ced5151582fbc6678e8a7f97d16a2efafdd62f12
[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 = cast<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2*i + 0));
316     ConstantInt *Upper = cast<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2*i + 1));
317     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
318     if (Range.isWrappedSet())
319       MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
320     unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
321     MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
322   }
323
324   KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
325 }
326
327 static bool isEphemeralValueOf(Instruction *I, const Value *E) {
328   SmallVector<const Value *, 16> WorkSet(1, I);
329   SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
330   SmallPtrSet<const Value *, 16> EphValues;
331
332   while (!WorkSet.empty()) {
333     const Value *V = WorkSet.pop_back_val();
334     if (!Visited.insert(V).second)
335       continue;
336
337     // If all uses of this value are ephemeral, then so is this value.
338     bool FoundNEUse = false;
339     for (const User *I : V->users())
340       if (!EphValues.count(I)) {
341         FoundNEUse = true;
342         break;
343       }
344
345     if (!FoundNEUse) {
346       if (V == E)
347         return true;
348
349       EphValues.insert(V);
350       if (const User *U = dyn_cast<User>(V))
351         for (User::const_op_iterator J = U->op_begin(), JE = U->op_end();
352              J != JE; ++J) {
353           if (isSafeToSpeculativelyExecute(*J))
354             WorkSet.push_back(*J);
355         }
356     }
357   }
358
359   return false;
360 }
361
362 // Is this an intrinsic that cannot be speculated but also cannot trap?
363 static bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I) {
364   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
365     if (Function *F = CI->getCalledFunction())
366       switch (F->getIntrinsicID()) {
367       default: break;
368       // FIXME: This list is repeated from NoTTI::getIntrinsicCost.
369       case Intrinsic::assume:
370       case Intrinsic::dbg_declare:
371       case Intrinsic::dbg_value:
372       case Intrinsic::invariant_start:
373       case Intrinsic::invariant_end:
374       case Intrinsic::lifetime_start:
375       case Intrinsic::lifetime_end:
376       case Intrinsic::objectsize:
377       case Intrinsic::ptr_annotation:
378       case Intrinsic::var_annotation:
379         return true;
380       }
381
382   return false;
383 }
384
385 static bool isValidAssumeForContext(Value *V, const Query &Q,
386                                     const DataLayout *DL) {
387   Instruction *Inv = cast<Instruction>(V);
388
389   // There are two restrictions on the use of an assume:
390   //  1. The assume must dominate the context (or the control flow must
391   //     reach the assume whenever it reaches the context).
392   //  2. The context must not be in the assume's set of ephemeral values
393   //     (otherwise we will use the assume to prove that the condition
394   //     feeding the assume is trivially true, thus causing the removal of
395   //     the assume).
396
397   if (Q.DT) {
398     if (Q.DT->dominates(Inv, Q.CxtI)) {
399       return true;
400     } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
401       // The context comes first, but they're both in the same block. Make sure
402       // there is nothing in between that might interrupt the control flow.
403       for (BasicBlock::const_iterator I =
404              std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
405                                       IE(Inv); I != IE; ++I)
406         if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
407             !isAssumeLikeIntrinsic(I))
408           return false;
409
410       return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
411     }
412
413     return false;
414   }
415
416   // When we don't have a DT, we do a limited search...
417   if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getSinglePredecessor()) {
418     return true;
419   } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
420     // Search forward from the assume until we reach the context (or the end
421     // of the block); the common case is that the assume will come first.
422     for (BasicBlock::iterator I = std::next(BasicBlock::iterator(Inv)),
423          IE = Inv->getParent()->end(); I != IE; ++I)
424       if (I == Q.CxtI)
425         return true;
426
427     // The context must come first...
428     for (BasicBlock::const_iterator I =
429            std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
430                                     IE(Inv); I != IE; ++I)
431       if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
432           !isAssumeLikeIntrinsic(I))
433         return false;
434
435     return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
436   }
437
438   return false;
439 }
440
441 bool llvm::isValidAssumeForContext(const Instruction *I,
442                                    const Instruction *CxtI,
443                                    const DataLayout *DL,
444                                    const DominatorTree *DT) {
445   return ::isValidAssumeForContext(const_cast<Instruction*>(I),
446                                    Query(nullptr, CxtI, DT), DL);
447 }
448
449 template<typename LHS, typename RHS>
450 inline match_combine_or<CmpClass_match<LHS, RHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>,
451                         CmpClass_match<RHS, LHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>>
452 m_c_ICmp(ICmpInst::Predicate &Pred, const LHS &L, const RHS &R) {
453   return m_CombineOr(m_ICmp(Pred, L, R), m_ICmp(Pred, R, L));
454 }
455
456 template<typename LHS, typename RHS>
457 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::And>,
458                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::And>>
459 m_c_And(const LHS &L, const RHS &R) {
460   return m_CombineOr(m_And(L, R), m_And(R, L));
461 }
462
463 template<typename LHS, typename RHS>
464 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Or>,
465                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Or>>
466 m_c_Or(const LHS &L, const RHS &R) {
467   return m_CombineOr(m_Or(L, R), m_Or(R, L));
468 }
469
470 template<typename LHS, typename RHS>
471 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Xor>,
472                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Xor>>
473 m_c_Xor(const LHS &L, const RHS &R) {
474   return m_CombineOr(m_Xor(L, R), m_Xor(R, L));
475 }
476
477 static void computeKnownBitsFromAssume(Value *V, APInt &KnownZero,
478                                        APInt &KnownOne,
479                                        const DataLayout *DL,
480                                        unsigned Depth, const Query &Q) {
481   // Use of assumptions is context-sensitive. If we don't have a context, we
482   // cannot use them!
483   if (!Q.AT || !Q.CxtI)
484     return;
485
486   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
487
488   Function *F = const_cast<Function*>(Q.CxtI->getParent()->getParent());
489   for (auto &CI : Q.AT->assumptions(F)) {
490     CallInst *I = CI;
491     if (Q.ExclInvs.count(I))
492       continue;
493
494     // Warning: This loop can end up being somewhat performance sensetive.
495     // We're running this loop for once for each value queried resulting in a
496     // runtime of ~O(#assumes * #values).
497
498     assert(isa<IntrinsicInst>(I) &&
499            dyn_cast<IntrinsicInst>(I)->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
500            "must be an assume intrinsic");
501     
502     Value *Arg = I->getArgOperand(0);
503
504     if (Arg == V &&
505         isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
506       assert(BitWidth == 1 && "assume operand is not i1?");
507       KnownZero.clearAllBits();
508       KnownOne.setAllBits();
509       return;
510     }
511
512     Value *A, *B;
513     auto m_V = m_CombineOr(m_Specific(V),
514                            m_CombineOr(m_PtrToInt(m_Specific(V)),
515                            m_BitCast(m_Specific(V))));
516
517     CmpInst::Predicate Pred;
518     ConstantInt *C;
519     // assume(v = a)
520     if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
521         Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
522       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
523       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
524       KnownZero |= RHSKnownZero;
525       KnownOne  |= RHSKnownOne;
526     // assume(v & b = a)
527     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_And(m_V, m_Value(B)),
528                                    m_Value(A))) &&
529                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
530       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
531       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
532       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
533       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
534
535       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
536       // known bits from the RHS to V.
537       KnownZero |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
538       KnownOne  |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
539     // assume(~(v & b) = a)
540     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_And(m_V, m_Value(B))),
541                                    m_Value(A))) &&
542                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
543       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
544       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
545       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
546       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
547
548       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
549       // inverted known bits from the RHS to V.
550       KnownZero |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
551       KnownOne  |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
552     // assume(v | b = a)
553     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Or(m_V, m_Value(B)),
554                                    m_Value(A))) &&
555                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
556       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
557       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
558       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
559       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
560
561       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
562       // bits from the RHS to V.
563       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
564       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
565     // assume(~(v | b) = a)
566     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Or(m_V, m_Value(B))),
567                                    m_Value(A))) &&
568                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
569       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
570       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
571       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
572       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
573
574       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
575       // inverted known bits from the RHS to V.
576       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
577       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
578     // assume(v ^ b = a)
579     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Xor(m_V, m_Value(B)),
580                                    m_Value(A))) &&
581                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
582       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
583       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
584       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
585       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
586
587       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
588       // bits from the RHS to V. For those bits in B that are known to be one,
589       // we can propagate inverted known bits from the RHS to V.
590       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
591       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
592       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
593       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownOne;
594     // assume(~(v ^ b) = a)
595     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Xor(m_V, m_Value(B))),
596                                    m_Value(A))) &&
597                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
598       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
599       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
600       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
601       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
602
603       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
604       // inverted known bits from the RHS to V. For those bits in B that are
605       // known to be one, we can propagate known bits from the RHS to V.
606       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
607       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
608       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownOne;
609       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
610     // assume(v << c = a)
611     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C)),
612                                    m_Value(A))) &&
613                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
614       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
615       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
616       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
617       // bits in V shifted to the right by C.
618       KnownZero |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
619       KnownOne  |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
620     // assume(~(v << c) = a)
621     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C))),
622                                    m_Value(A))) &&
623                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
624       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
625       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
626       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
627       // to known bits in V shifted to the right by C.
628       KnownZero |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
629       KnownOne  |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
630     // assume(v >> c = a)
631     } else if (match(Arg,
632                      m_c_ICmp(Pred, m_CombineOr(m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
633                                                   m_AShr(m_V,
634                                                          m_ConstantInt(C))),
635                                      m_Value(A))) &&
636                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
637       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
638       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
639       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
640       // bits in V shifted to the right by C.
641       KnownZero |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
642       KnownOne  |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
643     // assume(~(v >> c) = a)
644     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_CombineOr(
645                                               m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
646                                               m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C)))),
647                                    m_Value(A))) &&
648                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
649       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
650       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
651       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
652       // to known bits in V shifted to the right by C.
653       KnownZero |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
654       KnownOne  |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
655     // assume(v >=_s c) where c is non-negative
656     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
657                Pred == ICmpInst::ICMP_SGE &&
658                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
659       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
660       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
661
662       if (RHSKnownZero.isNegative()) {
663         // We know that the sign bit is zero.
664         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
665       }
666     // assume(v >_s c) where c is at least -1.
667     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
668                Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&
669                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
670       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
671       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
672
673       if (RHSKnownOne.isAllOnesValue() || RHSKnownZero.isNegative()) {
674         // We know that the sign bit is zero.
675         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
676       }
677     // assume(v <=_s c) where c is negative
678     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
679                Pred == ICmpInst::ICMP_SLE &&
680                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
681       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
682       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
683
684       if (RHSKnownOne.isNegative()) {
685         // We know that the sign bit is one.
686         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
687       }
688     // assume(v <_s c) where c is non-positive
689     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
690                Pred == ICmpInst::ICMP_SLT &&
691                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
692       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
693       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
694
695       if (RHSKnownZero.isAllOnesValue() || RHSKnownOne.isNegative()) {
696         // We know that the sign bit is one.
697         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
698       }
699     // assume(v <=_u c)
700     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
701                Pred == ICmpInst::ICMP_ULE &&
702                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
703       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
704       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
705
706       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero.
707       KnownZero |=
708         APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
709     // assume(v <_u c)
710     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
711                Pred == ICmpInst::ICMP_ULT &&
712                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
713       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
714       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
715
716       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero (if c is a power
717       // of 2, then one more).
718       if (isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, Depth+1, Query(Q, I)))
719         KnownZero |=
720           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes()+1);
721       else
722         KnownZero |=
723           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
724     }
725   }
726 }
727
728 /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
729 /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
730 ///
731 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
732 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
733 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
734 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
735 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
736 /// this won't lose us code quality.
737 ///
738 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
739 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
740 /// where V is a vector, known zero, and known one values are the
741 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
742 /// for all of the elements in the vector.
743 void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
744                       const DataLayout *TD, unsigned Depth,
745                       const Query &Q) {
746   assert(V && "No Value?");
747   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
748   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
749
750   assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
751           V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
752          "Not integer or pointer type!");
753   assert((!TD ||
754           TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
755          (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
756           V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
757          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
758          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
759          "V, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
760
761   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
762     // We know all of the bits for a constant!
763     KnownOne = CI->getValue();
764     KnownZero = ~KnownOne;
765     return;
766   }
767   // Null and aggregate-zero are all-zeros.
768   if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
769       isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
770     KnownOne.clearAllBits();
771     KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
772     return;
773   }
774   // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
775   // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
776   // we don't handle undef in any particularly useful way.
777   if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
778     // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
779     // each element.
780     KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
781     APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
782     for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
783       Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
784       KnownZero &= ~Elt;
785       KnownOne &= Elt;
786     }
787     return;
788   }
789
790   // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
791   // the bits of its aliasee.
792   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
793     if (GA->mayBeOverridden()) {
794       KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
795     } else {
796       computeKnownBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
797     }
798     return;
799   }
800
801   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
802   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
803     unsigned Align = GV->getAlignment();
804     if (Align == 0 && TD) {
805       if (GlobalVariable *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GV)) {
806         Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
807         if (ObjectType->isSized()) {
808           // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
809           // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
810           // may only have the minimum ABI alignment.
811           if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
812             Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
813           else
814             Align = TD->getABITypeAlignment(ObjectType);
815         }
816       }
817     }
818     if (Align > 0)
819       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
820                                        countTrailingZeros(Align));
821     else
822       KnownZero.clearAllBits();
823     KnownOne.clearAllBits();
824     return;
825   }
826
827   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
828     unsigned Align = A->getType()->isPointerTy() ? A->getParamAlignment() : 0;
829
830     if (!Align && TD && A->hasStructRetAttr()) {
831       // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
832       Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
833       if (EltTy->isSized())
834         Align = TD->getABITypeAlignment(EltTy);
835     }
836
837     if (Align)
838       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
839
840     // Don't give up yet... there might be an assumption that provides more
841     // information...
842     computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
843     return;
844   }
845
846   // Start out not knowing anything.
847   KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
848
849   if (Depth == MaxDepth)
850     return;  // Limit search depth.
851
852   // Check whether a nearby assume intrinsic can determine some known bits.
853   computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
854
855   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
856   if (!I) return;
857
858   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
859   switch (I->getOpcode()) {
860   default: break;
861   case Instruction::Load:
862     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
863       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
864     break;
865   case Instruction::And: {
866     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
867     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
868     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
869
870     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
871     KnownOne &= KnownOne2;
872     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
873     KnownZero |= KnownZero2;
874     break;
875   }
876   case Instruction::Or: {
877     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
878     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
879
880     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
881     KnownZero &= KnownZero2;
882     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
883     KnownOne |= KnownOne2;
884     break;
885   }
886   case Instruction::Xor: {
887     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
888     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
889
890     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
891     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
892     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
893     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
894     KnownZero = KnownZeroOut;
895     break;
896   }
897   case Instruction::Mul: {
898     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
899     computeKnownBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
900                          KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
901                          Depth, Q);
902     break;
903   }
904   case Instruction::UDiv: {
905     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
906     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
907     // be less than the denominator.
908     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
909     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
910
911     KnownOne2.clearAllBits();
912     KnownZero2.clearAllBits();
913     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
914     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
915     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
916       LeadZ = std::min(BitWidth,
917                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
918
919     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
920     break;
921   }
922   case Instruction::Select:
923     computeKnownBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
924     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
925
926     // Only known if known in both the LHS and RHS.
927     KnownOne &= KnownOne2;
928     KnownZero &= KnownZero2;
929     break;
930   case Instruction::FPTrunc:
931   case Instruction::FPExt:
932   case Instruction::FPToUI:
933   case Instruction::FPToSI:
934   case Instruction::SIToFP:
935   case Instruction::UIToFP:
936     break; // Can't work with floating point.
937   case Instruction::PtrToInt:
938   case Instruction::IntToPtr:
939   case Instruction::AddrSpaceCast: // Pointers could be different sizes.
940     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
941     if (!TD) break;
942     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
943   case Instruction::ZExt:
944   case Instruction::Trunc: {
945     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
946
947     unsigned SrcBitWidth;
948     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
949     // which fall through here.
950     if(TD) {
951       SrcBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
952     } else {
953       SrcBitWidth = SrcTy->getScalarSizeInBits();
954       if (!SrcBitWidth) break;
955     }
956
957     assert(SrcBitWidth && "SrcBitWidth can't be zero");
958     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
959     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
960     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
961     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
962     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
963     // Any top bits are known to be zero.
964     if (BitWidth > SrcBitWidth)
965       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
966     break;
967   }
968   case Instruction::BitCast: {
969     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
970     if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
971         // TODO: For now, not handling conversions like:
972         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
973         !I->getType()->isVectorTy()) {
974       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
975       break;
976     }
977     break;
978   }
979   case Instruction::SExt: {
980     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
981     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
982
983     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
984     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
985     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
986     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
987     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
988
989     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
990     // top bits of the result.
991     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
992       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
993     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
994       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
995     break;
996   }
997   case Instruction::Shl:
998     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
999     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1000       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1001       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1002       KnownZero <<= ShiftAmt;
1003       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1004       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
1005     }
1006     break;
1007   case Instruction::LShr:
1008     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1009     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1010       // Compute the new bits that are at the top now.
1011       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1012
1013       // Unsigned shift right.
1014       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1015       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1016       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1017       // high bits known zero.
1018       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1019     }
1020     break;
1021   case Instruction::AShr:
1022     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1023     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1024       // Compute the new bits that are at the top now.
1025       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
1026
1027       // Signed shift right.
1028       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1029       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1030       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1031
1032       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1033       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
1034         KnownZero |= HighBits;
1035       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
1036         KnownOne |= HighBits;
1037     }
1038     break;
1039   case Instruction::Sub: {
1040     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1041     computeKnownBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1042                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1043                             Depth, Q);
1044     break;
1045   }
1046   case Instruction::Add: {
1047     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1048     computeKnownBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1049                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1050                             Depth, Q);
1051     break;
1052   }
1053   case Instruction::SRem:
1054     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1055       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1056       if (RA.isPowerOf2()) {
1057         APInt LowBits = RA - 1;
1058         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1059                          Depth+1, Q);
1060
1061         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
1062         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
1063         KnownOne = KnownOne2 & LowBits;
1064
1065         // If the first operand is non-negative or has all low bits zero, then
1066         // the upper bits are all zero.
1067         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
1068           KnownZero |= ~LowBits;
1069
1070         // If the first operand is negative and not all low bits are zero, then
1071         // the upper bits are all one.
1072         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
1073           KnownOne |= ~LowBits;
1074
1075         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1076       }
1077     }
1078
1079     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
1080     // remainder is zero.
1081     if (KnownZero.isNonNegative()) {
1082       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1083       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD,
1084                        Depth+1, Q);
1085       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
1086       if (LHSKnownZero.isNegative())
1087         KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
1088     }
1089
1090     break;
1091   case Instruction::URem: {
1092     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1093       APInt RA = Rem->getValue();
1094       if (RA.isPowerOf2()) {
1095         APInt LowBits = (RA - 1);
1096         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD,
1097                          Depth+1, Q);
1098         KnownZero |= ~LowBits;
1099         KnownOne &= LowBits;
1100         break;
1101       }
1102     }
1103
1104     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1105     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1106     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1107     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1108
1109     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1110                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1111     KnownOne.clearAllBits();
1112     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders);
1113     break;
1114   }
1115
1116   case Instruction::Alloca: {
1117     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
1118     unsigned Align = AI->getAlignment();
1119     if (Align == 0 && TD)
1120       Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1121
1122     if (Align > 0)
1123       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
1124     break;
1125   }
1126   case Instruction::GetElementPtr: {
1127     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1128     // to determine if we can prove known low zero bits.
1129     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1130     computeKnownBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD,
1131                      Depth+1, Q);
1132     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1133
1134     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1135     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1136       Value *Index = I->getOperand(i);
1137       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1138         // Handle struct member offset arithmetic.
1139         if (!TD) {
1140           TrailZ = 0;
1141           break;
1142         }
1143
1144         // Handle case when index is vector zeroinitializer
1145         Constant *CIndex = cast<Constant>(Index);
1146         if (CIndex->isZeroValue())
1147           continue;
1148
1149         if (CIndex->getType()->isVectorTy())
1150           Index = CIndex->getSplatValue();
1151
1152         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1153         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1154         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1155         TrailZ = std::min<unsigned>(TrailZ,
1156                                     countTrailingZeros(Offset));
1157       } else {
1158         // Handle array index arithmetic.
1159         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1160         if (!IndexedTy->isSized()) {
1161           TrailZ = 0;
1162           break;
1163         }
1164         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
1165         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getTypeAllocSize(IndexedTy) : 1;
1166         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1167         computeKnownBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD, Depth+1, Q);
1168         TrailZ = std::min(TrailZ,
1169                           unsigned(countTrailingZeros(TypeSize) +
1170                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
1171       }
1172     }
1173
1174     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
1175     break;
1176   }
1177   case Instruction::PHI: {
1178     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1179     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1180     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1181     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1182     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1183       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1184         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1185         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1186         Operator *LU = dyn_cast<Operator>(L);
1187         if (!LU)
1188           continue;
1189         unsigned Opcode = LU->getOpcode();
1190         // Check for operations that have the property that if
1191         // both their operands have low zero bits, the result
1192         // will have low zero bits.
1193         if (Opcode == Instruction::Add ||
1194             Opcode == Instruction::Sub ||
1195             Opcode == Instruction::And ||
1196             Opcode == Instruction::Or ||
1197             Opcode == Instruction::Mul) {
1198           Value *LL = LU->getOperand(0);
1199           Value *LR = LU->getOperand(1);
1200           // Find a recurrence.
1201           if (LL == I)
1202             L = LR;
1203           else if (LR == I)
1204             L = LL;
1205           else
1206             break;
1207           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1208           // zero bits.
1209           computeKnownBits(R, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1210
1211           // We need to take the minimum number of known bits
1212           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
1213           computeKnownBits(L, KnownZero3, KnownOne3, TD, Depth+1, Q);
1214
1215           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1216                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
1217                                                     KnownZero3.countTrailingOnes()));
1218           break;
1219         }
1220       }
1221     }
1222
1223     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
1224     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
1225       break;
1226
1227     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
1228     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
1229     if (Depth < MaxDepth - 1 && !KnownZero && !KnownOne) {
1230       // Skip if every incoming value references to ourself.
1231       if (dyn_cast_or_null<UndefValue>(P->hasConstantValue()))
1232         break;
1233
1234       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1235       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1236       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1237         // Skip direct self references.
1238         if (P->getIncomingValue(i) == P) continue;
1239
1240         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
1241         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
1242         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
1243         // want to waste time spinning around in loops.
1244         computeKnownBits(P->getIncomingValue(i), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1245                          MaxDepth-1, Q);
1246         KnownZero &= KnownZero2;
1247         KnownOne &= KnownOne2;
1248         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
1249         // more operands.
1250         if (!KnownZero && !KnownOne)
1251           break;
1252       }
1253     }
1254     break;
1255   }
1256   case Instruction::Call:
1257   case Instruction::Invoke:
1258     if (MDNode *MD = cast<Instruction>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1259       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
1260     // If a range metadata is attached to this IntrinsicInst, intersect the
1261     // explicit range specified by the metadata and the implicit range of
1262     // the intrinsic.
1263     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1264       switch (II->getIntrinsicID()) {
1265       default: break;
1266       case Intrinsic::ctlz:
1267       case Intrinsic::cttz: {
1268         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1269         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
1270         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
1271           LowBits -= 1;
1272         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1273         break;
1274       }
1275       case Intrinsic::ctpop: {
1276         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1277         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1278         break;
1279       }
1280       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
1281         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(64, 32);
1282         break;
1283       }
1284     }
1285     break;
1286   case Instruction::ExtractValue:
1287     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I->getOperand(0))) {
1288       ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
1289       if (EVI->getNumIndices() != 1) break;
1290       if (EVI->getIndices()[0] == 0) {
1291         switch (II->getIntrinsicID()) {
1292         default: break;
1293         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1294         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1295           computeKnownBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
1296                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1297                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1298           break;
1299         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1300         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1301           computeKnownBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
1302                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1303                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1304           break;
1305         case Intrinsic::umul_with_overflow:
1306         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1307           computeKnownBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1),
1308                               false, KnownZero, KnownOne,
1309                               KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1310           break;
1311         }
1312       }
1313     }
1314   }
1315
1316   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1317 }
1318
1319 /// Determine whether the sign bit is known to be zero or one.
1320 /// Convenience wrapper around computeKnownBits.
1321 void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
1322                     const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1323                     const Query &Q) {
1324   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
1325   if (!BitWidth) {
1326     KnownZero = false;
1327     KnownOne = false;
1328     return;
1329   }
1330   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
1331   APInt OneBits(BitWidth, 0);
1332   computeKnownBits(V, ZeroBits, OneBits, TD, Depth, Q);
1333   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
1334   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
1335 }
1336
1337 /// Return true if the given value is known to have exactly one
1338 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
1339 /// be a power of two when defined. Supports values with integer or pointer
1340 /// types and vectors of integers.
1341 bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
1342                             const Query &Q) {
1343   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1344     if (C->isNullValue())
1345       return OrZero;
1346     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1347       return CI->getValue().isPowerOf2();
1348     // TODO: Handle vector constants.
1349   }
1350
1351   // 1 << X is clearly a power of two if the one is not shifted off the end.  If
1352   // it is shifted off the end then the result is undefined.
1353   if (match(V, m_Shl(m_One(), m_Value())))
1354     return true;
1355
1356   // (signbit) >>l X is clearly a power of two if the one is not shifted off the
1357   // bottom.  If it is shifted off the bottom then the result is undefined.
1358   if (match(V, m_LShr(m_SignBit(), m_Value())))
1359     return true;
1360
1361   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1362   if (Depth++ == MaxDepth)
1363     return false;
1364
1365   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1366   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
1367   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
1368                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
1369     return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q);
1370
1371   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
1372     return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth, Q);
1373
1374   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
1375     return
1376       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth, Q) &&
1377       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth, Q);
1378
1379   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1380     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
1381     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q) ||
1382         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/true, Depth, Q))
1383       return true;
1384     // X & (-X) is always a power of two or zero.
1385     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
1386       return true;
1387     return false;
1388   }
1389
1390   // Adding a power-of-two or zero to the same power-of-two or zero yields
1391   // either the original power-of-two, a larger power-of-two or zero.
1392   if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1393     OverflowingBinaryOperator *VOBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1394     if (OrZero || VOBO->hasNoUnsignedWrap() || VOBO->hasNoSignedWrap()) {
1395       if (match(X, m_And(m_Specific(Y), m_Value())) ||
1396           match(X, m_And(m_Value(), m_Specific(Y))))
1397         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, OrZero, Depth, Q))
1398           return true;
1399       if (match(Y, m_And(m_Specific(X), m_Value())) ||
1400           match(Y, m_And(m_Value(), m_Specific(X))))
1401         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, OrZero, Depth, Q))
1402           return true;
1403
1404       unsigned BitWidth = V->getType()->getScalarSizeInBits();
1405       APInt LHSZeroBits(BitWidth, 0), LHSOneBits(BitWidth, 0);
1406       computeKnownBits(X, LHSZeroBits, LHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1407
1408       APInt RHSZeroBits(BitWidth, 0), RHSOneBits(BitWidth, 0);
1409       computeKnownBits(Y, RHSZeroBits, RHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1410       // If i8 V is a power of two or zero:
1411       //  ZeroBits: 1 1 1 0 1 1 1 1
1412       // ~ZeroBits: 0 0 0 1 0 0 0 0
1413       if ((~(LHSZeroBits & RHSZeroBits)).isPowerOf2())
1414         // If OrZero isn't set, we cannot give back a zero result.
1415         // Make sure either the LHS or RHS has a bit set.
1416         if (OrZero || RHSOneBits.getBoolValue() || LHSOneBits.getBoolValue())
1417           return true;
1418     }
1419   }
1420
1421   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
1422   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
1423   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
1424   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
1425       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
1426     return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero,
1427                                   Depth, Q);
1428   }
1429
1430   return false;
1431 }
1432
1433 /// \brief Test whether a GEP's result is known to be non-null.
1434 ///
1435 /// Uses properties inherent in a GEP to try to determine whether it is known
1436 /// to be non-null.
1437 ///
1438 /// Currently this routine does not support vector GEPs.
1439 static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
1440                               unsigned Depth, const Query &Q) {
1441   if (!GEP->isInBounds() || GEP->getPointerAddressSpace() != 0)
1442     return false;
1443
1444   // FIXME: Support vector-GEPs.
1445   assert(GEP->getType()->isPointerTy() && "We only support plain pointer GEP");
1446
1447   // If the base pointer is non-null, we cannot walk to a null address with an
1448   // inbounds GEP in address space zero.
1449   if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth, Q))
1450     return true;
1451
1452   // Past this, if we don't have DataLayout, we can't do much.
1453   if (!DL)
1454     return false;
1455
1456   // Walk the GEP operands and see if any operand introduces a non-zero offset.
1457   // If so, then the GEP cannot produce a null pointer, as doing so would
1458   // inherently violate the inbounds contract within address space zero.
1459   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1460        GTI != GTE; ++GTI) {
1461     // Struct types are easy -- they must always be indexed by a constant.
1462     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1463       ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1464       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1465       const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
1466       uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
1467       if (ElementOffset > 0)
1468         return true;
1469       continue;
1470     }
1471
1472     // If we have a zero-sized type, the index doesn't matter. Keep looping.
1473     if (DL->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
1474       continue;
1475
1476     // Fast path the constant operand case both for efficiency and so we don't
1477     // increment Depth when just zipping down an all-constant GEP.
1478     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand())) {
1479       if (!OpC->isZero())
1480         return true;
1481       continue;
1482     }
1483
1484     // We post-increment Depth here because while isKnownNonZero increments it
1485     // as well, when we pop back up that increment won't persist. We don't want
1486     // to recurse 10k times just because we have 10k GEP operands. We don't
1487     // bail completely out because we want to handle constant GEPs regardless
1488     // of depth.
1489     if (Depth++ >= MaxDepth)
1490       continue;
1491
1492     if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth, Q))
1493       return true;
1494   }
1495
1496   return false;
1497 }
1498
1499 /// Does the 'Range' metadata (which must be a valid MD_range operand list)
1500 /// ensure that the value it's attached to is never Value?  'RangeType' is
1501 /// is the type of the value described by the range.
1502 static bool rangeMetadataExcludesValue(MDNode* Ranges,
1503                                        const APInt& Value) {
1504   const unsigned NumRanges = Ranges->getNumOperands() / 2;
1505   assert(NumRanges >= 1);
1506   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
1507     ConstantInt *Lower = cast<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2*i + 0));
1508     ConstantInt *Upper = cast<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2*i + 1));
1509     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
1510     if (Range.contains(Value))
1511       return false;
1512   }
1513   return true;
1514 }
1515
1516 /// Return true if the given value is known to be non-zero when defined.
1517 /// For vectors return true if every element is known to be non-zero when
1518 /// defined. Supports values with integer or pointer type and vectors of
1519 /// integers.
1520 bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1521                     const Query &Q) {
1522   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1523     if (C->isNullValue())
1524       return false;
1525     if (isa<ConstantInt>(C))
1526       // Must be non-zero due to null test above.
1527       return true;
1528     // TODO: Handle vectors
1529     return false;
1530   }
1531
1532   if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1533     if (MDNode *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
1534       // If the possible ranges don't contain zero, then the value is
1535       // definitely non-zero.
1536       if (IntegerType* Ty = dyn_cast<IntegerType>(V->getType())) {
1537         const APInt ZeroValue(Ty->getBitWidth(), 0);
1538         if (rangeMetadataExcludesValue(Ranges, ZeroValue))
1539           return true;
1540       }
1541     }
1542   }
1543
1544   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1545   if (Depth++ >= MaxDepth)
1546     return false;
1547
1548   // Check for pointer simplifications.
1549   if (V->getType()->isPointerTy()) {
1550     if (isKnownNonNull(V))
1551       return true; 
1552     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
1553       if (isGEPKnownNonNull(GEP, TD, Depth, Q))
1554         return true;
1555   }
1556
1557   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType()->getScalarType(), TD);
1558
1559   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
1560   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1561   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
1562     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1563            isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q);
1564
1565   // ext X != 0 if X != 0.
1566   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
1567     return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), TD, Depth, Q);
1568
1569   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
1570   // if the lowest bit is shifted off the end.
1571   if (BitWidth && match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1572     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
1573     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1574     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
1575       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1576
1577     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1578     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1579     computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1580     if (KnownOne[0])
1581       return true;
1582   }
1583   // shr X, Y != 0 if X is negative.  Note that the value of the shift is not
1584   // defined if the sign bit is shifted off the end.
1585   else if (match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1586     // shr exact can only shift out zero bits.
1587     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
1588     if (BO->isExact())
1589       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1590
1591     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1592     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1593     if (XKnownNegative)
1594       return true;
1595   }
1596   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
1597   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
1598     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1599   }
1600   // X + Y.
1601   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1602     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1603     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
1604     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1605     ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, TD, Depth, Q);
1606
1607     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
1608     // zero unless both X and Y are zero.
1609     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
1610       if (isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1611           isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1612         return true;
1613
1614     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
1615     // zero unless both X and Y equal INT_MIN.
1616     if (BitWidth && XKnownNegative && YKnownNegative) {
1617       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1618       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1619       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
1620       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
1621       // to INT_MIN.
1622       computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1623       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1624         return true;
1625       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
1626       // to INT_MIN.
1627       computeKnownBits(Y, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1628       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1629         return true;
1630     }
1631
1632     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
1633     if (XKnownNonNegative &&
1634         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1635       return true;
1636     if (YKnownNonNegative &&
1637         isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1638       return true;
1639   }
1640   // X * Y.
1641   else if (match(V, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1642     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1643     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
1644     // does not overflow.
1645     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
1646         isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) &&
1647         isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1648       return true;
1649   }
1650   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
1651   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
1652     if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), TD, Depth, Q) &&
1653         isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), TD, Depth, Q))
1654       return true;
1655   }
1656
1657   if (!BitWidth) return false;
1658   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1659   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1660   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1661   return KnownOne != 0;
1662 }
1663
1664 /// Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use this predicate to
1665 /// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
1666 /// cannot have.
1667 ///
1668 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
1669 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
1670 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
1671 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
1672 /// for all of the elements in the vector.
1673 bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
1674                        const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1675                        const Query &Q) {
1676   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1677   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1678   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1679 }
1680
1681
1682
1683 /// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
1684 /// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign bit
1685 /// (itself), but other cases can give us information. For example, immediately
1686 /// after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all equal to each
1687 /// other, so we return 3.
1688 ///
1689 /// 'Op' must have a scalar integer type.
1690 ///
1691 unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
1692                             unsigned Depth, const Query &Q) {
1693   assert((TD || V->getType()->isIntOrIntVectorTy()) &&
1694          "ComputeNumSignBits requires a DataLayout object to operate "
1695          "on non-integer values!");
1696   Type *Ty = V->getType();
1697   unsigned TyBits = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) :
1698                          Ty->getScalarSizeInBits();
1699   unsigned Tmp, Tmp2;
1700   unsigned FirstAnswer = 1;
1701
1702   // Note that ConstantInt is handled by the general computeKnownBits case
1703   // below.
1704
1705   if (Depth == 6)
1706     return 1;  // Limit search depth.
1707
1708   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
1709   switch (Operator::getOpcode(V)) {
1710   default: break;
1711   case Instruction::SExt:
1712     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1713     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q) + Tmp;
1714
1715   case Instruction::AShr: {
1716     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1717     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
1718     const APInt *ShAmt;
1719     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1720       Tmp += ShAmt->getZExtValue();
1721       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
1722     }
1723     return Tmp;
1724   }
1725   case Instruction::Shl: {
1726     const APInt *ShAmt;
1727     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1728       // shl destroys sign bits.
1729       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1730       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
1731       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
1732           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
1733       return Tmp - Tmp2;
1734     }
1735     break;
1736   }
1737   case Instruction::And:
1738   case Instruction::Or:
1739   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
1740     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
1741     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1742     if (Tmp != 1) {
1743       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1744       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
1745       // We computed what we know about the sign bits as our first
1746       // answer. Now proceed to the generic code that uses
1747       // computeKnownBits, and pick whichever answer is better.
1748     }
1749     break;
1750
1751   case Instruction::Select:
1752     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1753     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1754     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), TD, Depth+1, Q);
1755     return std::min(Tmp, Tmp2);
1756
1757   case Instruction::Add:
1758     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1759     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1760     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1761     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1762
1763     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
1764     if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1)))
1765       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
1766         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1767         computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1768
1769         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1770         // sign bits set.
1771         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1772           return TyBits;
1773
1774         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
1775         // out of the result.
1776         if (KnownZero.isNegative())
1777           return Tmp;
1778       }
1779
1780     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1781     if (Tmp2 == 1) return 1;
1782     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1783
1784   case Instruction::Sub:
1785     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1786     if (Tmp2 == 1) return 1;
1787
1788     // Handle NEG.
1789     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
1790       if (CLHS->isNullValue()) {
1791         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1792         computeKnownBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1793         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1794         // sign bits set.
1795         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1796           return TyBits;
1797
1798         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
1799         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
1800         if (KnownZero.isNegative())
1801           return Tmp2;
1802
1803         // Otherwise, we treat this like a SUB.
1804       }
1805
1806     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1807     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1808     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1809     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1810     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1811
1812   case Instruction::PHI: {
1813     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
1814     // Don't analyze large in-degree PHIs.
1815     if (PN->getNumIncomingValues() > 4) break;
1816
1817     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
1818     // because of our depth threshold.
1819     Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), TD, Depth+1, Q);
1820     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1821       if (Tmp == 1) return Tmp;
1822       Tmp = std::min(Tmp,
1823                      ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), TD,
1824                                         Depth+1, Q));
1825     }
1826     return Tmp;
1827   }
1828
1829   case Instruction::Trunc:
1830     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
1831     // case for targets like X86.
1832     break;
1833   }
1834
1835   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
1836   // use this information.
1837   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1838   APInt Mask;
1839   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1840
1841   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
1842     Mask = KnownZero;
1843   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
1844     Mask = KnownOne;
1845   } else {
1846     // Nothing known.
1847     return FirstAnswer;
1848   }
1849
1850   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
1851   // the number of identical bits in the top of the input value.
1852   Mask = ~Mask;
1853   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
1854   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
1855   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
1856   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
1857 }
1858
1859 /// This function computes the integer multiple of Base that equals V.
1860 /// If successful, it returns true and returns the multiple in
1861 /// Multiple. If unsuccessful, it returns false. It looks
1862 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
1863 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
1864                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
1865   const unsigned MaxDepth = 6;
1866
1867   assert(V && "No Value?");
1868   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
1869   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not integer or pointer type!");
1870
1871   Type *T = V->getType();
1872
1873   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
1874
1875   if (Base == 0)
1876     return false;
1877
1878   if (Base == 1) {
1879     Multiple = V;
1880     return true;
1881   }
1882
1883   ConstantExpr *CO = dyn_cast<ConstantExpr>(V);
1884   Constant *BaseVal = ConstantInt::get(T, Base);
1885   if (CO && CO == BaseVal) {
1886     // Multiple is 1.
1887     Multiple = ConstantInt::get(T, 1);
1888     return true;
1889   }
1890
1891   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
1892     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
1893     return true;
1894   }
1895
1896   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
1897
1898   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1899   if (!I) return false;
1900
1901   switch (I->getOpcode()) {
1902   default: break;
1903   case Instruction::SExt:
1904     if (!LookThroughSExt) return false;
1905     // otherwise fall through to ZExt
1906   case Instruction::ZExt:
1907     return ComputeMultiple(I->getOperand(0), Base, Multiple,
1908                            LookThroughSExt, Depth+1);
1909   case Instruction::Shl:
1910   case Instruction::Mul: {
1911     Value *Op0 = I->getOperand(0);
1912     Value *Op1 = I->getOperand(1);
1913
1914     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1915       ConstantInt *Op1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
1916       if (!Op1CI) return false;
1917       // Turn Op0 << Op1 into Op0 * 2^Op1
1918       APInt Op1Int = Op1CI->getValue();
1919       uint64_t BitToSet = Op1Int.getLimitedValue(Op1Int.getBitWidth() - 1);
1920       APInt API(Op1Int.getBitWidth(), 0);
1921       API.setBit(BitToSet);
1922       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
1923     }
1924
1925     Value *Mul0 = nullptr;
1926     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1927       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
1928         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
1929           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1930               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1931             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
1932           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1933               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1934             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
1935
1936           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
1937           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
1938           return true;
1939         }
1940
1941       if (ConstantInt *Mul0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul0))
1942         if (Mul0CI->getValue() == 1) {
1943           // V == Base * Op1, so return Op1
1944           Multiple = Op1;
1945           return true;
1946         }
1947     }
1948
1949     Value *Mul1 = nullptr;
1950     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1951       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
1952         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
1953           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1954               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1955             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
1956           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1957               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1958             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
1959
1960           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
1961           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
1962           return true;
1963         }
1964
1965       if (ConstantInt *Mul1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul1))
1966         if (Mul1CI->getValue() == 1) {
1967           // V == Base * Op0, so return Op0
1968           Multiple = Op0;
1969           return true;
1970         }
1971     }
1972   }
1973   }
1974
1975   // We could not determine if V is a multiple of Base.
1976   return false;
1977 }
1978
1979 /// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
1980 /// -0.0.
1981 ///
1982 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
1983 /// rounding modes!
1984 ///
1985 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
1986   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
1987     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
1988
1989   if (Depth == 6)
1990     return 1;  // Limit search depth.
1991
1992   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1993   if (!I) return false;
1994
1995   // Check if the nsz fast-math flag is set
1996   if (const FPMathOperator *FPO = dyn_cast<FPMathOperator>(I))
1997     if (FPO->hasNoSignedZeros())
1998       return true;
1999
2000   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2001   if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd)
2002     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1)))
2003       if (CFP->isNullValue())
2004         return true;
2005
2006   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2007   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2008     return true;
2009
2010   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2011     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
2012     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2013       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
2014
2015   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2016     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2017       if (F->isDeclaration()) {
2018         // abs(x) != -0.0
2019         if (F->getName() == "abs") return true;
2020         // fabs[lf](x) != -0.0
2021         if (F->getName() == "fabs") return true;
2022         if (F->getName() == "fabsf") return true;
2023         if (F->getName() == "fabsl") return true;
2024         if (F->getName() == "sqrt" || F->getName() == "sqrtf" ||
2025             F->getName() == "sqrtl")
2026           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
2027       }
2028     }
2029
2030   return false;
2031 }
2032
2033 /// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
2034 /// return the i8 value that it is represented with.  This is
2035 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
2036 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
2037 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
2038 Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
2039   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
2040   if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
2041
2042   // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
2043   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2044     if (C->isNullValue())
2045       return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
2046
2047   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
2048   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0.
2049   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
2050     if (CFP->getType()->isFloatTy())
2051       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
2052     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
2053       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
2054     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
2055   }
2056
2057   // We can handle constant integers that are power of two in size and a
2058   // multiple of 8 bits.
2059   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
2060     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2061     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
2062       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
2063       // same at all levels.
2064       APInt Val = CI->getValue();
2065       APInt Val2;
2066       while (Val.getBitWidth() != 8) {
2067         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
2068         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
2069         Val2 = Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2070         Val = Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2071
2072         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
2073         if (Val != Val2)
2074           return nullptr;
2075       }
2076       return ConstantInt::get(V->getContext(), Val);
2077     }
2078   }
2079
2080   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
2081   // also splatable.
2082   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
2083     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
2084     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
2085     if (!Val)
2086       return nullptr;
2087
2088     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
2089       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
2090         return nullptr;
2091
2092     return Val;
2093   }
2094
2095   // Conceptually, we could handle things like:
2096   //   %a = zext i8 %X to i16
2097   //   %b = shl i16 %a, 8
2098   //   %c = or i16 %a, %b
2099   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
2100   // worth worrying about.
2101   return nullptr;
2102 }
2103
2104
2105 // This is the recursive version of BuildSubAggregate. It takes a few different
2106 // arguments. Idxs is the index within the nested struct From that we are
2107 // looking at now (which is of type IndexedType). IdxSkip is the number of
2108 // indices from Idxs that should be left out when inserting into the resulting
2109 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
2110 // build on that.
2111 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
2112                                 SmallVectorImpl<unsigned> &Idxs,
2113                                 unsigned IdxSkip,
2114                                 Instruction *InsertBefore) {
2115   llvm::StructType *STy = dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
2116   if (STy) {
2117     // Save the original To argument so we can modify it
2118     Value *OrigTo = To;
2119     // General case, the type indexed by Idxs is a struct
2120     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
2121       // Process each struct element recursively
2122       Idxs.push_back(i);
2123       Value *PrevTo = To;
2124       To = BuildSubAggregate(From, To, STy->getElementType(i), Idxs, IdxSkip,
2125                              InsertBefore);
2126       Idxs.pop_back();
2127       if (!To) {
2128         // Couldn't find any inserted value for this index? Cleanup
2129         while (PrevTo != OrigTo) {
2130           InsertValueInst* Del = cast<InsertValueInst>(PrevTo);
2131           PrevTo = Del->getAggregateOperand();
2132           Del->eraseFromParent();
2133         }
2134         // Stop processing elements
2135         break;
2136       }
2137     }
2138     // If we successfully found a value for each of our subaggregates
2139     if (To)
2140       return To;
2141   }
2142   // Base case, the type indexed by SourceIdxs is not a struct, or not all of
2143   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
2144   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
2145   // we might be able to find the complete struct somewhere.
2146
2147   // Find the value that is at that particular spot
2148   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
2149
2150   if (!V)
2151     return nullptr;
2152
2153   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
2154   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
2155                                        "tmp", InsertBefore);
2156 }
2157
2158 // This helper takes a nested struct and extracts a part of it (which is again a
2159 // struct) into a new value. For example, given the struct:
2160 // { a, { b, { c, d }, e } }
2161 // and the indices "1, 1" this returns
2162 // { c, d }.
2163 //
2164 // It does this by inserting an insertvalue for each element in the resulting
2165 // struct, as opposed to just inserting a single struct. This will only work if
2166 // each of the elements of the substruct are known (ie, inserted into From by an
2167 // insertvalue instruction somewhere).
2168 //
2169 // All inserted insertvalue instructions are inserted before InsertBefore
2170 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2171                                 Instruction *InsertBefore) {
2172   assert(InsertBefore && "Must have someplace to insert!");
2173   Type *IndexedType = ExtractValueInst::getIndexedType(From->getType(),
2174                                                              idx_range);
2175   Value *To = UndefValue::get(IndexedType);
2176   SmallVector<unsigned, 10> Idxs(idx_range.begin(), idx_range.end());
2177   unsigned IdxSkip = Idxs.size();
2178
2179   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
2180 }
2181
2182 /// Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
2183 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
2184 /// were inserted directly into the aggregrate.
2185 ///
2186 /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
2187 /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
2188 Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2189                                Instruction *InsertBefore) {
2190   // Nothing to index? Just return V then (this is useful at the end of our
2191   // recursion).
2192   if (idx_range.empty())
2193     return V;
2194   // We have indices, so V should have an indexable type.
2195   assert((V->getType()->isStructTy() || V->getType()->isArrayTy()) &&
2196          "Not looking at a struct or array?");
2197   assert(ExtractValueInst::getIndexedType(V->getType(), idx_range) &&
2198          "Invalid indices for type?");
2199
2200   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2201     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
2202     if (!C) return nullptr;
2203     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
2204   }
2205
2206   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
2207     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
2208     // requested indices
2209     const unsigned *req_idx = idx_range.begin();
2210     for (const unsigned *i = I->idx_begin(), *e = I->idx_end();
2211          i != e; ++i, ++req_idx) {
2212       if (req_idx == idx_range.end()) {
2213         // We can't handle this without inserting insertvalues
2214         if (!InsertBefore)
2215           return nullptr;
2216
2217         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
2218         // this specially. For example,
2219         // %A = insertvalue { i32, {i32, i32 } } undef, i32 10, 1, 0
2220         // %B = insertvalue { i32, {i32, i32 } } %A, i32 11, 1, 1
2221         // %C = extractvalue {i32, { i32, i32 } } %B, 1
2222         // This can be changed into
2223         // %A = insertvalue {i32, i32 } undef, i32 10, 0
2224         // %C = insertvalue {i32, i32 } %A, i32 11, 1
2225         // which allows the unused 0,0 element from the nested struct to be
2226         // removed.
2227         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
2228                                  InsertBefore);
2229       }
2230
2231       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
2232       // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
2233       // looking for, then.
2234       if (*req_idx != *i)
2235         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
2236                                  InsertBefore);
2237     }
2238     // If we end up here, the indices of the insertvalue match with those
2239     // requested (though possibly only partially). Now we recursively look at
2240     // the inserted value, passing any remaining indices.
2241     return FindInsertedValue(I->getInsertedValueOperand(),
2242                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
2243                              InsertBefore);
2244   }
2245
2246   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
2247     // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
2248     // something else, we can extract from that something else directly instead.
2249     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
2250
2251     // Calculate the number of indices required
2252     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
2253     // Allocate some space to put the new indices in
2254     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
2255     Idxs.reserve(size);
2256     // Add indices from the extract value instruction
2257     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
2258
2259     // Add requested indices
2260     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
2261
2262     assert(Idxs.size() == size
2263            && "Number of indices added not correct?");
2264
2265     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
2266   }
2267   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
2268   // or load instruction)
2269   return nullptr;
2270 }
2271
2272 /// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
2273 /// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
2274 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
2275                                               const DataLayout *DL) {
2276   // Without DataLayout, conservatively assume 64-bit offsets, which is
2277   // the widest we support.
2278   unsigned BitWidth = DL ? DL->getPointerTypeSizeInBits(Ptr->getType()) : 64;
2279   APInt ByteOffset(BitWidth, 0);
2280   while (1) {
2281     if (Ptr->getType()->isVectorTy())
2282       break;
2283
2284     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
2285       if (DL) {
2286         APInt GEPOffset(BitWidth, 0);
2287         if (!GEP->accumulateConstantOffset(*DL, GEPOffset))
2288           break;
2289
2290         ByteOffset += GEPOffset;
2291       }
2292
2293       Ptr = GEP->getPointerOperand();
2294     } else if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast ||
2295                Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2296       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
2297     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
2298       if (GA->mayBeOverridden())
2299         break;
2300       Ptr = GA->getAliasee();
2301     } else {
2302       break;
2303     }
2304   }
2305   Offset = ByteOffset.getSExtValue();
2306   return Ptr;
2307 }
2308
2309
2310 /// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
2311 /// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str.
2312 /// If unsuccessful, it returns false.
2313 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
2314                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
2315   assert(V);
2316
2317   // Look through bitcast instructions and geps.
2318   V = V->stripPointerCasts();
2319
2320   // If the value is a GEP instructionor  constant expression, treat it as an
2321   // offset.
2322   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2323     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
2324     if (GEP->getNumOperands() != 3)
2325       return false;
2326
2327     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
2328     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
2329     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
2330     if (!AT || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
2331       return false;
2332
2333     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
2334     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
2335     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
2336     if (!FirstIdx || !FirstIdx->isZero())
2337       return false;
2338
2339     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
2340     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
2341     // the string.
2342     uint64_t StartIdx = 0;
2343     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
2344       StartIdx = CI->getZExtValue();
2345     else
2346       return false;
2347     return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx+Offset);
2348   }
2349
2350   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
2351   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
2352   // initializer is the array that we'll use for optimization.
2353   const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
2354   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer())
2355     return false;
2356
2357   // Handle the all-zeros case
2358   if (GV->getInitializer()->isNullValue()) {
2359     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
2360     // length of the string must be zero.
2361     Str = "";
2362     return true;
2363   }
2364
2365   // Must be a Constant Array
2366   const ConstantDataArray *Array =
2367     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
2368   if (!Array || !Array->isString())
2369     return false;
2370
2371   // Get the number of elements in the array
2372   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
2373
2374   // Start out with the entire array in the StringRef.
2375   Str = Array->getAsString();
2376
2377   if (Offset > NumElts)
2378     return false;
2379
2380   // Skip over 'offset' bytes.
2381   Str = Str.substr(Offset);
2382
2383   if (TrimAtNul) {
2384     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
2385     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
2386     // some other way that the string is length-bound.
2387     Str = Str.substr(0, Str.find('\0'));
2388   }
2389   return true;
2390 }
2391
2392 // These next two are very similar to the above, but also look through PHI
2393 // nodes.
2394 // TODO: See if we can integrate these two together.
2395
2396 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2397 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2398 static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSetImpl<PHINode*> &PHIs) {
2399   // Look through noop bitcast instructions.
2400   V = V->stripPointerCasts();
2401
2402   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
2403   // or we haven't.
2404   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2405     if (!PHIs.insert(PN).second)
2406       return ~0ULL;  // already in the set.
2407
2408     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
2409     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
2410     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2411       uint64_t Len = GetStringLengthH(PN->getIncomingValue(i), PHIs);
2412       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
2413
2414       if (Len == ~0ULL) continue;
2415
2416       if (Len != LenSoFar && LenSoFar != ~0ULL)
2417         return 0;    // Disagree -> unknown.
2418       LenSoFar = Len;
2419     }
2420
2421     // Success, all agree.
2422     return LenSoFar;
2423   }
2424
2425   // strlen(select(c,x,y)) -> strlen(x) ^ strlen(y)
2426   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
2427     uint64_t Len1 = GetStringLengthH(SI->getTrueValue(), PHIs);
2428     if (Len1 == 0) return 0;
2429     uint64_t Len2 = GetStringLengthH(SI->getFalseValue(), PHIs);
2430     if (Len2 == 0) return 0;
2431     if (Len1 == ~0ULL) return Len2;
2432     if (Len2 == ~0ULL) return Len1;
2433     if (Len1 != Len2) return 0;
2434     return Len1;
2435   }
2436
2437   // Otherwise, see if we can read the string.
2438   StringRef StrData;
2439   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
2440     return 0;
2441
2442   return StrData.size()+1;
2443 }
2444
2445 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2446 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2447 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
2448   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
2449
2450   SmallPtrSet<PHINode*, 32> PHIs;
2451   uint64_t Len = GetStringLengthH(V, PHIs);
2452   // If Len is ~0ULL, we had an infinite phi cycle: this is dead code, so return
2453   // an empty string as a length.
2454   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
2455 }
2456
2457 Value *
2458 llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
2459   if (!V->getType()->isPointerTy())
2460     return V;
2461   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
2462     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2463       V = GEP->getPointerOperand();
2464     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast ||
2465                Operator::getOpcode(V) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2466       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
2467     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
2468       if (GA->mayBeOverridden())
2469         return V;
2470       V = GA->getAliasee();
2471     } else {
2472       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
2473       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2474         // TODO: Acquire a DominatorTree and AssumptionTracker and use them.
2475         if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, TD, nullptr)) {
2476           V = Simplified;
2477           continue;
2478         }
2479
2480       return V;
2481     }
2482     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
2483   }
2484   return V;
2485 }
2486
2487 void
2488 llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
2489                            SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
2490                            const DataLayout *TD,
2491                            unsigned MaxLookup) {
2492   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
2493   SmallVector<Value *, 4> Worklist;
2494   Worklist.push_back(V);
2495   do {
2496     Value *P = Worklist.pop_back_val();
2497     P = GetUnderlyingObject(P, TD, MaxLookup);
2498
2499     if (!Visited.insert(P).second)
2500       continue;
2501
2502     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
2503       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
2504       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
2505       continue;
2506     }
2507
2508     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
2509       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2510         Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
2511       continue;
2512     }
2513
2514     Objects.push_back(P);
2515   } while (!Worklist.empty());
2516 }
2517
2518 /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
2519 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
2520   for (const User *U : V->users()) {
2521     const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U);
2522     if (!II) return false;
2523
2524     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
2525         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
2526       return false;
2527   }
2528   return true;
2529 }
2530
2531 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
2532                                         const DataLayout *TD) {
2533   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
2534   if (!Inst)
2535     return false;
2536
2537   for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
2538     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(i)))
2539       if (C->canTrap())
2540         return false;
2541
2542   switch (Inst->getOpcode()) {
2543   default:
2544     return true;
2545   case Instruction::UDiv:
2546   case Instruction::URem: {
2547     // x / y is undefined if y == 0.
2548     const APInt *V;
2549     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(V)))
2550       return *V != 0;
2551     return false;
2552   }
2553   case Instruction::SDiv:
2554   case Instruction::SRem: {
2555     // x / y is undefined if y == 0 or x == INT_MIN and y == -1
2556     const APInt *X, *Y;
2557     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(Y))) {
2558       if (*Y != 0) {
2559         if (*Y == -1) {
2560           // The numerator can't be MinSignedValue if the denominator is -1.
2561           if (match(Inst->getOperand(0), m_APInt(X)))
2562             return !Y->isMinSignedValue();
2563           // The numerator *might* be MinSignedValue.
2564           return false;
2565         }
2566         // The denominator is not 0 or -1, it's safe to proceed.
2567         return true;
2568       }
2569     }
2570     return false;
2571   }
2572   case Instruction::Load: {
2573     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
2574     if (!LI->isUnordered() ||
2575         // Speculative load may create a race that did not exist in the source.
2576         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeThread))
2577       return false;
2578     return LI->getPointerOperand()->isDereferenceablePointer(TD);
2579   }
2580   case Instruction::Call: {
2581     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
2582       switch (II->getIntrinsicID()) {
2583       // These synthetic intrinsics have no side-effects and just mark
2584       // information about their operands.
2585       // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
2586       // should be considered at least *safe* to speculate...
2587       case Intrinsic::dbg_declare:
2588       case Intrinsic::dbg_value:
2589         return true;
2590
2591       case Intrinsic::bswap:
2592       case Intrinsic::ctlz:
2593       case Intrinsic::ctpop:
2594       case Intrinsic::cttz:
2595       case Intrinsic::objectsize:
2596       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2597       case Intrinsic::smul_with_overflow:
2598       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2599       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2600       case Intrinsic::umul_with_overflow:
2601       case Intrinsic::usub_with_overflow:
2602         return true;
2603       // Sqrt should be OK, since the llvm sqrt intrinsic isn't defined to set
2604       // errno like libm sqrt would.
2605       case Intrinsic::sqrt:
2606       case Intrinsic::fma:
2607       case Intrinsic::fmuladd:
2608       case Intrinsic::fabs:
2609       case Intrinsic::minnum:
2610       case Intrinsic::maxnum:
2611         return true;
2612       // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
2613       // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
2614       // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
2615       // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
2616       default: break;
2617       }
2618     }
2619     return false; // The called function could have undefined behavior or
2620                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
2621   }
2622   case Instruction::VAArg:
2623   case Instruction::Alloca:
2624   case Instruction::Invoke:
2625   case Instruction::PHI:
2626   case Instruction::Store:
2627   case Instruction::Ret:
2628   case Instruction::Br:
2629   case Instruction::IndirectBr:
2630   case Instruction::Switch:
2631   case Instruction::Unreachable:
2632   case Instruction::Fence:
2633   case Instruction::LandingPad:
2634   case Instruction::AtomicRMW:
2635   case Instruction::AtomicCmpXchg:
2636   case Instruction::Resume:
2637     return false; // Misc instructions which have effects
2638   }
2639 }
2640
2641 /// Return true if we know that the specified value is never null.
2642 bool llvm::isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
2643   // Alloca never returns null, malloc might.
2644   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
2645
2646   // A byval, inalloca, or nonnull argument is never null.
2647   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2648     return A->hasByValOrInAllocaAttr() || A->hasNonNullAttr();
2649
2650   // Global values are not null unless extern weak.
2651   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
2652     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
2653
2654   // A Load tagged w/nonnull metadata is never null. 
2655   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
2656     return LI->getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull);
2657
2658   if (ImmutableCallSite CS = V)
2659     if (CS.isReturnNonNull())
2660       return true;
2661
2662   // operator new never returns null.
2663   if (isOperatorNewLikeFn(V, TLI, /*LookThroughBitCast=*/true))
2664     return true;
2665
2666   return false;
2667 }