigned int x)
+{
+  return (unsigned) __builtin_ctz (x);
+}
+
+unsigned long
+f3 (unsigned int x)
+{
+  return __builtin_ctz (x) & 63ULL;
+}
+
+unsigned long
+f4 (unsigned int x)
+{
+  return __builtin_ctz (x) & 1023ULL;
+}
+
+unsigned long
+f5 (void)
+{
+  return __builtin_ctz (foo ());
+}
+
+unsigned long
+f6 (void)
+{
+  return (unsigned) __builtin_ctz (foo ());
+}
+
+unsigned long
+f7 (void)
+{
+  return __builtin_ctz (foo ()) & 63ULL;
+}
+
+unsigned long
+f8 (void)
+{
+  return __builtin_ctz (foo ()) & 1023ULL;
+}
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/i386/pr95535-2.c b/gcc/testsuite/gcc.target/i386/pr95535-2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..670ef16
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,54 @@
+/* PR target/95535 */
+/* { dg-do compile { target lp64 } } */
+/* { dg-options "-O2 -mlzcnt" } */
+/* { dg-final { scan-assembler-not "cltq" } } */
+
+unsigned int foo (void);
+
+unsigned long
+f1 (unsigned int x)
+{
+  return __builtin_clz (x);
+}
+
+unsigned long
+f2 (unsigned int x)
+{
+  return (unsigned) __builtin_clz (x);
+}
+
+unsigned long
+f3 (unsigned int x)
+{
+  return __builtin_clz (x) & 63ULL;
+}
+
+unsigned long
+f4 (unsigned int x)
+{
+  return __builtin_clz (x) & 1023ULL;
+}
+
+unsigned long
+f5 (void)
+{
+  return __builtin_clz (foo ());
+}
+
+unsigned long
+f6 (void)
+{
+  return (unsigned) __builtin_clz (foo ());
+}
+
+unsigned long
+f7 (void)
+{
+  return __builtin_clz (foo ()) & 63ULL;
+}
+
+unsigned long
+f8 (void)
+{
+  return __builtin_clz (foo ()) & 1023ULL;
+}