include/llvm/Analysis/ValueTracking.h

   1 //===- llvm/Analysis/ValueTracking.h - Walk computations --------*- C++ -*-===//
   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 #ifndef LLVM_ANALYSIS_VALUETRACKING_H
  16 #define LLVM_ANALYSIS_VALUETRACKING_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  19 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  20
  21 namespace llvm {
  22   class Value;
  23   class Instruction;
  24   class APInt;
  25   class DataLayout;
  26   class StringRef;
  27   class MDNode;
  28   class AssumptionCache;
  29   class DominatorTree;
  30   class TargetLibraryInfo;
  31
  32   /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
  33   /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
  34   ///
  35   /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
  36   /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
  37   /// where V is a vector, the known zero and known one values are the
  38   /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
  39   /// for all of the elements in the vector.
  40   void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
  41                         const DataLayout *TD = nullptr, unsigned Depth = 0,
  42                         AssumptionCache *AC = nullptr,
  43                         const Instruction *CxtI = nullptr,
  44                         const DominatorTree *DT = nullptr);
  45   /// Compute known bits from the range metadata.
  46   /// \p KnownZero the set of bits that are known to be zero
  47   void computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
  48                                          APInt &KnownZero);
  49
  50   /// ComputeSignBit - Determine whether the sign bit is known to be zero or
  51   /// one.  Convenience wrapper around computeKnownBits.
  52   void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
  53                       const DataLayout *TD = nullptr, unsigned Depth = 0,
  54                       AssumptionCache *AC = nullptr,
  55                       const Instruction *CxtI = nullptr,
  56                       const DominatorTree *DT = nullptr);
  57
  58   /// isKnownToBeAPowerOfTwo - Return true if the given value is known to have
  59   /// exactly one bit set when defined. For vectors return true if every
  60   /// element is known to be a power of two when defined.  Supports values with
  61   /// integer or pointer type and vectors of integers.  If 'OrZero' is set then
  62   /// returns true if the given value is either a power of two or zero.
  63   bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero = false, unsigned Depth = 0,
  64                               AssumptionCache *AC = nullptr,
  65                               const Instruction *CxtI = nullptr,
  66                               const DominatorTree *DT = nullptr);
  67
  68   /// isKnownNonZero - Return true if the given value is known to be non-zero
  69   /// when defined.  For vectors return true if every element is known to be
  70   /// non-zero when defined.  Supports values with integer or pointer type and
  71   /// vectors of integers.
  72   bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD = nullptr,
  73                       unsigned Depth = 0, AssumptionCache *AC = nullptr,
  74                       const Instruction *CxtI = nullptr,
  75                       const DominatorTree *DT = nullptr);
  76
  77   /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
  78   /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be
  79   /// zero for bits that V cannot have.
  80   ///
  81   /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
  82   /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
  83   /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
  84   /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
  85   /// for all of the elements in the vector.
  86   bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
  87                          const DataLayout *TD = nullptr, unsigned Depth = 0,
  88                          AssumptionCache *AC = nullptr,
  89                          const Instruction *CxtI = nullptr,
  90                          const DominatorTree *DT = nullptr);
  91
  92   /// ComputeNumSignBits - Return the number of times the sign bit of the
  93   /// register is replicated into the other bits.  We know that at least 1 bit
  94   /// is always equal to the sign bit (itself), but other cases can give us
  95   /// information.  For example, immediately after an "ashr X, 2", we know that
  96   /// the top 3 bits are all equal to each other, so we return 3.
  97   ///
  98   /// 'Op' must have a scalar integer type.
  99   ///
 100   unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, const DataLayout *TD = nullptr,
 101                               unsigned Depth = 0, AssumptionCache *AC = nullptr,
 102                               const Instruction *CxtI = nullptr,
 103                               const DominatorTree *DT = nullptr);
 104
 105   /// ComputeMultiple - This function computes the integer multiple of Base that
 106   /// equals V.  If successful, it returns true and returns the multiple in
 107   /// Multiple.  If unsuccessful, it returns false.  Also, if V can be
 108   /// simplified to an integer, then the simplified V is returned in Val.  Look
 109   /// through sext only if LookThroughSExt=true.
 110   bool ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
 111                        bool LookThroughSExt = false,
 112                        unsigned Depth = 0);
 113
 114   /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP
 115   /// value is never equal to -0.0.
 116   ///
 117   bool CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth = 0);
 118
 119   /// CannotBeOrderedLessThanZero - Return true if we can prove that the
 120   /// specified FP value is either a NaN or never less than 0.0.
 121   ///
 122   bool CannotBeOrderedLessThanZero(const Value *V, unsigned Depth = 0);
 123
 124   /// isBytewiseValue - If the specified value can be set by repeating the same
 125   /// byte in memory, return the i8 value that it is represented with.  This is
 126   /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
 127   /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
 128   /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
 129   Value *isBytewiseValue(Value *V);
 130
 131   /// FindInsertedValue - Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
 132   /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if
 133   /// it were inserted directly into the aggregrate.
 134   ///
 135   /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
 136   /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
 137   Value *FindInsertedValue(Value *V,
 138                            ArrayRef<unsigned> idx_range,
 139                            Instruction *InsertBefore = nullptr);
 140
 141   /// GetPointerBaseWithConstantOffset - Analyze the specified pointer to see if
 142   /// it can be expressed as a base pointer plus a constant offset.  Return the
 143   /// base and offset to the caller.
 144   Value *GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
 145                                           const DataLayout *TD);
 146   static inline const Value *
 147   GetPointerBaseWithConstantOffset(const Value *Ptr, int64_t &Offset,
 148                                    const DataLayout *TD) {
 149     return GetPointerBaseWithConstantOffset(const_cast<Value*>(Ptr), Offset,TD);
 150   }
 151
 152   /// getConstantStringInfo - This function computes the length of a
 153   /// null-terminated C string pointed to by V.  If successful, it returns true
 154   /// and returns the string in Str.  If unsuccessful, it returns false.  This
 155   /// does not include the trailing nul character by default.  If TrimAtNul is
 156   /// set to false, then this returns any trailing nul characters as well as any
 157   /// other characters that come after it.
 158   bool getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
 159                              uint64_t Offset = 0, bool TrimAtNul = true);
 160
 161   /// GetStringLength - If we can compute the length of the string pointed to by
 162   /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
 163   uint64_t GetStringLength(Value *V);
 164
 165   /// GetUnderlyingObject - This method strips off any GEP address adjustments
 166   /// and pointer casts from the specified value, returning the original object
 167   /// being addressed.  Note that the returned value has pointer type if the
 168   /// specified value does.  If the MaxLookup value is non-zero, it limits the
 169   /// number of instructions to be stripped off.
 170   Value *GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD = nullptr,
 171                              unsigned MaxLookup = 6);
 172   static inline const Value *
 173   GetUnderlyingObject(const Value *V, const DataLayout *TD = nullptr,
 174                       unsigned MaxLookup = 6) {
 175     return GetUnderlyingObject(const_cast<Value *>(V), TD, MaxLookup);
 176   }
 177
 178   /// GetUnderlyingObjects - This method is similar to GetUnderlyingObject
 179   /// except that it can look through phi and select instructions and return
 180   /// multiple objects.
 181   void GetUnderlyingObjects(Value *V,
 182                             SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
 183                             const DataLayout *TD = nullptr,
 184                             unsigned MaxLookup = 6);
 185
 186   /// onlyUsedByLifetimeMarkers - Return true if the only users of this pointer
 187   /// are lifetime markers.
 188   bool onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V);
 189
 190   /// isSafeToSpeculativelyExecute - Return true if the instruction does not
 191   /// have any effects besides calculating the result and does not have
 192   /// undefined behavior.
 193   ///
 194   /// This method never returns true for an instruction that returns true for
 195   /// mayHaveSideEffects; however, this method also does some other checks in
 196   /// addition. It checks for undefined behavior, like dividing by zero or
 197   /// loading from an invalid pointer (but not for undefined results, like a
 198   /// shift with a shift amount larger than the width of the result). It checks
 199   /// for malloc and alloca because speculatively executing them might cause a
 200   /// memory leak. It also returns false for instructions related to control
 201   /// flow, specifically terminators and PHI nodes.
 202   ///
 203   /// This method only looks at the instruction itself and its operands, so if
 204   /// this method returns true, it is safe to move the instruction as long as
 205   /// the correct dominance relationships for the operands and users hold.
 206   /// However, this method can return true for instructions that read memory;
 207   /// for such instructions, moving them may change the resulting value.
 208   bool isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
 209                                     const DataLayout *TD = nullptr);
 210
 211   /// isKnownNonNull - Return true if this pointer couldn't possibly be null by
 212   /// its definition.  This returns true for allocas, non-extern-weak globals
 213   /// and byval arguments.
 214   bool isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
 215
 216   /// Return true if it is valid to use the assumptions provided by an
 217   /// assume intrinsic, I, at the point in the control-flow identified by the
 218   /// context instruction, CxtI.
 219   bool isValidAssumeForContext(const Instruction *I, const Instruction *CxtI,
 220                                const DataLayout *DL = nullptr,
 221                                const DominatorTree *DT = nullptr);
 222
 223   enum class OverflowResult { AlwaysOverflows, MayOverflow, NeverOverflows };
 224   OverflowResult computeOverflowForUnsignedMul(Value *LHS, Value *RHS,
 225                                                const DataLayout *DL,
 226                                                AssumptionCache *AC,
 227                                                const Instruction *CxtI,
 228                                                const DominatorTree *DT);
 229   OverflowResult computeOverflowForUnsignedAdd(Value *LHS, Value *RHS,
 230                                                const DataLayout *DL,
 231                                                AssumptionCache *AC,
 232                                                const Instruction *CxtI,
 233                                                const DominatorTree *DT);
 234 } // end namespace llvm
 235
 236 #endif