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<div class="WordSection1">
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Hi Richard,<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">why don't you use an inline assembly that returns your argument in a register ?<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">For example:<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">----<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">int foo(int a, int b)<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">{<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  int c=a+b+10;<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  __asm__ volatile ("":"=r"(c):"0"(c):"memory");<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  return c+20;<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">}<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">---<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">results in: (Note that the +10 and +20 were not combined)<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">---<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">foo:                                    # @foo<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        .cfi_startproc<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"># BB#0:<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        leal    10(%rdi,%rsi), %eax<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        #APP<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        #NO_APP<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        addl    $20, %eax<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        retq<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">.Lfunc_end0:<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        .size   foo, .Lfunc_end0-foo<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">        .cfi_endproc<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">--<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">At llvm-ir level, it looks like:<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">---<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">define i32 @foo(i32 %a, i32 %b) #0 {<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  %1 = add i32 %a, 10<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  %2 = add i32 %1, %b<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  %3 = tail call i32 asm sideeffect "", "=r,0,~{memory},~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %2) #1, !srcloc !1<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  %4 = add nsw i32 %3, 20<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">  ret i32 %4<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">}<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">---<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Greetings,<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Jeroen Dobbelaere<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<div style="border:none;border-left:solid blue 1.5pt;padding:0mm 0mm 0mm 4.0pt">
<div>
<div style="border:none;border-top:solid #B5C4DF 1.0pt;padding:3.0pt 0mm 0mm 0mm">
<p class="MsoNormal"><b><span style="font-size:10.0pt;font-family:"Tahoma","sans-serif"">From:</span></b><span style="font-size:10.0pt;font-family:"Tahoma","sans-serif""> llvm-dev [mailto:llvm-dev-bounces@lists.llvm.org]
<b>On Behalf Of </b>Richard Diamond via llvm-dev<br>
<b>Sent:</b> Tuesday, November 03, 2015 12:58 AM<br>
<b>To:</b> llvm-dev@lists.llvm.org<br>
<b>Subject:</b> [llvm-dev] [RFC] A new intrinsic, `llvm.blackbox`, to explicitly prevent constprop, die, etc optimizations<o:p></o:p></span></p>
</div>
</div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<div>
<div>
<p class="MsoNormal">Hey all,<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">I'd like to propose a new intrinsic for use in preventing optimizations from deleting IR due to constant propagation, dead code elimination, etc.<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:13.5pt"># Background/</span><span style="font-size:18.0pt">Motivation</span><o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">In Rust we have a crate called `test` which provides a function, `black_box`, which is designed to be a no-op function that prevents constprop, die, etc from interfering with tests/benchmarks but otherwise doesn't negatively affect resulting
 machine code quality. `test` currently implements this function by using inline asm, which marks a pointer to the argument as used by the assembly. <o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">At the IR level, this creates an alloca, stores it's argument to it, calls the no-op inline asm with the alloca pointer, and then returns a load of the alloca. Obviously, `mem2reg` would normally optimize this sort of pattern away, however
 the deliberate use of the no-op asm prevents other desirable optimizations (such as the aforementioned `mem2reg` pass) a little too well.<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Existing and upcoming virtual ISA targets also don't have this luxury (PNaCl/JS and WebAssembly, respectively). For these kind of targets, Rust's `test` currently forbids inlining of `black_box`, which crudely achieves the same effect.
 This is undesirable for any target because of the associated call overhead.<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">The IR for `test::black_box::<i32>` is currently (it gets inlined, as desired, so I've omitted the function signature):<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">````llvm<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  %dummy.i = alloca i32, align 4<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  %2 = bitcast i32* %dummy.i to i8*<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<div>
<p class="MsoNormal">  call void @llvm.lifetime.start(i64 4, i8* %2) #1<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">; Here, the value operand was the original argument to `test::black_box::<i32>`<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  store i32 2, i32* %dummy.i, align 4<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  call void asm "", "r,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32* %dummy.i) #1, !srcloc !0<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  %3 = load i32, i32* %dummy.i, align 4<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  call void @llvm.lifetime.end(i64 4, i8* %2) #1<o:p></o:p></p>
</div>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">````<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">This could be better.<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:13.5pt"># Solution</span><o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Add a new intrinsic, called `llvm.blackbox`, which accepts a value of any type and returns a value of the same type. As with many other intrinsics, this intrinsic shall remain unknown to all optimizations, before and during codegen. Specifically,
 this intrinsic should prevent all optimizations which operate by assuming properties of the value passed to the intrinsic. Once the last optimization pass (of any kind) is finished, all calls can be RAUW its argument.<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Table-gen def:<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">```tablegen<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">def int_blackbox : Intrinsic<[llvm_any_ty], [LLVMMatchType<0>]>;<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">```<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Thus, using the previous example, `%3` would become:<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">```llvm<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">  %3 = call i32 @llvm.blackbox.i32(i32 2)<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">```<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"># <o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Thoughts and suggestions welcome.<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Thanks,<o:p></o:p></p>
</div>
<div>
<p class="MsoNormal">Richard Diamond<o:p></o:p></p>
</div>
</div>
</div>
</div>
</body>
</html>