[ValueTracking] refactor: extract method haveNoCommonBitsSet
[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/ADT/SmallPtrSet.h"
17 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
18 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
19 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
20 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
21 #include "llvm/IR/CallSite.h"
22 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
23 #include "llvm/IR/Constants.h"
24 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
25 #include "llvm/IR/Dominators.h"
26 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
27 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
28 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
29 #include "llvm/IR/Instructions.h"
30 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
31 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
32 #include "llvm/IR/Metadata.h"
33 #include "llvm/IR/Operator.h"
34 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
35 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
36 #include "llvm/Support/Debug.h"
37 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
38 #include <cstring>
39 using namespace llvm;
40 using namespace llvm::PatternMatch;
41
42 const unsigned MaxDepth = 6;
43
44 /// Enable an experimental feature to leverage information about dominating
45 /// conditions to compute known bits.  The individual options below control how
46 /// hard we search.  The defaults are choosen to be fairly aggressive.  If you
47 /// run into compile time problems when testing, scale them back and report
48 /// your findings.
49 static cl::opt<bool> EnableDomConditions("value-tracking-dom-conditions",
50                                          cl::Hidden, cl::init(false));
51
52 // This is expensive, so we only do it for the top level query value.
53 // (TODO: evaluate cost vs profit, consider higher thresholds)
54 static cl::opt<unsigned> DomConditionsMaxDepth("dom-conditions-max-depth",
55                                                cl::Hidden, cl::init(1));
56
57 /// How many dominating blocks should be scanned looking for dominating
58 /// conditions?
59 static cl::opt<unsigned> DomConditionsMaxDomBlocks("dom-conditions-dom-blocks",
60                                                    cl::Hidden,
61                                                    cl::init(20000));
62
63 // Controls the number of uses of the value searched for possible
64 // dominating comparisons.
65 static cl::opt<unsigned> DomConditionsMaxUses("dom-conditions-max-uses",
66                                               cl::Hidden, cl::init(2000));
67
68 // If true, don't consider only compares whose only use is a branch.
69 static cl::opt<bool> DomConditionsSingleCmpUse("dom-conditions-single-cmp-use",
70                                                cl::Hidden, cl::init(false));
71
72 /// Returns the bitwidth of the given scalar or pointer type (if unknown returns
73 /// 0). For vector types, returns the element type's bitwidth.
74 static unsigned getBitWidth(Type *Ty, const DataLayout &DL) {
75   if (unsigned BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits())
76     return BitWidth;
77
78   return DL.getPointerTypeSizeInBits(Ty);
79 }
80
81 // Many of these functions have internal versions that take an assumption
82 // exclusion set. This is because of the potential for mutual recursion to
83 // cause computeKnownBits to repeatedly visit the same assume intrinsic. The
84 // classic case of this is assume(x = y), which will attempt to determine
85 // bits in x from bits in y, which will attempt to determine bits in y from
86 // bits in x, etc. Regarding the mutual recursion, computeKnownBits can call
87 // isKnownNonZero, which calls computeKnownBits and ComputeSignBit and
88 // isKnownToBeAPowerOfTwo (all of which can call computeKnownBits), and so on.
89 typedef SmallPtrSet<const Value *, 8> ExclInvsSet;
90
91 namespace {
92 // Simplifying using an assume can only be done in a particular control-flow
93 // context (the context instruction provides that context). If an assume and
94 // the context instruction are not in the same block then the DT helps in
95 // figuring out if we can use it.
96 struct Query {
97   ExclInvsSet ExclInvs;
98   AssumptionCache *AC;
99   const Instruction *CxtI;
100   const DominatorTree *DT;
101
102   Query(AssumptionCache *AC = nullptr, const Instruction *CxtI = nullptr,
103         const DominatorTree *DT = nullptr)
104       : AC(AC), CxtI(CxtI), DT(DT) {}
105
106   Query(const Query &Q, const Value *NewExcl)
107       : ExclInvs(Q.ExclInvs), AC(Q.AC), CxtI(Q.CxtI), DT(Q.DT) {
108     ExclInvs.insert(NewExcl);
109   }
110 };
111 } // end anonymous namespace
112
113 // Given the provided Value and, potentially, a context instruction, return
114 // the preferred context instruction (if any).
115 static const Instruction *safeCxtI(const Value *V, const Instruction *CxtI) {
116   // If we've been provided with a context instruction, then use that (provided
117   // it has been inserted).
118   if (CxtI && CxtI->getParent())
119     return CxtI;
120
121   // If the value is really an already-inserted instruction, then use that.
122   CxtI = dyn_cast<Instruction>(V);
123   if (CxtI && CxtI->getParent())
124     return CxtI;
125
126   return nullptr;
127 }
128
129 static void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
130                              const DataLayout &DL, unsigned Depth,
131                              const Query &Q);
132
133 void llvm::computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
134                             const DataLayout &DL, unsigned Depth,
135                             AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
136                             const DominatorTree *DT) {
137   ::computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
138                      Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
139 }
140
141 bool llvm::haveNoCommonBitsSet(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout &DL,
142                                AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
143                                const DominatorTree *DT) {
144   assert(LHS->getType() == RHS->getType() &&
145          "LHS and RHS should have the same type");
146   assert(LHS->getType()->isIntOrIntVectorTy() &&
147          "LHS and RHS should be integers");
148   IntegerType *IT = cast<IntegerType>(LHS->getType()->getScalarType());
149   APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0), LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
150   APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0), RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
151   computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, 0, AC, CxtI, DT);
152   computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, 0, AC, CxtI, DT);
153   return (LHSKnownZero | RHSKnownZero).isAllOnesValue();
154 }
155
156 static void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
157                            const DataLayout &DL, unsigned Depth,
158                            const Query &Q);
159
160 void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
161                           const DataLayout &DL, unsigned Depth,
162                           AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
163                           const DominatorTree *DT) {
164   ::ComputeSignBit(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
165                    Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
166 }
167
168 static bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
169                                    const Query &Q, const DataLayout &DL);
170
171 bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, const DataLayout &DL, bool OrZero,
172                                   unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
173                                   const Instruction *CxtI,
174                                   const DominatorTree *DT) {
175   return ::isKnownToBeAPowerOfTwo(V, OrZero, Depth,
176                                   Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT), DL);
177 }
178
179 static bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
180                            const Query &Q);
181
182 bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
183                           AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
184                           const DominatorTree *DT) {
185   return ::isKnownNonZero(V, DL, Depth, Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
186 }
187
188 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout &DL,
189                               unsigned Depth, const Query &Q);
190
191 bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout &DL,
192                              unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
193                              const Instruction *CxtI, const DominatorTree *DT) {
194   return ::MaskedValueIsZero(V, Mask, DL, Depth,
195                              Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
196 }
197
198 static unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout &DL,
199                                    unsigned Depth, const Query &Q);
200
201 unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout &DL,
202                                   unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
203                                   const Instruction *CxtI,
204                                   const DominatorTree *DT) {
205   return ::ComputeNumSignBits(V, DL, Depth, Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
206 }
207
208 static void computeKnownBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
209                                    APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
210                                    APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
211                                    const DataLayout &DL, unsigned Depth,
212                                    const Query &Q) {
213   if (!Add) {
214     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
215       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
216       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
217       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
218       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
219         unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
220         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
221         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
222         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
223         computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
224
225         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
226         // output top bits are zero, because we now know that the output is
227         // from [0-C].
228         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
229           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
230           // Top bits known zero.
231           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2);
232         }
233       }
234     }
235   }
236
237   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
238
239   // If an initial sequence of bits in the result is not needed, the
240   // corresponding bits in the operands are not needed.
241   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
242   computeKnownBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, Depth + 1, Q);
243   computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
244
245   // Carry in a 1 for a subtract, rather than a 0.
246   APInt CarryIn(BitWidth, 0);
247   if (!Add) {
248     // Sum = LHS + ~RHS + 1
249     std::swap(KnownZero2, KnownOne2);
250     CarryIn.setBit(0);
251   }
252
253   APInt PossibleSumZero = ~LHSKnownZero + ~KnownZero2 + CarryIn;
254   APInt PossibleSumOne = LHSKnownOne + KnownOne2 + CarryIn;
255
256   // Compute known bits of the carry.
257   APInt CarryKnownZero = ~(PossibleSumZero ^ LHSKnownZero ^ KnownZero2);
258   APInt CarryKnownOne = PossibleSumOne ^ LHSKnownOne ^ KnownOne2;
259
260   // Compute set of known bits (where all three relevant bits are known).
261   APInt LHSKnown = LHSKnownZero | LHSKnownOne;
262   APInt RHSKnown = KnownZero2 | KnownOne2;
263   APInt CarryKnown = CarryKnownZero | CarryKnownOne;
264   APInt Known = LHSKnown & RHSKnown & CarryKnown;
265
266   assert((PossibleSumZero & Known) == (PossibleSumOne & Known) &&
267          "known bits of sum differ");
268
269   // Compute known bits of the result.
270   KnownZero = ~PossibleSumOne & Known;
271   KnownOne = PossibleSumOne & Known;
272
273   // Are we still trying to solve for the sign bit?
274   if (!Known.isNegative()) {
275     if (NSW) {
276       // Adding two non-negative numbers, or subtracting a negative number from
277       // a non-negative one, can't wrap into negative.
278       if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
279         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
280       // Adding two negative numbers, or subtracting a non-negative number from
281       // a negative one, can't wrap into non-negative.
282       else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
283         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
284     }
285   }
286 }
287
288 static void computeKnownBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
289                                 APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
290                                 APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
291                                 const DataLayout &DL, unsigned Depth,
292                                 const Query &Q) {
293   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
294   computeKnownBits(Op1, KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
295   computeKnownBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
296
297   bool isKnownNegative = false;
298   bool isKnownNonNegative = false;
299   // If the multiplication is known not to overflow, compute the sign bit.
300   if (NSW) {
301     if (Op0 == Op1) {
302       // The product of a number with itself is non-negative.
303       isKnownNonNegative = true;
304     } else {
305       bool isKnownNonNegativeOp1 = KnownZero.isNegative();
306       bool isKnownNonNegativeOp0 = KnownZero2.isNegative();
307       bool isKnownNegativeOp1 = KnownOne.isNegative();
308       bool isKnownNegativeOp0 = KnownOne2.isNegative();
309       // The product of two numbers with the same sign is non-negative.
310       isKnownNonNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNegativeOp0) ||
311         (isKnownNonNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0);
312       // The product of a negative number and a non-negative number is either
313       // negative or zero.
314       if (!isKnownNonNegative)
315         isKnownNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0 &&
316                            isKnownNonZero(Op0, DL, Depth, Q)) ||
317                           (isKnownNegativeOp0 && isKnownNonNegativeOp1 &&
318                            isKnownNonZero(Op1, DL, Depth, Q));
319     }
320   }
321
322   // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
323   // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
324   // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
325   // interesting case of alignment computation.
326   KnownOne.clearAllBits();
327   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
328                     KnownZero2.countTrailingOnes();
329   unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
330                              KnownZero2.countLeadingOnes(),
331                              BitWidth) - BitWidth;
332
333   TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
334   LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
335   KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
336               APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
337
338   // Only make use of no-wrap flags if we failed to compute the sign bit
339   // directly.  This matters if the multiplication always overflows, in
340   // which case we prefer to follow the result of the direct computation,
341   // though as the program is invoking undefined behaviour we can choose
342   // whatever we like here.
343   if (isKnownNonNegative && !KnownOne.isNegative())
344     KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
345   else if (isKnownNegative && !KnownZero.isNegative())
346     KnownOne.setBit(BitWidth - 1);
347 }
348
349 void llvm::computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
350                                              APInt &KnownZero) {
351   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
352   unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
353   assert(NumRanges >= 1);
354
355   // Use the high end of the ranges to find leading zeros.
356   unsigned MinLeadingZeros = BitWidth;
357   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
358     ConstantInt *Lower =
359         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 0));
360     ConstantInt *Upper =
361         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 1));
362     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
363     if (Range.isWrappedSet())
364       MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
365     unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
366     MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
367   }
368
369   KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
370 }
371
372 static bool isEphemeralValueOf(Instruction *I, const Value *E) {
373   SmallVector<const Value *, 16> WorkSet(1, I);
374   SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
375   SmallPtrSet<const Value *, 16> EphValues;
376
377   while (!WorkSet.empty()) {
378     const Value *V = WorkSet.pop_back_val();
379     if (!Visited.insert(V).second)
380       continue;
381
382     // If all uses of this value are ephemeral, then so is this value.
383     bool FoundNEUse = false;
384     for (const User *I : V->users())
385       if (!EphValues.count(I)) {
386         FoundNEUse = true;
387         break;
388       }
389
390     if (!FoundNEUse) {
391       if (V == E)
392         return true;
393
394       EphValues.insert(V);
395       if (const User *U = dyn_cast<User>(V))
396         for (User::const_op_iterator J = U->op_begin(), JE = U->op_end();
397              J != JE; ++J) {
398           if (isSafeToSpeculativelyExecute(*J))
399             WorkSet.push_back(*J);
400         }
401     }
402   }
403
404   return false;
405 }
406
407 // Is this an intrinsic that cannot be speculated but also cannot trap?
408 static bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I) {
409   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
410     if (Function *F = CI->getCalledFunction())
411       switch (F->getIntrinsicID()) {
412       default: break;
413       // FIXME: This list is repeated from NoTTI::getIntrinsicCost.
414       case Intrinsic::assume:
415       case Intrinsic::dbg_declare:
416       case Intrinsic::dbg_value:
417       case Intrinsic::invariant_start:
418       case Intrinsic::invariant_end:
419       case Intrinsic::lifetime_start:
420       case Intrinsic::lifetime_end:
421       case Intrinsic::objectsize:
422       case Intrinsic::ptr_annotation:
423       case Intrinsic::var_annotation:
424         return true;
425       }
426
427   return false;
428 }
429
430 static bool isValidAssumeForContext(Value *V, const Query &Q) {
431   Instruction *Inv = cast<Instruction>(V);
432
433   // There are two restrictions on the use of an assume:
434   //  1. The assume must dominate the context (or the control flow must
435   //     reach the assume whenever it reaches the context).
436   //  2. The context must not be in the assume's set of ephemeral values
437   //     (otherwise we will use the assume to prove that the condition
438   //     feeding the assume is trivially true, thus causing the removal of
439   //     the assume).
440
441   if (Q.DT) {
442     if (Q.DT->dominates(Inv, Q.CxtI)) {
443       return true;
444     } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
445       // The context comes first, but they're both in the same block. Make sure
446       // there is nothing in between that might interrupt the control flow.
447       for (BasicBlock::const_iterator I =
448              std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
449                                       IE(Inv); I != IE; ++I)
450         if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) && !isAssumeLikeIntrinsic(I))
451           return false;
452
453       return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
454     }
455
456     return false;
457   }
458
459   // When we don't have a DT, we do a limited search...
460   if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getSinglePredecessor()) {
461     return true;
462   } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
463     // Search forward from the assume until we reach the context (or the end
464     // of the block); the common case is that the assume will come first.
465     for (BasicBlock::iterator I = std::next(BasicBlock::iterator(Inv)),
466          IE = Inv->getParent()->end(); I != IE; ++I)
467       if (I == Q.CxtI)
468         return true;
469
470     // The context must come first...
471     for (BasicBlock::const_iterator I =
472            std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
473                                     IE(Inv); I != IE; ++I)
474       if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I) && !isAssumeLikeIntrinsic(I))
475         return false;
476
477     return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
478   }
479
480   return false;
481 }
482
483 bool llvm::isValidAssumeForContext(const Instruction *I,
484                                    const Instruction *CxtI,
485                                    const DominatorTree *DT) {
486   return ::isValidAssumeForContext(const_cast<Instruction *>(I),
487                                    Query(nullptr, CxtI, DT));
488 }
489
490 template<typename LHS, typename RHS>
491 inline match_combine_or<CmpClass_match<LHS, RHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>,
492                         CmpClass_match<RHS, LHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>>
493 m_c_ICmp(ICmpInst::Predicate &Pred, const LHS &L, const RHS &R) {
494   return m_CombineOr(m_ICmp(Pred, L, R), m_ICmp(Pred, R, L));
495 }
496
497 template<typename LHS, typename RHS>
498 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::And>,
499                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::And>>
500 m_c_And(const LHS &L, const RHS &R) {
501   return m_CombineOr(m_And(L, R), m_And(R, L));
502 }
503
504 template<typename LHS, typename RHS>
505 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Or>,
506                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Or>>
507 m_c_Or(const LHS &L, const RHS &R) {
508   return m_CombineOr(m_Or(L, R), m_Or(R, L));
509 }
510
511 template<typename LHS, typename RHS>
512 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Xor>,
513                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Xor>>
514 m_c_Xor(const LHS &L, const RHS &R) {
515   return m_CombineOr(m_Xor(L, R), m_Xor(R, L));
516 }
517
518 /// Compute known bits in 'V' under the assumption that the condition 'Cmp' is
519 /// true (at the context instruction.)  This is mostly a utility function for
520 /// the prototype dominating conditions reasoning below.
521 static void computeKnownBitsFromTrueCondition(Value *V, ICmpInst *Cmp,
522                                               APInt &KnownZero,
523                                               APInt &KnownOne,
524                                               const DataLayout &DL,
525                                               unsigned Depth, const Query &Q) {
526   Value *LHS = Cmp->getOperand(0);
527   Value *RHS = Cmp->getOperand(1);
528   // TODO: We could potentially be more aggressive here.  This would be worth
529   // evaluating.  If we can, explore commoning this code with the assume
530   // handling logic.
531   if (LHS != V && RHS != V)
532     return;
533
534   const unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
535
536   switch (Cmp->getPredicate()) {
537   default:
538     // We know nothing from this condition
539     break;
540   // TODO: implement unsigned bound from below (known one bits)
541   // TODO: common condition check implementations with assumes
542   // TODO: implement other patterns from assume (e.g. V & B == A)
543   case ICmpInst::ICMP_SGT:
544     if (LHS == V) {
545       APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
546       computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
547       if (KnownOneTemp.isAllOnesValue() || KnownZeroTemp.isNegative()) {
548         // We know that the sign bit is zero.
549         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
550       }
551     }
552     break;
553   case ICmpInst::ICMP_EQ:
554     if (LHS == V)
555       computeKnownBits(RHS, KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
556     else if (RHS == V)
557       computeKnownBits(LHS, KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
558     else
559       llvm_unreachable("missing use?");
560     break;
561   case ICmpInst::ICMP_ULE:
562     if (LHS == V) {
563       APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
564       computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
565       // The known zero bits carry over
566       unsigned SignBits = KnownZeroTemp.countLeadingOnes();
567       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, SignBits);
568     }
569     break;
570   case ICmpInst::ICMP_ULT:
571     if (LHS == V) {
572       APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
573       computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
574       // Whatever high bits in rhs are zero are known to be zero (if rhs is a
575       // power of 2, then one more).
576       unsigned SignBits = KnownZeroTemp.countLeadingOnes();
577       if (isKnownToBeAPowerOfTwo(RHS, false, Depth + 1, Query(Q, Cmp), DL))
578         SignBits++;
579       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, SignBits);
580     }
581     break;
582   };
583 }
584
585 /// Compute known bits in 'V' from conditions which are known to be true along
586 /// all paths leading to the context instruction.  In particular, look for
587 /// cases where one branch of an interesting condition dominates the context
588 /// instruction.  This does not do general dataflow.
589 /// NOTE: This code is EXPERIMENTAL and currently off by default.
590 static void computeKnownBitsFromDominatingCondition(Value *V, APInt &KnownZero,
591                                                     APInt &KnownOne,
592                                                     const DataLayout &DL,
593                                                     unsigned Depth,
594                                                     const Query &Q) {
595   // Need both the dominator tree and the query location to do anything useful
596   if (!Q.DT || !Q.CxtI)
597     return;
598   Instruction *Cxt = const_cast<Instruction *>(Q.CxtI);
599
600   // Avoid useless work
601   if (auto VI = dyn_cast<Instruction>(V))
602     if (VI->getParent() == Cxt->getParent())
603       return;
604
605   // Note: We currently implement two options.  It's not clear which of these
606   // will survive long term, we need data for that.
607   // Option 1 - Try walking the dominator tree looking for conditions which
608   // might apply.  This works well for local conditions (loop guards, etc..),
609   // but not as well for things far from the context instruction (presuming a
610   // low max blocks explored).  If we can set an high enough limit, this would
611   // be all we need.
612   // Option 2 - We restrict out search to those conditions which are uses of
613   // the value we're interested in.  This is independent of dom structure,
614   // but is slightly less powerful without looking through lots of use chains.
615   // It does handle conditions far from the context instruction (e.g. early
616   // function exits on entry) really well though.
617
618   // Option 1 - Search the dom tree
619   unsigned NumBlocksExplored = 0;
620   BasicBlock *Current = Cxt->getParent();
621   while (true) {
622     // Stop searching if we've gone too far up the chain
623     if (NumBlocksExplored >= DomConditionsMaxDomBlocks)
624       break;
625     NumBlocksExplored++;
626
627     if (!Q.DT->getNode(Current)->getIDom())
628       break;
629     Current = Q.DT->getNode(Current)->getIDom()->getBlock();
630     if (!Current)
631       // found function entry
632       break;
633
634     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Current->getTerminator());
635     if (!BI || BI->isUnconditional())
636       continue;
637     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
638     if (!Cmp)
639       continue;
640
641     // We're looking for conditions that are guaranteed to hold at the context
642     // instruction.  Finding a condition where one path dominates the context
643     // isn't enough because both the true and false cases could merge before
644     // the context instruction we're actually interested in.  Instead, we need
645     // to ensure that the taken *edge* dominates the context instruction.
646     BasicBlock *BB0 = BI->getSuccessor(0);
647     BasicBlockEdge Edge(BI->getParent(), BB0);
648     if (!Edge.isSingleEdge() || !Q.DT->dominates(Edge, Q.CxtI->getParent()))
649       continue;
650
651     computeKnownBitsFromTrueCondition(V, Cmp, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
652                                       Q);
653   }
654
655   // Option 2 - Search the other uses of V
656   unsigned NumUsesExplored = 0;
657   for (auto U : V->users()) {
658     // Avoid massive lists
659     if (NumUsesExplored >= DomConditionsMaxUses)
660       break;
661     NumUsesExplored++;
662     // Consider only compare instructions uniquely controlling a branch
663     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(U);
664     if (!Cmp)
665       continue;
666
667     if (DomConditionsSingleCmpUse && !Cmp->hasOneUse())
668       continue;
669
670     for (auto *CmpU : Cmp->users()) {
671       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CmpU);
672       if (!BI || BI->isUnconditional())
673         continue;
674       // We're looking for conditions that are guaranteed to hold at the
675       // context instruction.  Finding a condition where one path dominates
676       // the context isn't enough because both the true and false cases could
677       // merge before the context instruction we're actually interested in.
678       // Instead, we need to ensure that the taken *edge* dominates the context
679       // instruction. 
680       BasicBlock *BB0 = BI->getSuccessor(0);
681       BasicBlockEdge Edge(BI->getParent(), BB0);
682       if (!Edge.isSingleEdge() || !Q.DT->dominates(Edge, Q.CxtI->getParent()))
683         continue;
684
685       computeKnownBitsFromTrueCondition(V, Cmp, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
686                                         Q);
687     }
688   }
689 }
690
691 static void computeKnownBitsFromAssume(Value *V, APInt &KnownZero,
692                                        APInt &KnownOne, const DataLayout &DL,
693                                        unsigned Depth, const Query &Q) {
694   // Use of assumptions is context-sensitive. If we don't have a context, we
695   // cannot use them!
696   if (!Q.AC || !Q.CxtI)
697     return;
698
699   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
700
701   for (auto &AssumeVH : Q.AC->assumptions()) {
702     if (!AssumeVH)
703       continue;
704     CallInst *I = cast<CallInst>(AssumeVH);
705     assert(I->getParent()->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getParent() &&
706            "Got assumption for the wrong function!");
707     if (Q.ExclInvs.count(I))
708       continue;
709
710     // Warning: This loop can end up being somewhat performance sensetive.
711     // We're running this loop for once for each value queried resulting in a
712     // runtime of ~O(#assumes * #values).
713
714     assert(I->getCalledFunction()->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
715            "must be an assume intrinsic");
716
717     Value *Arg = I->getArgOperand(0);
718
719     if (Arg == V && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
720       assert(BitWidth == 1 && "assume operand is not i1?");
721       KnownZero.clearAllBits();
722       KnownOne.setAllBits();
723       return;
724     }
725
726     // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
727     if (Depth == MaxDepth)
728       continue;
729
730     Value *A, *B;
731     auto m_V = m_CombineOr(m_Specific(V),
732                            m_CombineOr(m_PtrToInt(m_Specific(V)),
733                            m_BitCast(m_Specific(V))));
734
735     CmpInst::Predicate Pred;
736     ConstantInt *C;
737     // assume(v = a)
738     if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
739         Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
740       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
741       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
742       KnownZero |= RHSKnownZero;
743       KnownOne  |= RHSKnownOne;
744     // assume(v & b = a)
745     } else if (match(Arg,
746                      m_c_ICmp(Pred, m_c_And(m_V, m_Value(B)), m_Value(A))) &&
747                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
748       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
749       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
750       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
751       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
752
753       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
754       // known bits from the RHS to V.
755       KnownZero |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
756       KnownOne  |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
757     // assume(~(v & b) = a)
758     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_And(m_V, m_Value(B))),
759                                    m_Value(A))) &&
760                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
761       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
762       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
763       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
764       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
765
766       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
767       // inverted known bits from the RHS to V.
768       KnownZero |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
769       KnownOne  |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
770     // assume(v | b = a)
771     } else if (match(Arg,
772                      m_c_ICmp(Pred, m_c_Or(m_V, m_Value(B)), m_Value(A))) &&
773                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
774       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
775       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
776       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
777       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
778
779       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
780       // bits from the RHS to V.
781       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
782       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
783     // assume(~(v | b) = a)
784     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Or(m_V, m_Value(B))),
785                                    m_Value(A))) &&
786                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
787       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
788       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
789       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
790       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
791
792       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
793       // inverted known bits from the RHS to V.
794       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
795       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
796     // assume(v ^ b = a)
797     } else if (match(Arg,
798                      m_c_ICmp(Pred, m_c_Xor(m_V, m_Value(B)), m_Value(A))) &&
799                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
800       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
801       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
802       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
803       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
804
805       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
806       // bits from the RHS to V. For those bits in B that are known to be one,
807       // we can propagate inverted known bits from the RHS to V.
808       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
809       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
810       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
811       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownOne;
812     // assume(~(v ^ b) = a)
813     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Xor(m_V, m_Value(B))),
814                                    m_Value(A))) &&
815                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
816       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
817       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
818       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
819       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
820
821       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
822       // inverted known bits from the RHS to V. For those bits in B that are
823       // known to be one, we can propagate known bits from the RHS to V.
824       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
825       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
826       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownOne;
827       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
828     // assume(v << c = a)
829     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C)),
830                                    m_Value(A))) &&
831                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
832       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
833       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
834       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
835       // bits in V shifted to the right by C.
836       KnownZero |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
837       KnownOne  |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
838     // assume(~(v << c) = a)
839     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C))),
840                                    m_Value(A))) &&
841                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
842       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
843       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
844       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
845       // to known bits in V shifted to the right by C.
846       KnownZero |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
847       KnownOne  |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
848     // assume(v >> c = a)
849     } else if (match(Arg,
850                      m_c_ICmp(Pred, m_CombineOr(m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
851                                                 m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C))),
852                               m_Value(A))) &&
853                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
854       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
855       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
856       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
857       // bits in V shifted to the right by C.
858       KnownZero |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
859       KnownOne  |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
860     // assume(~(v >> c) = a)
861     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_CombineOr(
862                                              m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
863                                              m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C)))),
864                                    m_Value(A))) &&
865                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
866       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
867       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
868       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
869       // to known bits in V shifted to the right by C.
870       KnownZero |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
871       KnownOne  |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
872     // assume(v >=_s c) where c is non-negative
873     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
874                Pred == ICmpInst::ICMP_SGE && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
875       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
876       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
877
878       if (RHSKnownZero.isNegative()) {
879         // We know that the sign bit is zero.
880         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
881       }
882     // assume(v >_s c) where c is at least -1.
883     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
884                Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
885       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
886       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
887
888       if (RHSKnownOne.isAllOnesValue() || RHSKnownZero.isNegative()) {
889         // We know that the sign bit is zero.
890         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
891       }
892     // assume(v <=_s c) where c is negative
893     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
894                Pred == ICmpInst::ICMP_SLE && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
895       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
896       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
897
898       if (RHSKnownOne.isNegative()) {
899         // We know that the sign bit is one.
900         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
901       }
902     // assume(v <_s c) where c is non-positive
903     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
904                Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
905       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
906       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
907
908       if (RHSKnownZero.isAllOnesValue() || RHSKnownOne.isNegative()) {
909         // We know that the sign bit is one.
910         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
911       }
912     // assume(v <=_u c)
913     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
914                Pred == ICmpInst::ICMP_ULE && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
915       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
916       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
917
918       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero.
919       KnownZero |=
920         APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
921     // assume(v <_u c)
922     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
923                Pred == ICmpInst::ICMP_ULT && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
924       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
925       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
926
927       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero (if c is a power
928       // of 2, then one more).
929       if (isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, Depth + 1, Query(Q, I), DL))
930         KnownZero |=
931           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes()+1);
932       else
933         KnownZero |=
934           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
935     }
936   }
937 }
938
939 /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
940 /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
941 ///
942 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
943 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
944 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
945 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
946 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
947 /// this won't lose us code quality.
948 ///
949 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
950 /// type, and vectors of integers.  In the case
951 /// where V is a vector, known zero, and known one values are the
952 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
953 /// for all of the elements in the vector.
954 void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
955                       const DataLayout &DL, unsigned Depth, const Query &Q) {
956   assert(V && "No Value?");
957   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
958   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
959
960   assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
961           V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
962          "Not integer or pointer type!");
963   assert((DL.getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
964          (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
965           V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
966          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
967          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
968          "V, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
969
970   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
971     // We know all of the bits for a constant!
972     KnownOne = CI->getValue();
973     KnownZero = ~KnownOne;
974     return;
975   }
976   // Null and aggregate-zero are all-zeros.
977   if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
978       isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
979     KnownOne.clearAllBits();
980     KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
981     return;
982   }
983   // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
984   // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
985   // we don't handle undef in any particularly useful way.
986   if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
987     // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
988     // each element.
989     KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
990     APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
991     for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
992       Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
993       KnownZero &= ~Elt;
994       KnownOne &= Elt;
995     }
996     return;
997   }
998
999   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
1000   if (auto *GO = dyn_cast<GlobalObject>(V)) {
1001     unsigned Align = GO->getAlignment();
1002     if (Align == 0) {
1003       if (auto *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GO)) {
1004         Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
1005         if (ObjectType->isSized()) {
1006           // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
1007           // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
1008           // may only have the minimum ABI alignment.
1009           if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
1010             Align = DL.getPreferredAlignment(GVar);
1011           else
1012             Align = DL.getABITypeAlignment(ObjectType);
1013         }
1014       }
1015     }
1016     if (Align > 0)
1017       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1018                                        countTrailingZeros(Align));
1019     else
1020       KnownZero.clearAllBits();
1021     KnownOne.clearAllBits();
1022     return;
1023   }
1024
1025   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
1026     unsigned Align = A->getType()->isPointerTy() ? A->getParamAlignment() : 0;
1027
1028     if (!Align && A->hasStructRetAttr()) {
1029       // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
1030       Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
1031       if (EltTy->isSized())
1032         Align = DL.getABITypeAlignment(EltTy);
1033     }
1034
1035     if (Align)
1036       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
1037     else
1038       KnownZero.clearAllBits();
1039     KnownOne.clearAllBits();
1040
1041     // Don't give up yet... there might be an assumption that provides more
1042     // information...
1043     computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1044
1045     // Or a dominating condition for that matter
1046     if (EnableDomConditions && Depth <= DomConditionsMaxDepth)
1047       computeKnownBitsFromDominatingCondition(V, KnownZero, KnownOne, DL,
1048                                               Depth, Q);
1049     return;
1050   }
1051
1052   // Start out not knowing anything.
1053   KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
1054
1055   // Limit search depth.
1056   // All recursive calls that increase depth must come after this.
1057   if (Depth == MaxDepth)
1058     return;  
1059
1060   // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
1061   // the bits of its aliasee.
1062   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
1063     if (!GA->mayBeOverridden())
1064       computeKnownBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1065     return;
1066   }
1067
1068   // Check whether a nearby assume intrinsic can determine some known bits.
1069   computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1070
1071   // Check whether there's a dominating condition which implies something about
1072   // this value at the given context.
1073   if (EnableDomConditions && Depth <= DomConditionsMaxDepth)
1074     computeKnownBitsFromDominatingCondition(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
1075                                             Q);
1076
1077   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1078   if (!I) return;
1079
1080   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
1081   switch (I->getOpcode()) {
1082   default: break;
1083   case Instruction::Load:
1084     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1085       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
1086     break;
1087   case Instruction::And: {
1088     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1089     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1090     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1091
1092     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1093     KnownOne &= KnownOne2;
1094     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1095     KnownZero |= KnownZero2;
1096     break;
1097   }
1098   case Instruction::Or: {
1099     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1100     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1101
1102     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1103     KnownZero &= KnownZero2;
1104     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1105     KnownOne |= KnownOne2;
1106     break;
1107   }
1108   case Instruction::Xor: {
1109     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1110     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1111
1112     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1113     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
1114     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1115     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
1116     KnownZero = KnownZeroOut;
1117     break;
1118   }
1119   case Instruction::Mul: {
1120     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1121     computeKnownBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW, KnownZero,
1122                         KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q);
1123     break;
1124   }
1125   case Instruction::UDiv: {
1126     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
1127     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
1128     // be less than the denominator.
1129     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1130     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
1131
1132     KnownOne2.clearAllBits();
1133     KnownZero2.clearAllBits();
1134     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1135     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
1136     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
1137       LeadZ = std::min(BitWidth,
1138                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
1139
1140     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
1141     break;
1142   }
1143   case Instruction::Select:
1144     computeKnownBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1145     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1146
1147     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1148     KnownOne &= KnownOne2;
1149     KnownZero &= KnownZero2;
1150     break;
1151   case Instruction::FPTrunc:
1152   case Instruction::FPExt:
1153   case Instruction::FPToUI:
1154   case Instruction::FPToSI:
1155   case Instruction::SIToFP:
1156   case Instruction::UIToFP:
1157     break; // Can't work with floating point.
1158   case Instruction::PtrToInt:
1159   case Instruction::IntToPtr:
1160   case Instruction::AddrSpaceCast: // Pointers could be different sizes.
1161     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
1162   case Instruction::ZExt:
1163   case Instruction::Trunc: {
1164     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1165
1166     unsigned SrcBitWidth;
1167     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
1168     // which fall through here.
1169     SrcBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
1170
1171     assert(SrcBitWidth && "SrcBitWidth can't be zero");
1172     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
1173     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
1174     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1175     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
1176     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
1177     // Any top bits are known to be zero.
1178     if (BitWidth > SrcBitWidth)
1179       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1180     break;
1181   }
1182   case Instruction::BitCast: {
1183     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1184     if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
1185         // TODO: For now, not handling conversions like:
1186         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
1187         !I->getType()->isVectorTy()) {
1188       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1189       break;
1190     }
1191     break;
1192   }
1193   case Instruction::SExt: {
1194     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1195     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1196
1197     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1198     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1199     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1200     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
1201     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
1202
1203     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1204     // top bits of the result.
1205     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
1206       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1207     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
1208       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1209     break;
1210   }
1211   case Instruction::Shl:
1212     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1213     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1214       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1215       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1216       KnownZero <<= ShiftAmt;
1217       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1218       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
1219     }
1220     break;
1221   case Instruction::LShr:
1222     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1223     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1224       // Compute the new bits that are at the top now.
1225       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1226
1227       // Unsigned shift right.
1228       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1229       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1230       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1231       // high bits known zero.
1232       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1233     }
1234     break;
1235   case Instruction::AShr:
1236     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1237     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1238       // Compute the new bits that are at the top now.
1239       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
1240
1241       // Signed shift right.
1242       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1243       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1244       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1245
1246       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1247       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
1248         KnownZero |= HighBits;
1249       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
1250         KnownOne |= HighBits;
1251     }
1252     break;
1253   case Instruction::Sub: {
1254     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1255     computeKnownBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1256                            KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL,
1257                            Depth, Q);
1258     break;
1259   }
1260   case Instruction::Add: {
1261     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1262     computeKnownBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1263                            KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL,
1264                            Depth, Q);
1265     break;
1266   }
1267   case Instruction::SRem:
1268     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1269       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1270       if (RA.isPowerOf2()) {
1271         APInt LowBits = RA - 1;
1272         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1,
1273                          Q);
1274
1275         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
1276         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
1277         KnownOne = KnownOne2 & LowBits;
1278
1279         // If the first operand is non-negative or has all low bits zero, then
1280         // the upper bits are all zero.
1281         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
1282           KnownZero |= ~LowBits;
1283
1284         // If the first operand is negative and not all low bits are zero, then
1285         // the upper bits are all one.
1286         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
1287           KnownOne |= ~LowBits;
1288
1289         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1290       }
1291     }
1292
1293     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
1294     // remainder is zero.
1295     if (KnownZero.isNonNegative()) {
1296       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1297       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL,
1298                        Depth + 1, Q);
1299       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
1300       if (LHSKnownZero.isNegative())
1301         KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
1302     }
1303
1304     break;
1305   case Instruction::URem: {
1306     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1307       APInt RA = Rem->getValue();
1308       if (RA.isPowerOf2()) {
1309         APInt LowBits = (RA - 1);
1310         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1,
1311                          Q);
1312         KnownZero |= ~LowBits;
1313         KnownOne &= LowBits;
1314         break;
1315       }
1316     }
1317
1318     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1319     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1320     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
1321     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1322
1323     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1324                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1325     KnownOne.clearAllBits();
1326     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders);
1327     break;
1328   }
1329
1330   case Instruction::Alloca: {
1331     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
1332     unsigned Align = AI->getAlignment();
1333     if (Align == 0)
1334       Align = DL.getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1335
1336     if (Align > 0)
1337       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
1338     break;
1339   }
1340   case Instruction::GetElementPtr: {
1341     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1342     // to determine if we can prove known low zero bits.
1343     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1344     computeKnownBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, DL,
1345                      Depth + 1, Q);
1346     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1347
1348     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1349     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1350       Value *Index = I->getOperand(i);
1351       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1352         // Handle struct member offset arithmetic.
1353
1354         // Handle case when index is vector zeroinitializer
1355         Constant *CIndex = cast<Constant>(Index);
1356         if (CIndex->isZeroValue())
1357           continue;
1358
1359         if (CIndex->getType()->isVectorTy())
1360           Index = CIndex->getSplatValue();
1361
1362         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1363         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
1364         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1365         TrailZ = std::min<unsigned>(TrailZ,
1366                                     countTrailingZeros(Offset));
1367       } else {
1368         // Handle array index arithmetic.
1369         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1370         if (!IndexedTy->isSized()) {
1371           TrailZ = 0;
1372           break;
1373         }
1374         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
1375         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(IndexedTy);
1376         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1377         computeKnownBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, DL, Depth + 1,
1378                          Q);
1379         TrailZ = std::min(TrailZ,
1380                           unsigned(countTrailingZeros(TypeSize) +
1381                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
1382       }
1383     }
1384
1385     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
1386     break;
1387   }
1388   case Instruction::PHI: {
1389     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1390     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1391     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1392     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1393     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1394       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1395         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1396         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1397         Operator *LU = dyn_cast<Operator>(L);
1398         if (!LU)
1399           continue;
1400         unsigned Opcode = LU->getOpcode();
1401         // Check for operations that have the property that if
1402         // both their operands have low zero bits, the result
1403         // will have low zero bits.
1404         if (Opcode == Instruction::Add ||
1405             Opcode == Instruction::Sub ||
1406             Opcode == Instruction::And ||
1407             Opcode == Instruction::Or ||
1408             Opcode == Instruction::Mul) {
1409           Value *LL = LU->getOperand(0);
1410           Value *LR = LU->getOperand(1);
1411           // Find a recurrence.
1412           if (LL == I)
1413             L = LR;
1414           else if (LR == I)
1415             L = LL;
1416           else
1417             break;
1418           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1419           // zero bits.
1420           computeKnownBits(R, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
1421
1422           // We need to take the minimum number of known bits
1423           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
1424           computeKnownBits(L, KnownZero3, KnownOne3, DL, Depth + 1, Q);
1425
1426           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1427                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
1428                                                     KnownZero3.countTrailingOnes()));
1429           break;
1430         }
1431       }
1432     }
1433
1434     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
1435     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
1436       break;
1437
1438     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
1439     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
1440     if (Depth < MaxDepth - 1 && !KnownZero && !KnownOne) {
1441       // Skip if every incoming value references to ourself.
1442       if (dyn_cast_or_null<UndefValue>(P->hasConstantValue()))
1443         break;
1444
1445       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1446       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1447       for (Value *IncValue : P->incoming_values()) {
1448         // Skip direct self references.
1449         if (IncValue == P) continue;
1450
1451         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
1452         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
1453         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
1454         // want to waste time spinning around in loops.
1455         computeKnownBits(IncValue, KnownZero2, KnownOne2, DL,
1456                          MaxDepth - 1, Q);
1457         KnownZero &= KnownZero2;
1458         KnownOne &= KnownOne2;
1459         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
1460         // more operands.
1461         if (!KnownZero && !KnownOne)
1462           break;
1463       }
1464     }
1465     break;
1466   }
1467   case Instruction::Call:
1468   case Instruction::Invoke:
1469     if (MDNode *MD = cast<Instruction>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1470       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
1471     // If a range metadata is attached to this IntrinsicInst, intersect the
1472     // explicit range specified by the metadata and the implicit range of
1473     // the intrinsic.
1474     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1475       switch (II->getIntrinsicID()) {
1476       default: break;
1477       case Intrinsic::ctlz:
1478       case Intrinsic::cttz: {
1479         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1480         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
1481         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
1482           LowBits -= 1;
1483         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1484         break;
1485       }
1486       case Intrinsic::ctpop: {
1487         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1488         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1489         break;
1490       }
1491       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
1492         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(64, 32);
1493         break;
1494       }
1495     }
1496     break;
1497   case Instruction::ExtractValue:
1498     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I->getOperand(0))) {
1499       ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
1500       if (EVI->getNumIndices() != 1) break;
1501       if (EVI->getIndices()[0] == 0) {
1502         switch (II->getIntrinsicID()) {
1503         default: break;
1504         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1505         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1506           computeKnownBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
1507                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1508                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q);
1509           break;
1510         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1511         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1512           computeKnownBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
1513                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1514                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q);
1515           break;
1516         case Intrinsic::umul_with_overflow:
1517         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1518           computeKnownBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1), false,
1519                               KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL,
1520                               Depth, Q);
1521           break;
1522         }
1523       }
1524     }
1525   }
1526
1527   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1528 }
1529
1530 /// Determine whether the sign bit is known to be zero or one.
1531 /// Convenience wrapper around computeKnownBits.
1532 void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
1533                     const DataLayout &DL, unsigned Depth, const Query &Q) {
1534   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), DL);
1535   if (!BitWidth) {
1536     KnownZero = false;
1537     KnownOne = false;
1538     return;
1539   }
1540   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
1541   APInt OneBits(BitWidth, 0);
1542   computeKnownBits(V, ZeroBits, OneBits, DL, Depth, Q);
1543   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
1544   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
1545 }
1546
1547 /// Return true if the given value is known to have exactly one
1548 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
1549 /// be a power of two when defined. Supports values with integer or pointer
1550 /// types and vectors of integers.
1551 bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
1552                             const Query &Q, const DataLayout &DL) {
1553   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1554     if (C->isNullValue())
1555       return OrZero;
1556     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1557       return CI->getValue().isPowerOf2();
1558     // TODO: Handle vector constants.
1559   }
1560
1561   // 1 << X is clearly a power of two if the one is not shifted off the end.  If
1562   // it is shifted off the end then the result is undefined.
1563   if (match(V, m_Shl(m_One(), m_Value())))
1564     return true;
1565
1566   // (signbit) >>l X is clearly a power of two if the one is not shifted off the
1567   // bottom.  If it is shifted off the bottom then the result is undefined.
1568   if (match(V, m_LShr(m_SignBit(), m_Value())))
1569     return true;
1570
1571   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1572   if (Depth++ == MaxDepth)
1573     return false;
1574
1575   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1576   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
1577   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
1578                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
1579     return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/ true, Depth, Q, DL);
1580
1581   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
1582     return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth, Q, DL);
1583
1584   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
1585     return isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth, Q, DL) &&
1586            isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth, Q, DL);
1587
1588   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1589     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
1590     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/ true, Depth, Q, DL) ||
1591         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/ true, Depth, Q, DL))
1592       return true;
1593     // X & (-X) is always a power of two or zero.
1594     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
1595       return true;
1596     return false;
1597   }
1598
1599   // Adding a power-of-two or zero to the same power-of-two or zero yields
1600   // either the original power-of-two, a larger power-of-two or zero.
1601   if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1602     OverflowingBinaryOperator *VOBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1603     if (OrZero || VOBO->hasNoUnsignedWrap() || VOBO->hasNoSignedWrap()) {
1604       if (match(X, m_And(m_Specific(Y), m_Value())) ||
1605           match(X, m_And(m_Value(), m_Specific(Y))))
1606         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, OrZero, Depth, Q, DL))
1607           return true;
1608       if (match(Y, m_And(m_Specific(X), m_Value())) ||
1609           match(Y, m_And(m_Value(), m_Specific(X))))
1610         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, OrZero, Depth, Q, DL))
1611           return true;
1612
1613       unsigned BitWidth = V->getType()->getScalarSizeInBits();
1614       APInt LHSZeroBits(BitWidth, 0), LHSOneBits(BitWidth, 0);
1615       computeKnownBits(X, LHSZeroBits, LHSOneBits, DL, Depth, Q);
1616
1617       APInt RHSZeroBits(BitWidth, 0), RHSOneBits(BitWidth, 0);
1618       computeKnownBits(Y, RHSZeroBits, RHSOneBits, DL, Depth, Q);
1619       // If i8 V is a power of two or zero:
1620       //  ZeroBits: 1 1 1 0 1 1 1 1
1621       // ~ZeroBits: 0 0 0 1 0 0 0 0
1622       if ((~(LHSZeroBits & RHSZeroBits)).isPowerOf2())
1623         // If OrZero isn't set, we cannot give back a zero result.
1624         // Make sure either the LHS or RHS has a bit set.
1625         if (OrZero || RHSOneBits.getBoolValue() || LHSOneBits.getBoolValue())
1626           return true;
1627     }
1628   }
1629
1630   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
1631   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
1632   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
1633   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
1634       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
1635     return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero,
1636                                   Depth, Q, DL);
1637   }
1638
1639   return false;
1640 }
1641
1642 /// \brief Test whether a GEP's result is known to be non-null.
1643 ///
1644 /// Uses properties inherent in a GEP to try to determine whether it is known
1645 /// to be non-null.
1646 ///
1647 /// Currently this routine does not support vector GEPs.
1648 static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout &DL,
1649                               unsigned Depth, const Query &Q) {
1650   if (!GEP->isInBounds() || GEP->getPointerAddressSpace() != 0)
1651     return false;
1652
1653   // FIXME: Support vector-GEPs.
1654   assert(GEP->getType()->isPointerTy() && "We only support plain pointer GEP");
1655
1656   // If the base pointer is non-null, we cannot walk to a null address with an
1657   // inbounds GEP in address space zero.
1658   if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth, Q))
1659     return true;
1660
1661   // Walk the GEP operands and see if any operand introduces a non-zero offset.
1662   // If so, then the GEP cannot produce a null pointer, as doing so would
1663   // inherently violate the inbounds contract within address space zero.
1664   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1665        GTI != GTE; ++GTI) {
1666     // Struct types are easy -- they must always be indexed by a constant.
1667     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1668       ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1669       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1670       const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
1671       uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
1672       if (ElementOffset > 0)
1673         return true;
1674       continue;
1675     }
1676
1677     // If we have a zero-sized type, the index doesn't matter. Keep looping.
1678     if (DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
1679       continue;
1680
1681     // Fast path the constant operand case both for efficiency and so we don't
1682     // increment Depth when just zipping down an all-constant GEP.
1683     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand())) {
1684       if (!OpC->isZero())
1685         return true;
1686       continue;
1687     }
1688
1689     // We post-increment Depth here because while isKnownNonZero increments it
1690     // as well, when we pop back up that increment won't persist. We don't want
1691     // to recurse 10k times just because we have 10k GEP operands. We don't
1692     // bail completely out because we want to handle constant GEPs regardless
1693     // of depth.
1694     if (Depth++ >= MaxDepth)
1695       continue;
1696
1697     if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth, Q))
1698       return true;
1699   }
1700
1701   return false;
1702 }
1703
1704 /// Does the 'Range' metadata (which must be a valid MD_range operand list)
1705 /// ensure that the value it's attached to is never Value?  'RangeType' is
1706 /// is the type of the value described by the range.
1707 static bool rangeMetadataExcludesValue(MDNode* Ranges,
1708                                        const APInt& Value) {
1709   const unsigned NumRanges = Ranges->getNumOperands() / 2;
1710   assert(NumRanges >= 1);
1711   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
1712     ConstantInt *Lower =
1713         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 0));
1714     ConstantInt *Upper =
1715         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 1));
1716     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
1717     if (Range.contains(Value))
1718       return false;
1719   }
1720   return true;
1721 }
1722
1723 /// Return true if the given value is known to be non-zero when defined.
1724 /// For vectors return true if every element is known to be non-zero when
1725 /// defined. Supports values with integer or pointer type and vectors of
1726 /// integers.
1727 bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
1728                     const Query &Q) {
1729   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1730     if (C->isNullValue())
1731       return false;
1732     if (isa<ConstantInt>(C))
1733       // Must be non-zero due to null test above.
1734       return true;
1735     // TODO: Handle vectors
1736     return false;
1737   }
1738
1739   if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1740     if (MDNode *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
1741       // If the possible ranges don't contain zero, then the value is
1742       // definitely non-zero.
1743       if (IntegerType* Ty = dyn_cast<IntegerType>(V->getType())) {
1744         const APInt ZeroValue(Ty->getBitWidth(), 0);
1745         if (rangeMetadataExcludesValue(Ranges, ZeroValue))
1746           return true;
1747       }
1748     }
1749   }
1750
1751   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1752   if (Depth++ >= MaxDepth)
1753     return false;
1754
1755   // Check for pointer simplifications.
1756   if (V->getType()->isPointerTy()) {
1757     if (isKnownNonNull(V))
1758       return true; 
1759     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
1760       if (isGEPKnownNonNull(GEP, DL, Depth, Q))
1761         return true;
1762   }
1763
1764   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType()->getScalarType(), DL);
1765
1766   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
1767   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1768   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
1769     return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q) || isKnownNonZero(Y, DL, Depth, Q);
1770
1771   // ext X != 0 if X != 0.
1772   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
1773     return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), DL, Depth, Q);
1774
1775   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
1776   // if the lowest bit is shifted off the end.
1777   if (BitWidth && match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1778     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
1779     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1780     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
1781       return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
1782
1783     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1784     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1785     computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1786     if (KnownOne[0])
1787       return true;
1788   }
1789   // shr X, Y != 0 if X is negative.  Note that the value of the shift is not
1790   // defined if the sign bit is shifted off the end.
1791   else if (match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1792     // shr exact can only shift out zero bits.
1793     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
1794     if (BO->isExact())
1795       return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
1796
1797     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1798     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, DL, Depth, Q);
1799     if (XKnownNegative)
1800       return true;
1801   }
1802   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
1803   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
1804     return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
1805   }
1806   // X + Y.
1807   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1808     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1809     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
1810     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, DL, Depth, Q);
1811     ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, DL, Depth, Q);
1812
1813     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
1814     // zero unless both X and Y are zero.
1815     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
1816       if (isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q) || isKnownNonZero(Y, DL, Depth, Q))
1817         return true;
1818
1819     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
1820     // zero unless both X and Y equal INT_MIN.
1821     if (BitWidth && XKnownNegative && YKnownNegative) {
1822       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1823       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1824       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
1825       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
1826       // to INT_MIN.
1827       computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1828       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1829         return true;
1830       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
1831       // to INT_MIN.
1832       computeKnownBits(Y, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1833       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1834         return true;
1835     }
1836
1837     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
1838     if (XKnownNonNegative &&
1839         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/ false, Depth, Q, DL))
1840       return true;
1841     if (YKnownNonNegative &&
1842         isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/ false, Depth, Q, DL))
1843       return true;
1844   }
1845   // X * Y.
1846   else if (match(V, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1847     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1848     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
1849     // does not overflow.
1850     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
1851         isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q) && isKnownNonZero(Y, DL, Depth, Q))
1852       return true;
1853   }
1854   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
1855   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
1856     if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), DL, Depth, Q) &&
1857         isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), DL, Depth, Q))
1858       return true;
1859   }
1860
1861   if (!BitWidth) return false;
1862   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1863   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1864   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1865   return KnownOne != 0;
1866 }
1867
1868 /// Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use this predicate to
1869 /// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
1870 /// cannot have.
1871 ///
1872 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
1873 /// type, and vectors of integers.  In the case
1874 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
1875 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
1876 /// for all of the elements in the vector.
1877 bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout &DL,
1878                        unsigned Depth, const Query &Q) {
1879   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1880   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
1881   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1882 }
1883
1884
1885
1886 /// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
1887 /// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign bit
1888 /// (itself), but other cases can give us information. For example, immediately
1889 /// after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all equal to each
1890 /// other, so we return 3.
1891 ///
1892 /// 'Op' must have a scalar integer type.
1893 ///
1894 unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
1895                             const Query &Q) {
1896   unsigned TyBits = DL.getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType());
1897   unsigned Tmp, Tmp2;
1898   unsigned FirstAnswer = 1;
1899
1900   // Note that ConstantInt is handled by the general computeKnownBits case
1901   // below.
1902
1903   if (Depth == 6)
1904     return 1;  // Limit search depth.
1905
1906   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
1907   switch (Operator::getOpcode(V)) {
1908   default: break;
1909   case Instruction::SExt:
1910     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1911     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q) + Tmp;
1912
1913   case Instruction::SDiv: {
1914     const APInt *Denominator;
1915     // sdiv X, C -> adds log(C) sign bits.
1916     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(Denominator))) {
1917
1918       // Ignore non-positive denominator.
1919       if (!Denominator->isStrictlyPositive())
1920         break;
1921
1922       // Calculate the incoming numerator bits.
1923       unsigned NumBits = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
1924
1925       // Add floor(log(C)) bits to the numerator bits.
1926       return std::min(TyBits, NumBits + Denominator->logBase2());
1927     }
1928     break;
1929   }
1930
1931   case Instruction::SRem: {
1932     const APInt *Denominator;
1933     // srem X, C -> we know that the result is within [-C+1,C) when C is a
1934     // positive constant.  This let us put a lower bound on the number of sign
1935     // bits.
1936     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(Denominator))) {
1937
1938       // Ignore non-positive denominator.
1939       if (!Denominator->isStrictlyPositive())
1940         break;
1941
1942       // Calculate the incoming numerator bits. SRem by a positive constant
1943       // can't lower the number of sign bits.
1944       unsigned NumrBits =
1945           ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
1946
1947       // Calculate the leading sign bit constraints by examining the
1948       // denominator.  Given that the denominator is positive, there are two
1949       // cases:
1950       //
1951       //  1. the numerator is positive.  The result range is [0,C) and [0,C) u<
1952       //     (1 << ceilLogBase2(C)).
1953       //
1954       //  2. the numerator is negative.  Then the result range is (-C,0] and
1955       //     integers in (-C,0] are either 0 or >u (-1 << ceilLogBase2(C)).
1956       //
1957       // Thus a lower bound on the number of sign bits is `TyBits -
1958       // ceilLogBase2(C)`.
1959
1960       unsigned ResBits = TyBits - Denominator->ceilLogBase2();
1961       return std::max(NumrBits, ResBits);
1962     }
1963     break;
1964   }
1965
1966   case Instruction::AShr: {
1967     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
1968     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
1969     const APInt *ShAmt;
1970     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1971       Tmp += ShAmt->getZExtValue();
1972       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
1973     }
1974     return Tmp;
1975   }
1976   case Instruction::Shl: {
1977     const APInt *ShAmt;
1978     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1979       // shl destroys sign bits.
1980       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
1981       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
1982       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
1983           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
1984       return Tmp - Tmp2;
1985     }
1986     break;
1987   }
1988   case Instruction::And:
1989   case Instruction::Or:
1990   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
1991     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
1992     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
1993     if (Tmp != 1) {
1994       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
1995       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
1996       // We computed what we know about the sign bits as our first
1997       // answer. Now proceed to the generic code that uses
1998       // computeKnownBits, and pick whichever answer is better.
1999     }
2000     break;
2001
2002   case Instruction::Select:
2003     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
2004     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2005     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), DL, Depth + 1, Q);
2006     return std::min(Tmp, Tmp2);
2007
2008   case Instruction::Add:
2009     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
2010     // is, at worst, one more bit than the inputs.
2011     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
2012     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2013
2014     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
2015     if (const auto *CRHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(1)))
2016       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
2017         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2018         computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1,
2019                          Q);
2020
2021         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
2022         // sign bits set.
2023         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
2024           return TyBits;
2025
2026         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
2027         // out of the result.
2028         if (KnownZero.isNegative())
2029           return Tmp;
2030       }
2031
2032     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
2033     if (Tmp2 == 1) return 1;
2034     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
2035
2036   case Instruction::Sub:
2037     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
2038     if (Tmp2 == 1) return 1;
2039
2040     // Handle NEG.
2041     if (const auto *CLHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(0)))
2042       if (CLHS->isNullValue()) {
2043         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2044         computeKnownBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1,
2045                          Q);
2046         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
2047         // sign bits set.
2048         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
2049           return TyBits;
2050
2051         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
2052         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
2053         if (KnownZero.isNegative())
2054           return Tmp2;
2055
2056         // Otherwise, we treat this like a SUB.
2057       }
2058
2059     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
2060     // is, at worst, one more bit than the inputs.
2061     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
2062     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2063     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
2064
2065   case Instruction::PHI: {
2066     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
2067     unsigned NumIncomingValues = PN->getNumIncomingValues();
2068     // Don't analyze large in-degree PHIs.
2069     if (NumIncomingValues > 4) break;
2070     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
2071     if (NumIncomingValues == 0) break;
2072
2073     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
2074     // because of our depth threshold.
2075     Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), DL, Depth + 1, Q);
2076     for (unsigned i = 1, e = NumIncomingValues; i != e; ++i) {
2077       if (Tmp == 1) return Tmp;
2078       Tmp = std::min(
2079           Tmp, ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), DL, Depth + 1, Q));
2080     }
2081     return Tmp;
2082   }
2083
2084   case Instruction::Trunc:
2085     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
2086     // case for targets like X86.
2087     break;
2088   }
2089
2090   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
2091   // use this information.
2092   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2093   APInt Mask;
2094   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
2095
2096   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
2097     Mask = KnownZero;
2098   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
2099     Mask = KnownOne;
2100   } else {
2101     // Nothing known.
2102     return FirstAnswer;
2103   }
2104
2105   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
2106   // the number of identical bits in the top of the input value.
2107   Mask = ~Mask;
2108   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
2109   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
2110   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
2111   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
2112 }
2113
2114 /// This function computes the integer multiple of Base that equals V.
2115 /// If successful, it returns true and returns the multiple in
2116 /// Multiple. If unsuccessful, it returns false. It looks
2117 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
2118 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
2119                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
2120   const unsigned MaxDepth = 6;
2121
2122   assert(V && "No Value?");
2123   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
2124   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not integer or pointer type!");
2125
2126   Type *T = V->getType();
2127
2128   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
2129
2130   if (Base == 0)
2131     return false;
2132
2133   if (Base == 1) {
2134     Multiple = V;
2135     return true;
2136   }
2137
2138   ConstantExpr *CO = dyn_cast<ConstantExpr>(V);
2139   Constant *BaseVal = ConstantInt::get(T, Base);
2140   if (CO && CO == BaseVal) {
2141     // Multiple is 1.
2142     Multiple = ConstantInt::get(T, 1);
2143     return true;
2144   }
2145
2146   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
2147     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
2148     return true;
2149   }
2150
2151   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
2152
2153   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
2154   if (!I) return false;
2155
2156   switch (I->getOpcode()) {
2157   default: break;
2158   case Instruction::SExt:
2159     if (!LookThroughSExt) return false;
2160     // otherwise fall through to ZExt
2161   case Instruction::ZExt:
2162     return ComputeMultiple(I->getOperand(0), Base, Multiple,
2163                            LookThroughSExt, Depth+1);
2164   case Instruction::Shl:
2165   case Instruction::Mul: {
2166     Value *Op0 = I->getOperand(0);
2167     Value *Op1 = I->getOperand(1);
2168
2169     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2170       ConstantInt *Op1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
2171       if (!Op1CI) return false;
2172       // Turn Op0 << Op1 into Op0 * 2^Op1
2173       APInt Op1Int = Op1CI->getValue();
2174       uint64_t BitToSet = Op1Int.getLimitedValue(Op1Int.getBitWidth() - 1);
2175       APInt API(Op1Int.getBitWidth(), 0);
2176       API.setBit(BitToSet);
2177       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
2178     }
2179
2180     Value *Mul0 = nullptr;
2181     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
2182       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
2183         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
2184           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
2185               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2186             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
2187           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
2188               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2189             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
2190
2191           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
2192           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
2193           return true;
2194         }
2195
2196       if (ConstantInt *Mul0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul0))
2197         if (Mul0CI->getValue() == 1) {
2198           // V == Base * Op1, so return Op1
2199           Multiple = Op1;
2200           return true;
2201         }
2202     }
2203
2204     Value *Mul1 = nullptr;
2205     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
2206       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
2207         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
2208           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
2209               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2210             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
2211           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
2212               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2213             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
2214
2215           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
2216           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
2217           return true;
2218         }
2219
2220       if (ConstantInt *Mul1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul1))
2221         if (Mul1CI->getValue() == 1) {
2222           // V == Base * Op0, so return Op0
2223           Multiple = Op0;
2224           return true;
2225         }
2226     }
2227   }
2228   }
2229
2230   // We could not determine if V is a multiple of Base.
2231   return false;
2232 }
2233
2234 /// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
2235 /// -0.0.
2236 ///
2237 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
2238 /// rounding modes!
2239 ///
2240 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
2241   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2242     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2243
2244   // FIXME: Magic number! At the least, this should be given a name because it's
2245   // used similarly in CannotBeOrderedLessThanZero(). A better fix may be to
2246   // expose it as a parameter, so it can be used for testing / experimenting.
2247   if (Depth == 6)
2248     return false;  // Limit search depth.
2249
2250   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
2251   if (!I) return false;
2252
2253   // Check if the nsz fast-math flag is set
2254   if (const FPMathOperator *FPO = dyn_cast<FPMathOperator>(I))
2255     if (FPO->hasNoSignedZeros())
2256       return true;
2257
2258   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2259   if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd)
2260     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1)))
2261       if (CFP->isNullValue())
2262         return true;
2263
2264   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2265   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2266     return true;
2267
2268   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2269     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
2270     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2271       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
2272
2273   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2274     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2275       if (F->isDeclaration()) {
2276         // abs(x) != -0.0
2277         if (F->getName() == "abs") return true;
2278         // fabs[lf](x) != -0.0
2279         if (F->getName() == "fabs") return true;
2280         if (F->getName() == "fabsf") return true;
2281         if (F->getName() == "fabsl") return true;
2282         if (F->getName() == "sqrt" || F->getName() == "sqrtf" ||
2283             F->getName() == "sqrtl")
2284           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
2285       }
2286     }
2287
2288   return false;
2289 }
2290
2291 bool llvm::CannotBeOrderedLessThanZero(const Value *V, unsigned Depth) {
2292   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2293     return !CFP->getValueAPF().isNegative() || CFP->getValueAPF().isZero();
2294
2295   // FIXME: Magic number! At the least, this should be given a name because it's
2296   // used similarly in CannotBeNegativeZero(). A better fix may be to
2297   // expose it as a parameter, so it can be used for testing / experimenting.
2298   if (Depth == 6)
2299     return false;  // Limit search depth.
2300
2301   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
2302   if (!I) return false;
2303
2304   switch (I->getOpcode()) {
2305   default: break;
2306   case Instruction::FMul:
2307     // x*x is always non-negative or a NaN.
2308     if (I->getOperand(0) == I->getOperand(1)) 
2309       return true;
2310     // Fall through
2311   case Instruction::FAdd:
2312   case Instruction::FDiv:
2313   case Instruction::FRem:
2314     return CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(0), Depth+1) &&
2315            CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(1), Depth+1);
2316   case Instruction::FPExt:
2317   case Instruction::FPTrunc:
2318     // Widening/narrowing never change sign.
2319     return CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(0), Depth+1);
2320   case Instruction::Call: 
2321     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) 
2322       switch (II->getIntrinsicID()) {
2323       default: break;
2324       case Intrinsic::exp:
2325       case Intrinsic::exp2:
2326       case Intrinsic::fabs:
2327       case Intrinsic::sqrt:
2328         return true;
2329       case Intrinsic::powi: 
2330         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2331           // powi(x,n) is non-negative if n is even.
2332           if (CI->getBitWidth() <= 64 && CI->getSExtValue() % 2u == 0)
2333             return true;
2334         }
2335         return CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(0), Depth+1);
2336       case Intrinsic::fma:
2337       case Intrinsic::fmuladd:
2338         // x*x+y is non-negative if y is non-negative.
2339         return I->getOperand(0) == I->getOperand(1) && 
2340                CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(2), Depth+1);
2341       }
2342     break;
2343   }
2344   return false; 
2345 }
2346
2347 /// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
2348 /// return the i8 value that it is represented with.  This is
2349 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
2350 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
2351 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
2352 Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
2353   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
2354   if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
2355
2356   // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
2357   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2358     if (C->isNullValue())
2359       return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
2360
2361   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
2362   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0.
2363   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
2364     if (CFP->getType()->isFloatTy())
2365       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
2366     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
2367       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
2368     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
2369   }
2370
2371   // We can handle constant integers that are multiple of 8 bits.
2372   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
2373     if (CI->getBitWidth() % 8 == 0) {
2374       assert(CI->getBitWidth() > 8 && "8 bits should be handled above!");
2375
2376       if (!CI->getValue().isSplat(8))
2377         return nullptr;
2378       return ConstantInt::get(V->getContext(), CI->getValue().trunc(8));
2379     }
2380   }
2381
2382   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
2383   // also splatable.
2384   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
2385     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
2386     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
2387     if (!Val)
2388       return nullptr;
2389
2390     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
2391       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
2392         return nullptr;
2393
2394     return Val;
2395   }
2396
2397   // Conceptually, we could handle things like:
2398   //   %a = zext i8 %X to i16
2399   //   %b = shl i16 %a, 8
2400   //   %c = or i16 %a, %b
2401   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
2402   // worth worrying about.
2403   return nullptr;
2404 }
2405
2406
2407 // This is the recursive version of BuildSubAggregate. It takes a few different
2408 // arguments. Idxs is the index within the nested struct From that we are
2409 // looking at now (which is of type IndexedType). IdxSkip is the number of
2410 // indices from Idxs that should be left out when inserting into the resulting
2411 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
2412 // build on that.
2413 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
2414                                 SmallVectorImpl<unsigned> &Idxs,
2415                                 unsigned IdxSkip,
2416                                 Instruction *InsertBefore) {
2417   llvm::StructType *STy = dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
2418   if (STy) {
2419     // Save the original To argument so we can modify it
2420     Value *OrigTo = To;
2421     // General case, the type indexed by Idxs is a struct
2422     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
2423       // Process each struct element recursively
2424       Idxs.push_back(i);
2425       Value *PrevTo = To;
2426       To = BuildSubAggregate(From, To, STy->getElementType(i), Idxs, IdxSkip,
2427                              InsertBefore);
2428       Idxs.pop_back();
2429       if (!To) {
2430         // Couldn't find any inserted value for this index? Cleanup
2431         while (PrevTo != OrigTo) {
2432           InsertValueInst* Del = cast<InsertValueInst>(PrevTo);
2433           PrevTo = Del->getAggregateOperand();
2434           Del->eraseFromParent();
2435         }
2436         // Stop processing elements
2437         break;
2438       }
2439     }
2440     // If we successfully found a value for each of our subaggregates
2441     if (To)
2442       return To;
2443   }
2444   // Base case, the type indexed by SourceIdxs is not a struct, or not all of
2445   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
2446   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
2447   // we might be able to find the complete struct somewhere.
2448
2449   // Find the value that is at that particular spot
2450   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
2451
2452   if (!V)
2453     return nullptr;
2454
2455   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
2456   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
2457                                        "tmp", InsertBefore);
2458 }
2459
2460 // This helper takes a nested struct and extracts a part of it (which is again a
2461 // struct) into a new value. For example, given the struct:
2462 // { a, { b, { c, d }, e } }
2463 // and the indices "1, 1" this returns
2464 // { c, d }.
2465 //
2466 // It does this by inserting an insertvalue for each element in the resulting
2467 // struct, as opposed to just inserting a single struct. This will only work if
2468 // each of the elements of the substruct are known (ie, inserted into From by an
2469 // insertvalue instruction somewhere).
2470 //
2471 // All inserted insertvalue instructions are inserted before InsertBefore
2472 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2473                                 Instruction *InsertBefore) {
2474   assert(InsertBefore && "Must have someplace to insert!");
2475   Type *IndexedType = ExtractValueInst::getIndexedType(From->getType(),
2476                                                              idx_range);
2477   Value *To = UndefValue::get(IndexedType);
2478   SmallVector<unsigned, 10> Idxs(idx_range.begin(), idx_range.end());
2479   unsigned IdxSkip = Idxs.size();
2480
2481   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
2482 }
2483
2484 /// Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
2485 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
2486 /// were inserted directly into the aggregrate.
2487 ///
2488 /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
2489 /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
2490 Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2491                                Instruction *InsertBefore) {
2492   // Nothing to index? Just return V then (this is useful at the end of our
2493   // recursion).
2494   if (idx_range.empty())
2495     return V;
2496   // We have indices, so V should have an indexable type.
2497   assert((V->getType()->isStructTy() || V->getType()->isArrayTy()) &&
2498          "Not looking at a struct or array?");
2499   assert(ExtractValueInst::getIndexedType(V->getType(), idx_range) &&
2500          "Invalid indices for type?");
2501
2502   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2503     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
2504     if (!C) return nullptr;
2505     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
2506   }
2507
2508   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
2509     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
2510     // requested indices
2511     const unsigned *req_idx = idx_range.begin();
2512     for (const unsigned *i = I->idx_begin(), *e = I->idx_end();
2513          i != e; ++i, ++req_idx) {
2514       if (req_idx == idx_range.end()) {
2515         // We can't handle this without inserting insertvalues
2516         if (!InsertBefore)
2517           return nullptr;
2518
2519         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
2520         // this specially. For example,
2521         // %A = insertvalue { i32, {i32, i32 } } undef, i32 10, 1, 0
2522         // %B = insertvalue { i32, {i32, i32 } } %A, i32 11, 1, 1
2523         // %C = extractvalue {i32, { i32, i32 } } %B, 1
2524         // This can be changed into
2525         // %A = insertvalue {i32, i32 } undef, i32 10, 0
2526         // %C = insertvalue {i32, i32 } %A, i32 11, 1
2527         // which allows the unused 0,0 element from the nested struct to be
2528         // removed.
2529         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
2530                                  InsertBefore);
2531       }
2532
2533       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
2534       // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
2535       // looking for, then.
2536       if (*req_idx != *i)
2537         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
2538                                  InsertBefore);
2539     }
2540     // If we end up here, the indices of the insertvalue match with those
2541     // requested (though possibly only partially). Now we recursively look at
2542     // the inserted value, passing any remaining indices.
2543     return FindInsertedValue(I->getInsertedValueOperand(),
2544                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
2545                              InsertBefore);
2546   }
2547
2548   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
2549     // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
2550     // something else, we can extract from that something else directly instead.
2551     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
2552
2553     // Calculate the number of indices required
2554     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
2555     // Allocate some space to put the new indices in
2556     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
2557     Idxs.reserve(size);
2558     // Add indices from the extract value instruction
2559     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
2560
2561     // Add requested indices
2562     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
2563
2564     assert(Idxs.size() == size
2565            && "Number of indices added not correct?");
2566
2567     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
2568   }
2569   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
2570   // or load instruction)
2571   return nullptr;
2572 }
2573
2574 /// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
2575 /// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
2576 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
2577                                               const DataLayout &DL) {
2578   unsigned BitWidth = DL.getPointerTypeSizeInBits(Ptr->getType());
2579   APInt ByteOffset(BitWidth, 0);
2580   while (1) {
2581     if (Ptr->getType()->isVectorTy())
2582       break;
2583
2584     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
2585       APInt GEPOffset(BitWidth, 0);
2586       if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, GEPOffset))
2587         break;
2588
2589       ByteOffset += GEPOffset;
2590
2591       Ptr = GEP->getPointerOperand();
2592     } else if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast ||
2593                Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2594       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
2595     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
2596       if (GA->mayBeOverridden())
2597         break;
2598       Ptr = GA->getAliasee();
2599     } else {
2600       break;
2601     }
2602   }
2603   Offset = ByteOffset.getSExtValue();
2604   return Ptr;
2605 }
2606
2607
2608 /// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
2609 /// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str.
2610 /// If unsuccessful, it returns false.
2611 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
2612                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
2613   assert(V);
2614
2615   // Look through bitcast instructions and geps.
2616   V = V->stripPointerCasts();
2617
2618   // If the value is a GEP instruction or constant expression, treat it as an
2619   // offset.
2620   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2621     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
2622     if (GEP->getNumOperands() != 3)
2623       return false;
2624
2625     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
2626     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
2627     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
2628     if (!AT || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
2629       return false;
2630
2631     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
2632     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
2633     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
2634     if (!FirstIdx || !FirstIdx->isZero())
2635       return false;
2636
2637     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
2638     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
2639     // the string.
2640     uint64_t StartIdx = 0;
2641     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
2642       StartIdx = CI->getZExtValue();
2643     else
2644       return false;
2645     return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx + Offset,
2646                                  TrimAtNul);
2647   }
2648
2649   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
2650   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
2651   // initializer is the array that we'll use for optimization.
2652   const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
2653   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer())
2654     return false;
2655
2656   // Handle the all-zeros case
2657   if (GV->getInitializer()->isNullValue()) {
2658     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
2659     // length of the string must be zero.
2660     Str = "";
2661     return true;
2662   }
2663
2664   // Must be a Constant Array
2665   const ConstantDataArray *Array =
2666     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
2667   if (!Array || !Array->isString())
2668     return false;
2669
2670   // Get the number of elements in the array
2671   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
2672
2673   // Start out with the entire array in the StringRef.
2674   Str = Array->getAsString();
2675
2676   if (Offset > NumElts)
2677     return false;
2678
2679   // Skip over 'offset' bytes.
2680   Str = Str.substr(Offset);
2681
2682   if (TrimAtNul) {
2683     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
2684     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
2685     // some other way that the string is length-bound.
2686     Str = Str.substr(0, Str.find('\0'));
2687   }
2688   return true;
2689 }
2690
2691 // These next two are very similar to the above, but also look through PHI
2692 // nodes.
2693 // TODO: See if we can integrate these two together.
2694
2695 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2696 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2697 static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSetImpl<PHINode*> &PHIs) {
2698   // Look through noop bitcast instructions.
2699   V = V->stripPointerCasts();
2700
2701   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
2702   // or we haven't.
2703   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2704     if (!PHIs.insert(PN).second)
2705       return ~0ULL;  // already in the set.
2706
2707     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
2708     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
2709     for (Value *IncValue : PN->incoming_values()) {
2710       uint64_t Len = GetStringLengthH(IncValue, PHIs);
2711       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
2712
2713       if (Len == ~0ULL) continue;
2714
2715       if (Len != LenSoFar && LenSoFar != ~0ULL)
2716         return 0;    // Disagree -> unknown.
2717       LenSoFar = Len;
2718     }
2719
2720     // Success, all agree.
2721     return LenSoFar;
2722   }
2723
2724   // strlen(select(c,x,y)) -> strlen(x) ^ strlen(y)
2725   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
2726     uint64_t Len1 = GetStringLengthH(SI->getTrueValue(), PHIs);
2727     if (Len1 == 0) return 0;
2728     uint64_t Len2 = GetStringLengthH(SI->getFalseValue(), PHIs);
2729     if (Len2 == 0) return 0;
2730     if (Len1 == ~0ULL) return Len2;
2731     if (Len2 == ~0ULL) return Len1;
2732     if (Len1 != Len2) return 0;
2733     return Len1;
2734   }
2735
2736   // Otherwise, see if we can read the string.
2737   StringRef StrData;
2738   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
2739     return 0;
2740
2741   return StrData.size()+1;
2742 }
2743
2744 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2745 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2746 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
2747   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
2748
2749   SmallPtrSet<PHINode*, 32> PHIs;
2750   uint64_t Len = GetStringLengthH(V, PHIs);
2751   // If Len is ~0ULL, we had an infinite phi cycle: this is dead code, so return
2752   // an empty string as a length.
2753   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
2754 }
2755
2756 /// \brief \p PN defines a loop-variant pointer to an object.  Check if the
2757 /// previous iteration of the loop was referring to the same object as \p PN.
2758 static bool isSameUnderlyingObjectInLoop(PHINode *PN, LoopInfo *LI) {
2759   // Find the loop-defined value.
2760   Loop *L = LI->getLoopFor(PN->getParent());
2761   if (PN->getNumIncomingValues() != 2)
2762     return true;
2763
2764   // Find the value from previous iteration.
2765   auto *PrevValue = dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValue(0));
2766   if (!PrevValue || LI->getLoopFor(PrevValue->getParent()) != L)
2767     PrevValue = dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValue(1));
2768   if (!PrevValue || LI->getLoopFor(PrevValue->getParent()) != L)
2769     return true;
2770
2771   // If a new pointer is loaded in the loop, the pointer references a different
2772   // object in every iteration.  E.g.:
2773   //    for (i)
2774   //       int *p = a[i];
2775   //       ...
2776   if (auto *Load = dyn_cast<LoadInst>(PrevValue))
2777     if (!L->isLoopInvariant(Load->getPointerOperand()))
2778       return false;
2779   return true;
2780 }
2781
2782 Value *llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout &DL,
2783                                  unsigned MaxLookup) {
2784   if (!V->getType()->isPointerTy())
2785     return V;
2786   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
2787     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2788       V = GEP->getPointerOperand();
2789     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast ||
2790                Operator::getOpcode(V) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2791       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
2792     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
2793       if (GA->mayBeOverridden())
2794         return V;
2795       V = GA->getAliasee();
2796     } else {
2797       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
2798       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2799         // TODO: Acquire a DominatorTree and AssumptionCache and use them.
2800         if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, DL, nullptr)) {
2801           V = Simplified;
2802           continue;
2803         }
2804
2805       return V;
2806     }
2807     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
2808   }
2809   return V;
2810 }
2811
2812 void llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V, SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
2813                                 const DataLayout &DL, LoopInfo *LI,
2814                                 unsigned MaxLookup) {
2815   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
2816   SmallVector<Value *, 4> Worklist;
2817   Worklist.push_back(V);
2818   do {
2819     Value *P = Worklist.pop_back_val();
2820     P = GetUnderlyingObject(P, DL, MaxLookup);
2821
2822     if (!Visited.insert(P).second)
2823       continue;
2824
2825     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
2826       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
2827       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
2828       continue;
2829     }
2830
2831     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
2832       // If this PHI changes the underlying object in every iteration of the
2833       // loop, don't look through it.  Consider:
2834       //   int **A;
2835       //   for (i) {
2836       //     Prev = Curr;     // Prev = PHI (Prev_0, Curr)
2837       //     Curr = A[i];
2838       //     *Prev, *Curr;
2839       //
2840       // Prev is tracking Curr one iteration behind so they refer to different
2841       // underlying objects.
2842       if (!LI || !LI->isLoopHeader(PN->getParent()) ||
2843           isSameUnderlyingObjectInLoop(PN, LI))
2844         for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
2845           Worklist.push_back(IncValue);
2846       continue;
2847     }
2848
2849     Objects.push_back(P);
2850   } while (!Worklist.empty());
2851 }
2852
2853 /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
2854 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
2855   for (const User *U : V->users()) {
2856     const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U);
2857     if (!II) return false;
2858
2859     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
2860         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
2861       return false;
2862   }
2863   return true;
2864 }
2865
2866 static bool isDereferenceableFromAttribute(const Value *BV, APInt Offset,
2867                                            Type *Ty, const DataLayout &DL) {
2868   assert(Offset.isNonNegative() && "offset can't be negative");
2869   assert(Ty->isSized() && "must be sized");
2870   
2871   APInt DerefBytes(Offset.getBitWidth(), 0);
2872   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(BV)) {
2873     DerefBytes = A->getDereferenceableBytes();
2874   } else if (auto CS = ImmutableCallSite(BV)) {
2875     DerefBytes = CS.getDereferenceableBytes(0);
2876   }
2877   
2878   if (DerefBytes.getBoolValue())
2879     if (DerefBytes.uge(Offset + DL.getTypeStoreSize(Ty)))
2880       return true;
2881   
2882   return false;
2883 }
2884
2885 static bool isDereferenceableFromAttribute(const Value *V, 
2886                                            const DataLayout &DL) {
2887   Type *VTy = V->getType();
2888   Type *Ty = VTy->getPointerElementType();
2889   if (!Ty->isSized())
2890     return false;
2891   
2892   APInt Offset(DL.getTypeStoreSizeInBits(VTy), 0);
2893   return isDereferenceableFromAttribute(V, Offset, Ty, DL);
2894 }
2895
2896 /// Return true if Value is always a dereferenceable pointer.
2897 ///
2898 /// Test if V is always a pointer to allocated and suitably aligned memory for
2899 /// a simple load or store.
2900 static bool isDereferenceablePointer(const Value *V, const DataLayout &DL,
2901                                      SmallPtrSetImpl<const Value *> &Visited) {
2902   // Note that it is not safe to speculate into a malloc'd region because
2903   // malloc may return null.
2904
2905   // These are obviously ok.
2906   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
2907
2908   // It's not always safe to follow a bitcast, for example:
2909   //   bitcast i8* (alloca i8) to i32*
2910   // would result in a 4-byte load from a 1-byte alloca. However,
2911   // if we're casting from a pointer from a type of larger size
2912   // to a type of smaller size (or the same size), and the alignment
2913   // is at least as large as for the resulting pointer type, then
2914   // we can look through the bitcast.
2915   if (const BitCastOperator *BC = dyn_cast<BitCastOperator>(V)) {
2916     Type *STy = BC->getSrcTy()->getPointerElementType(),
2917          *DTy = BC->getDestTy()->getPointerElementType();
2918     if (STy->isSized() && DTy->isSized() &&
2919         (DL.getTypeStoreSize(STy) >= DL.getTypeStoreSize(DTy)) &&
2920         (DL.getABITypeAlignment(STy) >= DL.getABITypeAlignment(DTy)))
2921       return isDereferenceablePointer(BC->getOperand(0), DL, Visited);
2922   }
2923
2924   // Global variables which can't collapse to null are ok.
2925   if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
2926     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
2927
2928   // byval arguments are okay.
2929   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2930     if (A->hasByValAttr())
2931       return true;
2932     
2933   if (isDereferenceableFromAttribute(V, DL))
2934     return true;
2935
2936   // For GEPs, determine if the indexing lands within the allocated object.
2937   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2938     // Conservatively require that the base pointer be fully dereferenceable.
2939     if (!Visited.insert(GEP->getOperand(0)).second)
2940       return false;
2941     if (!isDereferenceablePointer(GEP->getOperand(0), DL, Visited))
2942       return false;
2943     // Check the indices.
2944     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2945     for (User::const_op_iterator I = GEP->op_begin()+1,
2946          E = GEP->op_end(); I != E; ++I) {
2947       Value *Index = *I;
2948       Type *Ty = *GTI++;
2949       // Struct indices can't be out of bounds.
2950       if (isa<StructType>(Ty))
2951         continue;
2952       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Index);
2953       if (!CI)
2954         return false;
2955       // Zero is always ok.
2956       if (CI->isZero())
2957         continue;
2958       // Check to see that it's within the bounds of an array.
2959       ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty);
2960       if (!ATy)
2961         return false;
2962       if (CI->getValue().getActiveBits() > 64)
2963         return false;
2964       if (CI->getZExtValue() >= ATy->getNumElements())
2965         return false;
2966     }
2967     // Indices check out; this is dereferenceable.
2968     return true;
2969   }
2970
2971   // For gc.relocate, look through relocations
2972   if (const IntrinsicInst *I = dyn_cast<IntrinsicInst>(V))
2973     if (I->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_gc_relocate) {
2974       GCRelocateOperands RelocateInst(I);
2975       return isDereferenceablePointer(RelocateInst.getDerivedPtr(), DL,
2976                                       Visited);
2977     }
2978
2979   if (const AddrSpaceCastInst *ASC = dyn_cast<AddrSpaceCastInst>(V))
2980     return isDereferenceablePointer(ASC->getOperand(0), DL, Visited);
2981
2982   // If we don't know, assume the worst.
2983   return false;
2984 }
2985
2986 bool llvm::isDereferenceablePointer(const Value *V, const DataLayout &DL) {
2987   // When dereferenceability information is provided by a dereferenceable
2988   // attribute, we know exactly how many bytes are dereferenceable. If we can
2989   // determine the exact offset to the attributed variable, we can use that
2990   // information here.
2991   Type *VTy = V->getType();
2992   Type *Ty = VTy->getPointerElementType();
2993   if (Ty->isSized()) {
2994     APInt Offset(DL.getTypeStoreSizeInBits(VTy), 0);
2995     const Value *BV = V->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(DL, Offset);
2996     
2997     if (Offset.isNonNegative())
2998       if (isDereferenceableFromAttribute(BV, Offset, Ty, DL))
2999         return true;
3000   }
3001
3002   SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
3003   return ::isDereferenceablePointer(V, DL, Visited);
3004 }
3005
3006 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V) {
3007   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
3008   if (!Inst)
3009     return false;
3010
3011   for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
3012     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(i)))
3013       if (C->canTrap())
3014         return false;
3015
3016   switch (Inst->getOpcode()) {
3017   default:
3018     return true;
3019   case Instruction::UDiv:
3020   case Instruction::URem: {
3021     // x / y is undefined if y == 0.
3022     const APInt *V;
3023     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(V)))
3024       return *V != 0;
3025     return false;
3026   }
3027   case Instruction::SDiv:
3028   case Instruction::SRem: {
3029     // x / y is undefined if y == 0 or x == INT_MIN and y == -1
3030     const APInt *Numerator, *Denominator;
3031     if (!match(Inst->getOperand(1), m_APInt(Denominator)))
3032       return false;
3033     // We cannot hoist this division if the denominator is 0.
3034     if (*Denominator == 0)
3035       return false;
3036     // It's safe to hoist if the denominator is not 0 or -1.
3037     if (*Denominator != -1)
3038       return true;
3039     // At this point we know that the denominator is -1.  It is safe to hoist as
3040     // long we know that the numerator is not INT_MIN.
3041     if (match(Inst->getOperand(0), m_APInt(Numerator)))
3042       return !Numerator->isMinSignedValue();
3043     // The numerator *might* be MinSignedValue.
3044     return false;
3045   }
3046   case Instruction::Load: {
3047     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
3048     if (!LI->isUnordered() ||
3049         // Speculative load may create a race that did not exist in the source.
3050         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeThread))
3051       return false;
3052     const DataLayout &DL = LI->getModule()->getDataLayout();
3053     return isDereferenceablePointer(LI->getPointerOperand(), DL);
3054   }
3055   case Instruction::Call: {
3056     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
3057       switch (II->getIntrinsicID()) {
3058       // These synthetic intrinsics have no side-effects and just mark
3059       // information about their operands.
3060       // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
3061       // should be considered at least *safe* to speculate...
3062       case Intrinsic::dbg_declare:
3063       case Intrinsic::dbg_value:
3064         return true;
3065
3066       case Intrinsic::bswap:
3067       case Intrinsic::ctlz:
3068       case Intrinsic::ctpop:
3069       case Intrinsic::cttz:
3070       case Intrinsic::objectsize:
3071       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
3072       case Intrinsic::smul_with_overflow:
3073       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
3074       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
3075       case Intrinsic::umul_with_overflow:
3076       case Intrinsic::usub_with_overflow:
3077         return true;
3078       // Sqrt should be OK, since the llvm sqrt intrinsic isn't defined to set
3079       // errno like libm sqrt would.
3080       case Intrinsic::sqrt:
3081       case Intrinsic::fma:
3082       case Intrinsic::fmuladd:
3083       case Intrinsic::fabs:
3084       case Intrinsic::minnum:
3085       case Intrinsic::maxnum:
3086         return true;
3087       // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
3088       // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
3089       // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
3090       // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
3091       default: break;
3092       }
3093     }
3094     return false; // The called function could have undefined behavior or
3095                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
3096   }
3097   case Instruction::VAArg:
3098   case Instruction::Alloca:
3099   case Instruction::Invoke:
3100   case Instruction::PHI:
3101   case Instruction::Store:
3102   case Instruction::Ret:
3103   case Instruction::Br:
3104   case Instruction::IndirectBr:
3105   case Instruction::Switch:
3106   case Instruction::Unreachable:
3107   case Instruction::Fence:
3108   case Instruction::LandingPad:
3109   case Instruction::AtomicRMW:
3110   case Instruction::AtomicCmpXchg:
3111   case Instruction::Resume:
3112     return false; // Misc instructions which have effects
3113   }
3114 }
3115
3116 /// Return true if we know that the specified value is never null.
3117 bool llvm::isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
3118   // Alloca never returns null, malloc might.
3119   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
3120
3121   // A byval, inalloca, or nonnull argument is never null.
3122   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
3123     return A->hasByValOrInAllocaAttr() || A->hasNonNullAttr();
3124
3125   // Global values are not null unless extern weak.
3126   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
3127     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
3128
3129   // A Load tagged w/nonnull metadata is never null. 
3130   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
3131     return LI->getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull);
3132
3133   if (auto CS = ImmutableCallSite(V))
3134     if (CS.isReturnNonNull())
3135       return true;
3136
3137   // operator new never returns null.
3138   if (isOperatorNewLikeFn(V, TLI, /*LookThroughBitCast=*/true))
3139     return true;
3140
3141   return false;
3142 }
3143
3144 OverflowResult llvm::computeOverflowForUnsignedMul(Value *LHS, Value *RHS,
3145                                                    const DataLayout &DL,
3146                                                    AssumptionCache *AC,
3147                                                    const Instruction *CxtI,
3148                                                    const DominatorTree *DT) {
3149   // Multiplying n * m significant bits yields a result of n + m significant
3150   // bits. If the total number of significant bits does not exceed the
3151   // result bit width (minus 1), there is no overflow.
3152   // This means if we have enough leading zero bits in the operands
3153   // we can guarantee that the result does not overflow.
3154   // Ref: "Hacker's Delight" by Henry Warren
3155   unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
3156   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
3157   APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
3158   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
3159   APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
3160   computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AC, CxtI,
3161                    DT);
3162   computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AC, CxtI,
3163                    DT);
3164   // Note that underestimating the number of zero bits gives a more
3165   // conservative answer.
3166   unsigned ZeroBits = LHSKnownZero.countLeadingOnes() +
3167                       RHSKnownZero.countLeadingOnes();
3168   // First handle the easy case: if we have enough zero bits there's
3169   // definitely no overflow.
3170   if (ZeroBits >= BitWidth)
3171     return OverflowResult::NeverOverflows;
3172
3173   // Get the largest possible values for each operand.
3174   APInt LHSMax = ~LHSKnownZero;
3175   APInt RHSMax = ~RHSKnownZero;
3176
3177   // We know the multiply operation doesn't overflow if the maximum values for
3178   // each operand will not overflow after we multiply them together.
3179   bool MaxOverflow;
3180   LHSMax.umul_ov(RHSMax, MaxOverflow);
3181   if (!MaxOverflow)
3182     return OverflowResult::NeverOverflows;
3183
3184   // We know it always overflows if multiplying the smallest possible values for
3185   // the operands also results in overflow.
3186   bool MinOverflow;
3187   LHSKnownOne.umul_ov(RHSKnownOne, MinOverflow);
3188   if (MinOverflow)
3189     return OverflowResult::AlwaysOverflows;
3190
3191   return OverflowResult::MayOverflow;
3192 }
3193
3194 OverflowResult llvm::computeOverflowForUnsignedAdd(Value *LHS, Value *RHS,
3195                                                    const DataLayout &DL,
3196                                                    AssumptionCache *AC,
3197                                                    const Instruction *CxtI,
3198                                                    const DominatorTree *DT) {
3199   bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
3200   ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, DL, /*Depth=*/0,
3201                  AC, CxtI, DT);
3202   if (LHSKnownNonNegative || LHSKnownNegative) {
3203     bool RHSKnownNonNegative, RHSKnownNegative;
3204     ComputeSignBit(RHS, RHSKnownNonNegative, RHSKnownNegative, DL, /*Depth=*/0,
3205                    AC, CxtI, DT);
3206
3207     if (LHSKnownNegative && RHSKnownNegative) {
3208       // The sign bit is set in both cases: this MUST overflow.
3209       // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
3210       return OverflowResult::AlwaysOverflows;
3211     }
3212
3213     if (LHSKnownNonNegative && RHSKnownNonNegative) {
3214       // The sign bit is clear in both cases: this CANNOT overflow.
3215       // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
3216       return OverflowResult::NeverOverflows;
3217     }
3218   }
3219
3220   return OverflowResult::MayOverflow;
3221 }
3222
3223 SelectPatternFlavor llvm::matchSelectPattern(Value *V,
3224                                              Value *&LHS, Value *&RHS) {
3225   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
3226   if (!SI) return SPF_UNKNOWN;
3227
3228   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
3229   if (!ICI) return SPF_UNKNOWN;
3230
3231   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
3232   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
3233   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
3234   Value *TrueVal = SI->getTrueValue();
3235   Value *FalseVal = SI->getFalseValue();
3236
3237   LHS = CmpLHS;
3238   RHS = CmpRHS;
3239
3240   // (icmp X, Y) ? X : Y
3241   if (TrueVal == CmpLHS && FalseVal == CmpRHS) {
3242     switch (Pred) {
3243     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
3244     case ICmpInst::ICMP_UGT:
3245     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
3246     case ICmpInst::ICMP_SGT:
3247     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
3248     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3249     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
3250     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3251     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
3252     }
3253   }
3254
3255   // (icmp X, Y) ? Y : X
3256   if (TrueVal == CmpRHS && FalseVal == CmpLHS) {
3257     switch (Pred) {
3258     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
3259     case ICmpInst::ICMP_UGT:
3260     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
3261     case ICmpInst::ICMP_SGT:
3262     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
3263     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3264     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
3265     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3266     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
3267     }
3268   }
3269
3270   if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
3271     if ((CmpLHS == TrueVal && match(FalseVal, m_Neg(m_Specific(CmpLHS)))) ||
3272         (CmpLHS == FalseVal && match(TrueVal, m_Neg(m_Specific(CmpLHS))))) {
3273
3274       // ABS(X) ==> (X >s 0) ? X : -X and (X >s -1) ? X : -X
3275       // NABS(X) ==> (X >s 0) ? -X : X and (X >s -1) ? -X : X
3276       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && (C1->isZero() || C1->isMinusOne())) {
3277         return (CmpLHS == TrueVal) ? SPF_ABS : SPF_NABS;
3278       }
3279
3280       // ABS(X) ==> (X <s 0) ? -X : X and (X <s 1) ? -X : X
3281       // NABS(X) ==> (X <s 0) ? X : -X and (X <s 1) ? X : -X
3282       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && (C1->isZero() || C1->isOne())) {
3283         return (CmpLHS == FalseVal) ? SPF_ABS : SPF_NABS;
3284       }
3285     }
3286     
3287     // Y >s C ? ~Y : ~C == ~Y <s ~C ? ~Y : ~C = SMIN(~Y, ~C)
3288     if (const auto *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
3289       if (C1->getType() == C2->getType() && ~C1->getValue() == C2->getValue() &&
3290           (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CmpLHS))) ||
3291            match(CmpLHS, m_Not(m_Specific(TrueVal))))) {
3292         LHS = TrueVal;
3293         RHS = FalseVal;
3294         return SPF_SMIN;
3295       }
3296     }
3297   }
3298
3299   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
3300
3301   return SPF_UNKNOWN;
3302 }