[Orc] Add some missing headers.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
index 8b92cf2e9f4f327cf7cec7dda937a7afec282a16..7f8019dcc721b1a7526c67471009f44218b7b02e 100644 (file)
@@ -18,6 +18,7 @@
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/IR/CallSite.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
+#include "llvm/IR/Statepoint.h"
 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::PatternMatch;
 
@@ -71,6 +73,10 @@ static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
 
+static cl::opt<bool>
+    DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
+                  cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
+
 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
@@ -91,6 +97,16 @@ static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
 
+static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
+    "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
+    cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
+             "CodeGenPrepare"));
+
+static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
+    "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
+    cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
+             "optimization in CodeGenPrepare"));
+
 namespace {
 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
 struct TypeIsSExt {
@@ -99,6 +115,7 @@ struct TypeIsSExt {
   TypeIsSExt(Type *Ty, bool IsSExt) : Ty(Ty), IsSExt(IsSExt) {}
 };
 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
+class TypePromotionTransaction;
 
   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
@@ -144,8 +161,8 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
 
     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
-      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
-      AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+      AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
     }
 
   private:
@@ -153,12 +170,12 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
-    bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB);
-    bool OptimizeInst(Instruction *I);
+    bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
+    bool OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
-    bool OptimizeCallInst(CallInst *CI);
-    bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I);
+    bool OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
+    bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
     bool OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
@@ -166,7 +183,12 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
     bool PlaceDbgValues(Function &F);
     bool sinkAndCmp(Function &F);
+    bool ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
+                        Instruction *&Inst,
+                        const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
+                        unsigned CreatedInst);
     bool splitBranchCondition(Function &F);
+    bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
   };
 }
 
@@ -189,9 +211,9 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
 
   ModifiedDT = false;
   if (TM)
-    TLI = TM->getSubtargetImpl()->getTargetLowering();
-  TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
-  TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
+    TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
+  TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
+  TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
   DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
@@ -230,7 +252,13 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
     MadeChange = false;
     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
       BasicBlock *BB = I++;
-      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
+      bool ModifiedDTOnIteration = false;
+      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
+
+      // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
+      ModifiedDT |= ModifiedDTOnIteration;
+      if (ModifiedDTOnIteration)
+        break;
     }
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
@@ -240,9 +268,9 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
   if (!DisableBranchOpts) {
     MadeChange = false;
     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
-    for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
-      SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
-      MadeChange |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
+    for (BasicBlock &BB : F) {
+      SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
+      MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
       if (!MadeChange) continue;
 
       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
@@ -276,6 +304,16 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
 
+  if (!DisableGCOpts) {
+    SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
+    for (BasicBlock &BB : F)
+      for (Instruction &I : BB)
+        if (isStatepoint(I))
+          Statepoints.push_back(&I);
+    for (auto &I : Statepoints)
+      EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
+  }
+
   if (ModifiedDT && DT)
     DT->recalculate(F);
 
@@ -304,7 +342,7 @@ bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
-      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, this);
+      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, DT);
 
       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
@@ -444,7 +482,7 @@ void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
       // will need to move BB back to the entry position.
       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
-      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, this);
+      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, DT);
 
       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
@@ -499,6 +537,144 @@ void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 }
 
+// Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
+// derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
+static void computeBaseDerivedRelocateMap(
+    const SmallVectorImpl<User *> &AllRelocateCalls,
+    DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> &
+        RelocateInstMap) {
+  // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
+  // while filling the second map; the second map is the final structure holding
+  // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
+  DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
+  for (auto &U : AllRelocateCalls) {
+    GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
+    IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
+    auto K = std::make_pair(ThisRelocate.basePtrIndex(),
+                            ThisRelocate.derivedPtrIndex());
+    RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
+  }
+  for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
+    std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
+    if (Key.first == Key.second)
+      // Base relocation: nothing to insert
+      continue;
+
+    IntrinsicInst *I = Item.second;
+    auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
+    IntrinsicInst *Base = RelocateIdxMap[BaseKey];
+    if (!Base)
+      // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
+      // that, if there are enough derived object relocates.
+      continue;
+    RelocateInstMap[Base].push_back(I);
+  }
+}
+
+// Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
+// small integer constants
+static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
+                                          SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
+  for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
+    // Only accept small constant integer operands
+    auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
+    if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
+      return false;
+  }
+
+  for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
+    OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
+  return true;
+}
+
+// Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
+// replace, computes a replacement, and affects it.
+static bool
+simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
+                          const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
+  bool MadeChange = false;
+  for (auto &ToReplace : Targets) {
+    GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
+    GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
+
+    assert(ThisRelocate.basePtrIndex() == MasterRelocate.basePtrIndex() &&
+           "Not relocating a derived object of the original base object");
+    if (ThisRelocate.basePtrIndex() == ThisRelocate.derivedPtrIndex()) {
+      // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
+      continue;
+    }
+
+    Value *Base = ThisRelocate.basePtr();
+    auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.derivedPtr());
+    if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
+      continue;
+
+    SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
+    if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
+      continue;
+
+    // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
+    IRBuilder<> Builder(ToReplace);
+    Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
+    Value *Replacement =
+        Builder.CreateGEP(RelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
+    Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
+    ReplacementInst->removeFromParent();
+    ReplacementInst->insertAfter(RelocatedBase);
+    Replacement->takeName(ToReplace);
+    ToReplace->replaceAllUsesWith(Replacement);
+    ToReplace->eraseFromParent();
+
+    MadeChange = true;
+  }
+  return MadeChange;
+}
+
+// Turns this:
+//
+// %base = ...
+// %ptr = gep %base + 15
+// %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
+// %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
+// %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
+// %val = load %ptr'
+//
+// into this:
+//
+// %base = ...
+// %ptr = gep %base + 15
+// %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
+// %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
+// %ptr' = gep %base' + 15
+// %val = load %ptr'
+bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
+  bool MadeChange = false;
+  SmallVector<User *, 2> AllRelocateCalls;
+
+  for (auto *U : I.users())
+    if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
+      // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
+      AllRelocateCalls.push_back(U);
+
+  // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
+  // relocation to mangle
+  if (AllRelocateCalls.size() < 2)
+    return false;
+
+  // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
+  // corresponding derived relocate instructions
+  DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> RelocateInstMap;
+  computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
+  if (RelocateInstMap.empty())
+    return false;
+
+  for (auto &Item : RelocateInstMap)
+    // Item.first is the RelocatedBase to offset against
+    // Item.second is the vector of Targets to replace
+    MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
+  return MadeChange;
+}
+
 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
@@ -826,23 +1002,211 @@ static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
   return MadeChange;
 }
 
-namespace {
-class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
-protected:
-  void replaceCall(Value *With) override {
-    CI->replaceAllUsesWith(With);
-    CI->eraseFromParent();
+//  ScalarizeMaskedLoad() translates masked load intrinsic, like 
+// <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
+//                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
+// to a chain of basic blocks, whith loading element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set
+// 
+//  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
+//  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
+//  %3 = icmp eq i1 %2, true
+//  br i1 %3, label %cond.load, label %else
+//
+//cond.load:                                        ; preds = %0
+//  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
+//  %5 = load i32* %4
+//  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
+//  br label %else
+//
+//else:                                             ; preds = %0, %cond.load
+//  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
+//  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
+//  %8 = icmp eq i1 %7, true
+//  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
+//
+//cond.load1:                                       ; preds = %else
+//  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
+//  %10 = load i32* %9
+//  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
+//  br label %else2
+//
+//else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
+//  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
+//  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
+//  %13 = icmp eq i1 %12, true
+//  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
+//
+static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
+  Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
+  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+
+  assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+  BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
+  Type *NewPtrType =
+    EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
+  Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
+  Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
+
+  // The result vector
+  Value *VResult = UndefVal;
+
+  PHINode *Phi = nullptr;
+  Value *PrevPhi = UndefVal;
+
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
+    //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
+    //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
+    //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
+    //
+    if (Idx > 0) {
+      Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
+      Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+      Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+      PrevPhi = Phi;
+      VResult = Phi;
+    }
+
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
+    Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                                    ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
+    //  %Elt = load i32* %EltAddr
+    //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
+    //
+    CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    
+    Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+    LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
+    VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    PrevIfBlock = IfBlock;
+    IfBlock = NewIfBlock;
   }
-  bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const override {
-      if (ConstantInt *SizeCI =
-                             dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
-        return SizeCI->isAllOnesValue();
-    return false;
+
+  Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
+  Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+  Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+  Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
+  CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+//  ScalarizeMaskedStore() translates masked store intrinsic, like
+// void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
+//                               <16 x i1> %mask)
+// to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set
+//
+//   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
+//   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
+//   %3 = icmp eq i1 %2, true
+//   br i1 %3, label %cond.store, label %else
+//
+// cond.store:                                       ; preds = %0
+//   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
+//   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
+//   store i32 %4, i32* %5
+//   br label %else
+// 
+// else:                                             ; preds = %0, %cond.store
+//   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
+//   %7 = icmp eq i1 %6, true
+//   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
+// 
+// cond.store1:                                      ; preds = %else
+//   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
+//   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
+//   store i32 %8, i32* %9
+//   br label %else2
+//   . . .
+static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
+  Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Src = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
+
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
+  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+
+  assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
+  Type *NewPtrType =
+    EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
+  Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
+
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
+    //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
+    //  br i1 %to_load, label %cond.store, label %else
+    //
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
+    Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                                    ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
+    //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
+    //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
+    //
+    BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    
+    Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
+    Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+    Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    IfBlock = NewIfBlock;
   }
-};
-} // end anonymous namespace
+  CI->eraseFromParent();
+}
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
+bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 
   // Lower inline assembly if we can.
@@ -862,38 +1226,60 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
       return true;
   }
 
-  // Lower all uses of llvm.objectsize.*
   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
-  if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
-    bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
-    Type *ReturnTy = CI->getType();
-    Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
-
-    // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
-    // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
-    // happens.
-    WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
+  if (II) {
+    switch (II->getIntrinsicID()) {
+    default: break;
+    case Intrinsic::objectsize: {
+      // Lower all uses of llvm.objectsize.*
+      bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
+      Type *ReturnTy = CI->getType();
+      Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
+
+      // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
+      // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
+      // happens.
+      WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
+
+      replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
+                                    TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
+                                    TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
 
-    replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
-                                  TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
-                                  TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
-
-    // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
-    // start of the block.
-    if (IterHandle != CurInstIterator) {
-      CurInstIterator = BB->begin();
-      SunkAddrs.clear();
+      // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
+      // start of the block.
+      if (IterHandle != CurInstIterator) {
+        CurInstIterator = BB->begin();
+        SunkAddrs.clear();
+      }
+      return true;
+    }
+    case Intrinsic::masked_load: {
+      // Scalarize unsupported vector masked load
+      if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
+        ScalarizeMaskedLoad(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::masked_store: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
+        ScalarizeMaskedStore(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
     }
-    return true;
-  }
 
-  if (II && TLI) {
-    SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
-    Type *AccessTy;
-    if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
-      while (!PtrOps.empty())
-        if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
-          return true;
+    if (TLI) {
+      SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
+      Type *AccessTy;
+      if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
+        while (!PtrOps.empty())
+          if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
+            return true;
+    }
   }
 
   // From here on out we're working with named functions.
@@ -905,10 +1291,15 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
 
   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
-  // that have the default "don't know" as the objectsize.  Anything else
-  // should be left alone.
-  CodeGenPrepareFortifiedLibCalls Simplifier;
-  return Simplifier.fold(CI, TD, TLInfo);
+  // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
+  // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
+  FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TD, TLInfo, true);
+  if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
+    CI->replaceAllUsesWith(V);
+    CI->eraseFromParent();
+    return true;
+  }
+  return false;
 }
 
 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
@@ -1722,6 +2113,23 @@ static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
   }
 }
 
+/// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
+/// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
+/// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
+/// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
+static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI, Value *Val) {
+  Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
+  if (!PromotedInst)
+    return false;
+  int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
+  // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
+  if (!ISDOpcode)
+    return true;
+  // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
+  return TLI.isOperationLegalOrCustom(
+      ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
+}
+
 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
 class TypePromotionHelper {
   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
@@ -1751,46 +2159,59 @@ class TypePromotionHelper {
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
   /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
   /// created to promote the operand of Ext.
+  /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
+  /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
   /// Should never be called directly.
   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
-  static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(Instruction *Ext,
-                                                TypePromotionTransaction &TPT,
-                                                InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                                unsigned &CreatedInsts);
+  static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
+      Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
 
   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
   /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
   /// created to promote the operand of Ext.
+  /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
+  /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
   /// Should never be called directly.
   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
-  static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
-                                       TypePromotionTransaction &TPT,
-                                       InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                       unsigned &CreatedInsts, bool IsSExt);
+  static Value *
+  promoteOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                         InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+                         SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                         SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt);
 
   /// \see promoteOperandForOther.
-  static Value *signExtendOperandForOther(Instruction *Ext,
-                                          TypePromotionTransaction &TPT,
-                                          InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                          unsigned &CreatedInsts) {
-    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, true);
+  static Value *
+  signExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
+                            unsigned &CreatedInsts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
+    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
+                                  Truncs, true);
   }
 
   /// \see promoteOperandForOther.
-  static Value *zeroExtendOperandForOther(Instruction *Ext,
-                                          TypePromotionTransaction &TPT,
-                                          InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                          unsigned &CreatedInsts) {
-    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, false);
+  static Value *
+  zeroExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
+                            unsigned &CreatedInsts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
+    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
+                                  Truncs, false);
   }
 
 public:
   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
-                           InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                           unsigned &CreatedInsts);
+                           InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
@@ -1809,6 +2230,12 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
                                         Type *ConsideredExtType,
                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
                                         bool IsSExt) {
+  // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
+  // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
+  // statically extend, e.g., constants and such.
+  if (Inst->getType()->isVectorTy())
+    return false;
+
   // We can always get through zext.
   if (isa<ZExtInst>(Inst))
     return true;
@@ -1834,8 +2261,9 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
   // Check if we can use this operand in the extension.
   // If the type is larger than the result type of the extension,
   // we cannot.
-  if (OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
-      ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
+  if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
+      OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
+          ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
     return false;
 
   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
@@ -1900,7 +2328,9 @@ TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
 
 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
-    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts) {
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
   // get through it and this method should not be called.
   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
@@ -1926,8 +2356,11 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
 
   // Check if the extension is still needed.
   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
-  if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType())
+  if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
+    if (ExtInst && Exts)
+      Exts->push_back(ExtInst);
     return ExtVal;
+  }
 
   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
@@ -1938,7 +2371,9 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
 
 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
-    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts, bool IsSExt) {
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt) {
   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
   // get through it and this method should not be called.
   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
@@ -1953,6 +2388,8 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
       ITrunc->removeFromParent();
       // Insert it just after the definition.
       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
+      if (Truncs)
+        Truncs->push_back(ITrunc);
     }
 
     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
@@ -2008,12 +2445,17 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
     if (!ExtForOpnd) {
       // If yes, create a new one.
       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
-      ExtForOpnd =
-          cast<Instruction>(IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
-                                   : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType()));
+      Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
+        : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
+      if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
+        TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
+        continue;
+      }
+      ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
       ++CreatedInsts;
     }
-
+    if (Exts)
+      Exts->push_back(ExtForOpnd);
     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
 
     // Move the sign extension before the insertion point.
@@ -2051,16 +2493,7 @@ AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize,
   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
   // loads for instance.
   // Check that we did not create an illegal instruction.
-  Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(PromotedOperand);
-  if (!PromotedInst)
-    return false;
-  int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
-  // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
-  if (!ISDOpcode)
-    return true;
-  // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
-  return TLI.isOperationLegalOrCustom(
-      ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
+  return isPromotedInstructionLegal(TLI, PromotedOperand);
 }
 
 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
@@ -2254,7 +2687,8 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
     unsigned CreatedInsts = 0;
-    Value *PromotedOperand = TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts);
+    Value *PromotedOperand =
+        TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, nullptr, nullptr);
     // SExt has been moved away.
     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
@@ -2709,8 +3143,10 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
                  << *MemoryInst << "\n");
     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
-  } else if (AddrSinkUsingGEPs || (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() &&
-               TM && TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>().useAA())) {
+  } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
+             (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
+              TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
+                  ->useAA())) {
     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
@@ -2953,17 +3389,172 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
   return MadeChange;
 }
 
+/// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
+/// sign extensions.
+static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
+  assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
+  const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
+  bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
+  Type *ExtTy = FirstUser->getType();
+  for (const User *U : Inst->users()) {
+    const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+    if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
+      return false;
+    Type *CurTy = UI->getType();
+    // Same input and output types: Same instruction after CSE.
+    if (CurTy == ExtTy)
+      continue;
+
+    // If IsSExt is true, we are in this situation:
+    // a = Inst
+    // b = sext ty1 a to ty2
+    // c = sext ty1 a to ty3
+    // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
+    // a = Inst
+    // b = sext ty1 a to ty2
+    // c = sext ty2 b to ty3
+    // However, the last sext is not free.
+    if (IsSExt)
+      return false;
+
+    // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
+    // In that case, we would not account for a different use.
+    Type *NarrowTy;
+    Type *LargeTy;
+    if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
+        CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
+      NarrowTy = CurTy;
+      LargeTy = ExtTy;
+    } else {
+      NarrowTy = ExtTy;
+      LargeTy = CurTy;
+    }
+
+    if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
+      return false;
+  }
+  // All uses are the same or can be derived from one another for free.
+  return true;
+}
+
+/// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
+/// load instruction.
+/// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
+/// and \p Inst for the extension.
+/// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
+/// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
+/// revert them.
+///
+/// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
+/// opportunity, false otherwise.
+///
+/// Example:
+/// \code
+/// %ld = load i32* %addr
+/// %add = add nuw i32 %ld, 4
+/// %zext = zext i32 %add to i64
+/// \endcode
+/// =>
+/// \code
+/// %ld = load i32* %addr
+/// %zext = zext i32 %ld to i64
+/// %add = add nuw i64 %zext, 4
+/// \encode
+/// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
+bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
+                                    LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
+                                    const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
+                                    unsigned CreatedInsts = 0) {
+  // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
+  for (auto I : Exts) {
+    // Check if we directly have ext(load).
+    if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
+      Inst = I;
+      // No promotion happened here.
+      return false;
+    }
+    // Check whether or not we want to do any promotion.
+    if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
+      continue;
+    // Get the action to perform the promotion.
+    TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
+        I, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
+    // Check if we can promote.
+    if (!TPH)
+      continue;
+    // Save the current state.
+    TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
+        TPT.getRestorationPoint();
+    SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
+    unsigned NewCreatedInsts = 0;
+    // Promote.
+    Value *PromotedVal =
+        TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInsts, &NewExts, nullptr);
+    assert(PromotedVal &&
+           "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
+
+    // We would be able to merge only one extension in a load.
+    // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
+    // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
+    // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
+    // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
+    // because the new extension may be removed too.
+    unsigned TotalCreatedInsts = CreatedInsts + NewCreatedInsts;
+    if (!StressExtLdPromotion &&
+        (TotalCreatedInsts > 1 ||
+         !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
+      // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
+      TPT.rollback(LastKnownGood);
+      continue;
+    }
+    // The promotion is profitable.
+    // Check if it exposes an ext(load).
+    (void)ExtLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInsts);
+    if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInsts == 0 ||
+               // If we have created a new extension, i.e., now we have two
+               // extensions. We must make sure one of them is merged with
+               // the load, otherwise we may degrade the code quality.
+               (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
+      // Promotion happened.
+      return true;
+    // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
+  }
+  // None of the extension can form an ext(load).
+  LI = nullptr;
+  Inst = nullptr;
+  return false;
+}
+
 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
+/// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
+/// promotions apply.
 ///
-bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
+bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
+  // Try to promote a chain of computation if it allows to form
+  // an extended load.
+  TypePromotionTransaction TPT;
+  TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
+    TPT.getRestorationPoint();
+  SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
+  Exts.push_back(I);
   // Look for a load being extended.
-  LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0));
-  if (!LI) return false;
+  LoadInst *LI = nullptr;
+  Instruction *OldExt = I;
+  bool HasPromoted = ExtLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
+  if (!LI || !I) {
+    assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
+                                  "the code must remain the same");
+    I = OldExt;
+    return false;
+  }
 
   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
-  if (LI->getParent() == I->getParent())
+  // Make the cheap checks first if we did not promote.
+  // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
+  if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
     return false;
 
   EVT VT = TLI->getValueType(I->getType());
@@ -2973,8 +3564,11 @@ bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
   // isn't worthwhile.
   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
-      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
+      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Check whether the target supports casts folded into loads.
   unsigned LType;
@@ -2984,11 +3578,15 @@ bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
     LType = ISD::SEXTLOAD;
   }
-  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, LoadVT))
+  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
   // can fold it.
+  TPT.commit();
   I->removeFromParent();
   I->insertAfter(LI);
   ++NumExtsMoved;
@@ -3518,7 +4116,8 @@ void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
           isa<UndefValue>(Val) ||
               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
     } else
-      assert(0 && "Did you modified shouldPromote and forgot to update this?");
+      llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
+                       "this?");
     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
   }
   Transition->removeFromParent();
@@ -3526,6 +4125,148 @@ void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
 }
 
+// See if we can speculate calls to intrinsic cttz/ctlz.
+//
+// Example:
+// entry:
+//   ...
+//   %cmp = icmp eq i64 %val, 0
+//   br i1 %cmp, label %end.bb, label %then.bb
+//
+// then.bb:
+//   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 true)
+//   br label %EndBB
+//
+// end.bb:
+//   %cond = phi i64 [ %c, %then.bb ], [ 64, %entry ]
+//
+// ==>
+//
+// entry:
+//   ...
+//   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 false)
+//
+static bool OptimizeBranchInst(BranchInst *BrInst, const TargetLowering &TLI) {
+  assert(BrInst->isConditional() && "Expected a conditional branch!");
+  BasicBlock *ThenBB = BrInst->getSuccessor(1);
+  BasicBlock *EndBB = BrInst->getSuccessor(0);
+
+  // See if ThenBB contains only one instruction (excluding the
+  // terminator and DbgInfoIntrinsic calls).
+  IntrinsicInst *II = nullptr;
+  CastInst *CI = nullptr;
+  for (BasicBlock::iterator I = ThenBB->begin(),
+                            E = std::prev(ThenBB->end()); I != E; ++I) {
+    // Skip debug info.
+    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
+      continue;
+
+    // Check if this is a zero extension or a truncate of a previously
+    // matched call to intrinsic cttz/ctlz.
+    if (II) {
+      // Early exit if we already found a "free" zero extend/truncate.
+      if (CI)
+        return false;
+
+      Type *SrcTy = II->getType();
+      Type *DestTy = I->getType();
+      Value *V;
+      if (match(cast<Instruction>(I), m_ZExt(m_Value(V))) && V == II) {
+        // Speculate this zero extend only if it is "free" for the target.
+        if (TLI.isZExtFree(SrcTy, DestTy)) {
+          CI = cast<CastInst>(I);
+          continue;
+        }
+      } else if (match(cast<Instruction>(I), m_Trunc(m_Value(V))) && V == II) {
+        // Speculate this truncate only if it is "free" for the target.
+        if (TLI.isTruncateFree(SrcTy, DestTy)) {
+          CI = cast<CastInst>(I);
+          continue;
+        }
+      } else {
+        // Avoid speculating more than one instruction.
+        return false;
+      }
+    }
+
+    // See if this is a call to intrinsic cttz/ctlz.
+    if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::cttz>())) {
+      // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
+      if (!TLI.isCheapToSpeculateCttz())
+        return false;
+    }
+    else if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::ctlz>())) {
+      // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
+      if (!TLI.isCheapToSpeculateCtlz())
+        return false;
+    } else
+      return false;
+    
+    II = cast<IntrinsicInst>(I);
+  }
+
+  // Look for PHI nodes with 'II' as the incoming value from 'ThenBB'.
+  BasicBlock *EntryBB = BrInst->getParent();
+  for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
+       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
+    Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
+    Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(EntryBB);
+
+    if (!OrigV)
+      return false;
+
+    if (ThenV != II && (!CI || ThenV != CI))
+      return false;
+    
+    if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(OrigV)) {
+      unsigned BitWidth = II->getType()->getIntegerBitWidth();
+
+      // Don't try to simplify this phi node if 'ThenV' is a cttz/ctlz
+      // intrinsic call, but 'OrigV' is not equal to the 'size-of' in bits
+      // of the value in input to the cttz/ctlz.
+      if (CInt->getValue() != BitWidth)
+        return false;
+
+      // Hoist the call to cttz/ctlz from ThenBB into EntryBB.
+      EntryBB->getInstList().splice(BrInst, ThenBB->getInstList(),
+                                    ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
+      // Update PN setting ThenV as the incoming value from both 'EntryBB'
+      // and 'ThenBB'. Eventually, method 'OptimizeInst' will fold this
+      // phi node if all the incoming values are the same.
+      PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(EntryBB), ThenV);
+      PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(ThenBB), ThenV);
+
+      // Clear the 'undef on zero' flag of the cttz/ctlz intrinsic call.
+      if (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->isOne()) {
+        Type *Ty = II->getArgOperand(0)->getType();
+        Value *Args[] = { II->getArgOperand(0),
+                          ConstantInt::getFalse(II->getContext()) };
+        Module *M = EntryBB->getParent()->getParent();
+        Value *IF = Intrinsic::getDeclaration(M, II->getIntrinsicID(), Ty);
+        IRBuilder<> Builder(II);
+        Instruction *NewI = Builder.CreateCall(IF, Args);
+
+        // Replace the old call to cttz/ctlz.
+        II->replaceAllUsesWith(NewI);
+        II->eraseFromParent();
+      }
+      // Update BrInst condition so that the branch to EndBB is always taken.
+      // Later on, method 'ConstantFoldTerminator' will simplify this branch
+      // replacing it with a direct branch to 'EndBB'.
+      // As a side effect, CodeGenPrepare will attempt to simplify the control
+      // flow graph by deleting basic block 'ThenBB' and merging 'EntryBB' into
+      // 'EndBB' (calling method 'EliminateFallThrough').
+      BrInst->setCondition(ConstantInt::getTrue(BrInst->getContext()));
+      return true;
+    }
+  }
+
+  return false;
+}
+
 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
 /// has this feature and this is profitable.
@@ -3581,7 +4322,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
   return false;
 }
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
+bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
@@ -3660,14 +4401,14 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
       GEPI->eraseFromParent();
       ++NumGEPsElim;
-      OptimizeInst(NC);
+      OptimizeInst(NC, ModifiedDT);
       return true;
     }
     return false;
   }
 
   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
-    return OptimizeCallInst(CI);
+    return OptimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
 
   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
     return OptimizeSelectInst(SI);
@@ -3678,20 +4419,50 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
   if (isa<ExtractElementInst>(I))
     return OptimizeExtractElementInst(I);
 
+  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
+    if (TLI && BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse()) {
+      // Check if the branch condition compares a value agaist zero.
+      if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
+        if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
+            match(ICI->getOperand(1), m_Zero())) {
+          BasicBlock *ThenBB = BI->getSuccessor(1);
+          BasicBlock *EndBB = BI->getSuccessor(0);
+
+          // Check if ThenBB is only reachable from this basic block; also,
+          // check if EndBB has more than one predecessor.
+          if (ThenBB->getSinglePredecessor() &&
+              !EndBB->getSinglePredecessor()) {
+            TerminatorInst *TI = ThenBB->getTerminator();
+
+            if (TI->getNumSuccessors() == 1 && TI->getSuccessor(0) == EndBB &&
+                // Try to speculate calls to intrinsic cttz/ctlz from 'ThenBB'.
+                OptimizeBranchInst(BI, *TLI)) {
+              ModifiedDT = true;
+              return true;
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
   return false;
 }
 
 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
 // selection.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
+bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
   SunkAddrs.clear();
   bool MadeChange = false;
 
   CurInstIterator = BB.begin();
-  while (CurInstIterator != BB.end())
-    MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++);
-
+  while (CurInstIterator != BB.end()) {
+    MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
+    if (ModifiedDT)
+      return true;
+  }
   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
 
   return MadeChange;
@@ -3702,10 +4473,10 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
 // find a node corresponding to the value.
 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
   bool MadeChange = false;
-  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
+  for (BasicBlock &BB : F) {
     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
-    for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE;) {
-      Instruction *Insn = BI; ++BI;
+    for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
+      Instruction *Insn = BI++;
       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
@@ -3800,6 +4571,29 @@ bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
   return MadeChange;
 }
 
+/// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
+/// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
+static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
+                                  uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
+  assert(BI->isConditional() &&
+         "Looking for probabilities on unconditional branch?");
+  auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
+  if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
+    return false;
+
+  const auto *CITrue =
+      mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
+  const auto *CIFalse =
+      mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
+  if (!CITrue || !CIFalse)
+    return false;
+
+  ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
+  ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
+
+  return true;
+}
+
 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
@@ -3848,12 +4642,12 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
       continue;
 
     unsigned Opc;
-    Instruction *Cond1, *Cond2;
-    if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Instruction(Cond1)),
-                             m_OneUse(m_Instruction(Cond2)))))
+    Value *Cond1, *Cond2;
+    if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                             m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
       Opc = Instruction::And;
-    else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Instruction(Cond1)),
-                                 m_OneUse(m_Instruction(Cond2)))))
+    else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                                 m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
       Opc = Instruction::Or;
     else
       continue;
@@ -3876,7 +4670,7 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
     Br1->setCondition(Cond1);
     LogicOp->eraseFromParent();
-    Cond2->removeFromParent();
+
     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
     // successor of the original branch instruction.
     if (Opc == Instruction::And)
@@ -3886,7 +4680,10 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
 
     // Fill in the new basic block.
     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
-    Cond2->insertBefore(Br2);
+    if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
+      I->removeFromParent();
+      I->insertBefore(Br2);
+    }
 
     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
@@ -3942,7 +4739,7 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
       // TmpBB, but the math is more complicated.
       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
-      if (Br1->getBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight)) {
+      if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
@@ -3975,7 +4772,7 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
       // assumes that
       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
-      if (Br1->getBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight)) {
+      if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);