<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] Inefficient codegen for __builtin_mul_overflow"
   href="https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=51983">51983</a>
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Summary</th>
          <td>[x86-64] Inefficient codegen for __builtin_mul_overflow
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Product</th>
          <td>libraries
          </td>
        </tr>

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

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

        <tr>
          <th>OS</th>
          <td>Linux
          </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>Backend: X86
          </td>
        </tr>

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

        <tr>
          <th>Reporter</th>
          <td>ianloic@google.com
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>CC</th>
          <td>craig.topper@gmail.com, llvm-bugs@lists.llvm.org, llvm-dev@redking.me.uk, pengfei.wang@intel.com, spatel+llvm@rotateright.com
          </td>
        </tr></table>
      <p>
        <div>
        <pre>(I largely worked this out on godbolt: <a href="https://godbolt.org/z/zGWWx51a1">https://godbolt.org/z/zGWWx51a1</a>)

I was looking at catching integer overflow in arithmetic without introducing
additional branches so I wrote:
int square_and_subtract(int x, int y) {
    int square;
    bool overflowed = __builtin_mul_overflow(x, x, &square);
    int difference;
    overflowed |= __builtin_sub_overflow(square, y, &difference);
    if (overflowed) {
        abort();
    }
    return difference;
}
which squares x then subtracts y and either returns the result or aborts if
either operation overflowed.

GCC 11.2's codegen is fairly straightforward with one IMUL, one SUB, one branch
and some bit shuffling:
square_and_subtract(int, int):
        xor     edx, edx
        imul    edi, edi
        mov     eax, edi
        seto    dl
        xor     ecx, ecx
        sub     eax, esi
        seto    cl
        or      edx, ecx
        jne     .L7
        ret
square_and_subtract(int, int) [clone .cold]:
.L7:
        push    rax
        call    abort

Clang trunk (on godbolt on 2021-09-27: <a href="https://github.com/llvm/llvm-project.git">https://github.com/llvm/llvm-project.git</a>
9c2cd6e7c803eabbee652f9477c23aeda8ce02c8) surprised me with two IMUL, one sub,
two branches and the requisite bit shuffles:
square_and_subtract(int, int):
        mov     eax, edi
        imul    eax, edi
        sub     eax, esi
        seto    cl
        imul    edi, edi
        jo      .LBB0_3
        test    cl, cl
        jne     .LBB0_3
        ret
.LBB0_3:
        push    rax
        call    abort

My assembly language knowledge is about 30 years out of date but my sense is
that multiplies and branches are expensive though I understand that in modern
processors everything is instruction scheduling.

The AArch64 codegen didn't seem to multiply twice and the bitcode didn't
either:
define dso_local i32 @_Z19square_and_subtractii(i32 %0, i32 %1)
local_unnamed_addr #0 {
  %3 = tail call { i32, i1 } @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %0, i32 %0)
  %4 = extractvalue { i32, i1 } %3, 1
  %5 = extractvalue { i32, i1 } %3, 0
  %6 = tail call { i32, i1 } @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %5, i32 %1)
  %7 = extractvalue { i32, i1 } %6, 1
  %8 = or i1 %4, %7
  br i1 %8, label %9, label %10
9:                                                ; preds = %2
  tail call void @abort() #3
  unreachable
10:                                               ; preds = %2
  %11 = extractvalue { i32, i1 } %6, 0
  ret i32 %11
}


Is something going awry with the codegen or is it just more efficient to
multiply twice on modern processors?</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>