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