test/opt/if_conversion_test.cpp

// Copyright (c) 2018 Google LLC
//
// Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
// you may not use this file except in compliance with the License.
// You may obtain a copy of the License at
//
//     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
//
// Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
// distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
// WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
// See the License for the specific language governing permissions and
// limitations under the License.

#include <string>

#include "test/opt/pass_fixture.h"
#include "test/opt/pass_utils.h"

namespace spvtools {
namespace opt {
namespace {

using IfConversionTest = PassTest<::testing::Test>;

TEST_F(IfConversionTest, TestSimpleIfThenElse) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge:%\w+]]
; CHECK: [[merge]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpPhi
; CHECK: [[sel:%\w+]] = OpSelect %uint %true %uint_0 %uint_1
; CHECK OpStore {{%\w+}} [[sel]]
OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%11 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %11
%12 = OpLabel
OpSelectionMerge %14 None
OpBranchConditional %true %15 %16
%15 = OpLabel
OpBranch %14
%16 = OpLabel
OpBranch %14
%14 = OpLabel
%18 = OpPhi %uint %uint_0 %15 %uint_1 %16
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, TestSimpleHalfIfTrue) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge:%\w+]]
; CHECK: [[merge]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpPhi
; CHECK: [[sel:%\w+]] = OpSelect %uint %true %uint_0 %uint_1
; CHECK OpStore {{%\w+}} [[sel]]
OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%11 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %11
%12 = OpLabel
OpSelectionMerge %14 None
OpBranchConditional %true %15 %14
%15 = OpLabel
OpBranch %14
%14 = OpLabel
%18 = OpPhi %uint %uint_0 %15 %uint_1 %12
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, TestSimpleHalfIfExtraBlock) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge:%\w+]]
; CHECK: [[merge]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpPhi
; CHECK: [[sel:%\w+]] = OpSelect %uint %true %uint_0 %uint_1
; CHECK OpStore {{%\w+}} [[sel]]
OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%11 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %11
%12 = OpLabel
OpSelectionMerge %14 None
OpBranchConditional %true %15 %14
%15 = OpLabel
OpBranch %16
%16 = OpLabel
OpBranch %14
%14 = OpLabel
%18 = OpPhi %uint %uint_0 %15 %uint_1 %12
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, TestSimpleHalfIfFalse) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge:%\w+]]
; CHECK: [[merge]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpPhi
; CHECK: [[sel:%\w+]] = OpSelect %uint %true %uint_0 %uint_1
; CHECK OpStore {{%\w+}} [[sel]]
OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%11 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %11
%12 = OpLabel
OpSelectionMerge %14 None
OpBranchConditional %true %14 %15
%15 = OpLabel
OpBranch %14
%14 = OpLabel
%18 = OpPhi %uint %uint_0 %12 %uint_1 %15
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, TestVectorSplat) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: [[bool_vec:%\w+]] = OpTypeVector %bool 2
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge:%\w+]]
; CHECK: [[merge]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpPhi
; CHECK: [[comp:%\w+]] = OpCompositeConstruct [[bool_vec]] %true %true
; CHECK: [[sel:%\w+]] = OpSelect {{%\w+}} [[comp]]
; CHECK OpStore {{%\w+}} [[sel]]
OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%uint_vec2 = OpTypeVector %uint 2
%vec2_01 = OpConstantComposite %uint_vec2 %uint_0 %uint_1
%vec2_10 = OpConstantComposite %uint_vec2 %uint_1 %uint_0
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint_vec2
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%11 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %11
%12 = OpLabel
OpSelectionMerge %14 None
OpBranchConditional %true %15 %16
%15 = OpLabel
OpBranch %14
%16 = OpLabel
OpBranch %14
%14 = OpLabel
%18 = OpPhi %uint_vec2 %vec2_01 %15 %vec2_10 %16
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, CodeMotionSameValue) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: [[var:%\w+]] = OpVariable
; CHECK: OpFunction
; CHECK: OpLabel
; CHECK-NOT: OpLabel
; CHECK: [[add:%\w+]] = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge_lab:%\w+]] None
; CHECK-NEXT: OpBranchConditional
; CHECK: [[merge_lab]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpLabel
; CHECK: OpStore [[var]] [[add]]
                    OpCapability Shader
                    OpMemoryModel Logical GLSL450
                    OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
            %void = OpTypeVoid
            %uint = OpTypeInt 32 0
          %uint_0 = OpConstant %uint 0
          %uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
               %2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
               %8 = OpTypeFunction %void
            %bool = OpTypeBool
            %true = OpConstantTrue %bool
               %1 = OpFunction %void None %8
              %11 = OpLabel
                    OpSelectionMerge %12 None
                    OpBranchConditional %true %13 %15
              %13 = OpLabel
              %14 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
                    OpBranch %12
              %15 = OpLabel
              %16 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
                    OpBranch %12
              %12 = OpLabel
              %17 = OpPhi %uint %16 %15 %14 %13
                    OpStore %2 %17
                    OpReturn
                    OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, CodeMotionMultipleInstructions) {
  const std::string text = R"(
; CHECK: [[var:%\w+]] = OpVariable
; CHECK: OpFunction
; CHECK: OpLabel
; CHECK-NOT: OpLabel
; CHECK: [[a1:%\w+]] = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
; CHECK: [[a2:%\w+]] = OpIAdd %uint [[a1]] %uint_1
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge_lab:%\w+]] None
; CHECK-NEXT: OpBranchConditional
; CHECK: [[merge_lab]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpLabel
; CHECK: OpStore [[var]] [[a2]]
                    OpCapability Shader
                    OpMemoryModel Logical GLSL450
                    OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
            %void = OpTypeVoid
            %uint = OpTypeInt 32 0
          %uint_0 = OpConstant %uint 0
          %uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
               %2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
               %8 = OpTypeFunction %void
            %bool = OpTypeBool
            %true = OpConstantTrue %bool
               %1 = OpFunction %void None %8
              %11 = OpLabel
                    OpSelectionMerge %12 None
                    OpBranchConditional %true %13 %15
              %13 = OpLabel
              %a1 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
              %a2 = OpIAdd %uint %a1 %uint_1
                    OpBranch %12
              %15 = OpLabel
              %b1 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
              %b2 = OpIAdd %uint %b1 %uint_1
                    OpBranch %12
              %12 = OpLabel
              %17 = OpPhi %uint %b2 %15 %a2 %13
                    OpStore %2 %17
                    OpReturn
                    OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, NoCommonDominator) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%8 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %8
%9 = OpLabel
OpBranch %10
%11 = OpLabel
OpBranch %10
%10 = OpLabel
%12 = OpPhi %uint %uint_0 %9 %uint_1 %11
OpStore %2 %12
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, DontFlatten) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%v2uint = OpTypeVector %uint 2
%10 = OpConstantComposite %v2uint %uint_0 %uint_1
%11 = OpConstantComposite %v2uint %uint_1 %uint_0
%_ptr_Output_v2uint = OpTypePointer Output %v2uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_v2uint Output
%13 = OpTypeFunction %void
%1 = OpFunction %void None %13
%14 = OpLabel
OpSelectionMerge %15 DontFlatten
OpBranchConditional %true %16 %17
%16 = OpLabel
OpBranch %15
%17 = OpLabel
OpBranch %15
%15 = OpLabel
%18 = OpPhi %v2uint %10 %16 %11 %17
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, LoopUntouched) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%8 = OpTypeFunction %void
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%1 = OpFunction %void None %8
%11 = OpLabel
OpBranch %12
%12 = OpLabel
%13 = OpPhi %uint %uint_0 %11 %uint_1 %12
OpLoopMerge %14 %12 None
OpBranchConditional %true %14 %12
%14 = OpLabel
OpStore %2 %13
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, TooManyPredecessors) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%8 = OpTypeFunction %void
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%1 = OpFunction %void None %8
%11 = OpLabel
OpSelectionMerge %12 None
OpBranchConditional %true %13 %12
%13 = OpLabel
OpBranchConditional %true %14 %12
%14 = OpLabel
OpBranch %12
%12 = OpLabel
%15 = OpPhi %uint %uint_0 %11 %uint_0 %13 %uint_1 %14
OpStore %2 %15
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, NoCodeMotion) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%8 = OpTypeFunction %void
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%1 = OpFunction %void None %8
%11 = OpLabel
OpSelectionMerge %12 None
OpBranchConditional %true %13 %12
%13 = OpLabel
%14 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
OpBranch %12
%12 = OpLabel
%15 = OpPhi %uint %uint_0 %11 %14 %13
OpStore %2 %15
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, NoCodeMotionImmovableInst) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%void = OpTypeVoid
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%8 = OpTypeFunction %void
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%1 = OpFunction %void None %8
%11 = OpLabel
OpSelectionMerge %12 None
OpBranchConditional %true %13 %14
%13 = OpLabel
OpSelectionMerge %15 None
OpBranchConditional %true %16 %15
%16 = OpLabel
%17 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
OpBranch %15
%15 = OpLabel
%18 = OpPhi %uint %uint_0 %13 %17 %16
%19 = OpIAdd %uint %18 %uint_1
OpBranch %12
%14 = OpLabel
OpSelectionMerge %20 None
OpBranchConditional %true %21 %20
%21 = OpLabel
%22 = OpIAdd %uint %uint_0 %uint_1
OpBranch %20
%20 = OpLabel
%23 = OpPhi %uint %uint_0 %14 %22 %21
%24 = OpIAdd %uint %23 %uint_1
OpBranch %12
%12 = OpLabel
%25 = OpPhi %uint %24 %20 %19 %15
OpStore %2 %25
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, InvalidCommonDominator) {
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
OpCapability Linkage
OpMemoryModel Logical GLSL450
%void = OpTypeVoid
%float = OpTypeFloat 32
%float_0 = OpConstant %float 0
%float_1 = OpConstant %float 1
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%1 = OpTypeFunction %void
%2 = OpFunction %void None %1
%3 = OpLabel
OpBranch %4
%4 = OpLabel
OpLoopMerge %5 %6 None
OpBranch %7
%7 = OpLabel
OpSelectionMerge %8 None
OpBranchConditional %true %8 %9
%9 = OpLabel
OpSelectionMerge %10 None
OpBranchConditional %true %10 %5
%10 = OpLabel
OpBranch %8
%8 = OpLabel
OpBranch %6
%6 = OpLabel
OpBranchConditional %true %4 %5
%5 = OpLabel
%11 = OpPhi %float %float_0 %6 %float_1 %9
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SetAssembleOptions(SPV_TEXT_TO_BINARY_OPTION_PRESERVE_NUMERIC_IDS);
  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, DebugInfoSimpleIfThenElse) {
  // When it replaces an OpPhi with OpSelect, the new OpSelect must have
  // the same scope and line information with the OpPhi.
  const std::string text = R"(
; CHECK: OpSelectionMerge [[merge:%\w+]]
; CHECK: [[merge]] = OpLabel
; CHECK-NOT: OpPhi
; CHECK: DebugScope
; CHECK-NEXT: OpLine {{%\w+}} 3 7
; CHECK-NEXT: [[sel:%\w+]] = OpSelect %uint %true %uint_0 %uint_1
; CHECK-NEXT: DebugValue {{%\w+}} [[sel]]
; CHECK: OpStore {{%\w+}} [[sel]]
OpCapability Shader
%ext = OpExtInstImport "OpenCL.DebugInfo.100"
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Vertex %1 "func" %2
%name = OpString "test"
%void = OpTypeVoid
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%uint = OpTypeInt 32 0
%uint_0 = OpConstant %uint 0
%uint_1 = OpConstant %uint 1
%uint_32 = OpConstant %uint 32
%_ptr_Output_uint = OpTypePointer Output %uint
%2 = OpVariable %_ptr_Output_uint Output
%11 = OpTypeFunction %void
%null_expr = OpExtInst %void %ext DebugExpression
%src = OpExtInst %void %ext DebugSource %name
%cu = OpExtInst %void %ext DebugCompilationUnit 1 4 %src HLSL
%dbg_tf = OpExtInst %void %ext DebugTypeBasic %name %uint_32 Float
%dbg_f = OpExtInst %void %ext DebugLocalVariable %name %dbg_tf %src 0 0 %cu FlagIsLocal
%1 = OpFunction %void None %11
%12 = OpLabel
OpSelectionMerge %14 None
OpBranchConditional %true %15 %16
%15 = OpLabel
OpBranch %14
%16 = OpLabel
OpBranch %14
%14 = OpLabel
%scope = OpExtInst %void %ext DebugScope %cu
OpLine %name 3 7
%18 = OpPhi %uint %uint_0 %15 %uint_1 %16
%value = OpExtInst %void %ext DebugValue %dbg_f %18 %null_expr
OpStore %2 %18
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndMatch<IfConversion>(text, true);
}

TEST_F(IfConversionTest, MultipleEdgesFromSameBlock) {
  // If a block has two out going edges that go to the same block, then there
  // can be an OpPhi instruction with fewer entries than the number of incoming
  // edges.  This must be handled.
  const std::string text = R"(OpCapability Shader
%1 = OpExtInstImport "GLSL.std.450"
OpMemoryModel Logical GLSL450
OpEntryPoint Fragment %2 "main"
OpExecutionMode %2 OriginUpperLeft
%void = OpTypeVoid
%4 = OpTypeFunction %void
%bool = OpTypeBool
%true = OpConstantTrue %bool
%true_0 = OpConstantTrue %bool
%2 = OpFunction %void None %4
%8 = OpLabel
OpSelectionMerge %9 None
OpBranchConditional %true_0 %9 %9
%9 = OpLabel
%10 = OpPhi %bool %true %8
OpReturn
OpFunctionEnd
)";

  SinglePassRunAndCheck<IfConversion>(text, text, true, true);
}

}  // namespace
}  // namespace opt
}  // namespace spvtools