]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/commitdiff
[RISC-V][PR 121136] Improve various tests which only need to examine upper bits in...
authorYour Name <jlaw@ventanamicro.com>
Thu, 6 Nov 2025 16:50:22 +0000 (09:50 -0700)
committerYour Name <jlaw@ventanamicro.com>
Thu, 6 Nov 2025 16:50:22 +0000 (09:50 -0700)
So pre-commit CI flagged an issue with the initial version of this patch.  In
particular the cmp-mem-const-{1,2} tests are failing.

I didn't see that in my internal testing, but that well could be an artifact of
having multiple patches touching in the same broad space that the tester is
evaluating.  If I apply just this patch I can trigger the cmp-mem-const{1,2}
failures.

The code we're getting now is actually better than we were getting before, but
the new patterns avoid the path through combine that emits the message about
narrowing the load down to a byte load, hence the failure.

Given we're getting better code now than before, I'm just skipping this test on
risc-v.    That's the only non-whitespace change since the original version of
this patch.

--

This addresses the first level issues seen in generating better performing code
for testcases derived from pr121136.  It likely regresses code size in some
cases as in many cases it selects code sequences that should be better
performing, though larger to encode.

Improving -Os code generation should remain the primary focus of pr121136.  Any
improvements in code size with this change are a nice side effect, but not the
primary goal.

--

Let's take this test (derived from the PR):

_Bool func1_0x1U (unsigned int x) { return x <= 0x1U; }

_Bool func2_0x1U (unsigned int x) { return ((x >> __builtin_ctz (0x1U + 1U)) == 0); }

_Bool func3_0x1U (unsigned int x) { return ((x / (0x1U + 1U)) == 0); }

Those should produce the same output.  We currently get these fragments for the
3 cases.  In particular note how the second variant is a two instruction
sequence.

        sltiu   a0,a0,2

        srliw   a0,a0,1
        seqz    a0,a0

        sltiu   a0,a0,2

This patch will adjust that second sequence to match the first and third and is
optimal.

Let's take another case.  This is interesting as it's right at the simm12
border:

_Bool func1_0x7ffU (unsigned long x) { return x <= 0x7ffU; }

_Bool func2_0x7ffU (unsigned long x) { return ((x >> __builtin_ctzl (0x7ffU + 1UL)) == 0); }

_Bool func3_0x7ffU (unsigned long x) { return ((x / (0x7ffU + 1UL)) == 0); }

We get:

        li      a5,2047
        sltu    a0,a5,a0
        seqz    a0,a0

        srli    a0,a0,11
        seqz    a0,a0

        li      a5,2047
        sltu    a0,a5,a0
        seqz    a0,a0

In this case the second sequence is pretty good.  Not perfect, but clearly
better than the other two.  This patch will fix the code for case #1 and case

So anyway, that's the basic motivation here.  So to be 100% clear, while the
bug is focused on code size, I'm focused on the performance of the resulting
code.

This has been tested on riscv32-elf and riscv64-elf.  It's also bootstrapped
and regression tested on the Pioneer.  The BPI won't have results for this
patch until late tomorrow.

--

PR rtl-optimization/121136
gcc/
* config/riscv/riscv.md: Add define_insn to test the
upper bits of a register against zero using sltiu when
the bits are extracted via zero_extract or logial right shift.
Add 3->2 define_splits for gtu/leu cases testing upper bits
against zero.

gcc/testsuite
* gcc.target/riscv/pr121136.c: New test.
* gcc.dg/cmp-mem-const-1.c: Skip for risc-v.
* gcc.dg/cmp-mem-const-2.c: Likewise.

gcc/config/riscv/riscv.md
gcc/testsuite/gcc.dg/cmp-mem-const-1.c
gcc/testsuite/gcc.dg/cmp-mem-const-2.c
gcc/testsuite/gcc.target/riscv/pr121136.c [new file with mode: 0644]

index 640ca5f9b0ea4a6c67015bce816f0f9f8eed2d66..1ec15da2e77e5089b291548fc399645780aa789c 100644 (file)
   [(set_attr "type" "slt")
    (set_attr "mode" "<X:MODE>")])
 
+;; We can sometimes do better for unsigned comparisons against
+;; values where there's a run of 1s in the LSBs.
+;;
+(define_split
+  [(set (match_operand:X 0 "register_operand")
+       (gtu:X (match_operand:X 1 "register_operand")
+             (match_operand 2 "const_int_operand")))
+   (clobber (match_operand:X 3 "register_operand"))]
+  "exact_log2 (INTVAL (operands[2]) + 1) >= 0"
+  [(set (match_dup 3) (lshiftrt:X (match_dup 1) (match_dup 2)))
+   (set (match_dup 0) (ne:X (match_dup 3) (const_int 0)))]
+{ operands[2] = GEN_INT (exact_log2 (INTVAL (operands[2]) + 1)); })
+
+(define_split
+  [(set (match_operand:X 0 "register_operand")
+       (leu:X (match_operand:X 1 "register_operand")
+             (match_operand 2 "const_int_operand")))
+   (clobber (match_operand:X 3 "register_operand"))]
+  "exact_log2 (INTVAL (operands[2]) + 1) >= 0"
+  [(set (match_dup 3) (lshiftrt:X (match_dup 1) (match_dup 2)))
+   (set (match_dup 0) (eq:X (match_dup 3) (const_int 0)))]
+{ operands[2] = GEN_INT (exact_log2 (INTVAL (operands[2]) + 1)); })
+
+;; Alternate forms that are ultimately just sltiu
+(define_insn ""
+  [(set (match_operand:X 0 "register_operand" "=r")
+       (eq:X (zero_extract:X (match_operand:X 1 "register_operand" "r")
+                             (match_operand 2 "const_int_operand")
+                             (match_operand 3 "const_int_operand"))
+             (const_int 0)))]
+  "(INTVAL (operands[3]) < 11
+    && INTVAL (operands[2]) + INTVAL (operands[3]) == BITS_PER_WORD)"
+{
+  operands[2] = GEN_INT (HOST_WIDE_INT_1U << INTVAL (operands[3]));
+  return "sltiu\t%0,%1,%2";
+}
+  [(set_attr "type" "slt")
+   (set_attr "mode" "<X:MODE>")])
+
+(define_insn ""
+  [(set (match_operand:X 0 "register_operand" "=r")
+       (eq:X (lshiftrt:X (match_operand:X 1 "register_operand" "r")
+                         (match_operand 2 "const_int_operand"))
+             (const_int 0)))]
+  "INTVAL (operands[2]) < 11"
+{
+  operands[2] = GEN_INT (HOST_WIDE_INT_1U << INTVAL (operands[2]));
+  return "sltiu\t%0,%1,%2";
+}
+  [(set_attr "type" "slt")
+   (set_attr "mode" "<X:MODE>")])
 ;;
 ;;  ....................
 ;;
index 0b0e7331354a1ca7f73849f7644e7e371db1a293..4f94902a9287de6ef6d3d2565d4093848225cd28 100644 (file)
@@ -1,6 +1,7 @@
 /* { dg-do compile { target { lp64 } } } */
 /* { dg-options "-O2 -fdump-rtl-combine-details" } */
 /* { dg-final { scan-rtl-dump "narrow comparison from mode .I to QI" "combine" } } */
+/* { dg-skip-if "" { riscv*-*-* } } */
 
 typedef __UINT64_TYPE__ uint64_t;
 
index 8022137a8ecaac245779b47750f100364dedd958..12d962aa3584aaf3b5e45555f67d5ea0b3bff16f 100644 (file)
@@ -1,6 +1,7 @@
 /* { dg-do compile { target { lp64 } } } */
 /* { dg-options "-O2 -fdump-rtl-combine-details" } */
 /* { dg-final { scan-rtl-dump "narrow comparison from mode .I to QI" "combine" } } */
+/* { dg-skip-if "" { riscv*-*-* } } */
 
 typedef __UINT64_TYPE__ uint64_t;
 
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/riscv/pr121136.c b/gcc/testsuite/gcc.target/riscv/pr121136.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..77585f4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,103 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-options "-std=gnu23 -O2 -march=rv64gc -mabi=lp64d" { target rv64} } */
+/* { dg-options "-std=gnu23 -O2 -march=rv32gc -mabi=ilp32" { target rv32} } */
+
+/* We need to adjust the constant so this works for rv32 and rv64.  */
+#if __riscv_xlen == 32
+#define ONE 1U
+#define TYPE unsigned int
+#define CTZ __builtin_ctz
+#else
+#define ONE 1UL
+#define TYPE unsigned long
+#define CTZ __builtin_ctzl
+#endif
+
+#define F1(C) _Bool func1_##C(TYPE x) { return x <= C; }
+#define F2(C) _Bool func2_##C(TYPE x) { return ((x >> CTZ (C+ONE)) == 0); }
+#define F3(C) _Bool func3_##C(TYPE x) { return ((x / (C+ONE)) == 0); }
+
+#define F(C) F1(C) F2(C) F3(C)
+
+F (0x1U)
+F (0x3U)
+F (0x7U)
+F (0xfU)
+F (0x1fU)
+F (0x3fU)
+F (0x7fU)
+F (0xffU)
+F (0x1ffU)
+F (0x3ffU)
+F (0x7ffU)
+F (0xfffU)
+F (0x1fffU)
+F (0x3fffU)
+F (0x7fffU)
+F (0xffffU)
+F (0x1ffffU)
+F (0x3ffffU)
+F (0x7ffffU)
+F (0xfffffU)
+F (0x1fffffU)
+F (0x3fffffU)
+F (0x7fffffU)
+F (0xffffffU)
+F (0x1ffffffU)
+F (0x3ffffffU)
+F (0x7ffffffU)
+F (0xfffffffU)
+F (0x1fffffffU)
+F (0x3fffffffU)
+F (0x7fffffffU)
+#if __riscv_xlen == 64
+F (0xffffffffUL)
+F (0x1ffffffffUL)
+F (0x3ffffffffUL)
+F (0x7ffffffffUL)
+F (0xfffffffffUL)
+F (0x1fffffffffUL)
+F (0x3fffffffffUL)
+F (0x7fffffffffUL)
+F (0xffffffffffUL)
+F (0x1ffffffffffUL)
+F (0x3ffffffffffUL)
+F (0x7ffffffffffUL)
+F (0xfffffffffffUL)
+F (0x1fffffffffffUL)
+F (0x3fffffffffffUL)
+F (0x7fffffffffffUL)
+F (0xffffffffffffUL)
+F (0x1ffffffffffffUL)
+F (0x3ffffffffffffUL)
+F (0x7ffffffffffffUL)
+F (0xfffffffffffffUL)
+F (0x1fffffffffffffUL)
+F (0x3fffffffffffffUL)
+F (0x7fffffffffffffUL)
+F (0xffffffffffffffUL)
+F (0x1ffffffffffffffUL)
+F (0x3ffffffffffffffUL)
+F (0x7ffffffffffffffUL)
+F (0xfffffffffffffffUL)
+F (0x1fffffffffffffffUL)
+F (0x3fffffffffffffffUL)
+F (0x7fffffffffffffffUL)
+#endif
+
+/* These represent current state.  They are not optimal as some of the cases
+   where we shift are better implemented by loading 2^n constant and using
+   sltu as the lui has no incoming data dependencies.  */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tsltiu" 30 { target { rv64 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tnot" 3 { target { rv64 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tsrli" 121 { target { rv64 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tsltu" 38 { target { rv64 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tseqz" 118 { target { rv64 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tli" 38 { target { rv64 } } } } */
+
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tsltiu" 30 { target { rv32 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tnot" 3 { target { rv32 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tsrli" 25 { target { rv32 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tsltu" 38 { target { rv32 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tseqz" 22 { target { rv32 } } } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times "\tli" 38 { target { rv32 } } } } */