<html>
    <head>
      <base href="https://bugs.llvm.org/">
    </head>
    <body><table border="1" cellspacing="0" cellpadding="8">
        <tr>
          <th>Bug ID</th>
          <td><a class="bz_bug_link 
          bz_status_NEW "
   title="NEW - [x86-64] missed optimization: can use the zero flag which is set by BSR"
   href="https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=40090">40090</a>
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Summary</th>
          <td>[x86-64] missed optimization: can use the zero flag which is set by BSR
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Product</th>
          <td>new-bugs
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Version</th>
          <td>trunk
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Hardware</th>
          <td>PC
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>OS</th>
          <td>All
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Status</th>
          <td>NEW
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Severity</th>
          <td>enhancement
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Priority</th>
          <td>P
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Component</th>
          <td>new bugs
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Assignee</th>
          <td>unassignedbugs@nondot.org
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Reporter</th>
          <td>arthur.j.odwyer@gmail.com
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>CC</th>
          <td>htmldeveloper@gmail.com, llvm-bugs@lists.llvm.org
          </td>
        </tr></table>
      <p>
        <div>
        <pre>I was trying to trick Clang into generating optimal code for a 128-bit "count
leading zeros" function. I started with the most naive version:

    using u128 = __uint128_t;
    using u64 = uint64_t;
    int countleadingzerosA(u128 x)
    {
        return (x >> 64) ? __builtin_clzll(u64(x >> 64)) + 64
                         : __builtin_clzll(u64(x));
    }

      testq %rsi, %rsi
      je .LBB1_2
      bsrq %rsi, %rax
      xorl $63, %eax
      orl $64, %eax
      retq
    .LBB1_2:
      bsrq %rdi, %rax
      xorl $63, %eax
      retq

By examining the generated code (-O3), I was able to produce this version:

    int countleadingzerosB(u128 x)
    {
        int lo = 63 - __builtin_clzll(u64(x)) + 64;
        int hi = 63 - __builtin_clzll(u64(x >> 64));
        return 63 - ((x >> 64) ? hi : lo);
    }

    bsrq %rdi, %rax
    xorl $64, %eax
    bsrq %rsi, %rcx
    testq %rsi, %rsi
    cmovel %eax, %ecx
    movl $63, %eax
    subl %ecx, %eax
    retq

I believe there are two missed optimizations here that MIGHT be relatively
straightforward to implement.
Number 1: According to <a href="https://www.felixcloutier.com/x86/BSR.html">https://www.felixcloutier.com/x86/BSR.html</a> the
instruction `bsrq %rsi, %rcx` sets ZF in exactly the same way as `testq %rsi,
%rsi`, so the `testq` instruction is redundant.
Number 2: If dataflow can remember that the value in %rax is in the range
[0..63], then it should be able to apply the same SUB-to-XOR strength reduction
that it did in countleadingzerosA: we can replace the final two instructions
with `xorl $63, %ecx; movl %ecx, %eax` and then the `movl` can be eliminated by
register allocation.

I can easily work around number 2 by just doing `return 63 ^ ...` instead of
`return 63 - ...`; I was just surprised that the compiler would do SUB-to-XOR
in some places but then seemingly miss it in others.</pre>
        </div>
      </p>


      <hr>
      <span>You are receiving this mail because:</span>

      <ul>
          <li>You are on the CC list for the bug.</li>
      </ul>
    </body>
</html>