]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/commitdiff
Enabling POPCNT generation for 32-bit patterns.
authorReshma Roy <Reshma.Roy@amd.com>
Thu, 11 Dec 2025 05:27:53 +0000 (10:57 +0530)
committervekumar <Venkataramanan.Kumar@amd.com>
Wed, 13 May 2026 08:42:58 +0000 (14:12 +0530)
Enabling POPCNT generation for 32-bit pattern from Hacker's Delight

Pattern 1:
int Gia_WordCountOnes32c( uint32_t uword )
{
  uword = (uword & 0x55555555) + ((uword>>1) & 0x55555555);
  uword = (uword & 0x33333333) + ((uword>>2) & 0x33333333);
  uword = (uword & 0x0f0f0f0f) + ((uword>>4) & 0x0f0f0f0f);
  uword = (uword & 0x00ff00ff) + ((uword>>8) & 0x00ff00ff);
  return  (uword & 0x0000ffff) + (uword>>16);
  or
  return (uword & 0x0000FFFF) + ((uword >> 16) & 0x0000FFFF);
}

Pattern 2:
int pop(unsigned x) {
  x = x - ((x >> 1) & 0x55555555);
  x = (x & 0x33333333) + ((x >> 2) & 0x33333333);
  x = (x + (x >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
  x = x + (x >> 8);
  x = x + (x >> 16);
  return x & 0x0000003F;
}

Pattern 3:
int pop(unsigned x) {
  x = x - ((x >> 1) & 0x55555555);
  x = x - 3*((x >> 2) & 0x33333333)
    x = (x + (x >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
  x = x + (x >> 8);
  x = x + (x >> 16);
  return x & 0x0000003F;
}

gcc/ChangeLog:

* match.pd: Add new popcount pattern variants from Hacker's Delight.

gcc/testsuite/ChangeLog:

* gcc.dg/tree-ssa/popcount7.c: New test.
* gcc.dg/tree-ssa/popcount7_2.c: New test.
* gcc.dg/tree-ssa/popcount8.c: New test.
* gcc.dg/tree-ssa/popcount9.c: New test.

gcc/match.pd
gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount7.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount7_2.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount8.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount9.c [new file with mode: 0644]

index 8dcf8c318cf8890d4c62be40e1c9668fcda020ae..b037b1a28769632ebb8c28c2dd951744ff977d4f 100644 (file)
@@ -10677,6 +10677,165 @@ DEFINE_INT_AND_FLOAT_ROUND_FN (RINT)
                                         OPTIMIZE_FOR_SPEED))
   (with { tree utype = unsigned_type_for (TREE_TYPE (@0)); }
    (plus (CTZ:type (convert:utype @0)) { build_one_cst (type); }))))
+
+/* To recognize the popcnt pattern for 32-bit from Hacker's Delight
+   int Gia_WordCountOnes32c ( uint32_t uword)
+   {
+   uword = (uword & 0x55555555) + ((uword>>1) & 0x55555555);
+   uword = (uword & 0x33333333) + ((uword>>2) & 0x33333333);
+   uword = (uword & 0x0f0f0f0f) + ((uword>>4) & 0x0f0f0f0f);
+   uword = (uword & 0x00ff00ff) + ((uword>>8) & 0x00ff00ff);
+   return (uword & 0x0000ffff) + (uword>>16);
+   or
+   return (uword & 0x0000ffff) + ((uword>>16) & 0x0000ffff);
+   }
+*/
+
+  (simplify
+     (plus:c
+       (bit_and @step_4 INTEGER_CST@9)
+       (rshift
+        (plus:c@step4
+          (bit_and @step3 INTEGER_CST@7)
+       (bit_and
+          (rshift
+             (plus:c@step3
+                 (bit_and @step2 INTEGER_CST@5)
+                 (bit_and
+                    (rshift
+                       (plus:c@step2
+                          (bit_and @step1 INTEGER_CST@3)
+                          (bit_and
+                             (rshift
+                                 (plus:c@step1
+                                     (bit_and @0 INTEGER_CST@1)
+                                     (bit_and (rshift @0 INTEGER_CST@2) @1))
+                                 INTEGER_CST@4)
+                             INTEGER_CST@3))
+                       INTEGER_CST@6)
+                    INTEGER_CST@5))
+             INTEGER_CST@8)
+          INTEGER_CST@7))
+        INTEGER_CST@10))
+   (with {
+    unsigned prec = TYPE_PRECISION (type);
+    }
+    (if (prec == 32
+        && TYPE_UNSIGNED (type)
+        && compare_tree_int (@2, 1) == 0
+        && compare_tree_int (@4, 2) == 0
+        && compare_tree_int (@6, 4) == 0
+        && compare_tree_int (@8, 8) == 0
+        && compare_tree_int (@10, 16) == 0
+        && compare_tree_int (@1, 0x55555555) == 0
+        && compare_tree_int (@3, 0x33333333) == 0
+        && compare_tree_int (@5, 0x0F0F0F0F) == 0
+        && compare_tree_int (@7, 0x00FF00FF) == 0
+        && compare_tree_int (@9, 0x0000FFFF) == 0)
+       (if (direct_internal_fn_supported_p (IFN_POPCOUNT, type,
+                                           OPTIMIZE_FOR_BOTH))
+       (convert (IFN_POPCOUNT:type @0))))))
+
+/* To recognize the popcnt pattern for 32-bit from Hacker's Delight
+   int pop (unsigned x)
+   {
+    x = x - ((x >> 1) & 0x55555555);
+    x = (x & 0x33333333) + ((x >> 2) & 0x33333333);
+    x = (x + (x >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
+    x = x + (x >> 8);
+    x = x + (x >> 16);
+    return x & 0x0000003F
+   }
+*/
+(simplify
+ (bit_and
+   (plus
+    (rshift @step4 INTEGER_CST@10)
+     (plus:c@step4
+       (rshift @step3 INTEGER_CST@8)
+          (bit_and@step3
+            (plus
+               (rshift @step2 INTEGER_CST@6)
+                  (plus:c@step2
+                     (bit_and @step1 INTEGER_CST@3)
+                     (bit_and
+                         (rshift
+                           (minus@step1
+                            @0
+                            (bit_and (rshift @0 INTEGER_CST@2) INTEGER_CST@1))
+                           INTEGER_CST@4)
+                        INTEGER_CST@3)))
+            INTEGER_CST@5)))
+   INTEGER_CST@7)
+ (with {
+   unsigned prec = TYPE_PRECISION (type);
+   }
+   (if (prec == 32
+       && TYPE_UNSIGNED (type)
+       && compare_tree_int (@2, 1) == 0
+       && compare_tree_int (@4, 2) == 0
+       && compare_tree_int (@6, 4) == 0
+       && compare_tree_int (@8, 8) == 0
+       && compare_tree_int (@10, 16) == 0
+       && compare_tree_int (@1, 0x55555555) == 0
+       && compare_tree_int (@3, 0x33333333) == 0
+       && compare_tree_int (@5, 0x0F0F0F0F) == 0
+       && compare_tree_int (@7, 0x0000003F) == 0)
+     (if (direct_internal_fn_supported_p (IFN_POPCOUNT, type,
+                                         OPTIMIZE_FOR_BOTH))
+       (convert (IFN_POPCOUNT:type @0))))))
+
+/* To recognize the popcnt pattern for 32-bit from Hacker's Delight
+   int pop (unsigned x)
+   {
+     x = x - ((x >> 1) & 0x55555555);
+     x = x - 3*((x >> 2) & 0x33333333)
+     x = (x + (x >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
+     x = x + (x >> 8);
+     x = x + (x >> 16);
+     return x & 0x0000003F;
+   }
+*/
+(simplify
+ (bit_and
+   (plus
+    (rshift @step4 INTEGER_CST@10)
+     (plus:c@step4
+       (rshift @step3 INTEGER_CST@8)
+          (bit_and@step3
+             (plus
+               (rshift @step2 INTEGER_CST@6)
+               (minus@step2
+                  @step1
+                  (mult:c
+                     (bit_and
+                       (rshift
+                         (minus@step1
+                            @0
+                            (bit_and (rshift @0 INTEGER_CST@2) INTEGER_CST@1))
+                         INTEGER_CST@4)
+                       INTEGER_CST@3)
+                     INTEGER_CST@11)))
+             INTEGER_CST@5)))
+   INTEGER_CST@7)
+ (with {
+   unsigned prec = TYPE_PRECISION (type);
+   }
+   (if (prec == 32
+       && TYPE_UNSIGNED (type)
+       && compare_tree_int (@2, 1) == 0
+       && compare_tree_int (@4, 2) == 0
+       && compare_tree_int (@6, 4) == 0
+       && compare_tree_int (@8, 8) == 0
+       && compare_tree_int (@10, 16) == 0
+       && compare_tree_int (@11, 3) == 0
+       && compare_tree_int (@1, 0x55555555) == 0
+       && compare_tree_int (@3, 0x33333333) == 0
+       && compare_tree_int (@5, 0x0F0F0F0F) == 0
+       && compare_tree_int (@5, 0x0F0F0F0F) == 0)
+     (if (direct_internal_fn_supported_p (IFN_POPCOUNT, type,
+                                         OPTIMIZE_FOR_BOTH))
+       (convert (IFN_POPCOUNT:type @0))))))
 #endif
 
 (for ffs (FFS)
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount7.c b/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount7.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..de00961
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,21 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-require-effective-target popcount } */
+/* { dg-require-effective-target int32plus } */
+/* { dg-options "-O2 -fdump-tree-optimized" } */
+
+const unsigned m1  = 0x55555555UL;
+const unsigned m2  = 0x33333333UL;
+const unsigned m3  = 0x0F0F0F0FUL;
+const unsigned m4  = 0x00FF00FFUL;
+const unsigned m5  = 0x0000FFFFUL;
+
+int Gia_WordCountOnes32c( unsigned uword )
+{
+  uword = (uword & m1) + ((uword>>1) & m1);
+  uword = (uword & m2) + ((uword>>2) & m2);
+  uword = (uword & m3) + ((uword>>4) & m3);
+  uword = (uword & m4) + ((uword>>8) & m4);
+  return  (uword & m5) + (uword>>16);
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "\.POPCOUNT" 1 "optimized" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount7_2.c b/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount7_2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ee04070
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,21 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-require-effective-target popcount } */
+/* { dg-require-effective-target int32plus } */
+/* { dg-options "-O2 -fdump-tree-optimized" } */
+
+const unsigned m1  = 0x55555555UL;
+const unsigned m2  = 0x33333333UL;
+const unsigned m3  = 0x0F0F0F0FUL;
+const unsigned m4  = 0x00FF00FFUL;
+const unsigned m5  = 0x0000FFFFUL;
+
+int Gia_WordCountOnes32c( unsigned uword )
+{
+  uword = (uword & m1) + ((uword>>1) & m1);
+  uword = (uword & m2) + ((uword>>2) & m2);
+  uword = (uword & m3) + ((uword>>4) & m3);
+  uword = (uword & m4) + ((uword>>8) & m4);
+  return  (uword & m5) + ((uword>>16) & m5);
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "\.POPCOUNT" 1 "optimized" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount8.c b/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount8.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..694c333
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,20 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-require-effective-target popcount } */
+/* { dg-require-effective-target int32plus } */
+/* { dg-options "-O2 -fdump-tree-optimized" } */
+
+const unsigned m1  = 0x55555555UL;
+const unsigned m2  = 0x33333333UL;
+const unsigned m3  = 0x0F0F0F0FUL;
+const unsigned m4  = 0x0000003F;
+
+int pop32c(unsigned x) {
+  x = x - ((x >> 1) & m1);
+  x = (x & m2) + ((x >> 2) & m2);
+  x = (x + (x >> 4)) & m3;
+  x = x + (x >> 8);
+  x = x + (x >> 16);
+  return x & m4;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "\.POPCOUNT" 1 "optimized" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount9.c b/gcc/testsuite/gcc.dg/tree-ssa/popcount9.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ba904b1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,20 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-require-effective-target popcount } */
+/* { dg-require-effective-target int32plus } */
+/* { dg-options "-O2 -fdump-tree-optimized" } */
+
+const unsigned m1  = 0x55555555UL;
+const unsigned m2  = 0x33333333UL;
+const unsigned m3  = 0x0F0F0F0FUL;
+const unsigned m4  = 0x0000003F;
+
+int popc(unsigned x) {
+  x = x - ((x >> 1) & m1);
+  x = x - 3*((x >> 2) & m2);
+  x = (x + (x >> 4)) & m3;
+  x = x + (x >> 8);
+  x = x + (x >> 16);
+  return x & m4;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "\.POPCOUNT" 1 "optimized" } } */