InstCombine: Detect when llvm.umul.with.overflow always overflows
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ValueTracking.cpp
1 //===- ValueTracking.cpp - Walk computations to compute properties --------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains routines that help analyze properties that chains of
11 // computations have.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
16 #include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
18 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
19 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
20 #include "llvm/IR/CallSite.h"
21 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
22 #include "llvm/IR/Constants.h"
23 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
24 #include "llvm/IR/Dominators.h"
25 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
26 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
27 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
31 #include "llvm/IR/Metadata.h"
32 #include "llvm/IR/Operator.h"
33 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
36 #include <cstring>
37 using namespace llvm;
38 using namespace llvm::PatternMatch;
39
40 const unsigned MaxDepth = 6;
41
42 /// Returns the bitwidth of the given scalar or pointer type (if unknown returns
43 /// 0). For vector types, returns the element type's bitwidth.
44 static unsigned getBitWidth(Type *Ty, const DataLayout *TD) {
45   if (unsigned BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits())
46     return BitWidth;
47
48   return TD ? TD->getPointerTypeSizeInBits(Ty) : 0;
49 }
50
51 // Many of these functions have internal versions that take an assumption
52 // exclusion set. This is because of the potential for mutual recursion to
53 // cause computeKnownBits to repeatedly visit the same assume intrinsic. The
54 // classic case of this is assume(x = y), which will attempt to determine
55 // bits in x from bits in y, which will attempt to determine bits in y from
56 // bits in x, etc. Regarding the mutual recursion, computeKnownBits can call
57 // isKnownNonZero, which calls computeKnownBits and ComputeSignBit and
58 // isKnownToBeAPowerOfTwo (all of which can call computeKnownBits), and so on.
59 typedef SmallPtrSet<const Value *, 8> ExclInvsSet;
60
61 namespace {
62 // Simplifying using an assume can only be done in a particular control-flow
63 // context (the context instruction provides that context). If an assume and
64 // the context instruction are not in the same block then the DT helps in
65 // figuring out if we can use it.
66 struct Query {
67   ExclInvsSet ExclInvs;
68   AssumptionTracker *AT;
69   const Instruction *CxtI;
70   const DominatorTree *DT;
71
72   Query(AssumptionTracker *AT = nullptr, const Instruction *CxtI = nullptr,
73         const DominatorTree *DT = nullptr)
74     : AT(AT), CxtI(CxtI), DT(DT) {}
75
76   Query(const Query &Q, const Value *NewExcl)
77     : ExclInvs(Q.ExclInvs), AT(Q.AT), CxtI(Q.CxtI), DT(Q.DT) {
78     ExclInvs.insert(NewExcl);
79   }
80 };
81 } // end anonymous namespace
82
83 // Given the provided Value and, potentially, a context instruction, return
84 // the preferred context instruction (if any).
85 static const Instruction *safeCxtI(const Value *V, const Instruction *CxtI) {
86   // If we've been provided with a context instruction, then use that (provided
87   // it has been inserted).
88   if (CxtI && CxtI->getParent())
89     return CxtI;
90
91   // If the value is really an already-inserted instruction, then use that.
92   CxtI = dyn_cast<Instruction>(V);
93   if (CxtI && CxtI->getParent())
94     return CxtI;
95
96   return nullptr;
97 }
98
99 static void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
100                             const DataLayout *TD, unsigned Depth,
101                             const Query &Q);
102
103 void llvm::computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
104                             const DataLayout *TD, unsigned Depth,
105                             AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
106                             const DominatorTree *DT) {
107   ::computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth,
108                      Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
109 }
110
111 static void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
112                           const DataLayout *TD, unsigned Depth,
113                           const Query &Q);
114
115 void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
116                           const DataLayout *TD, unsigned Depth,
117                           AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
118                           const DominatorTree *DT) {
119   ::ComputeSignBit(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth,
120                    Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
121 }
122
123 static bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
124                                    const Query &Q);
125
126 bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
127                                   AssumptionTracker *AT,
128                                   const Instruction *CxtI,
129                                   const DominatorTree *DT) {
130   return ::isKnownToBeAPowerOfTwo(V, OrZero, Depth,
131                                   Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
132 }
133
134 static bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
135                            const Query &Q);
136
137 bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
138                           AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
139                           const DominatorTree *DT) {
140   return ::isKnownNonZero(V, TD, Depth, Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
141 }
142
143 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
144                               const DataLayout *TD, unsigned Depth,
145                               const Query &Q);
146
147 bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
148                              const DataLayout *TD, unsigned Depth,
149                              AssumptionTracker *AT, const Instruction *CxtI,
150                              const DominatorTree *DT) {
151   return ::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth,
152                              Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
153 }
154
155 static unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
156                                    unsigned Depth, const Query &Q);
157
158 unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
159                                   unsigned Depth, AssumptionTracker *AT,
160                                   const Instruction *CxtI,
161                                   const DominatorTree *DT) {
162   return ::ComputeNumSignBits(V, TD, Depth, Query(AT, safeCxtI(V, CxtI), DT));
163 }
164
165 static void computeKnownBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
166                                    APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
167                                    APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
168                                    const DataLayout *TD, unsigned Depth,
169                                    const Query &Q) {
170   if (!Add) {
171     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
172       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
173       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
174       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
175       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
176         unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
177         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
178         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
179         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
180         computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
181
182         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
183         // output top bits are zero, because we now know that the output is
184         // from [0-C].
185         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
186           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
187           // Top bits known zero.
188           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2);
189         }
190       }
191     }
192   }
193
194   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
195
196   // If an initial sequence of bits in the result is not needed, the
197   // corresponding bits in the operands are not needed.
198   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
199   computeKnownBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD, Depth+1, Q);
200   computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
201
202   // Carry in a 1 for a subtract, rather than a 0.
203   APInt CarryIn(BitWidth, 0);
204   if (!Add) {
205     // Sum = LHS + ~RHS + 1
206     std::swap(KnownZero2, KnownOne2);
207     CarryIn.setBit(0);
208   }
209
210   APInt PossibleSumZero = ~LHSKnownZero + ~KnownZero2 + CarryIn;
211   APInt PossibleSumOne = LHSKnownOne + KnownOne2 + CarryIn;
212
213   // Compute known bits of the carry.
214   APInt CarryKnownZero = ~(PossibleSumZero ^ LHSKnownZero ^ KnownZero2);
215   APInt CarryKnownOne = PossibleSumOne ^ LHSKnownOne ^ KnownOne2;
216
217   // Compute set of known bits (where all three relevant bits are known).
218   APInt LHSKnown = LHSKnownZero | LHSKnownOne;
219   APInt RHSKnown = KnownZero2 | KnownOne2;
220   APInt CarryKnown = CarryKnownZero | CarryKnownOne;
221   APInt Known = LHSKnown & RHSKnown & CarryKnown;
222
223   assert((PossibleSumZero & Known) == (PossibleSumOne & Known) &&
224          "known bits of sum differ");
225
226   // Compute known bits of the result.
227   KnownZero = ~PossibleSumOne & Known;
228   KnownOne = PossibleSumOne & Known;
229
230   // Are we still trying to solve for the sign bit?
231   if (!Known.isNegative()) {
232     if (NSW) {
233       // Adding two non-negative numbers, or subtracting a negative number from
234       // a non-negative one, can't wrap into negative.
235       if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
236         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
237       // Adding two negative numbers, or subtracting a non-negative number from
238       // a negative one, can't wrap into non-negative.
239       else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
240         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
241     }
242   }
243 }
244
245 static void computeKnownBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
246                                 APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
247                                 APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
248                                 const DataLayout *TD, unsigned Depth,
249                                 const Query &Q) {
250   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
251   computeKnownBits(Op1, KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
252   computeKnownBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
253
254   bool isKnownNegative = false;
255   bool isKnownNonNegative = false;
256   // If the multiplication is known not to overflow, compute the sign bit.
257   if (NSW) {
258     if (Op0 == Op1) {
259       // The product of a number with itself is non-negative.
260       isKnownNonNegative = true;
261     } else {
262       bool isKnownNonNegativeOp1 = KnownZero.isNegative();
263       bool isKnownNonNegativeOp0 = KnownZero2.isNegative();
264       bool isKnownNegativeOp1 = KnownOne.isNegative();
265       bool isKnownNegativeOp0 = KnownOne2.isNegative();
266       // The product of two numbers with the same sign is non-negative.
267       isKnownNonNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNegativeOp0) ||
268         (isKnownNonNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0);
269       // The product of a negative number and a non-negative number is either
270       // negative or zero.
271       if (!isKnownNonNegative)
272         isKnownNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0 &&
273                            isKnownNonZero(Op0, TD, Depth, Q)) ||
274                           (isKnownNegativeOp0 && isKnownNonNegativeOp1 &&
275                            isKnownNonZero(Op1, TD, Depth, Q));
276     }
277   }
278
279   // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
280   // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
281   // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
282   // interesting case of alignment computation.
283   KnownOne.clearAllBits();
284   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
285                     KnownZero2.countTrailingOnes();
286   unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
287                              KnownZero2.countLeadingOnes(),
288                              BitWidth) - BitWidth;
289
290   TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
291   LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
292   KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
293               APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
294
295   // Only make use of no-wrap flags if we failed to compute the sign bit
296   // directly.  This matters if the multiplication always overflows, in
297   // which case we prefer to follow the result of the direct computation,
298   // though as the program is invoking undefined behaviour we can choose
299   // whatever we like here.
300   if (isKnownNonNegative && !KnownOne.isNegative())
301     KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
302   else if (isKnownNegative && !KnownZero.isNegative())
303     KnownOne.setBit(BitWidth - 1);
304 }
305
306 void llvm::computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
307                                              APInt &KnownZero) {
308   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
309   unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
310   assert(NumRanges >= 1);
311
312   // Use the high end of the ranges to find leading zeros.
313   unsigned MinLeadingZeros = BitWidth;
314   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
315     ConstantInt *Lower =
316         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 0));
317     ConstantInt *Upper =
318         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 1));
319     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
320     if (Range.isWrappedSet())
321       MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
322     unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
323     MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
324   }
325
326   KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
327 }
328
329 static bool isEphemeralValueOf(Instruction *I, const Value *E) {
330   SmallVector<const Value *, 16> WorkSet(1, I);
331   SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
332   SmallPtrSet<const Value *, 16> EphValues;
333
334   while (!WorkSet.empty()) {
335     const Value *V = WorkSet.pop_back_val();
336     if (!Visited.insert(V).second)
337       continue;
338
339     // If all uses of this value are ephemeral, then so is this value.
340     bool FoundNEUse = false;
341     for (const User *I : V->users())
342       if (!EphValues.count(I)) {
343         FoundNEUse = true;
344         break;
345       }
346
347     if (!FoundNEUse) {
348       if (V == E)
349         return true;
350
351       EphValues.insert(V);
352       if (const User *U = dyn_cast<User>(V))
353         for (User::const_op_iterator J = U->op_begin(), JE = U->op_end();
354              J != JE; ++J) {
355           if (isSafeToSpeculativelyExecute(*J))
356             WorkSet.push_back(*J);
357         }
358     }
359   }
360
361   return false;
362 }
363
364 // Is this an intrinsic that cannot be speculated but also cannot trap?
365 static bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I) {
366   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
367     if (Function *F = CI->getCalledFunction())
368       switch (F->getIntrinsicID()) {
369       default: break;
370       // FIXME: This list is repeated from NoTTI::getIntrinsicCost.
371       case Intrinsic::assume:
372       case Intrinsic::dbg_declare:
373       case Intrinsic::dbg_value:
374       case Intrinsic::invariant_start:
375       case Intrinsic::invariant_end:
376       case Intrinsic::lifetime_start:
377       case Intrinsic::lifetime_end:
378       case Intrinsic::objectsize:
379       case Intrinsic::ptr_annotation:
380       case Intrinsic::var_annotation:
381         return true;
382       }
383
384   return false;
385 }
386
387 static bool isValidAssumeForContext(Value *V, const Query &Q,
388                                     const DataLayout *DL) {
389   Instruction *Inv = cast<Instruction>(V);
390
391   // There are two restrictions on the use of an assume:
392   //  1. The assume must dominate the context (or the control flow must
393   //     reach the assume whenever it reaches the context).
394   //  2. The context must not be in the assume's set of ephemeral values
395   //     (otherwise we will use the assume to prove that the condition
396   //     feeding the assume is trivially true, thus causing the removal of
397   //     the assume).
398
399   if (Q.DT) {
400     if (Q.DT->dominates(Inv, Q.CxtI)) {
401       return true;
402     } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
403       // The context comes first, but they're both in the same block. Make sure
404       // there is nothing in between that might interrupt the control flow.
405       for (BasicBlock::const_iterator I =
406              std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
407                                       IE(Inv); I != IE; ++I)
408         if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
409             !isAssumeLikeIntrinsic(I))
410           return false;
411
412       return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
413     }
414
415     return false;
416   }
417
418   // When we don't have a DT, we do a limited search...
419   if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getSinglePredecessor()) {
420     return true;
421   } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
422     // Search forward from the assume until we reach the context (or the end
423     // of the block); the common case is that the assume will come first.
424     for (BasicBlock::iterator I = std::next(BasicBlock::iterator(Inv)),
425          IE = Inv->getParent()->end(); I != IE; ++I)
426       if (I == Q.CxtI)
427         return true;
428
429     // The context must come first...
430     for (BasicBlock::const_iterator I =
431            std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
432                                     IE(Inv); I != IE; ++I)
433       if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
434           !isAssumeLikeIntrinsic(I))
435         return false;
436
437     return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
438   }
439
440   return false;
441 }
442
443 bool llvm::isValidAssumeForContext(const Instruction *I,
444                                    const Instruction *CxtI,
445                                    const DataLayout *DL,
446                                    const DominatorTree *DT) {
447   return ::isValidAssumeForContext(const_cast<Instruction*>(I),
448                                    Query(nullptr, CxtI, DT), DL);
449 }
450
451 template<typename LHS, typename RHS>
452 inline match_combine_or<CmpClass_match<LHS, RHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>,
453                         CmpClass_match<RHS, LHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>>
454 m_c_ICmp(ICmpInst::Predicate &Pred, const LHS &L, const RHS &R) {
455   return m_CombineOr(m_ICmp(Pred, L, R), m_ICmp(Pred, R, L));
456 }
457
458 template<typename LHS, typename RHS>
459 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::And>,
460                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::And>>
461 m_c_And(const LHS &L, const RHS &R) {
462   return m_CombineOr(m_And(L, R), m_And(R, L));
463 }
464
465 template<typename LHS, typename RHS>
466 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Or>,
467                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Or>>
468 m_c_Or(const LHS &L, const RHS &R) {
469   return m_CombineOr(m_Or(L, R), m_Or(R, L));
470 }
471
472 template<typename LHS, typename RHS>
473 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Xor>,
474                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Xor>>
475 m_c_Xor(const LHS &L, const RHS &R) {
476   return m_CombineOr(m_Xor(L, R), m_Xor(R, L));
477 }
478
479 static void computeKnownBitsFromAssume(Value *V, APInt &KnownZero,
480                                        APInt &KnownOne,
481                                        const DataLayout *DL,
482                                        unsigned Depth, const Query &Q) {
483   // Use of assumptions is context-sensitive. If we don't have a context, we
484   // cannot use them!
485   if (!Q.AT || !Q.CxtI)
486     return;
487
488   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
489
490   Function *F = const_cast<Function*>(Q.CxtI->getParent()->getParent());
491   for (auto &CI : Q.AT->assumptions(F)) {
492     CallInst *I = CI;
493     if (Q.ExclInvs.count(I))
494       continue;
495
496     // Warning: This loop can end up being somewhat performance sensetive.
497     // We're running this loop for once for each value queried resulting in a
498     // runtime of ~O(#assumes * #values).
499
500     assert(isa<IntrinsicInst>(I) &&
501            dyn_cast<IntrinsicInst>(I)->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
502            "must be an assume intrinsic");
503     
504     Value *Arg = I->getArgOperand(0);
505
506     if (Arg == V &&
507         isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
508       assert(BitWidth == 1 && "assume operand is not i1?");
509       KnownZero.clearAllBits();
510       KnownOne.setAllBits();
511       return;
512     }
513
514     // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
515     if (Depth == MaxDepth)
516       continue;
517
518     Value *A, *B;
519     auto m_V = m_CombineOr(m_Specific(V),
520                            m_CombineOr(m_PtrToInt(m_Specific(V)),
521                            m_BitCast(m_Specific(V))));
522
523     CmpInst::Predicate Pred;
524     ConstantInt *C;
525     // assume(v = a)
526     if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
527         Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
528       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
529       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
530       KnownZero |= RHSKnownZero;
531       KnownOne  |= RHSKnownOne;
532     // assume(v & b = a)
533     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_And(m_V, m_Value(B)),
534                                    m_Value(A))) &&
535                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
536       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
537       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
538       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
539       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
540
541       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
542       // known bits from the RHS to V.
543       KnownZero |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
544       KnownOne  |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
545     // assume(~(v & b) = a)
546     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_And(m_V, m_Value(B))),
547                                    m_Value(A))) &&
548                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
549       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
550       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
551       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
552       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
553
554       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
555       // inverted known bits from the RHS to V.
556       KnownZero |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
557       KnownOne  |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
558     // assume(v | b = a)
559     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Or(m_V, m_Value(B)),
560                                    m_Value(A))) &&
561                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
562       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
563       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
564       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
565       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
566
567       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
568       // bits from the RHS to V.
569       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
570       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
571     // assume(~(v | b) = a)
572     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Or(m_V, m_Value(B))),
573                                    m_Value(A))) &&
574                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
575       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
576       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
577       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
578       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
579
580       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
581       // inverted known bits from the RHS to V.
582       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
583       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
584     // assume(v ^ b = a)
585     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Xor(m_V, m_Value(B)),
586                                    m_Value(A))) &&
587                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
588       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
589       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
590       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
591       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
592
593       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
594       // bits from the RHS to V. For those bits in B that are known to be one,
595       // we can propagate inverted known bits from the RHS to V.
596       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
597       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
598       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
599       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownOne;
600     // assume(~(v ^ b) = a)
601     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Xor(m_V, m_Value(B))),
602                                    m_Value(A))) &&
603                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
604       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
605       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
606       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
607       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
608
609       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
610       // inverted known bits from the RHS to V. For those bits in B that are
611       // known to be one, we can propagate known bits from the RHS to V.
612       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
613       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
614       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownOne;
615       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
616     // assume(v << c = a)
617     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C)),
618                                    m_Value(A))) &&
619                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
620       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
621       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
622       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
623       // bits in V shifted to the right by C.
624       KnownZero |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
625       KnownOne  |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
626     // assume(~(v << c) = a)
627     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C))),
628                                    m_Value(A))) &&
629                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
630       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
631       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
632       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
633       // to known bits in V shifted to the right by C.
634       KnownZero |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
635       KnownOne  |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
636     // assume(v >> c = a)
637     } else if (match(Arg,
638                      m_c_ICmp(Pred, m_CombineOr(m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
639                                                   m_AShr(m_V,
640                                                          m_ConstantInt(C))),
641                                      m_Value(A))) &&
642                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
643       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
644       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
645       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
646       // bits in V shifted to the right by C.
647       KnownZero |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
648       KnownOne  |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
649     // assume(~(v >> c) = a)
650     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_CombineOr(
651                                               m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
652                                               m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C)))),
653                                    m_Value(A))) &&
654                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
655       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
656       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
657       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
658       // to known bits in V shifted to the right by C.
659       KnownZero |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
660       KnownOne  |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
661     // assume(v >=_s c) where c is non-negative
662     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
663                Pred == ICmpInst::ICMP_SGE &&
664                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
665       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
666       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
667
668       if (RHSKnownZero.isNegative()) {
669         // We know that the sign bit is zero.
670         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
671       }
672     // assume(v >_s c) where c is at least -1.
673     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
674                Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&
675                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
676       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
677       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
678
679       if (RHSKnownOne.isAllOnesValue() || RHSKnownZero.isNegative()) {
680         // We know that the sign bit is zero.
681         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
682       }
683     // assume(v <=_s c) where c is negative
684     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
685                Pred == ICmpInst::ICMP_SLE &&
686                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
687       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
688       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
689
690       if (RHSKnownOne.isNegative()) {
691         // We know that the sign bit is one.
692         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
693       }
694     // assume(v <_s c) where c is non-positive
695     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
696                Pred == ICmpInst::ICMP_SLT &&
697                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
698       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
699       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
700
701       if (RHSKnownZero.isAllOnesValue() || RHSKnownOne.isNegative()) {
702         // We know that the sign bit is one.
703         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
704       }
705     // assume(v <=_u c)
706     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
707                Pred == ICmpInst::ICMP_ULE &&
708                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
709       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
710       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
711
712       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero.
713       KnownZero |=
714         APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
715     // assume(v <_u c)
716     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
717                Pred == ICmpInst::ICMP_ULT &&
718                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
719       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
720       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
721
722       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero (if c is a power
723       // of 2, then one more).
724       if (isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, Depth+1, Query(Q, I)))
725         KnownZero |=
726           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes()+1);
727       else
728         KnownZero |=
729           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
730     }
731   }
732 }
733
734 /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
735 /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
736 ///
737 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
738 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
739 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
740 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
741 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
742 /// this won't lose us code quality.
743 ///
744 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
745 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
746 /// where V is a vector, known zero, and known one values are the
747 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
748 /// for all of the elements in the vector.
749 void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
750                       const DataLayout *TD, unsigned Depth,
751                       const Query &Q) {
752   assert(V && "No Value?");
753   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
754   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
755
756   assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
757           V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
758          "Not integer or pointer type!");
759   assert((!TD ||
760           TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
761          (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
762           V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
763          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
764          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
765          "V, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
766
767   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
768     // We know all of the bits for a constant!
769     KnownOne = CI->getValue();
770     KnownZero = ~KnownOne;
771     return;
772   }
773   // Null and aggregate-zero are all-zeros.
774   if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
775       isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
776     KnownOne.clearAllBits();
777     KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
778     return;
779   }
780   // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
781   // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
782   // we don't handle undef in any particularly useful way.
783   if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
784     // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
785     // each element.
786     KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
787     APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
788     for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
789       Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
790       KnownZero &= ~Elt;
791       KnownOne &= Elt;
792     }
793     return;
794   }
795
796   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
797   if (auto *GO = dyn_cast<GlobalObject>(V)) {
798     unsigned Align = GO->getAlignment();
799     if (Align == 0 && TD) {
800       if (auto *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GO)) {
801         Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
802         if (ObjectType->isSized()) {
803           // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
804           // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
805           // may only have the minimum ABI alignment.
806           if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
807             Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
808           else
809             Align = TD->getABITypeAlignment(ObjectType);
810         }
811       }
812     }
813     if (Align > 0)
814       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
815                                        countTrailingZeros(Align));
816     else
817       KnownZero.clearAllBits();
818     KnownOne.clearAllBits();
819     return;
820   }
821
822   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
823     unsigned Align = A->getType()->isPointerTy() ? A->getParamAlignment() : 0;
824
825     if (!Align && TD && A->hasStructRetAttr()) {
826       // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
827       Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
828       if (EltTy->isSized())
829         Align = TD->getABITypeAlignment(EltTy);
830     }
831
832     if (Align)
833       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
834
835     // Don't give up yet... there might be an assumption that provides more
836     // information...
837     computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
838     return;
839   }
840
841   // Start out not knowing anything.
842   KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
843
844   // Limit search depth.
845   // All recursive calls that increase depth must come after this.
846   if (Depth == MaxDepth)
847     return;  
848
849   // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
850   // the bits of its aliasee.
851   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
852     if (!GA->mayBeOverridden())
853       computeKnownBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, TD, Depth + 1, Q);
854     return;
855   }
856
857   // Check whether a nearby assume intrinsic can determine some known bits.
858   computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
859
860   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
861   if (!I) return;
862
863   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
864   switch (I->getOpcode()) {
865   default: break;
866   case Instruction::Load:
867     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
868       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
869     break;
870   case Instruction::And: {
871     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
872     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
873     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
874
875     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
876     KnownOne &= KnownOne2;
877     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
878     KnownZero |= KnownZero2;
879     break;
880   }
881   case Instruction::Or: {
882     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
883     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
884
885     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
886     KnownZero &= KnownZero2;
887     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
888     KnownOne |= KnownOne2;
889     break;
890   }
891   case Instruction::Xor: {
892     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
893     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
894
895     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
896     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
897     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
898     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
899     KnownZero = KnownZeroOut;
900     break;
901   }
902   case Instruction::Mul: {
903     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
904     computeKnownBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
905                          KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
906                          Depth, Q);
907     break;
908   }
909   case Instruction::UDiv: {
910     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
911     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
912     // be less than the denominator.
913     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
914     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
915
916     KnownOne2.clearAllBits();
917     KnownZero2.clearAllBits();
918     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
919     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
920     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
921       LeadZ = std::min(BitWidth,
922                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
923
924     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
925     break;
926   }
927   case Instruction::Select:
928     computeKnownBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
929     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
930
931     // Only known if known in both the LHS and RHS.
932     KnownOne &= KnownOne2;
933     KnownZero &= KnownZero2;
934     break;
935   case Instruction::FPTrunc:
936   case Instruction::FPExt:
937   case Instruction::FPToUI:
938   case Instruction::FPToSI:
939   case Instruction::SIToFP:
940   case Instruction::UIToFP:
941     break; // Can't work with floating point.
942   case Instruction::PtrToInt:
943   case Instruction::IntToPtr:
944   case Instruction::AddrSpaceCast: // Pointers could be different sizes.
945     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
946     if (!TD) break;
947     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
948   case Instruction::ZExt:
949   case Instruction::Trunc: {
950     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
951
952     unsigned SrcBitWidth;
953     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
954     // which fall through here.
955     if(TD) {
956       SrcBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
957     } else {
958       SrcBitWidth = SrcTy->getScalarSizeInBits();
959       if (!SrcBitWidth) break;
960     }
961
962     assert(SrcBitWidth && "SrcBitWidth can't be zero");
963     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
964     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
965     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
966     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
967     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
968     // Any top bits are known to be zero.
969     if (BitWidth > SrcBitWidth)
970       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
971     break;
972   }
973   case Instruction::BitCast: {
974     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
975     if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
976         // TODO: For now, not handling conversions like:
977         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
978         !I->getType()->isVectorTy()) {
979       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
980       break;
981     }
982     break;
983   }
984   case Instruction::SExt: {
985     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
986     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
987
988     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
989     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
990     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
991     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
992     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
993
994     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
995     // top bits of the result.
996     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
997       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
998     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
999       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1000     break;
1001   }
1002   case Instruction::Shl:
1003     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1004     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1005       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1006       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1007       KnownZero <<= ShiftAmt;
1008       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1009       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
1010     }
1011     break;
1012   case Instruction::LShr:
1013     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1014     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1015       // Compute the new bits that are at the top now.
1016       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1017
1018       // Unsigned shift right.
1019       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1020       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1021       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1022       // high bits known zero.
1023       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1024     }
1025     break;
1026   case Instruction::AShr:
1027     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1028     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1029       // Compute the new bits that are at the top now.
1030       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
1031
1032       // Signed shift right.
1033       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1034       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1035       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1036
1037       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1038       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
1039         KnownZero |= HighBits;
1040       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
1041         KnownOne |= HighBits;
1042     }
1043     break;
1044   case Instruction::Sub: {
1045     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1046     computeKnownBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1047                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1048                             Depth, Q);
1049     break;
1050   }
1051   case Instruction::Add: {
1052     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1053     computeKnownBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1054                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1055                             Depth, Q);
1056     break;
1057   }
1058   case Instruction::SRem:
1059     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1060       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1061       if (RA.isPowerOf2()) {
1062         APInt LowBits = RA - 1;
1063         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1064                          Depth+1, Q);
1065
1066         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
1067         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
1068         KnownOne = KnownOne2 & LowBits;
1069
1070         // If the first operand is non-negative or has all low bits zero, then
1071         // the upper bits are all zero.
1072         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
1073           KnownZero |= ~LowBits;
1074
1075         // If the first operand is negative and not all low bits are zero, then
1076         // the upper bits are all one.
1077         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
1078           KnownOne |= ~LowBits;
1079
1080         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1081       }
1082     }
1083
1084     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
1085     // remainder is zero.
1086     if (KnownZero.isNonNegative()) {
1087       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1088       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD,
1089                        Depth+1, Q);
1090       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
1091       if (LHSKnownZero.isNegative())
1092         KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
1093     }
1094
1095     break;
1096   case Instruction::URem: {
1097     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1098       APInt RA = Rem->getValue();
1099       if (RA.isPowerOf2()) {
1100         APInt LowBits = (RA - 1);
1101         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD,
1102                          Depth+1, Q);
1103         KnownZero |= ~LowBits;
1104         KnownOne &= LowBits;
1105         break;
1106       }
1107     }
1108
1109     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1110     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1111     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1112     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1113
1114     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1115                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1116     KnownOne.clearAllBits();
1117     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders);
1118     break;
1119   }
1120
1121   case Instruction::Alloca: {
1122     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
1123     unsigned Align = AI->getAlignment();
1124     if (Align == 0 && TD)
1125       Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1126
1127     if (Align > 0)
1128       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
1129     break;
1130   }
1131   case Instruction::GetElementPtr: {
1132     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1133     // to determine if we can prove known low zero bits.
1134     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1135     computeKnownBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD,
1136                      Depth+1, Q);
1137     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1138
1139     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1140     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1141       Value *Index = I->getOperand(i);
1142       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1143         // Handle struct member offset arithmetic.
1144         if (!TD) {
1145           TrailZ = 0;
1146           break;
1147         }
1148
1149         // Handle case when index is vector zeroinitializer
1150         Constant *CIndex = cast<Constant>(Index);
1151         if (CIndex->isZeroValue())
1152           continue;
1153
1154         if (CIndex->getType()->isVectorTy())
1155           Index = CIndex->getSplatValue();
1156
1157         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1158         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1159         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1160         TrailZ = std::min<unsigned>(TrailZ,
1161                                     countTrailingZeros(Offset));
1162       } else {
1163         // Handle array index arithmetic.
1164         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1165         if (!IndexedTy->isSized()) {
1166           TrailZ = 0;
1167           break;
1168         }
1169         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
1170         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getTypeAllocSize(IndexedTy) : 1;
1171         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1172         computeKnownBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD, Depth+1, Q);
1173         TrailZ = std::min(TrailZ,
1174                           unsigned(countTrailingZeros(TypeSize) +
1175                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
1176       }
1177     }
1178
1179     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
1180     break;
1181   }
1182   case Instruction::PHI: {
1183     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1184     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1185     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1186     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1187     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1188       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1189         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1190         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1191         Operator *LU = dyn_cast<Operator>(L);
1192         if (!LU)
1193           continue;
1194         unsigned Opcode = LU->getOpcode();
1195         // Check for operations that have the property that if
1196         // both their operands have low zero bits, the result
1197         // will have low zero bits.
1198         if (Opcode == Instruction::Add ||
1199             Opcode == Instruction::Sub ||
1200             Opcode == Instruction::And ||
1201             Opcode == Instruction::Or ||
1202             Opcode == Instruction::Mul) {
1203           Value *LL = LU->getOperand(0);
1204           Value *LR = LU->getOperand(1);
1205           // Find a recurrence.
1206           if (LL == I)
1207             L = LR;
1208           else if (LR == I)
1209             L = LL;
1210           else
1211             break;
1212           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1213           // zero bits.
1214           computeKnownBits(R, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1215
1216           // We need to take the minimum number of known bits
1217           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
1218           computeKnownBits(L, KnownZero3, KnownOne3, TD, Depth+1, Q);
1219
1220           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1221                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
1222                                                     KnownZero3.countTrailingOnes()));
1223           break;
1224         }
1225       }
1226     }
1227
1228     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
1229     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
1230       break;
1231
1232     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
1233     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
1234     if (Depth < MaxDepth - 1 && !KnownZero && !KnownOne) {
1235       // Skip if every incoming value references to ourself.
1236       if (dyn_cast_or_null<UndefValue>(P->hasConstantValue()))
1237         break;
1238
1239       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1240       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1241       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1242         // Skip direct self references.
1243         if (P->getIncomingValue(i) == P) continue;
1244
1245         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
1246         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
1247         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
1248         // want to waste time spinning around in loops.
1249         computeKnownBits(P->getIncomingValue(i), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1250                          MaxDepth-1, Q);
1251         KnownZero &= KnownZero2;
1252         KnownOne &= KnownOne2;
1253         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
1254         // more operands.
1255         if (!KnownZero && !KnownOne)
1256           break;
1257       }
1258     }
1259     break;
1260   }
1261   case Instruction::Call:
1262   case Instruction::Invoke:
1263     if (MDNode *MD = cast<Instruction>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1264       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
1265     // If a range metadata is attached to this IntrinsicInst, intersect the
1266     // explicit range specified by the metadata and the implicit range of
1267     // the intrinsic.
1268     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1269       switch (II->getIntrinsicID()) {
1270       default: break;
1271       case Intrinsic::ctlz:
1272       case Intrinsic::cttz: {
1273         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1274         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
1275         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
1276           LowBits -= 1;
1277         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1278         break;
1279       }
1280       case Intrinsic::ctpop: {
1281         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1282         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1283         break;
1284       }
1285       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
1286         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(64, 32);
1287         break;
1288       }
1289     }
1290     break;
1291   case Instruction::ExtractValue:
1292     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I->getOperand(0))) {
1293       ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
1294       if (EVI->getNumIndices() != 1) break;
1295       if (EVI->getIndices()[0] == 0) {
1296         switch (II->getIntrinsicID()) {
1297         default: break;
1298         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1299         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1300           computeKnownBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
1301                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1302                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1303           break;
1304         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1305         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1306           computeKnownBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
1307                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1308                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1309           break;
1310         case Intrinsic::umul_with_overflow:
1311         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1312           computeKnownBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1),
1313                               false, KnownZero, KnownOne,
1314                               KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1315           break;
1316         }
1317       }
1318     }
1319   }
1320
1321   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1322 }
1323
1324 /// Determine whether the sign bit is known to be zero or one.
1325 /// Convenience wrapper around computeKnownBits.
1326 void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
1327                     const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1328                     const Query &Q) {
1329   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
1330   if (!BitWidth) {
1331     KnownZero = false;
1332     KnownOne = false;
1333     return;
1334   }
1335   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
1336   APInt OneBits(BitWidth, 0);
1337   computeKnownBits(V, ZeroBits, OneBits, TD, Depth, Q);
1338   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
1339   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
1340 }
1341
1342 /// Return true if the given value is known to have exactly one
1343 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
1344 /// be a power of two when defined. Supports values with integer or pointer
1345 /// types and vectors of integers.
1346 bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
1347                             const Query &Q) {
1348   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1349     if (C->isNullValue())
1350       return OrZero;
1351     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1352       return CI->getValue().isPowerOf2();
1353     // TODO: Handle vector constants.
1354   }
1355
1356   // 1 << X is clearly a power of two if the one is not shifted off the end.  If
1357   // it is shifted off the end then the result is undefined.
1358   if (match(V, m_Shl(m_One(), m_Value())))
1359     return true;
1360
1361   // (signbit) >>l X is clearly a power of two if the one is not shifted off the
1362   // bottom.  If it is shifted off the bottom then the result is undefined.
1363   if (match(V, m_LShr(m_SignBit(), m_Value())))
1364     return true;
1365
1366   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1367   if (Depth++ == MaxDepth)
1368     return false;
1369
1370   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1371   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
1372   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
1373                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
1374     return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q);
1375
1376   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
1377     return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth, Q);
1378
1379   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
1380     return
1381       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth, Q) &&
1382       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth, Q);
1383
1384   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1385     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
1386     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q) ||
1387         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/true, Depth, Q))
1388       return true;
1389     // X & (-X) is always a power of two or zero.
1390     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
1391       return true;
1392     return false;
1393   }
1394
1395   // Adding a power-of-two or zero to the same power-of-two or zero yields
1396   // either the original power-of-two, a larger power-of-two or zero.
1397   if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1398     OverflowingBinaryOperator *VOBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1399     if (OrZero || VOBO->hasNoUnsignedWrap() || VOBO->hasNoSignedWrap()) {
1400       if (match(X, m_And(m_Specific(Y), m_Value())) ||
1401           match(X, m_And(m_Value(), m_Specific(Y))))
1402         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, OrZero, Depth, Q))
1403           return true;
1404       if (match(Y, m_And(m_Specific(X), m_Value())) ||
1405           match(Y, m_And(m_Value(), m_Specific(X))))
1406         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, OrZero, Depth, Q))
1407           return true;
1408
1409       unsigned BitWidth = V->getType()->getScalarSizeInBits();
1410       APInt LHSZeroBits(BitWidth, 0), LHSOneBits(BitWidth, 0);
1411       computeKnownBits(X, LHSZeroBits, LHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1412
1413       APInt RHSZeroBits(BitWidth, 0), RHSOneBits(BitWidth, 0);
1414       computeKnownBits(Y, RHSZeroBits, RHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1415       // If i8 V is a power of two or zero:
1416       //  ZeroBits: 1 1 1 0 1 1 1 1
1417       // ~ZeroBits: 0 0 0 1 0 0 0 0
1418       if ((~(LHSZeroBits & RHSZeroBits)).isPowerOf2())
1419         // If OrZero isn't set, we cannot give back a zero result.
1420         // Make sure either the LHS or RHS has a bit set.
1421         if (OrZero || RHSOneBits.getBoolValue() || LHSOneBits.getBoolValue())
1422           return true;
1423     }
1424   }
1425
1426   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
1427   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
1428   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
1429   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
1430       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
1431     return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero,
1432                                   Depth, Q);
1433   }
1434
1435   return false;
1436 }
1437
1438 /// \brief Test whether a GEP's result is known to be non-null.
1439 ///
1440 /// Uses properties inherent in a GEP to try to determine whether it is known
1441 /// to be non-null.
1442 ///
1443 /// Currently this routine does not support vector GEPs.
1444 static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
1445                               unsigned Depth, const Query &Q) {
1446   if (!GEP->isInBounds() || GEP->getPointerAddressSpace() != 0)
1447     return false;
1448
1449   // FIXME: Support vector-GEPs.
1450   assert(GEP->getType()->isPointerTy() && "We only support plain pointer GEP");
1451
1452   // If the base pointer is non-null, we cannot walk to a null address with an
1453   // inbounds GEP in address space zero.
1454   if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth, Q))
1455     return true;
1456
1457   // Past this, if we don't have DataLayout, we can't do much.
1458   if (!DL)
1459     return false;
1460
1461   // Walk the GEP operands and see if any operand introduces a non-zero offset.
1462   // If so, then the GEP cannot produce a null pointer, as doing so would
1463   // inherently violate the inbounds contract within address space zero.
1464   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1465        GTI != GTE; ++GTI) {
1466     // Struct types are easy -- they must always be indexed by a constant.
1467     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1468       ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1469       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1470       const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
1471       uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
1472       if (ElementOffset > 0)
1473         return true;
1474       continue;
1475     }
1476
1477     // If we have a zero-sized type, the index doesn't matter. Keep looping.
1478     if (DL->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
1479       continue;
1480
1481     // Fast path the constant operand case both for efficiency and so we don't
1482     // increment Depth when just zipping down an all-constant GEP.
1483     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand())) {
1484       if (!OpC->isZero())
1485         return true;
1486       continue;
1487     }
1488
1489     // We post-increment Depth here because while isKnownNonZero increments it
1490     // as well, when we pop back up that increment won't persist. We don't want
1491     // to recurse 10k times just because we have 10k GEP operands. We don't
1492     // bail completely out because we want to handle constant GEPs regardless
1493     // of depth.
1494     if (Depth++ >= MaxDepth)
1495       continue;
1496
1497     if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth, Q))
1498       return true;
1499   }
1500
1501   return false;
1502 }
1503
1504 /// Does the 'Range' metadata (which must be a valid MD_range operand list)
1505 /// ensure that the value it's attached to is never Value?  'RangeType' is
1506 /// is the type of the value described by the range.
1507 static bool rangeMetadataExcludesValue(MDNode* Ranges,
1508                                        const APInt& Value) {
1509   const unsigned NumRanges = Ranges->getNumOperands() / 2;
1510   assert(NumRanges >= 1);
1511   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
1512     ConstantInt *Lower =
1513         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 0));
1514     ConstantInt *Upper =
1515         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 1));
1516     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
1517     if (Range.contains(Value))
1518       return false;
1519   }
1520   return true;
1521 }
1522
1523 /// Return true if the given value is known to be non-zero when defined.
1524 /// For vectors return true if every element is known to be non-zero when
1525 /// defined. Supports values with integer or pointer type and vectors of
1526 /// integers.
1527 bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1528                     const Query &Q) {
1529   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1530     if (C->isNullValue())
1531       return false;
1532     if (isa<ConstantInt>(C))
1533       // Must be non-zero due to null test above.
1534       return true;
1535     // TODO: Handle vectors
1536     return false;
1537   }
1538
1539   if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1540     if (MDNode *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
1541       // If the possible ranges don't contain zero, then the value is
1542       // definitely non-zero.
1543       if (IntegerType* Ty = dyn_cast<IntegerType>(V->getType())) {
1544         const APInt ZeroValue(Ty->getBitWidth(), 0);
1545         if (rangeMetadataExcludesValue(Ranges, ZeroValue))
1546           return true;
1547       }
1548     }
1549   }
1550
1551   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1552   if (Depth++ >= MaxDepth)
1553     return false;
1554
1555   // Check for pointer simplifications.
1556   if (V->getType()->isPointerTy()) {
1557     if (isKnownNonNull(V))
1558       return true; 
1559     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
1560       if (isGEPKnownNonNull(GEP, TD, Depth, Q))
1561         return true;
1562   }
1563
1564   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType()->getScalarType(), TD);
1565
1566   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
1567   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1568   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
1569     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1570            isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q);
1571
1572   // ext X != 0 if X != 0.
1573   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
1574     return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), TD, Depth, Q);
1575
1576   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
1577   // if the lowest bit is shifted off the end.
1578   if (BitWidth && match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1579     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
1580     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1581     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
1582       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1583
1584     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1585     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1586     computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1587     if (KnownOne[0])
1588       return true;
1589   }
1590   // shr X, Y != 0 if X is negative.  Note that the value of the shift is not
1591   // defined if the sign bit is shifted off the end.
1592   else if (match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1593     // shr exact can only shift out zero bits.
1594     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
1595     if (BO->isExact())
1596       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1597
1598     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1599     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1600     if (XKnownNegative)
1601       return true;
1602   }
1603   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
1604   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
1605     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1606   }
1607   // X + Y.
1608   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1609     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1610     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
1611     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1612     ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, TD, Depth, Q);
1613
1614     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
1615     // zero unless both X and Y are zero.
1616     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
1617       if (isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1618           isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1619         return true;
1620
1621     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
1622     // zero unless both X and Y equal INT_MIN.
1623     if (BitWidth && XKnownNegative && YKnownNegative) {
1624       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1625       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1626       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
1627       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
1628       // to INT_MIN.
1629       computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1630       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1631         return true;
1632       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
1633       // to INT_MIN.
1634       computeKnownBits(Y, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1635       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1636         return true;
1637     }
1638
1639     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
1640     if (XKnownNonNegative &&
1641         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1642       return true;
1643     if (YKnownNonNegative &&
1644         isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1645       return true;
1646   }
1647   // X * Y.
1648   else if (match(V, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1649     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1650     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
1651     // does not overflow.
1652     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
1653         isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) &&
1654         isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1655       return true;
1656   }
1657   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
1658   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
1659     if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), TD, Depth, Q) &&
1660         isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), TD, Depth, Q))
1661       return true;
1662   }
1663
1664   if (!BitWidth) return false;
1665   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1666   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1667   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1668   return KnownOne != 0;
1669 }
1670
1671 /// Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use this predicate to
1672 /// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
1673 /// cannot have.
1674 ///
1675 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
1676 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
1677 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
1678 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
1679 /// for all of the elements in the vector.
1680 bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
1681                        const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1682                        const Query &Q) {
1683   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1684   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1685   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1686 }
1687
1688
1689
1690 /// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
1691 /// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign bit
1692 /// (itself), but other cases can give us information. For example, immediately
1693 /// after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all equal to each
1694 /// other, so we return 3.
1695 ///
1696 /// 'Op' must have a scalar integer type.
1697 ///
1698 unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
1699                             unsigned Depth, const Query &Q) {
1700   assert((TD || V->getType()->isIntOrIntVectorTy()) &&
1701          "ComputeNumSignBits requires a DataLayout object to operate "
1702          "on non-integer values!");
1703   Type *Ty = V->getType();
1704   unsigned TyBits = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) :
1705                          Ty->getScalarSizeInBits();
1706   unsigned Tmp, Tmp2;
1707   unsigned FirstAnswer = 1;
1708
1709   // Note that ConstantInt is handled by the general computeKnownBits case
1710   // below.
1711
1712   if (Depth == 6)
1713     return 1;  // Limit search depth.
1714
1715   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
1716   switch (Operator::getOpcode(V)) {
1717   default: break;
1718   case Instruction::SExt:
1719     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1720     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q) + Tmp;
1721
1722   case Instruction::AShr: {
1723     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1724     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
1725     const APInt *ShAmt;
1726     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1727       Tmp += ShAmt->getZExtValue();
1728       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
1729     }
1730     return Tmp;
1731   }
1732   case Instruction::Shl: {
1733     const APInt *ShAmt;
1734     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1735       // shl destroys sign bits.
1736       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1737       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
1738       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
1739           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
1740       return Tmp - Tmp2;
1741     }
1742     break;
1743   }
1744   case Instruction::And:
1745   case Instruction::Or:
1746   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
1747     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
1748     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1749     if (Tmp != 1) {
1750       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1751       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
1752       // We computed what we know about the sign bits as our first
1753       // answer. Now proceed to the generic code that uses
1754       // computeKnownBits, and pick whichever answer is better.
1755     }
1756     break;
1757
1758   case Instruction::Select:
1759     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1760     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1761     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), TD, Depth+1, Q);
1762     return std::min(Tmp, Tmp2);
1763
1764   case Instruction::Add:
1765     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1766     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1767     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1768     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1769
1770     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
1771     if (const auto *CRHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(1)))
1772       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
1773         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1774         computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1775
1776         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1777         // sign bits set.
1778         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1779           return TyBits;
1780
1781         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
1782         // out of the result.
1783         if (KnownZero.isNegative())
1784           return Tmp;
1785       }
1786
1787     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1788     if (Tmp2 == 1) return 1;
1789     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1790
1791   case Instruction::Sub:
1792     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1793     if (Tmp2 == 1) return 1;
1794
1795     // Handle NEG.
1796     if (const auto *CLHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(0)))
1797       if (CLHS->isNullValue()) {
1798         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1799         computeKnownBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1800         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1801         // sign bits set.
1802         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1803           return TyBits;
1804
1805         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
1806         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
1807         if (KnownZero.isNegative())
1808           return Tmp2;
1809
1810         // Otherwise, we treat this like a SUB.
1811       }
1812
1813     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1814     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1815     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1816     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1817     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1818
1819   case Instruction::PHI: {
1820     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
1821     // Don't analyze large in-degree PHIs.
1822     if (PN->getNumIncomingValues() > 4) break;
1823
1824     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
1825     // because of our depth threshold.
1826     Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), TD, Depth+1, Q);
1827     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1828       if (Tmp == 1) return Tmp;
1829       Tmp = std::min(Tmp,
1830                      ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), TD,
1831                                         Depth+1, Q));
1832     }
1833     return Tmp;
1834   }
1835
1836   case Instruction::Trunc:
1837     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
1838     // case for targets like X86.
1839     break;
1840   }
1841
1842   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
1843   // use this information.
1844   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1845   APInt Mask;
1846   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1847
1848   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
1849     Mask = KnownZero;
1850   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
1851     Mask = KnownOne;
1852   } else {
1853     // Nothing known.
1854     return FirstAnswer;
1855   }
1856
1857   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
1858   // the number of identical bits in the top of the input value.
1859   Mask = ~Mask;
1860   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
1861   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
1862   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
1863   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
1864 }
1865
1866 /// This function computes the integer multiple of Base that equals V.
1867 /// If successful, it returns true and returns the multiple in
1868 /// Multiple. If unsuccessful, it returns false. It looks
1869 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
1870 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
1871                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
1872   const unsigned MaxDepth = 6;
1873
1874   assert(V && "No Value?");
1875   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
1876   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not integer or pointer type!");
1877
1878   Type *T = V->getType();
1879
1880   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
1881
1882   if (Base == 0)
1883     return false;
1884
1885   if (Base == 1) {
1886     Multiple = V;
1887     return true;
1888   }
1889
1890   ConstantExpr *CO = dyn_cast<ConstantExpr>(V);
1891   Constant *BaseVal = ConstantInt::get(T, Base);
1892   if (CO && CO == BaseVal) {
1893     // Multiple is 1.
1894     Multiple = ConstantInt::get(T, 1);
1895     return true;
1896   }
1897
1898   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
1899     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
1900     return true;
1901   }
1902
1903   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
1904
1905   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1906   if (!I) return false;
1907
1908   switch (I->getOpcode()) {
1909   default: break;
1910   case Instruction::SExt:
1911     if (!LookThroughSExt) return false;
1912     // otherwise fall through to ZExt
1913   case Instruction::ZExt:
1914     return ComputeMultiple(I->getOperand(0), Base, Multiple,
1915                            LookThroughSExt, Depth+1);
1916   case Instruction::Shl:
1917   case Instruction::Mul: {
1918     Value *Op0 = I->getOperand(0);
1919     Value *Op1 = I->getOperand(1);
1920
1921     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1922       ConstantInt *Op1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
1923       if (!Op1CI) return false;
1924       // Turn Op0 << Op1 into Op0 * 2^Op1
1925       APInt Op1Int = Op1CI->getValue();
1926       uint64_t BitToSet = Op1Int.getLimitedValue(Op1Int.getBitWidth() - 1);
1927       APInt API(Op1Int.getBitWidth(), 0);
1928       API.setBit(BitToSet);
1929       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
1930     }
1931
1932     Value *Mul0 = nullptr;
1933     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1934       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
1935         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
1936           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1937               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1938             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
1939           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1940               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1941             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
1942
1943           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
1944           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
1945           return true;
1946         }
1947
1948       if (ConstantInt *Mul0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul0))
1949         if (Mul0CI->getValue() == 1) {
1950           // V == Base * Op1, so return Op1
1951           Multiple = Op1;
1952           return true;
1953         }
1954     }
1955
1956     Value *Mul1 = nullptr;
1957     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1958       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
1959         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
1960           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1961               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1962             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
1963           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1964               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1965             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
1966
1967           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
1968           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
1969           return true;
1970         }
1971
1972       if (ConstantInt *Mul1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul1))
1973         if (Mul1CI->getValue() == 1) {
1974           // V == Base * Op0, so return Op0
1975           Multiple = Op0;
1976           return true;
1977         }
1978     }
1979   }
1980   }
1981
1982   // We could not determine if V is a multiple of Base.
1983   return false;
1984 }
1985
1986 /// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
1987 /// -0.0.
1988 ///
1989 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
1990 /// rounding modes!
1991 ///
1992 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
1993   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
1994     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
1995
1996   if (Depth == 6)
1997     return 1;  // Limit search depth.
1998
1999   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
2000   if (!I) return false;
2001
2002   // Check if the nsz fast-math flag is set
2003   if (const FPMathOperator *FPO = dyn_cast<FPMathOperator>(I))
2004     if (FPO->hasNoSignedZeros())
2005       return true;
2006
2007   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2008   if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd)
2009     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1)))
2010       if (CFP->isNullValue())
2011         return true;
2012
2013   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2014   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2015     return true;
2016
2017   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2018     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
2019     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2020       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
2021
2022   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2023     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2024       if (F->isDeclaration()) {
2025         // abs(x) != -0.0
2026         if (F->getName() == "abs") return true;
2027         // fabs[lf](x) != -0.0
2028         if (F->getName() == "fabs") return true;
2029         if (F->getName() == "fabsf") return true;
2030         if (F->getName() == "fabsl") return true;
2031         if (F->getName() == "sqrt" || F->getName() == "sqrtf" ||
2032             F->getName() == "sqrtl")
2033           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
2034       }
2035     }
2036
2037   return false;
2038 }
2039
2040 /// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
2041 /// return the i8 value that it is represented with.  This is
2042 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
2043 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
2044 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
2045 Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
2046   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
2047   if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
2048
2049   // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
2050   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2051     if (C->isNullValue())
2052       return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
2053
2054   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
2055   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0.
2056   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
2057     if (CFP->getType()->isFloatTy())
2058       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
2059     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
2060       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
2061     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
2062   }
2063
2064   // We can handle constant integers that are power of two in size and a
2065   // multiple of 8 bits.
2066   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
2067     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2068     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
2069       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
2070       // same at all levels.
2071       APInt Val = CI->getValue();
2072       APInt Val2;
2073       while (Val.getBitWidth() != 8) {
2074         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
2075         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
2076         Val2 = Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2077         Val = Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2078
2079         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
2080         if (Val != Val2)
2081           return nullptr;
2082       }
2083       return ConstantInt::get(V->getContext(), Val);
2084     }
2085   }
2086
2087   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
2088   // also splatable.
2089   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
2090     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
2091     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
2092     if (!Val)
2093       return nullptr;
2094
2095     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
2096       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
2097         return nullptr;
2098
2099     return Val;
2100   }
2101
2102   // Conceptually, we could handle things like:
2103   //   %a = zext i8 %X to i16
2104   //   %b = shl i16 %a, 8
2105   //   %c = or i16 %a, %b
2106   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
2107   // worth worrying about.
2108   return nullptr;
2109 }
2110
2111
2112 // This is the recursive version of BuildSubAggregate. It takes a few different
2113 // arguments. Idxs is the index within the nested struct From that we are
2114 // looking at now (which is of type IndexedType). IdxSkip is the number of
2115 // indices from Idxs that should be left out when inserting into the resulting
2116 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
2117 // build on that.
2118 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
2119                                 SmallVectorImpl<unsigned> &Idxs,
2120                                 unsigned IdxSkip,
2121                                 Instruction *InsertBefore) {
2122   llvm::StructType *STy = dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
2123   if (STy) {
2124     // Save the original To argument so we can modify it
2125     Value *OrigTo = To;
2126     // General case, the type indexed by Idxs is a struct
2127     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
2128       // Process each struct element recursively
2129       Idxs.push_back(i);
2130       Value *PrevTo = To;
2131       To = BuildSubAggregate(From, To, STy->getElementType(i), Idxs, IdxSkip,
2132                              InsertBefore);
2133       Idxs.pop_back();
2134       if (!To) {
2135         // Couldn't find any inserted value for this index? Cleanup
2136         while (PrevTo != OrigTo) {
2137           InsertValueInst* Del = cast<InsertValueInst>(PrevTo);
2138           PrevTo = Del->getAggregateOperand();
2139           Del->eraseFromParent();
2140         }
2141         // Stop processing elements
2142         break;
2143       }
2144     }
2145     // If we successfully found a value for each of our subaggregates
2146     if (To)
2147       return To;
2148   }
2149   // Base case, the type indexed by SourceIdxs is not a struct, or not all of
2150   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
2151   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
2152   // we might be able to find the complete struct somewhere.
2153
2154   // Find the value that is at that particular spot
2155   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
2156
2157   if (!V)
2158     return nullptr;
2159
2160   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
2161   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
2162                                        "tmp", InsertBefore);
2163 }
2164
2165 // This helper takes a nested struct and extracts a part of it (which is again a
2166 // struct) into a new value. For example, given the struct:
2167 // { a, { b, { c, d }, e } }
2168 // and the indices "1, 1" this returns
2169 // { c, d }.
2170 //
2171 // It does this by inserting an insertvalue for each element in the resulting
2172 // struct, as opposed to just inserting a single struct. This will only work if
2173 // each of the elements of the substruct are known (ie, inserted into From by an
2174 // insertvalue instruction somewhere).
2175 //
2176 // All inserted insertvalue instructions are inserted before InsertBefore
2177 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2178                                 Instruction *InsertBefore) {
2179   assert(InsertBefore && "Must have someplace to insert!");
2180   Type *IndexedType = ExtractValueInst::getIndexedType(From->getType(),
2181                                                              idx_range);
2182   Value *To = UndefValue::get(IndexedType);
2183   SmallVector<unsigned, 10> Idxs(idx_range.begin(), idx_range.end());
2184   unsigned IdxSkip = Idxs.size();
2185
2186   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
2187 }
2188
2189 /// Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
2190 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
2191 /// were inserted directly into the aggregrate.
2192 ///
2193 /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
2194 /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
2195 Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2196                                Instruction *InsertBefore) {
2197   // Nothing to index? Just return V then (this is useful at the end of our
2198   // recursion).
2199   if (idx_range.empty())
2200     return V;
2201   // We have indices, so V should have an indexable type.
2202   assert((V->getType()->isStructTy() || V->getType()->isArrayTy()) &&
2203          "Not looking at a struct or array?");
2204   assert(ExtractValueInst::getIndexedType(V->getType(), idx_range) &&
2205          "Invalid indices for type?");
2206
2207   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2208     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
2209     if (!C) return nullptr;
2210     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
2211   }
2212
2213   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
2214     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
2215     // requested indices
2216     const unsigned *req_idx = idx_range.begin();
2217     for (const unsigned *i = I->idx_begin(), *e = I->idx_end();
2218          i != e; ++i, ++req_idx) {
2219       if (req_idx == idx_range.end()) {
2220         // We can't handle this without inserting insertvalues
2221         if (!InsertBefore)
2222           return nullptr;
2223
2224         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
2225         // this specially. For example,
2226         // %A = insertvalue { i32, {i32, i32 } } undef, i32 10, 1, 0
2227         // %B = insertvalue { i32, {i32, i32 } } %A, i32 11, 1, 1
2228         // %C = extractvalue {i32, { i32, i32 } } %B, 1
2229         // This can be changed into
2230         // %A = insertvalue {i32, i32 } undef, i32 10, 0
2231         // %C = insertvalue {i32, i32 } %A, i32 11, 1
2232         // which allows the unused 0,0 element from the nested struct to be
2233         // removed.
2234         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
2235                                  InsertBefore);
2236       }
2237
2238       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
2239       // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
2240       // looking for, then.
2241       if (*req_idx != *i)
2242         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
2243                                  InsertBefore);
2244     }
2245     // If we end up here, the indices of the insertvalue match with those
2246     // requested (though possibly only partially). Now we recursively look at
2247     // the inserted value, passing any remaining indices.
2248     return FindInsertedValue(I->getInsertedValueOperand(),
2249                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
2250                              InsertBefore);
2251   }
2252
2253   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
2254     // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
2255     // something else, we can extract from that something else directly instead.
2256     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
2257
2258     // Calculate the number of indices required
2259     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
2260     // Allocate some space to put the new indices in
2261     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
2262     Idxs.reserve(size);
2263     // Add indices from the extract value instruction
2264     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
2265
2266     // Add requested indices
2267     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
2268
2269     assert(Idxs.size() == size
2270            && "Number of indices added not correct?");
2271
2272     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
2273   }
2274   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
2275   // or load instruction)
2276   return nullptr;
2277 }
2278
2279 /// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
2280 /// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
2281 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
2282                                               const DataLayout *DL) {
2283   // Without DataLayout, conservatively assume 64-bit offsets, which is
2284   // the widest we support.
2285   unsigned BitWidth = DL ? DL->getPointerTypeSizeInBits(Ptr->getType()) : 64;
2286   APInt ByteOffset(BitWidth, 0);
2287   while (1) {
2288     if (Ptr->getType()->isVectorTy())
2289       break;
2290
2291     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
2292       if (DL) {
2293         APInt GEPOffset(BitWidth, 0);
2294         if (!GEP->accumulateConstantOffset(*DL, GEPOffset))
2295           break;
2296
2297         ByteOffset += GEPOffset;
2298       }
2299
2300       Ptr = GEP->getPointerOperand();
2301     } else if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast ||
2302                Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2303       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
2304     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
2305       if (GA->mayBeOverridden())
2306         break;
2307       Ptr = GA->getAliasee();
2308     } else {
2309       break;
2310     }
2311   }
2312   Offset = ByteOffset.getSExtValue();
2313   return Ptr;
2314 }
2315
2316
2317 /// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
2318 /// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str.
2319 /// If unsuccessful, it returns false.
2320 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
2321                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
2322   assert(V);
2323
2324   // Look through bitcast instructions and geps.
2325   V = V->stripPointerCasts();
2326
2327   // If the value is a GEP instructionor  constant expression, treat it as an
2328   // offset.
2329   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2330     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
2331     if (GEP->getNumOperands() != 3)
2332       return false;
2333
2334     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
2335     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
2336     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
2337     if (!AT || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
2338       return false;
2339
2340     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
2341     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
2342     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
2343     if (!FirstIdx || !FirstIdx->isZero())
2344       return false;
2345
2346     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
2347     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
2348     // the string.
2349     uint64_t StartIdx = 0;
2350     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
2351       StartIdx = CI->getZExtValue();
2352     else
2353       return false;
2354     return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx+Offset);
2355   }
2356
2357   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
2358   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
2359   // initializer is the array that we'll use for optimization.
2360   const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
2361   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer())
2362     return false;
2363
2364   // Handle the all-zeros case
2365   if (GV->getInitializer()->isNullValue()) {
2366     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
2367     // length of the string must be zero.
2368     Str = "";
2369     return true;
2370   }
2371
2372   // Must be a Constant Array
2373   const ConstantDataArray *Array =
2374     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
2375   if (!Array || !Array->isString())
2376     return false;
2377
2378   // Get the number of elements in the array
2379   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
2380
2381   // Start out with the entire array in the StringRef.
2382   Str = Array->getAsString();
2383
2384   if (Offset > NumElts)
2385     return false;
2386
2387   // Skip over 'offset' bytes.
2388   Str = Str.substr(Offset);
2389
2390   if (TrimAtNul) {
2391     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
2392     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
2393     // some other way that the string is length-bound.
2394     Str = Str.substr(0, Str.find('\0'));
2395   }
2396   return true;
2397 }
2398
2399 // These next two are very similar to the above, but also look through PHI
2400 // nodes.
2401 // TODO: See if we can integrate these two together.
2402
2403 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2404 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2405 static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSetImpl<PHINode*> &PHIs) {
2406   // Look through noop bitcast instructions.
2407   V = V->stripPointerCasts();
2408
2409   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
2410   // or we haven't.
2411   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2412     if (!PHIs.insert(PN).second)
2413       return ~0ULL;  // already in the set.
2414
2415     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
2416     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
2417     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2418       uint64_t Len = GetStringLengthH(PN->getIncomingValue(i), PHIs);
2419       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
2420
2421       if (Len == ~0ULL) continue;
2422
2423       if (Len != LenSoFar && LenSoFar != ~0ULL)
2424         return 0;    // Disagree -> unknown.
2425       LenSoFar = Len;
2426     }
2427
2428     // Success, all agree.
2429     return LenSoFar;
2430   }
2431
2432   // strlen(select(c,x,y)) -> strlen(x) ^ strlen(y)
2433   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
2434     uint64_t Len1 = GetStringLengthH(SI->getTrueValue(), PHIs);
2435     if (Len1 == 0) return 0;
2436     uint64_t Len2 = GetStringLengthH(SI->getFalseValue(), PHIs);
2437     if (Len2 == 0) return 0;
2438     if (Len1 == ~0ULL) return Len2;
2439     if (Len2 == ~0ULL) return Len1;
2440     if (Len1 != Len2) return 0;
2441     return Len1;
2442   }
2443
2444   // Otherwise, see if we can read the string.
2445   StringRef StrData;
2446   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
2447     return 0;
2448
2449   return StrData.size()+1;
2450 }
2451
2452 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2453 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2454 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
2455   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
2456
2457   SmallPtrSet<PHINode*, 32> PHIs;
2458   uint64_t Len = GetStringLengthH(V, PHIs);
2459   // If Len is ~0ULL, we had an infinite phi cycle: this is dead code, so return
2460   // an empty string as a length.
2461   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
2462 }
2463
2464 Value *
2465 llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
2466   if (!V->getType()->isPointerTy())
2467     return V;
2468   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
2469     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2470       V = GEP->getPointerOperand();
2471     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast ||
2472                Operator::getOpcode(V) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2473       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
2474     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
2475       if (GA->mayBeOverridden())
2476         return V;
2477       V = GA->getAliasee();
2478     } else {
2479       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
2480       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2481         // TODO: Acquire a DominatorTree and AssumptionTracker and use them.
2482         if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, TD, nullptr)) {
2483           V = Simplified;
2484           continue;
2485         }
2486
2487       return V;
2488     }
2489     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
2490   }
2491   return V;
2492 }
2493
2494 void
2495 llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
2496                            SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
2497                            const DataLayout *TD,
2498                            unsigned MaxLookup) {
2499   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
2500   SmallVector<Value *, 4> Worklist;
2501   Worklist.push_back(V);
2502   do {
2503     Value *P = Worklist.pop_back_val();
2504     P = GetUnderlyingObject(P, TD, MaxLookup);
2505
2506     if (!Visited.insert(P).second)
2507       continue;
2508
2509     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
2510       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
2511       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
2512       continue;
2513     }
2514
2515     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
2516       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2517         Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
2518       continue;
2519     }
2520
2521     Objects.push_back(P);
2522   } while (!Worklist.empty());
2523 }
2524
2525 /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
2526 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
2527   for (const User *U : V->users()) {
2528     const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U);
2529     if (!II) return false;
2530
2531     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
2532         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
2533       return false;
2534   }
2535   return true;
2536 }
2537
2538 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
2539                                         const DataLayout *TD) {
2540   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
2541   if (!Inst)
2542     return false;
2543
2544   for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
2545     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(i)))
2546       if (C->canTrap())
2547         return false;
2548
2549   switch (Inst->getOpcode()) {
2550   default:
2551     return true;
2552   case Instruction::UDiv:
2553   case Instruction::URem: {
2554     // x / y is undefined if y == 0.
2555     const APInt *V;
2556     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(V)))
2557       return *V != 0;
2558     return false;
2559   }
2560   case Instruction::SDiv:
2561   case Instruction::SRem: {
2562     // x / y is undefined if y == 0 or x == INT_MIN and y == -1
2563     const APInt *X, *Y;
2564     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(Y))) {
2565       if (*Y != 0) {
2566         if (*Y == -1) {
2567           // The numerator can't be MinSignedValue if the denominator is -1.
2568           if (match(Inst->getOperand(0), m_APInt(X)))
2569             return !Y->isMinSignedValue();
2570           // The numerator *might* be MinSignedValue.
2571           return false;
2572         }
2573         // The denominator is not 0 or -1, it's safe to proceed.
2574         return true;
2575       }
2576     }
2577     return false;
2578   }
2579   case Instruction::Load: {
2580     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
2581     if (!LI->isUnordered() ||
2582         // Speculative load may create a race that did not exist in the source.
2583         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeThread))
2584       return false;
2585     return LI->getPointerOperand()->isDereferenceablePointer(TD);
2586   }
2587   case Instruction::Call: {
2588     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
2589       switch (II->getIntrinsicID()) {
2590       // These synthetic intrinsics have no side-effects and just mark
2591       // information about their operands.
2592       // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
2593       // should be considered at least *safe* to speculate...
2594       case Intrinsic::dbg_declare:
2595       case Intrinsic::dbg_value:
2596         return true;
2597
2598       case Intrinsic::bswap:
2599       case Intrinsic::ctlz:
2600       case Intrinsic::ctpop:
2601       case Intrinsic::cttz:
2602       case Intrinsic::objectsize:
2603       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2604       case Intrinsic::smul_with_overflow:
2605       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2606       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2607       case Intrinsic::umul_with_overflow:
2608       case Intrinsic::usub_with_overflow:
2609         return true;
2610       // Sqrt should be OK, since the llvm sqrt intrinsic isn't defined to set
2611       // errno like libm sqrt would.
2612       case Intrinsic::sqrt:
2613       case Intrinsic::fma:
2614       case Intrinsic::fmuladd:
2615       case Intrinsic::fabs:
2616       case Intrinsic::minnum:
2617       case Intrinsic::maxnum:
2618         return true;
2619       // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
2620       // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
2621       // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
2622       // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
2623       default: break;
2624       }
2625     }
2626     return false; // The called function could have undefined behavior or
2627                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
2628   }
2629   case Instruction::VAArg:
2630   case Instruction::Alloca:
2631   case Instruction::Invoke:
2632   case Instruction::PHI:
2633   case Instruction::Store:
2634   case Instruction::Ret:
2635   case Instruction::Br:
2636   case Instruction::IndirectBr:
2637   case Instruction::Switch:
2638   case Instruction::Unreachable:
2639   case Instruction::Fence:
2640   case Instruction::LandingPad:
2641   case Instruction::AtomicRMW:
2642   case Instruction::AtomicCmpXchg:
2643   case Instruction::Resume:
2644     return false; // Misc instructions which have effects
2645   }
2646 }
2647
2648 /// Return true if we know that the specified value is never null.
2649 bool llvm::isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
2650   // Alloca never returns null, malloc might.
2651   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
2652
2653   // A byval, inalloca, or nonnull argument is never null.
2654   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2655     return A->hasByValOrInAllocaAttr() || A->hasNonNullAttr();
2656
2657   // Global values are not null unless extern weak.
2658   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
2659     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
2660
2661   // A Load tagged w/nonnull metadata is never null. 
2662   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
2663     return LI->getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull);
2664
2665   if (ImmutableCallSite CS = V)
2666     if (CS.isReturnNonNull())
2667       return true;
2668
2669   // operator new never returns null.
2670   if (isOperatorNewLikeFn(V, TLI, /*LookThroughBitCast=*/true))
2671     return true;
2672
2673   return false;
2674 }
2675
2676 OverflowResult llvm::computeOverflowForUnsignedMul(Value *LHS, Value *RHS,
2677                                                    const DataLayout *DL,
2678                                                    AssumptionTracker *AT,
2679                                                    const Instruction *CxtI,
2680                                                    const DominatorTree *DT) {
2681   // Multiplying n * m significant bits yields a result of n + m significant
2682   // bits. If the total number of significant bits does not exceed the
2683   // result bit width (minus 1), there is no overflow.
2684   // This means if we have enough leading zero bits in the operands
2685   // we can guarantee that the result does not overflow.
2686   // Ref: "Hacker's Delight" by Henry Warren
2687   unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
2688   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
2689   APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
2690   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
2691   APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
2692   computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AT, CxtI, DT);
2693   computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AT, CxtI, DT);
2694   // Note that underestimating the number of zero bits gives a more
2695   // conservative answer.
2696   unsigned ZeroBits = LHSKnownZero.countLeadingOnes() +
2697                       RHSKnownZero.countLeadingOnes();
2698   // First handle the easy case: if we have enough zero bits there's
2699   // definitely no overflow.
2700   if (ZeroBits >= BitWidth)
2701     return OverflowResult::NeverOverflows;
2702
2703   // Get the largest possible values for each operand.
2704   APInt LHSMax = ~LHSKnownZero;
2705   APInt RHSMax = ~RHSKnownZero;
2706
2707   // We know the multiply operation doesn't overflow if the maximum values for
2708   // each operand will not overflow after we multiply them together.
2709   bool MaxOverflow;
2710   LHSMax.umul_ov(RHSMax, MaxOverflow);
2711   if (!MaxOverflow)
2712     return OverflowResult::NeverOverflows;
2713
2714   // We know it always overflows if multiplying the smallest possible values for
2715   // the operands also results in overflow.
2716   bool MinOverflow;
2717   LHSKnownOne.umul_ov(RHSKnownOne, MinOverflow);
2718   if (MinOverflow)
2719     return OverflowResult::AlwaysOverflows;
2720
2721   return OverflowResult::MayOverflow;
2722 }