4317bcde91ea8a8c356d94f508dda0f587c2a363
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ValueTracking.cpp
1 //===- ValueTracking.cpp - Walk computations to compute properties --------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains routines that help analyze properties that chains of
11 // computations have.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
16 #include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
18 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
19 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
20 #include "llvm/IR/CallSite.h"
21 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
22 #include "llvm/IR/Constants.h"
23 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
24 #include "llvm/IR/Dominators.h"
25 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
26 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
27 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
31 #include "llvm/IR/Metadata.h"
32 #include "llvm/IR/Operator.h"
33 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
36 #include <cstring>
37 using namespace llvm;
38 using namespace llvm::PatternMatch;
39
40 const unsigned MaxDepth = 6;
41
42 /// Returns the bitwidth of the given scalar or pointer type (if unknown returns
43 /// 0). For vector types, returns the element type's bitwidth.
44 static unsigned getBitWidth(Type *Ty, const DataLayout *TD) {
45   if (unsigned BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits())
46     return BitWidth;
47
48   return TD ? TD->getPointerTypeSizeInBits(Ty) : 0;
49 }
50
51 // Many of these functions have internal versions that take an assumption
52 // exclusion set. This is because of the potential for mutual recursion to
53 // cause computeKnownBits to repeatedly visit the same assume intrinsic. The
54 // classic case of this is assume(x = y), which will attempt to determine
55 // bits in x from bits in y, which will attempt to determine bits in y from
56 // bits in x, etc. Regarding the mutual recursion, computeKnownBits can call
57 // isKnownNonZero, which calls computeKnownBits and ComputeSignBit and
58 // isKnownToBeAPowerOfTwo (all of which can call computeKnownBits), and so on.
59 typedef SmallPtrSet<const Value *, 8> ExclInvsSet;
60
61 namespace {
62 // Simplifying using an assume can only be done in a particular control-flow
63 // context (the context instruction provides that context). If an assume and
64 // the context instruction are not in the same block then the DT helps in
65 // figuring out if we can use it.
66 struct Query {
67   ExclInvsSet ExclInvs;
68   AssumptionTracker *AT;
69   const Instruction *CxtI;
70   const DominatorTree *DT;
71
72   Query(AssumptionTracker *AT = nullptr, const Instruction *CxtI = nullptr,
73         const DominatorTree *DT = nullptr)
74     : AT(AT), CxtI(CxtI), DT(DT) {}
75
76   Query(const Query &Q, const Value *NewExcl)
77     : ExclInvs(Q.ExclInvs), AT(Q.AT), CxtI(Q.CxtI), DT(Q.DT) {
78     ExclInvs.insert(NewExcl);
79   }
80 };
81 } // end anonymous namespace
82
83 // Given the provided Value and, potentially, a context instruction, return
84 // the preferred context instruction (if any).
85 static const Instruction *safeCxtI(const Value *V, const Instruction *CxtI) {
86   // If we've been provided with a context instruction, then use that (provided
87   // it has been inserted).
88   if (CxtI && CxtI->getParent())
89     return CxtI;
90
91   // If the value is really an already-inserted instruction, then use that.
92   CxtI = dyn_cast<Instruction>(V);
93   if (CxtI && CxtI->getParent())
94     return CxtI;
95
96   return nullptr;
97 }
98
99 static void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
100                             const DataLayout *TD, unsigned Depth,
101                             const Query &Q);
102
103 void llvm::computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
104                             const DataLayout *TD, unsigned Depth,
105                             AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
106                             const DominatorTree *DT) {
107   ::computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth,
108                      Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
109 }
110
111 static void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
112                           const DataLayout *TD, unsigned Depth,
113                           const Query &Q);
114
115 void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
116                           const DataLayout *TD, unsigned Depth,
117                           AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
118                           const DominatorTree *DT) {
119   ::ComputeSignBit(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth,
120                    Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
121 }
122
123 static bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
124                                    const Query &Q);
125
126 bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
127                                   AssumptionTracker *AT,
128                                   const Instruction *CxtI,
129                                   const DominatorTree *DT) {
130   return ::isKnownToBeAPowerOfTwo(V, OrZero, Depth,
131                                   Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
132 }
133
134 static bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
135                            const Query &Q);
136
137 bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
138                           AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
139                           const DominatorTree *DT) {
140   return ::isKnownNonZero(V, TD, Depth, Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
141 }
142
143 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
144                               const DataLayout *TD, unsigned Depth,
145                               const Query &Q);
146
147 bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
148                              const DataLayout *TD, unsigned Depth,
149                              AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
150                              const DominatorTree *DT) {
151   return ::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth,
152                              Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
153 }
154
155 static unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
156                                    unsigned Depth, const Query &Q);
157
158 unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
159                                   unsigned Depth, AssumptionTracker *AT,
160                                   const Instruction *CxtI,
161                                   const DominatorTree *DT) {
162   return ::ComputeNumSignBits(V, TD, Depth, Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
163 }
164
165 static void computeKnownBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
166                                    APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
167                                    APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
168                                    const DataLayout *TD, unsigned Depth,
169                                    const Query &Q) {
170   if (!Add) {
171     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
172       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
173       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
174       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
175       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
176         unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
177         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
178         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
179         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
180         computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
181
182         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
183         // output top bits are zero, because we now know that the output is
184         // from [0-C].
185         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
186           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
187           // Top bits known zero.
188           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2);
189         }
190       }
191     }
192   }
193
194   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
195
196   // If an initial sequence of bits in the result is not needed, the
197   // corresponding bits in the operands are not needed.
198   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
199   computeKnownBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD, Depth+1, Q);
200   computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
201
202   // Carry in a 1 for a subtract, rather than a 0.
203   APInt CarryIn(BitWidth, 0);
204   if (!Add) {
205     // Sum = LHS + ~RHS + 1
206     std::swap(KnownZero2, KnownOne2);
207     CarryIn.setBit(0);
208   }
209
210   APInt PossibleSumZero = ~LHSKnownZero + ~KnownZero2 + CarryIn;
211   APInt PossibleSumOne = LHSKnownOne + KnownOne2 + CarryIn;
212
213   // Compute known bits of the carry.
214   APInt CarryKnownZero = ~(PossibleSumZero ^ LHSKnownZero ^ KnownZero2);
215   APInt CarryKnownOne = PossibleSumOne ^ LHSKnownOne ^ KnownOne2;
216
217   // Compute set of known bits (where all three relevant bits are known).
218   APInt LHSKnown = LHSKnownZero | LHSKnownOne;
219   APInt RHSKnown = KnownZero2 | KnownOne2;
220   APInt CarryKnown = CarryKnownZero | CarryKnownOne;
221   APInt Known = LHSKnown & RHSKnown & CarryKnown;
222
223   assert((PossibleSumZero & Known) == (PossibleSumOne & Known) &&
224          "known bits of sum differ");
225
226   // Compute known bits of the result.
227   KnownZero = ~PossibleSumOne & Known;
228   KnownOne = PossibleSumOne & Known;
229
230   // Are we still trying to solve for the sign bit?
231   if (!Known.isNegative()) {
232     if (NSW) {
233       // Adding two non-negative numbers, or subtracting a negative number from
234       // a non-negative one, can't wrap into negative.
235       if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
236         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
237       // Adding two negative numbers, or subtracting a non-negative number from
238       // a negative one, can't wrap into non-negative.
239       else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
240         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
241     }
242   }
243 }
244
245 static void computeKnownBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
246                                 APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
247                                 APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
248                                 const DataLayout *TD, unsigned Depth,
249                                 const Query &Q) {
250   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
251   computeKnownBits(Op1, KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
252   computeKnownBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
253
254   bool isKnownNegative = false;
255   bool isKnownNonNegative = false;
256   // If the multiplication is known not to overflow, compute the sign bit.
257   if (NSW) {
258     if (Op0 == Op1) {
259       // The product of a number with itself is non-negative.
260       isKnownNonNegative = true;
261     } else {
262       bool isKnownNonNegativeOp1 = KnownZero.isNegative();
263       bool isKnownNonNegativeOp0 = KnownZero2.isNegative();
264       bool isKnownNegativeOp1 = KnownOne.isNegative();
265       bool isKnownNegativeOp0 = KnownOne2.isNegative();
266       // The product of two numbers with the same sign is non-negative.
267       isKnownNonNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNegativeOp0) ||
268         (isKnownNonNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0);
269       // The product of a negative number and a non-negative number is either
270       // negative or zero.
271       if (!isKnownNonNegative)
272         isKnownNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0 &&
273                            isKnownNonZero(Op0, TD, Depth, Q)) ||
274                           (isKnownNegativeOp0 && isKnownNonNegativeOp1 &&
275                            isKnownNonZero(Op1, TD, Depth, Q));
276     }
277   }
278
279   // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
280   // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
281   // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
282   // interesting case of alignment computation.
283   KnownOne.clearAllBits();
284   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
285                     KnownZero2.countTrailingOnes();
286   unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
287                              KnownZero2.countLeadingOnes(),
288                              BitWidth) - BitWidth;
289
290   TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
291   LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
292   KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
293               APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
294
295   // Only make use of no-wrap flags if we failed to compute the sign bit
296   // directly.  This matters if the multiplication always overflows, in
297   // which case we prefer to follow the result of the direct computation,
298   // though as the program is invoking undefined behaviour we can choose
299   // whatever we like here.
300   if (isKnownNonNegative && !KnownOne.isNegative())
301     KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
302   else if (isKnownNegative && !KnownZero.isNegative())
303     KnownOne.setBit(BitWidth - 1);
304 }
305
306 void llvm::computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
307                                              APInt &KnownZero) {
308   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
309   unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
310   assert(NumRanges >= 1);
311
312   // Use the high end of the ranges to find leading zeros.
313   unsigned MinLeadingZeros = BitWidth;
314   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
315     ConstantInt *Lower =
316         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 0));
317     ConstantInt *Upper =
318         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 1));
319     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
320     if (Range.isWrappedSet())
321       MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
322     unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
323     MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
324   }
325
326   KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
327 }
328
329 static bool isEphemeralValueOf(Instruction *I, const Value *E) {
330   SmallVector<const Value *, 16> WorkSet(1, I);
331   SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
332   SmallPtrSet<const Value *, 16> EphValues;
333
334   while (!WorkSet.empty()) {
335     const Value *V = WorkSet.pop_back_val();
336     if (!Visited.insert(V).second)
337       continue;
338
339     // If all uses of this value are ephemeral, then so is this value.
340     bool FoundNEUse = false;
341     for (const User *I : V->users())
342       if (!EphValues.count(I)) {
343         FoundNEUse = true;
344         break;
345       }
346
347     if (!FoundNEUse) {
348       if (V == E)
349         return true;
350
351       EphValues.insert(V);
352       if (const User *U = dyn_cast<User>(V))
353         for (User::const_op_iterator J = U->op_begin(), JE = U->op_end();
354              J != JE; ++J) {
355           if (isSafeToSpeculativelyExecute(*J))
356             WorkSet.push_back(*J);
357         }
358     }
359   }
360
361   return false;
362 }
363
364 // Is this an intrinsic that cannot be speculated but also cannot trap?
365 static bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I) {
366   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
367     if (Function *F = CI->getCalledFunction())
368       switch (F->getIntrinsicID()) {
369       default: break;
370       // FIXME: This list is repeated from NoTTI::getIntrinsicCost.
371       case Intrinsic::assume:
372       case Intrinsic::dbg_declare:
373       case Intrinsic::dbg_value:
374       case Intrinsic::invariant_start:
375       case Intrinsic::invariant_end:
376       case Intrinsic::lifetime_start:
377       case Intrinsic::lifetime_end:
378       case Intrinsic::objectsize:
379       case Intrinsic::ptr_annotation:
380       case Intrinsic::var_annotation:
381         return true;
382       }
383
384   return false;
385 }
386
387 static bool isValidAssumeForContext(Value *V, const Query &Q,
388                                     const DataLayout *DL) {
389   Instruction *Inv = cast<Instruction>(V);
390
391   // There are two restrictions on the use of an assume:
392   //  1. The assume must dominate the context (or the control flow must
393   //     reach the assume whenever it reaches the context).
394   //  2. The context must not be in the assume's set of ephemeral values
395   //     (otherwise we will use the assume to prove that the condition
396   //     feeding the assume is trivially true, thus causing the removal of
397   //     the assume).
398
399   if (Q.DT) {
400     if (Q.DT->dominates(Inv, Q.CxtI)) {
401       return true;
402     } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
403       // The context comes first, but they're both in the same block. Make sure
404       // there is nothing in between that might interrupt the control flow.
405       for (BasicBlock::const_iterator I =
406              std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
407                                       IE(Inv); I != IE; ++I)
408         if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
409             !isAssumeLikeIntrinsic(I))
410           return false;
411
412       return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
413     }
414
415     return false;
416   }
417
418   // When we don't have a DT, we do a limited search...
419   if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getSinglePredecessor()) {
420     return true;
421   } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
422     // Search forward from the assume until we reach the context (or the end
423     // of the block); the common case is that the assume will come first.
424     for (BasicBlock::iterator I = std::next(BasicBlock::iterator(Inv)),
425          IE = Inv->getParent()->end(); I != IE; ++I)
426       if (I == Q.CxtI)
427         return true;
428
429     // The context must come first...
430     for (BasicBlock::const_iterator I =
431            std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
432                                     IE(Inv); I != IE; ++I)
433       if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
434           !isAssumeLikeIntrinsic(I))
435         return false;
436
437     return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
438   }
439
440   return false;
441 }
442
443 bool llvm::isValidAssumeForContext(const Instruction *I,
444                                    const Instruction *CxtI,
445                                    const DataLayout *DL,
446                                    const DominatorTree *DT) {
447   return ::isValidAssumeForContext(const_cast<Instruction*>(I),
448                                    Query(nullptr, CxtI, DT), DL);
449 }
450
451 template<typename LHS, typename RHS>
452 inline match_combine_or<CmpClass_match<LHS, RHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>,
453                         CmpClass_match<RHS, LHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>>
454 m_c_ICmp(ICmpInst::Predicate &Pred, const LHS &L, const RHS &R) {
455   return m_CombineOr(m_ICmp(Pred, L, R), m_ICmp(Pred, R, L));
456 }
457
458 template<typename LHS, typename RHS>
459 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::And>,
460                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::And>>
461 m_c_And(const LHS &L, const RHS &R) {
462   return m_CombineOr(m_And(L, R), m_And(R, L));
463 }
464
465 template<typename LHS, typename RHS>
466 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Or>,
467                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Or>>
468 m_c_Or(const LHS &L, const RHS &R) {
469   return m_CombineOr(m_Or(L, R), m_Or(R, L));
470 }
471
472 template<typename LHS, typename RHS>
473 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Xor>,
474                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Xor>>
475 m_c_Xor(const LHS &L, const RHS &R) {
476   return m_CombineOr(m_Xor(L, R), m_Xor(R, L));
477 }
478
479 static void computeKnownBitsFromAssume(Value *V, APInt &KnownZero,
480                                        APInt &KnownOne,
481                                        const DataLayout *DL,
482                                        unsigned Depth, const Query &Q) {
483   // Use of assumptions is context-sensitive. If we don't have a context, we
484   // cannot use them!
485   if (!Q.AT || !Q.CxtI)
486     return;
487
488   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
489
490   Function *F = const_cast<Function*>(Q.CxtI->getParent()->getParent());
491   for (auto &CI : Q.AT->assumptions(F)) {
492     CallInst *I = CI;
493     if (Q.ExclInvs.count(I))
494       continue;
495
496     // Warning: This loop can end up being somewhat performance sensetive.
497     // We're running this loop for once for each value queried resulting in a
498     // runtime of ~O(#assumes * #values).
499
500     assert(isa<IntrinsicInst>(I) &&
501            dyn_cast<IntrinsicInst>(I)->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
502            "must be an assume intrinsic");
503     
504     Value *Arg = I->getArgOperand(0);
505
506     if (Arg == V &&
507         isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
508       assert(BitWidth == 1 && "assume operand is not i1?");
509       KnownZero.clearAllBits();
510       KnownOne.setAllBits();
511       return;
512     }
513
514     // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
515     if (Depth == MaxDepth)
516       continue;
517
518     Value *A, *B;
519     auto m_V = m_CombineOr(m_Specific(V),
520                            m_CombineOr(m_PtrToInt(m_Specific(V)),
521                            m_BitCast(m_Specific(V))));
522
523     CmpInst::Predicate Pred;
524     ConstantInt *C;
525     // assume(v = a)
526     if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
527         Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
528       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
529       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
530       KnownZero |= RHSKnownZero;
531       KnownOne  |= RHSKnownOne;
532     // assume(v & b = a)
533     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_And(m_V, m_Value(B)),
534                                    m_Value(A))) &&
535                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
536       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
537       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
538       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
539       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
540
541       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
542       // known bits from the RHS to V.
543       KnownZero |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
544       KnownOne  |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
545     // assume(~(v & b) = a)
546     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_And(m_V, m_Value(B))),
547                                    m_Value(A))) &&
548                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
549       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
550       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
551       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
552       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
553
554       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
555       // inverted known bits from the RHS to V.
556       KnownZero |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
557       KnownOne  |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
558     // assume(v | b = a)
559     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Or(m_V, m_Value(B)),
560                                    m_Value(A))) &&
561                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
562       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
563       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
564       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
565       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
566
567       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
568       // bits from the RHS to V.
569       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
570       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
571     // assume(~(v | b) = a)
572     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Or(m_V, m_Value(B))),
573                                    m_Value(A))) &&
574                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
575       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
576       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
577       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
578       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
579
580       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
581       // inverted known bits from the RHS to V.
582       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
583       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
584     // assume(v ^ b = a)
585     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Xor(m_V, m_Value(B)),
586                                    m_Value(A))) &&
587                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
588       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
589       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
590       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
591       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
592
593       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
594       // bits from the RHS to V. For those bits in B that are known to be one,
595       // we can propagate inverted known bits from the RHS to V.
596       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
597       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
598       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
599       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownOne;
600     // assume(~(v ^ b) = a)
601     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Xor(m_V, m_Value(B))),
602                                    m_Value(A))) &&
603                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
604       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
605       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
606       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
607       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
608
609       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
610       // inverted known bits from the RHS to V. For those bits in B that are
611       // known to be one, we can propagate known bits from the RHS to V.
612       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
613       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
614       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownOne;
615       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
616     // assume(v << c = a)
617     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C)),
618                                    m_Value(A))) &&
619                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
620       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
621       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
622       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
623       // bits in V shifted to the right by C.
624       KnownZero |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
625       KnownOne  |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
626     // assume(~(v << c) = a)
627     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C))),
628                                    m_Value(A))) &&
629                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
630       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
631       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
632       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
633       // to known bits in V shifted to the right by C.
634       KnownZero |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
635       KnownOne  |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
636     // assume(v >> c = a)
637     } else if (match(Arg,
638                      m_c_ICmp(Pred, m_CombineOr(m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
639                                                   m_AShr(m_V,
640                                                          m_ConstantInt(C))),
641                                      m_Value(A))) &&
642                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
643       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
644       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
645       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
646       // bits in V shifted to the right by C.
647       KnownZero |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
648       KnownOne  |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
649     // assume(~(v >> c) = a)
650     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_CombineOr(
651                                               m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
652                                               m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C)))),
653                                    m_Value(A))) &&
654                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
655       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
656       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
657       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
658       // to known bits in V shifted to the right by C.
659       KnownZero |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
660       KnownOne  |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
661     // assume(v >=_s c) where c is non-negative
662     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
663                Pred == ICmpInst::ICMP_SGE &&
664                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
665       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
666       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
667
668       if (RHSKnownZero.isNegative()) {
669         // We know that the sign bit is zero.
670         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
671       }
672     // assume(v >_s c) where c is at least -1.
673     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
674                Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&
675                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
676       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
677       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
678
679       if (RHSKnownOne.isAllOnesValue() || RHSKnownZero.isNegative()) {
680         // We know that the sign bit is zero.
681         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
682       }
683     // assume(v <=_s c) where c is negative
684     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
685                Pred == ICmpInst::ICMP_SLE &&
686                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
687       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
688       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
689
690       if (RHSKnownOne.isNegative()) {
691         // We know that the sign bit is one.
692         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
693       }
694     // assume(v <_s c) where c is non-positive
695     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
696                Pred == ICmpInst::ICMP_SLT &&
697                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
698       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
699       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
700
701       if (RHSKnownZero.isAllOnesValue() || RHSKnownOne.isNegative()) {
702         // We know that the sign bit is one.
703         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
704       }
705     // assume(v <=_u c)
706     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
707                Pred == ICmpInst::ICMP_ULE &&
708                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
709       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
710       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
711
712       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero.
713       KnownZero |=
714         APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
715     // assume(v <_u c)
716     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
717                Pred == ICmpInst::ICMP_ULT &&
718                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
719       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
720       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
721
722       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero (if c is a power
723       // of 2, then one more).
724       if (isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, Depth+1, Query(Q, I)))
725         KnownZero |=
726           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes()+1);
727       else
728         KnownZero |=
729           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
730     }
731   }
732 }
733
734 /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
735 /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
736 ///
737 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
738 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
739 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
740 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
741 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
742 /// this won't lose us code quality.
743 ///
744 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
745 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
746 /// where V is a vector, known zero, and known one values are the
747 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
748 /// for all of the elements in the vector.
749 void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
750                       const DataLayout *TD, unsigned Depth,
751                       const Query &Q) {
752   assert(V && "No Value?");
753   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
754   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
755
756   assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
757           V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
758          "Not integer or pointer type!");
759   assert((!TD ||
760           TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
761          (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
762           V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
763          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
764          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
765          "V, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
766
767   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
768     // We know all of the bits for a constant!
769     KnownOne = CI->getValue();
770     KnownZero = ~KnownOne;
771     return;
772   }
773   // Null and aggregate-zero are all-zeros.
774   if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
775       isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
776     KnownOne.clearAllBits();
777     KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
778     return;
779   }
780   // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
781   // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
782   // we don't handle undef in any particularly useful way.
783   if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
784     // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
785     // each element.
786     KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
787     APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
788     for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
789       Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
790       KnownZero &= ~Elt;
791       KnownOne &= Elt;
792     }
793     return;
794   }
795
796   // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
797   // the bits of its aliasee.
798   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
799     if (GA->mayBeOverridden()) {
800       KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
801     } else {
802       computeKnownBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
803     }
804     return;
805   }
806
807   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
808   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
809     unsigned Align = GV->getAlignment();
810     if (Align == 0 && TD) {
811       if (GlobalVariable *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GV)) {
812         Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
813         if (ObjectType->isSized()) {
814           // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
815           // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
816           // may only have the minimum ABI alignment.
817           if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
818             Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
819           else
820             Align = TD->getABITypeAlignment(ObjectType);
821         }
822       }
823     }
824     if (Align > 0)
825       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
826                                        countTrailingZeros(Align));
827     else
828       KnownZero.clearAllBits();
829     KnownOne.clearAllBits();
830     return;
831   }
832
833   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
834     unsigned Align = A->getType()->isPointerTy() ? A->getParamAlignment() : 0;
835
836     if (!Align && TD && A->hasStructRetAttr()) {
837       // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
838       Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
839       if (EltTy->isSized())
840         Align = TD->getABITypeAlignment(EltTy);
841     }
842
843     if (Align)
844       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
845
846     // Don't give up yet... there might be an assumption that provides more
847     // information...
848     computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
849     return;
850   }
851
852   // Start out not knowing anything.
853   KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
854
855   if (Depth == MaxDepth)
856     return;  // Limit search depth.
857
858   // Check whether a nearby assume intrinsic can determine some known bits.
859   computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
860
861   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
862   if (!I) return;
863
864   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
865   switch (I->getOpcode()) {
866   default: break;
867   case Instruction::Load:
868     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
869       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
870     break;
871   case Instruction::And: {
872     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
873     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
874     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
875
876     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
877     KnownOne &= KnownOne2;
878     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
879     KnownZero |= KnownZero2;
880     break;
881   }
882   case Instruction::Or: {
883     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
884     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
885
886     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
887     KnownZero &= KnownZero2;
888     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
889     KnownOne |= KnownOne2;
890     break;
891   }
892   case Instruction::Xor: {
893     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
894     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
895
896     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
897     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
898     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
899     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
900     KnownZero = KnownZeroOut;
901     break;
902   }
903   case Instruction::Mul: {
904     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
905     computeKnownBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
906                          KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
907                          Depth, Q);
908     break;
909   }
910   case Instruction::UDiv: {
911     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
912     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
913     // be less than the denominator.
914     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
915     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
916
917     KnownOne2.clearAllBits();
918     KnownZero2.clearAllBits();
919     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
920     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
921     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
922       LeadZ = std::min(BitWidth,
923                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
924
925     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
926     break;
927   }
928   case Instruction::Select:
929     computeKnownBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
930     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
931
932     // Only known if known in both the LHS and RHS.
933     KnownOne &= KnownOne2;
934     KnownZero &= KnownZero2;
935     break;
936   case Instruction::FPTrunc:
937   case Instruction::FPExt:
938   case Instruction::FPToUI:
939   case Instruction::FPToSI:
940   case Instruction::SIToFP:
941   case Instruction::UIToFP:
942     break; // Can't work with floating point.
943   case Instruction::PtrToInt:
944   case Instruction::IntToPtr:
945   case Instruction::AddrSpaceCast: // Pointers could be different sizes.
946     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
947     if (!TD) break;
948     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
949   case Instruction::ZExt:
950   case Instruction::Trunc: {
951     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
952
953     unsigned SrcBitWidth;
954     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
955     // which fall through here.
956     if(TD) {
957       SrcBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
958     } else {
959       SrcBitWidth = SrcTy->getScalarSizeInBits();
960       if (!SrcBitWidth) break;
961     }
962
963     assert(SrcBitWidth && "SrcBitWidth can't be zero");
964     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
965     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
966     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
967     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
968     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
969     // Any top bits are known to be zero.
970     if (BitWidth > SrcBitWidth)
971       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
972     break;
973   }
974   case Instruction::BitCast: {
975     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
976     if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
977         // TODO: For now, not handling conversions like:
978         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
979         !I->getType()->isVectorTy()) {
980       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
981       break;
982     }
983     break;
984   }
985   case Instruction::SExt: {
986     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
987     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
988
989     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
990     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
991     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
992     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
993     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
994
995     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
996     // top bits of the result.
997     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
998       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
999     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
1000       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1001     break;
1002   }
1003   case Instruction::Shl:
1004     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1005     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1006       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1007       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1008       KnownZero <<= ShiftAmt;
1009       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1010       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
1011     }
1012     break;
1013   case Instruction::LShr:
1014     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1015     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1016       // Compute the new bits that are at the top now.
1017       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1018
1019       // Unsigned shift right.
1020       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1021       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1022       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1023       // high bits known zero.
1024       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1025     }
1026     break;
1027   case Instruction::AShr:
1028     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1029     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1030       // Compute the new bits that are at the top now.
1031       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
1032
1033       // Signed shift right.
1034       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1035       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1036       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1037
1038       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1039       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
1040         KnownZero |= HighBits;
1041       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
1042         KnownOne |= HighBits;
1043     }
1044     break;
1045   case Instruction::Sub: {
1046     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1047     computeKnownBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1048                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1049                             Depth, Q);
1050     break;
1051   }
1052   case Instruction::Add: {
1053     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1054     computeKnownBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1055                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1056                             Depth, Q);
1057     break;
1058   }
1059   case Instruction::SRem:
1060     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1061       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1062       if (RA.isPowerOf2()) {
1063         APInt LowBits = RA - 1;
1064         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1065                          Depth+1, Q);
1066
1067         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
1068         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
1069         KnownOne = KnownOne2 & LowBits;
1070
1071         // If the first operand is non-negative or has all low bits zero, then
1072         // the upper bits are all zero.
1073         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
1074           KnownZero |= ~LowBits;
1075
1076         // If the first operand is negative and not all low bits are zero, then
1077         // the upper bits are all one.
1078         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
1079           KnownOne |= ~LowBits;
1080
1081         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1082       }
1083     }
1084
1085     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
1086     // remainder is zero.
1087     if (KnownZero.isNonNegative()) {
1088       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1089       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD,
1090                        Depth+1, Q);
1091       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
1092       if (LHSKnownZero.isNegative())
1093         KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
1094     }
1095
1096     break;
1097   case Instruction::URem: {
1098     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1099       APInt RA = Rem->getValue();
1100       if (RA.isPowerOf2()) {
1101         APInt LowBits = (RA - 1);
1102         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD,
1103                          Depth+1, Q);
1104         KnownZero |= ~LowBits;
1105         KnownOne &= LowBits;
1106         break;
1107       }
1108     }
1109
1110     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1111     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1112     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1113     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1114
1115     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1116                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1117     KnownOne.clearAllBits();
1118     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders);
1119     break;
1120   }
1121
1122   case Instruction::Alloca: {
1123     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
1124     unsigned Align = AI->getAlignment();
1125     if (Align == 0 && TD)
1126       Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1127
1128     if (Align > 0)
1129       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
1130     break;
1131   }
1132   case Instruction::GetElementPtr: {
1133     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1134     // to determine if we can prove known low zero bits.
1135     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1136     computeKnownBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD,
1137                      Depth+1, Q);
1138     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1139
1140     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1141     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1142       Value *Index = I->getOperand(i);
1143       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1144         // Handle struct member offset arithmetic.
1145         if (!TD) {
1146           TrailZ = 0;
1147           break;
1148         }
1149
1150         // Handle case when index is vector zeroinitializer
1151         Constant *CIndex = cast<Constant>(Index);
1152         if (CIndex->isZeroValue())
1153           continue;
1154
1155         if (CIndex->getType()->isVectorTy())
1156           Index = CIndex->getSplatValue();
1157
1158         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1159         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1160         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1161         TrailZ = std::min<unsigned>(TrailZ,
1162                                     countTrailingZeros(Offset));
1163       } else {
1164         // Handle array index arithmetic.
1165         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1166         if (!IndexedTy->isSized()) {
1167           TrailZ = 0;
1168           break;
1169         }
1170         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
1171         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getTypeAllocSize(IndexedTy) : 1;
1172         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1173         computeKnownBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD, Depth+1, Q);
1174         TrailZ = std::min(TrailZ,
1175                           unsigned(countTrailingZeros(TypeSize) +
1176                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
1177       }
1178     }
1179
1180     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
1181     break;
1182   }
1183   case Instruction::PHI: {
1184     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1185     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1186     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1187     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1188     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1189       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1190         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1191         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1192         Operator *LU = dyn_cast<Operator>(L);
1193         if (!LU)
1194           continue;
1195         unsigned Opcode = LU->getOpcode();
1196         // Check for operations that have the property that if
1197         // both their operands have low zero bits, the result
1198         // will have low zero bits.
1199         if (Opcode == Instruction::Add ||
1200             Opcode == Instruction::Sub ||
1201             Opcode == Instruction::And ||
1202             Opcode == Instruction::Or ||
1203             Opcode == Instruction::Mul) {
1204           Value *LL = LU->getOperand(0);
1205           Value *LR = LU->getOperand(1);
1206           // Find a recurrence.
1207           if (LL == I)
1208             L = LR;
1209           else if (LR == I)
1210             L = LL;
1211           else
1212             break;
1213           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1214           // zero bits.
1215           computeKnownBits(R, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1216
1217           // We need to take the minimum number of known bits
1218           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
1219           computeKnownBits(L, KnownZero3, KnownOne3, TD, Depth+1, Q);
1220
1221           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1222                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
1223                                                     KnownZero3.countTrailingOnes()));
1224           break;
1225         }
1226       }
1227     }
1228
1229     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
1230     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
1231       break;
1232
1233     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
1234     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
1235     if (Depth < MaxDepth - 1 && !KnownZero && !KnownOne) {
1236       // Skip if every incoming value references to ourself.
1237       if (dyn_cast_or_null<UndefValue>(P->hasConstantValue()))
1238         break;
1239
1240       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1241       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1242       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1243         // Skip direct self references.
1244         if (P->getIncomingValue(i) == P) continue;
1245
1246         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
1247         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
1248         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
1249         // want to waste time spinning around in loops.
1250         computeKnownBits(P->getIncomingValue(i), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1251                          MaxDepth-1, Q);
1252         KnownZero &= KnownZero2;
1253         KnownOne &= KnownOne2;
1254         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
1255         // more operands.
1256         if (!KnownZero && !KnownOne)
1257           break;
1258       }
1259     }
1260     break;
1261   }
1262   case Instruction::Call:
1263   case Instruction::Invoke:
1264     if (MDNode *MD = cast<Instruction>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1265       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
1266     // If a range metadata is attached to this IntrinsicInst, intersect the
1267     // explicit range specified by the metadata and the implicit range of
1268     // the intrinsic.
1269     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1270       switch (II->getIntrinsicID()) {
1271       default: break;
1272       case Intrinsic::ctlz:
1273       case Intrinsic::cttz: {
1274         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1275         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
1276         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
1277           LowBits -= 1;
1278         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1279         break;
1280       }
1281       case Intrinsic::ctpop: {
1282         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1283         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1284         break;
1285       }
1286       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
1287         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(64, 32);
1288         break;
1289       }
1290     }
1291     break;
1292   case Instruction::ExtractValue:
1293     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I->getOperand(0))) {
1294       ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
1295       if (EVI->getNumIndices() != 1) break;
1296       if (EVI->getIndices()[0] == 0) {
1297         switch (II->getIntrinsicID()) {
1298         default: break;
1299         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1300         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1301           computeKnownBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
1302                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1303                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1304           break;
1305         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1306         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1307           computeKnownBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
1308                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1309                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1310           break;
1311         case Intrinsic::umul_with_overflow:
1312         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1313           computeKnownBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1),
1314                               false, KnownZero, KnownOne,
1315                               KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1316           break;
1317         }
1318       }
1319     }
1320   }
1321
1322   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1323 }
1324
1325 /// Determine whether the sign bit is known to be zero or one.
1326 /// Convenience wrapper around computeKnownBits.
1327 void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
1328                     const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1329                     const Query &Q) {
1330   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
1331   if (!BitWidth) {
1332     KnownZero = false;
1333     KnownOne = false;
1334     return;
1335   }
1336   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
1337   APInt OneBits(BitWidth, 0);
1338   computeKnownBits(V, ZeroBits, OneBits, TD, Depth, Q);
1339   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
1340   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
1341 }
1342
1343 /// Return true if the given value is known to have exactly one
1344 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
1345 /// be a power of two when defined. Supports values with integer or pointer
1346 /// types and vectors of integers.
1347 bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
1348                             const Query &Q) {
1349   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1350     if (C->isNullValue())
1351       return OrZero;
1352     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1353       return CI->getValue().isPowerOf2();
1354     // TODO: Handle vector constants.
1355   }
1356
1357   // 1 << X is clearly a power of two if the one is not shifted off the end.  If
1358   // it is shifted off the end then the result is undefined.
1359   if (match(V, m_Shl(m_One(), m_Value())))
1360     return true;
1361
1362   // (signbit) >>l X is clearly a power of two if the one is not shifted off the
1363   // bottom.  If it is shifted off the bottom then the result is undefined.
1364   if (match(V, m_LShr(m_SignBit(), m_Value())))
1365     return true;
1366
1367   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1368   if (Depth++ == MaxDepth)
1369     return false;
1370
1371   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1372   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
1373   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
1374                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
1375     return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q);
1376
1377   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
1378     return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth, Q);
1379
1380   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
1381     return
1382       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth, Q) &&
1383       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth, Q);
1384
1385   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1386     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
1387     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q) ||
1388         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/true, Depth, Q))
1389       return true;
1390     // X & (-X) is always a power of two or zero.
1391     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
1392       return true;
1393     return false;
1394   }
1395
1396   // Adding a power-of-two or zero to the same power-of-two or zero yields
1397   // either the original power-of-two, a larger power-of-two or zero.
1398   if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1399     OverflowingBinaryOperator *VOBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1400     if (OrZero || VOBO->hasNoUnsignedWrap() || VOBO->hasNoSignedWrap()) {
1401       if (match(X, m_And(m_Specific(Y), m_Value())) ||
1402           match(X, m_And(m_Value(), m_Specific(Y))))
1403         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, OrZero, Depth, Q))
1404           return true;
1405       if (match(Y, m_And(m_Specific(X), m_Value())) ||
1406           match(Y, m_And(m_Value(), m_Specific(X))))
1407         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, OrZero, Depth, Q))
1408           return true;
1409
1410       unsigned BitWidth = V->getType()->getScalarSizeInBits();
1411       APInt LHSZeroBits(BitWidth, 0), LHSOneBits(BitWidth, 0);
1412       computeKnownBits(X, LHSZeroBits, LHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1413
1414       APInt RHSZeroBits(BitWidth, 0), RHSOneBits(BitWidth, 0);
1415       computeKnownBits(Y, RHSZeroBits, RHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1416       // If i8 V is a power of two or zero:
1417       //  ZeroBits: 1 1 1 0 1 1 1 1
1418       // ~ZeroBits: 0 0 0 1 0 0 0 0
1419       if ((~(LHSZeroBits & RHSZeroBits)).isPowerOf2())
1420         // If OrZero isn't set, we cannot give back a zero result.
1421         // Make sure either the LHS or RHS has a bit set.
1422         if (OrZero || RHSOneBits.getBoolValue() || LHSOneBits.getBoolValue())
1423           return true;
1424     }
1425   }
1426
1427   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
1428   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
1429   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
1430   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
1431       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
1432     return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero,
1433                                   Depth, Q);
1434   }
1435
1436   return false;
1437 }
1438
1439 /// \brief Test whether a GEP's result is known to be non-null.
1440 ///
1441 /// Uses properties inherent in a GEP to try to determine whether it is known
1442 /// to be non-null.
1443 ///
1444 /// Currently this routine does not support vector GEPs.
1445 static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
1446                               unsigned Depth, const Query &Q) {
1447   if (!GEP->isInBounds() || GEP->getPointerAddressSpace() != 0)
1448     return false;
1449
1450   // FIXME: Support vector-GEPs.
1451   assert(GEP->getType()->isPointerTy() && "We only support plain pointer GEP");
1452
1453   // If the base pointer is non-null, we cannot walk to a null address with an
1454   // inbounds GEP in address space zero.
1455   if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth, Q))
1456     return true;
1457
1458   // Past this, if we don't have DataLayout, we can't do much.
1459   if (!DL)
1460     return false;
1461
1462   // Walk the GEP operands and see if any operand introduces a non-zero offset.
1463   // If so, then the GEP cannot produce a null pointer, as doing so would
1464   // inherently violate the inbounds contract within address space zero.
1465   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1466        GTI != GTE; ++GTI) {
1467     // Struct types are easy -- they must always be indexed by a constant.
1468     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1469       ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1470       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1471       const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
1472       uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
1473       if (ElementOffset > 0)
1474         return true;
1475       continue;
1476     }
1477
1478     // If we have a zero-sized type, the index doesn't matter. Keep looping.
1479     if (DL->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
1480       continue;
1481
1482     // Fast path the constant operand case both for efficiency and so we don't
1483     // increment Depth when just zipping down an all-constant GEP.
1484     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand())) {
1485       if (!OpC->isZero())
1486         return true;
1487       continue;
1488     }
1489
1490     // We post-increment Depth here because while isKnownNonZero increments it
1491     // as well, when we pop back up that increment won't persist. We don't want
1492     // to recurse 10k times just because we have 10k GEP operands. We don't
1493     // bail completely out because we want to handle constant GEPs regardless
1494     // of depth.
1495     if (Depth++ >= MaxDepth)
1496       continue;
1497
1498     if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth, Q))
1499       return true;
1500   }
1501
1502   return false;
1503 }
1504
1505 /// Does the 'Range' metadata (which must be a valid MD_range operand list)
1506 /// ensure that the value it's attached to is never Value?  'RangeType' is
1507 /// is the type of the value described by the range.
1508 static bool rangeMetadataExcludesValue(MDNode* Ranges,
1509                                        const APInt& Value) {
1510   const unsigned NumRanges = Ranges->getNumOperands() / 2;
1511   assert(NumRanges >= 1);
1512   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
1513     ConstantInt *Lower =
1514         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 0));
1515     ConstantInt *Upper =
1516         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 1));
1517     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
1518     if (Range.contains(Value))
1519       return false;
1520   }
1521   return true;
1522 }
1523
1524 /// Return true if the given value is known to be non-zero when defined.
1525 /// For vectors return true if every element is known to be non-zero when
1526 /// defined. Supports values with integer or pointer type and vectors of
1527 /// integers.
1528 bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1529                     const Query &Q) {
1530   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1531     if (C->isNullValue())
1532       return false;
1533     if (isa<ConstantInt>(C))
1534       // Must be non-zero due to null test above.
1535       return true;
1536     // TODO: Handle vectors
1537     return false;
1538   }
1539
1540   if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1541     if (MDNode *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
1542       // If the possible ranges don't contain zero, then the value is
1543       // definitely non-zero.
1544       if (IntegerType* Ty = dyn_cast<IntegerType>(V->getType())) {
1545         const APInt ZeroValue(Ty->getBitWidth(), 0);
1546         if (rangeMetadataExcludesValue(Ranges, ZeroValue))
1547           return true;
1548       }
1549     }
1550   }
1551
1552   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1553   if (Depth++ >= MaxDepth)
1554     return false;
1555
1556   // Check for pointer simplifications.
1557   if (V->getType()->isPointerTy()) {
1558     if (isKnownNonNull(V))
1559       return true; 
1560     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
1561       if (isGEPKnownNonNull(GEP, TD, Depth, Q))
1562         return true;
1563   }
1564
1565   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType()->getScalarType(), TD);
1566
1567   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
1568   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1569   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
1570     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1571            isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q);
1572
1573   // ext X != 0 if X != 0.
1574   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
1575     return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), TD, Depth, Q);
1576
1577   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
1578   // if the lowest bit is shifted off the end.
1579   if (BitWidth && match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1580     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
1581     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1582     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
1583       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1584
1585     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1586     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1587     computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1588     if (KnownOne[0])
1589       return true;
1590   }
1591   // shr X, Y != 0 if X is negative.  Note that the value of the shift is not
1592   // defined if the sign bit is shifted off the end.
1593   else if (match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1594     // shr exact can only shift out zero bits.
1595     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
1596     if (BO->isExact())
1597       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1598
1599     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1600     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1601     if (XKnownNegative)
1602       return true;
1603   }
1604   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
1605   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
1606     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1607   }
1608   // X + Y.
1609   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1610     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1611     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
1612     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1613     ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, TD, Depth, Q);
1614
1615     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
1616     // zero unless both X and Y are zero.
1617     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
1618       if (isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1619           isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1620         return true;
1621
1622     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
1623     // zero unless both X and Y equal INT_MIN.
1624     if (BitWidth && XKnownNegative && YKnownNegative) {
1625       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1626       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1627       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
1628       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
1629       // to INT_MIN.
1630       computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1631       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1632         return true;
1633       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
1634       // to INT_MIN.
1635       computeKnownBits(Y, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1636       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1637         return true;
1638     }
1639
1640     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
1641     if (XKnownNonNegative &&
1642         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1643       return true;
1644     if (YKnownNonNegative &&
1645         isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1646       return true;
1647   }
1648   // X * Y.
1649   else if (match(V, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1650     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1651     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
1652     // does not overflow.
1653     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
1654         isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) &&
1655         isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1656       return true;
1657   }
1658   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
1659   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
1660     if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), TD, Depth, Q) &&
1661         isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), TD, Depth, Q))
1662       return true;
1663   }
1664
1665   if (!BitWidth) return false;
1666   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1667   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1668   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1669   return KnownOne != 0;
1670 }
1671
1672 /// Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use this predicate to
1673 /// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
1674 /// cannot have.
1675 ///
1676 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
1677 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
1678 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
1679 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
1680 /// for all of the elements in the vector.
1681 bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
1682                        const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1683                        const Query &Q) {
1684   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1685   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1686   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1687 }
1688
1689
1690
1691 /// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
1692 /// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign bit
1693 /// (itself), but other cases can give us information. For example, immediately
1694 /// after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all equal to each
1695 /// other, so we return 3.
1696 ///
1697 /// 'Op' must have a scalar integer type.
1698 ///
1699 unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
1700                             unsigned Depth, const Query &Q) {
1701   assert((TD || V->getType()->isIntOrIntVectorTy()) &&
1702          "ComputeNumSignBits requires a DataLayout object to operate "
1703          "on non-integer values!");
1704   Type *Ty = V->getType();
1705   unsigned TyBits = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) :
1706                          Ty->getScalarSizeInBits();
1707   unsigned Tmp, Tmp2;
1708   unsigned FirstAnswer = 1;
1709
1710   // Note that ConstantInt is handled by the general computeKnownBits case
1711   // below.
1712
1713   if (Depth == 6)
1714     return 1;  // Limit search depth.
1715
1716   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
1717   switch (Operator::getOpcode(V)) {
1718   default: break;
1719   case Instruction::SExt:
1720     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1721     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q) + Tmp;
1722
1723   case Instruction::AShr: {
1724     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1725     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
1726     const APInt *ShAmt;
1727     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1728       Tmp += ShAmt->getZExtValue();
1729       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
1730     }
1731     return Tmp;
1732   }
1733   case Instruction::Shl: {
1734     const APInt *ShAmt;
1735     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1736       // shl destroys sign bits.
1737       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1738       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
1739       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
1740           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
1741       return Tmp - Tmp2;
1742     }
1743     break;
1744   }
1745   case Instruction::And:
1746   case Instruction::Or:
1747   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
1748     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
1749     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1750     if (Tmp != 1) {
1751       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1752       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
1753       // We computed what we know about the sign bits as our first
1754       // answer. Now proceed to the generic code that uses
1755       // computeKnownBits, and pick whichever answer is better.
1756     }
1757     break;
1758
1759   case Instruction::Select:
1760     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1761     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1762     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), TD, Depth+1, Q);
1763     return std::min(Tmp, Tmp2);
1764
1765   case Instruction::Add:
1766     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1767     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1768     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1769     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1770
1771     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
1772     if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1)))
1773       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
1774         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1775         computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1776
1777         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1778         // sign bits set.
1779         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1780           return TyBits;
1781
1782         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
1783         // out of the result.
1784         if (KnownZero.isNegative())
1785           return Tmp;
1786       }
1787
1788     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1789     if (Tmp2 == 1) return 1;
1790     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1791
1792   case Instruction::Sub:
1793     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1794     if (Tmp2 == 1) return 1;
1795
1796     // Handle NEG.
1797     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
1798       if (CLHS->isNullValue()) {
1799         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1800         computeKnownBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1801         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1802         // sign bits set.
1803         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1804           return TyBits;
1805
1806         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
1807         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
1808         if (KnownZero.isNegative())
1809           return Tmp2;
1810
1811         // Otherwise, we treat this like a SUB.
1812       }
1813
1814     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1815     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1816     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1817     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1818     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1819
1820   case Instruction::PHI: {
1821     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
1822     // Don't analyze large in-degree PHIs.
1823     if (PN->getNumIncomingValues() > 4) break;
1824
1825     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
1826     // because of our depth threshold.
1827     Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), TD, Depth+1, Q);
1828     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1829       if (Tmp == 1) return Tmp;
1830       Tmp = std::min(Tmp,
1831                      ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), TD,
1832                                         Depth+1, Q));
1833     }
1834     return Tmp;
1835   }
1836
1837   case Instruction::Trunc:
1838     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
1839     // case for targets like X86.
1840     break;
1841   }
1842
1843   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
1844   // use this information.
1845   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1846   APInt Mask;
1847   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1848
1849   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
1850     Mask = KnownZero;
1851   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
1852     Mask = KnownOne;
1853   } else {
1854     // Nothing known.
1855     return FirstAnswer;
1856   }
1857
1858   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
1859   // the number of identical bits in the top of the input value.
1860   Mask = ~Mask;
1861   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
1862   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
1863   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
1864   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
1865 }
1866
1867 /// This function computes the integer multiple of Base that equals V.
1868 /// If successful, it returns true and returns the multiple in
1869 /// Multiple. If unsuccessful, it returns false. It looks
1870 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
1871 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
1872                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
1873   const unsigned MaxDepth = 6;
1874
1875   assert(V && "No Value?");
1876   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
1877   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not integer or pointer type!");
1878
1879   Type *T = V->getType();
1880
1881   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
1882
1883   if (Base == 0)
1884     return false;
1885
1886   if (Base == 1) {
1887     Multiple = V;
1888     return true;
1889   }
1890
1891   ConstantExpr *CO = dyn_cast<ConstantExpr>(V);
1892   Constant *BaseVal = ConstantInt::get(T, Base);
1893   if (CO && CO == BaseVal) {
1894     // Multiple is 1.
1895     Multiple = ConstantInt::get(T, 1);
1896     return true;
1897   }
1898
1899   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
1900     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
1901     return true;
1902   }
1903
1904   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
1905
1906   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1907   if (!I) return false;
1908
1909   switch (I->getOpcode()) {
1910   default: break;
1911   case Instruction::SExt:
1912     if (!LookThroughSExt) return false;
1913     // otherwise fall through to ZExt
1914   case Instruction::ZExt:
1915     return ComputeMultiple(I->getOperand(0), Base, Multiple,
1916                            LookThroughSExt, Depth+1);
1917   case Instruction::Shl:
1918   case Instruction::Mul: {
1919     Value *Op0 = I->getOperand(0);
1920     Value *Op1 = I->getOperand(1);
1921
1922     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1923       ConstantInt *Op1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
1924       if (!Op1CI) return false;
1925       // Turn Op0 << Op1 into Op0 * 2^Op1
1926       APInt Op1Int = Op1CI->getValue();
1927       uint64_t BitToSet = Op1Int.getLimitedValue(Op1Int.getBitWidth() - 1);
1928       APInt API(Op1Int.getBitWidth(), 0);
1929       API.setBit(BitToSet);
1930       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
1931     }
1932
1933     Value *Mul0 = nullptr;
1934     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1935       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
1936         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
1937           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1938               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1939             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
1940           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1941               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1942             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
1943
1944           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
1945           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
1946           return true;
1947         }
1948
1949       if (ConstantInt *Mul0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul0))
1950         if (Mul0CI->getValue() == 1) {
1951           // V == Base * Op1, so return Op1
1952           Multiple = Op1;
1953           return true;
1954         }
1955     }
1956
1957     Value *Mul1 = nullptr;
1958     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1959       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
1960         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
1961           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1962               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1963             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
1964           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1965               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1966             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
1967
1968           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
1969           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
1970           return true;
1971         }
1972
1973       if (ConstantInt *Mul1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul1))
1974         if (Mul1CI->getValue() == 1) {
1975           // V == Base * Op0, so return Op0
1976           Multiple = Op0;
1977           return true;
1978         }
1979     }
1980   }
1981   }
1982
1983   // We could not determine if V is a multiple of Base.
1984   return false;
1985 }
1986
1987 /// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
1988 /// -0.0.
1989 ///
1990 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
1991 /// rounding modes!
1992 ///
1993 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
1994   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
1995     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
1996
1997   if (Depth == 6)
1998     return 1;  // Limit search depth.
1999
2000   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
2001   if (!I) return false;
2002
2003   // Check if the nsz fast-math flag is set
2004   if (const FPMathOperator *FPO = dyn_cast<FPMathOperator>(I))
2005     if (FPO->hasNoSignedZeros())
2006       return true;
2007
2008   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2009   if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd)
2010     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1)))
2011       if (CFP->isNullValue())
2012         return true;
2013
2014   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2015   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2016     return true;
2017
2018   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2019     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
2020     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2021       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
2022
2023   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2024     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2025       if (F->isDeclaration()) {
2026         // abs(x) != -0.0
2027         if (F->getName() == "abs") return true;
2028         // fabs[lf](x) != -0.0
2029         if (F->getName() == "fabs") return true;
2030         if (F->getName() == "fabsf") return true;
2031         if (F->getName() == "fabsl") return true;
2032         if (F->getName() == "sqrt" || F->getName() == "sqrtf" ||
2033             F->getName() == "sqrtl")
2034           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
2035       }
2036     }
2037
2038   return false;
2039 }
2040
2041 /// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
2042 /// return the i8 value that it is represented with.  This is
2043 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
2044 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
2045 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
2046 Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
2047   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
2048   if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
2049
2050   // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
2051   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2052     if (C->isNullValue())
2053       return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
2054
2055   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
2056   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0.
2057   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
2058     if (CFP->getType()->isFloatTy())
2059       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
2060     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
2061       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
2062     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
2063   }
2064
2065   // We can handle constant integers that are power of two in size and a
2066   // multiple of 8 bits.
2067   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
2068     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2069     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
2070       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
2071       // same at all levels.
2072       APInt Val = CI->getValue();
2073       APInt Val2;
2074       while (Val.getBitWidth() != 8) {
2075         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
2076         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
2077         Val2 = Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2078         Val = Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2079
2080         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
2081         if (Val != Val2)
2082           return nullptr;
2083       }
2084       return ConstantInt::get(V->getContext(), Val);
2085     }
2086   }
2087
2088   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
2089   // also splatable.
2090   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
2091     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
2092     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
2093     if (!Val)
2094       return nullptr;
2095
2096     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
2097       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
2098         return nullptr;
2099
2100     return Val;
2101   }
2102
2103   // Conceptually, we could handle things like:
2104   //   %a = zext i8 %X to i16
2105   //   %b = shl i16 %a, 8
2106   //   %c = or i16 %a, %b
2107   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
2108   // worth worrying about.
2109   return nullptr;
2110 }
2111
2112
2113 // This is the recursive version of BuildSubAggregate. It takes a few different
2114 // arguments. Idxs is the index within the nested struct From that we are
2115 // looking at now (which is of type IndexedType). IdxSkip is the number of
2116 // indices from Idxs that should be left out when inserting into the resulting
2117 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
2118 // build on that.
2119 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
2120                                 SmallVectorImpl<unsigned> &Idxs,
2121                                 unsigned IdxSkip,
2122                                 Instruction *InsertBefore) {
2123   llvm::StructType *STy = dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
2124   if (STy) {
2125     // Save the original To argument so we can modify it
2126     Value *OrigTo = To;
2127     // General case, the type indexed by Idxs is a struct
2128     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
2129       // Process each struct element recursively
2130       Idxs.push_back(i);
2131       Value *PrevTo = To;
2132       To = BuildSubAggregate(From, To, STy->getElementType(i), Idxs, IdxSkip,
2133                              InsertBefore);
2134       Idxs.pop_back();
2135       if (!To) {
2136         // Couldn't find any inserted value for this index? Cleanup
2137         while (PrevTo != OrigTo) {
2138           InsertValueInst* Del = cast<InsertValueInst>(PrevTo);
2139           PrevTo = Del->getAggregateOperand();
2140           Del->eraseFromParent();
2141         }
2142         // Stop processing elements
2143         break;
2144       }
2145     }
2146     // If we successfully found a value for each of our subaggregates
2147     if (To)
2148       return To;
2149   }
2150   // Base case, the type indexed by SourceIdxs is not a struct, or not all of
2151   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
2152   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
2153   // we might be able to find the complete struct somewhere.
2154
2155   // Find the value that is at that particular spot
2156   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
2157
2158   if (!V)
2159     return nullptr;
2160
2161   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
2162   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
2163                                        "tmp", InsertBefore);
2164 }
2165
2166 // This helper takes a nested struct and extracts a part of it (which is again a
2167 // struct) into a new value. For example, given the struct:
2168 // { a, { b, { c, d }, e } }
2169 // and the indices "1, 1" this returns
2170 // { c, d }.
2171 //
2172 // It does this by inserting an insertvalue for each element in the resulting
2173 // struct, as opposed to just inserting a single struct. This will only work if
2174 // each of the elements of the substruct are known (ie, inserted into From by an
2175 // insertvalue instruction somewhere).
2176 //
2177 // All inserted insertvalue instructions are inserted before InsertBefore
2178 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2179                                 Instruction *InsertBefore) {
2180   assert(InsertBefore && "Must have someplace to insert!");
2181   Type *IndexedType = ExtractValueInst::getIndexedType(From->getType(),
2182                                                              idx_range);
2183   Value *To = UndefValue::get(IndexedType);
2184   SmallVector<unsigned, 10> Idxs(idx_range.begin(), idx_range.end());
2185   unsigned IdxSkip = Idxs.size();
2186
2187   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
2188 }
2189
2190 /// Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
2191 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
2192 /// were inserted directly into the aggregrate.
2193 ///
2194 /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
2195 /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
2196 Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2197                                Instruction *InsertBefore) {
2198   // Nothing to index? Just return V then (this is useful at the end of our
2199   // recursion).
2200   if (idx_range.empty())
2201     return V;
2202   // We have indices, so V should have an indexable type.
2203   assert((V->getType()->isStructTy() || V->getType()->isArrayTy()) &&
2204          "Not looking at a struct or array?");
2205   assert(ExtractValueInst::getIndexedType(V->getType(), idx_range) &&
2206          "Invalid indices for type?");
2207
2208   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2209     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
2210     if (!C) return nullptr;
2211     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
2212   }
2213
2214   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
2215     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
2216     // requested indices
2217     const unsigned *req_idx = idx_range.begin();
2218     for (const unsigned *i = I->idx_begin(), *e = I->idx_end();
2219          i != e; ++i, ++req_idx) {
2220       if (req_idx == idx_range.end()) {
2221         // We can't handle this without inserting insertvalues
2222         if (!InsertBefore)
2223           return nullptr;
2224
2225         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
2226         // this specially. For example,
2227         // %A = insertvalue { i32, {i32, i32 } } undef, i32 10, 1, 0
2228         // %B = insertvalue { i32, {i32, i32 } } %A, i32 11, 1, 1
2229         // %C = extractvalue {i32, { i32, i32 } } %B, 1
2230         // This can be changed into
2231         // %A = insertvalue {i32, i32 } undef, i32 10, 0
2232         // %C = insertvalue {i32, i32 } %A, i32 11, 1
2233         // which allows the unused 0,0 element from the nested struct to be
2234         // removed.
2235         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
2236                                  InsertBefore);
2237       }
2238
2239       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
2240       // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
2241       // looking for, then.
2242       if (*req_idx != *i)
2243         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
2244                                  InsertBefore);
2245     }
2246     // If we end up here, the indices of the insertvalue match with those
2247     // requested (though possibly only partially). Now we recursively look at
2248     // the inserted value, passing any remaining indices.
2249     return FindInsertedValue(I->getInsertedValueOperand(),
2250                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
2251                              InsertBefore);
2252   }
2253
2254   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
2255     // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
2256     // something else, we can extract from that something else directly instead.
2257     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
2258
2259     // Calculate the number of indices required
2260     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
2261     // Allocate some space to put the new indices in
2262     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
2263     Idxs.reserve(size);
2264     // Add indices from the extract value instruction
2265     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
2266
2267     // Add requested indices
2268     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
2269
2270     assert(Idxs.size() == size
2271            && "Number of indices added not correct?");
2272
2273     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
2274   }
2275   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
2276   // or load instruction)
2277   return nullptr;
2278 }
2279
2280 /// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
2281 /// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
2282 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
2283                                               const DataLayout *DL) {
2284   // Without DataLayout, conservatively assume 64-bit offsets, which is
2285   // the widest we support.
2286   unsigned BitWidth = DL ? DL->getPointerTypeSizeInBits(Ptr->getType()) : 64;
2287   APInt ByteOffset(BitWidth, 0);
2288   while (1) {
2289     if (Ptr->getType()->isVectorTy())
2290       break;
2291
2292     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
2293       if (DL) {
2294         APInt GEPOffset(BitWidth, 0);
2295         if (!GEP->accumulateConstantOffset(*DL, GEPOffset))
2296           break;
2297
2298         ByteOffset += GEPOffset;
2299       }
2300
2301       Ptr = GEP->getPointerOperand();
2302     } else if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast ||
2303                Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2304       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
2305     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
2306       if (GA->mayBeOverridden())
2307         break;
2308       Ptr = GA->getAliasee();
2309     } else {
2310       break;
2311     }
2312   }
2313   Offset = ByteOffset.getSExtValue();
2314   return Ptr;
2315 }
2316
2317
2318 /// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
2319 /// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str.
2320 /// If unsuccessful, it returns false.
2321 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
2322                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
2323   assert(V);
2324
2325   // Look through bitcast instructions and geps.
2326   V = V->stripPointerCasts();
2327
2328   // If the value is a GEP instructionor  constant expression, treat it as an
2329   // offset.
2330   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2331     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
2332     if (GEP->getNumOperands() != 3)
2333       return false;
2334
2335     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
2336     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
2337     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
2338     if (!AT || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
2339       return false;
2340
2341     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
2342     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
2343     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
2344     if (!FirstIdx || !FirstIdx->isZero())
2345       return false;
2346
2347     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
2348     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
2349     // the string.
2350     uint64_t StartIdx = 0;
2351     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
2352       StartIdx = CI->getZExtValue();
2353     else
2354       return false;
2355     return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx+Offset);
2356   }
2357
2358   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
2359   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
2360   // initializer is the array that we'll use for optimization.
2361   const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
2362   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer())
2363     return false;
2364
2365   // Handle the all-zeros case
2366   if (GV->getInitializer()->isNullValue()) {
2367     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
2368     // length of the string must be zero.
2369     Str = "";
2370     return true;
2371   }
2372
2373   // Must be a Constant Array
2374   const ConstantDataArray *Array =
2375     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
2376   if (!Array || !Array->isString())
2377     return false;
2378
2379   // Get the number of elements in the array
2380   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
2381
2382   // Start out with the entire array in the StringRef.
2383   Str = Array->getAsString();
2384
2385   if (Offset > NumElts)
2386     return false;
2387
2388   // Skip over 'offset' bytes.
2389   Str = Str.substr(Offset);
2390
2391   if (TrimAtNul) {
2392     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
2393     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
2394     // some other way that the string is length-bound.
2395     Str = Str.substr(0, Str.find('\0'));
2396   }
2397   return true;
2398 }
2399
2400 // These next two are very similar to the above, but also look through PHI
2401 // nodes.
2402 // TODO: See if we can integrate these two together.
2403
2404 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2405 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2406 static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSetImpl<PHINode*> &PHIs) {
2407   // Look through noop bitcast instructions.
2408   V = V->stripPointerCasts();
2409
2410   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
2411   // or we haven't.
2412   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2413     if (!PHIs.insert(PN).second)
2414       return ~0ULL;  // already in the set.
2415
2416     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
2417     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
2418     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2419       uint64_t Len = GetStringLengthH(PN->getIncomingValue(i), PHIs);
2420       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
2421
2422       if (Len == ~0ULL) continue;
2423
2424       if (Len != LenSoFar && LenSoFar != ~0ULL)
2425         return 0;    // Disagree -> unknown.
2426       LenSoFar = Len;
2427     }
2428
2429     // Success, all agree.
2430     return LenSoFar;
2431   }
2432
2433   // strlen(select(c,x,y)) -> strlen(x) ^ strlen(y)
2434   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
2435     uint64_t Len1 = GetStringLengthH(SI->getTrueValue(), PHIs);
2436     if (Len1 == 0) return 0;
2437     uint64_t Len2 = GetStringLengthH(SI->getFalseValue(), PHIs);
2438     if (Len2 == 0) return 0;
2439     if (Len1 == ~0ULL) return Len2;
2440     if (Len2 == ~0ULL) return Len1;
2441     if (Len1 != Len2) return 0;
2442     return Len1;
2443   }
2444
2445   // Otherwise, see if we can read the string.
2446   StringRef StrData;
2447   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
2448     return 0;
2449
2450   return StrData.size()+1;
2451 }
2452
2453 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2454 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2455 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
2456   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
2457
2458   SmallPtrSet<PHINode*, 32> PHIs;
2459   uint64_t Len = GetStringLengthH(V, PHIs);
2460   // If Len is ~0ULL, we had an infinite phi cycle: this is dead code, so return
2461   // an empty string as a length.
2462   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
2463 }
2464
2465 Value *
2466 llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
2467   if (!V->getType()->isPointerTy())
2468     return V;
2469   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
2470     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2471       V = GEP->getPointerOperand();
2472     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast ||
2473                Operator::getOpcode(V) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2474       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
2475     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
2476       if (GA->mayBeOverridden())
2477         return V;
2478       V = GA->getAliasee();
2479     } else {
2480       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
2481       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2482         // TODO: Acquire a DominatorTree and AssumptionTracker and use them.
2483         if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, TD, nullptr)) {
2484           V = Simplified;
2485           continue;
2486         }
2487
2488       return V;
2489     }
2490     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
2491   }
2492   return V;
2493 }
2494
2495 void
2496 llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
2497                            SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
2498                            const DataLayout *TD,
2499                            unsigned MaxLookup) {
2500   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
2501   SmallVector<Value *, 4> Worklist;
2502   Worklist.push_back(V);
2503   do {
2504     Value *P = Worklist.pop_back_val();
2505     P = GetUnderlyingObject(P, TD, MaxLookup);
2506
2507     if (!Visited.insert(P).second)
2508       continue;
2509
2510     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
2511       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
2512       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
2513       continue;
2514     }
2515
2516     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
2517       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2518         Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
2519       continue;
2520     }
2521
2522     Objects.push_back(P);
2523   } while (!Worklist.empty());
2524 }
2525
2526 /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
2527 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
2528   for (const User *U : V->users()) {
2529     const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U);
2530     if (!II) return false;
2531
2532     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
2533         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
2534       return false;
2535   }
2536   return true;
2537 }
2538
2539 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
2540                                         const DataLayout *TD) {
2541   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
2542   if (!Inst)
2543     return false;
2544
2545   for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
2546     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(i)))
2547       if (C->canTrap())
2548         return false;
2549
2550   switch (Inst->getOpcode()) {
2551   default:
2552     return true;
2553   case Instruction::UDiv:
2554   case Instruction::URem: {
2555     // x / y is undefined if y == 0.
2556     const APInt *V;
2557     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(V)))
2558       return *V != 0;
2559     return false;
2560   }
2561   case Instruction::SDiv:
2562   case Instruction::SRem: {
2563     // x / y is undefined if y == 0 or x == INT_MIN and y == -1
2564     const APInt *X, *Y;
2565     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(Y))) {
2566       if (*Y != 0) {
2567         if (*Y == -1) {
2568           // The numerator can't be MinSignedValue if the denominator is -1.
2569           if (match(Inst->getOperand(0), m_APInt(X)))
2570             return !Y->isMinSignedValue();
2571           // The numerator *might* be MinSignedValue.
2572           return false;
2573         }
2574         // The denominator is not 0 or -1, it's safe to proceed.
2575         return true;
2576       }
2577     }
2578     return false;
2579   }
2580   case Instruction::Load: {
2581     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
2582     if (!LI->isUnordered() ||
2583         // Speculative load may create a race that did not exist in the source.
2584         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeThread))
2585       return false;
2586     return LI->getPointerOperand()->isDereferenceablePointer(TD);
2587   }
2588   case Instruction::Call: {
2589     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
2590       switch (II->getIntrinsicID()) {
2591       // These synthetic intrinsics have no side-effects and just mark
2592       // information about their operands.
2593       // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
2594       // should be considered at least *safe* to speculate...
2595       case Intrinsic::dbg_declare:
2596       case Intrinsic::dbg_value:
2597         return true;
2598
2599       case Intrinsic::bswap:
2600       case Intrinsic::ctlz:
2601       case Intrinsic::ctpop:
2602       case Intrinsic::cttz:
2603       case Intrinsic::objectsize:
2604       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2605       case Intrinsic::smul_with_overflow:
2606       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2607       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2608       case Intrinsic::umul_with_overflow:
2609       case Intrinsic::usub_with_overflow:
2610         return true;
2611       // Sqrt should be OK, since the llvm sqrt intrinsic isn't defined to set
2612       // errno like libm sqrt would.
2613       case Intrinsic::sqrt:
2614       case Intrinsic::fma:
2615       case Intrinsic::fmuladd:
2616       case Intrinsic::fabs:
2617       case Intrinsic::minnum:
2618       case Intrinsic::maxnum:
2619         return true;
2620       // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
2621       // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
2622       // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
2623       // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
2624       default: break;
2625       }
2626     }
2627     return false; // The called function could have undefined behavior or
2628                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
2629   }
2630   case Instruction::VAArg:
2631   case Instruction::Alloca:
2632   case Instruction::Invoke:
2633   case Instruction::PHI:
2634   case Instruction::Store:
2635   case Instruction::Ret:
2636   case Instruction::Br:
2637   case Instruction::IndirectBr:
2638   case Instruction::Switch:
2639   case Instruction::Unreachable:
2640   case Instruction::Fence:
2641   case Instruction::LandingPad:
2642   case Instruction::AtomicRMW:
2643   case Instruction::AtomicCmpXchg:
2644   case Instruction::Resume:
2645     return false; // Misc instructions which have effects
2646   }
2647 }
2648
2649 /// Return true if we know that the specified value is never null.
2650 bool llvm::isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
2651   // Alloca never returns null, malloc might.
2652   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
2653
2654   // A byval, inalloca, or nonnull argument is never null.
2655   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2656     return A->hasByValOrInAllocaAttr() || A->hasNonNullAttr();
2657
2658   // Global values are not null unless extern weak.
2659   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
2660     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
2661
2662   // A Load tagged w/nonnull metadata is never null. 
2663   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
2664     return LI->getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull);
2665
2666   if (ImmutableCallSite CS = V)
2667     if (CS.isReturnNonNull())
2668       return true;
2669
2670   // operator new never returns null.
2671   if (isOperatorNewLikeFn(V, TLI, /*LookThroughBitCast=*/true))
2672     return true;
2673
2674   return false;
2675 }