Fix unused variable warning for non-asserts builds. NFC.
[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/AssumptionCache.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   AssumptionCache *AC;
69   const Instruction *CxtI;
70   const DominatorTree *DT;
71
72   Query(AssumptionCache *AC = nullptr, const Instruction *CxtI = nullptr,
73         const DominatorTree *DT = nullptr)
74       : AC(AC), CxtI(CxtI), DT(DT) {}
75
76   Query(const Query &Q, const Value *NewExcl)
77       : ExclInvs(Q.ExclInvs), AC(Q.AC), 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                             AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
106                             const DominatorTree *DT) {
107   ::computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth,
108                      Query(AC, 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                           AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
118                           const DominatorTree *DT) {
119   ::ComputeSignBit(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth,
120                    Query(AC, 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                                   AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
128                                   const DominatorTree *DT) {
129   return ::isKnownToBeAPowerOfTwo(V, OrZero, Depth,
130                                   Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
131 }
132
133 static bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
134                            const Query &Q);
135
136 bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
137                           AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
138                           const DominatorTree *DT) {
139   return ::isKnownNonZero(V, TD, Depth, Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
140 }
141
142 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
143                               const DataLayout *TD, unsigned Depth,
144                               const Query &Q);
145
146 bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout *TD,
147                              unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
148                              const Instruction *CxtI, const DominatorTree *DT) {
149   return ::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth,
150                              Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
151 }
152
153 static unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
154                                    unsigned Depth, const Query &Q);
155
156 unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
157                                   unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
158                                   const Instruction *CxtI,
159                                   const DominatorTree *DT) {
160   return ::ComputeNumSignBits(V, TD, Depth, Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
161 }
162
163 static void computeKnownBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
164                                    APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
165                                    APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
166                                    const DataLayout *TD, unsigned Depth,
167                                    const Query &Q) {
168   if (!Add) {
169     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
170       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
171       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
172       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
173       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
174         unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
175         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
176         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
177         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
178         computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
179
180         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
181         // output top bits are zero, because we now know that the output is
182         // from [0-C].
183         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
184           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
185           // Top bits known zero.
186           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2);
187         }
188       }
189     }
190   }
191
192   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
193
194   // If an initial sequence of bits in the result is not needed, the
195   // corresponding bits in the operands are not needed.
196   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
197   computeKnownBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD, Depth+1, Q);
198   computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
199
200   // Carry in a 1 for a subtract, rather than a 0.
201   APInt CarryIn(BitWidth, 0);
202   if (!Add) {
203     // Sum = LHS + ~RHS + 1
204     std::swap(KnownZero2, KnownOne2);
205     CarryIn.setBit(0);
206   }
207
208   APInt PossibleSumZero = ~LHSKnownZero + ~KnownZero2 + CarryIn;
209   APInt PossibleSumOne = LHSKnownOne + KnownOne2 + CarryIn;
210
211   // Compute known bits of the carry.
212   APInt CarryKnownZero = ~(PossibleSumZero ^ LHSKnownZero ^ KnownZero2);
213   APInt CarryKnownOne = PossibleSumOne ^ LHSKnownOne ^ KnownOne2;
214
215   // Compute set of known bits (where all three relevant bits are known).
216   APInt LHSKnown = LHSKnownZero | LHSKnownOne;
217   APInt RHSKnown = KnownZero2 | KnownOne2;
218   APInt CarryKnown = CarryKnownZero | CarryKnownOne;
219   APInt Known = LHSKnown & RHSKnown & CarryKnown;
220
221   assert((PossibleSumZero & Known) == (PossibleSumOne & Known) &&
222          "known bits of sum differ");
223
224   // Compute known bits of the result.
225   KnownZero = ~PossibleSumOne & Known;
226   KnownOne = PossibleSumOne & Known;
227
228   // Are we still trying to solve for the sign bit?
229   if (!Known.isNegative()) {
230     if (NSW) {
231       // Adding two non-negative numbers, or subtracting a negative number from
232       // a non-negative one, can't wrap into negative.
233       if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
234         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
235       // Adding two negative numbers, or subtracting a non-negative number from
236       // a negative one, can't wrap into non-negative.
237       else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
238         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
239     }
240   }
241 }
242
243 static void computeKnownBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
244                                 APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
245                                 APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
246                                 const DataLayout *TD, unsigned Depth,
247                                 const Query &Q) {
248   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
249   computeKnownBits(Op1, KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
250   computeKnownBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
251
252   bool isKnownNegative = false;
253   bool isKnownNonNegative = false;
254   // If the multiplication is known not to overflow, compute the sign bit.
255   if (NSW) {
256     if (Op0 == Op1) {
257       // The product of a number with itself is non-negative.
258       isKnownNonNegative = true;
259     } else {
260       bool isKnownNonNegativeOp1 = KnownZero.isNegative();
261       bool isKnownNonNegativeOp0 = KnownZero2.isNegative();
262       bool isKnownNegativeOp1 = KnownOne.isNegative();
263       bool isKnownNegativeOp0 = KnownOne2.isNegative();
264       // The product of two numbers with the same sign is non-negative.
265       isKnownNonNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNegativeOp0) ||
266         (isKnownNonNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0);
267       // The product of a negative number and a non-negative number is either
268       // negative or zero.
269       if (!isKnownNonNegative)
270         isKnownNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0 &&
271                            isKnownNonZero(Op0, TD, Depth, Q)) ||
272                           (isKnownNegativeOp0 && isKnownNonNegativeOp1 &&
273                            isKnownNonZero(Op1, TD, Depth, Q));
274     }
275   }
276
277   // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
278   // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
279   // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
280   // interesting case of alignment computation.
281   KnownOne.clearAllBits();
282   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
283                     KnownZero2.countTrailingOnes();
284   unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
285                              KnownZero2.countLeadingOnes(),
286                              BitWidth) - BitWidth;
287
288   TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
289   LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
290   KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
291               APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
292
293   // Only make use of no-wrap flags if we failed to compute the sign bit
294   // directly.  This matters if the multiplication always overflows, in
295   // which case we prefer to follow the result of the direct computation,
296   // though as the program is invoking undefined behaviour we can choose
297   // whatever we like here.
298   if (isKnownNonNegative && !KnownOne.isNegative())
299     KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
300   else if (isKnownNegative && !KnownZero.isNegative())
301     KnownOne.setBit(BitWidth - 1);
302 }
303
304 void llvm::computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
305                                              APInt &KnownZero) {
306   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
307   unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
308   assert(NumRanges >= 1);
309
310   // Use the high end of the ranges to find leading zeros.
311   unsigned MinLeadingZeros = BitWidth;
312   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
313     ConstantInt *Lower =
314         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 0));
315     ConstantInt *Upper =
316         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 1));
317     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
318     if (Range.isWrappedSet())
319       MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
320     unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
321     MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
322   }
323
324   KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
325 }
326
327 static bool isEphemeralValueOf(Instruction *I, const Value *E) {
328   SmallVector<const Value *, 16> WorkSet(1, I);
329   SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
330   SmallPtrSet<const Value *, 16> EphValues;
331
332   while (!WorkSet.empty()) {
333     const Value *V = WorkSet.pop_back_val();
334     if (!Visited.insert(V).second)
335       continue;
336
337     // If all uses of this value are ephemeral, then so is this value.
338     bool FoundNEUse = false;
339     for (const User *I : V->users())
340       if (!EphValues.count(I)) {
341         FoundNEUse = true;
342         break;
343       }
344
345     if (!FoundNEUse) {
346       if (V == E)
347         return true;
348
349       EphValues.insert(V);
350       if (const User *U = dyn_cast<User>(V))
351         for (User::const_op_iterator J = U->op_begin(), JE = U->op_end();
352              J != JE; ++J) {
353           if (isSafeToSpeculativelyExecute(*J))
354             WorkSet.push_back(*J);
355         }
356     }
357   }
358
359   return false;
360 }
361
362 // Is this an intrinsic that cannot be speculated but also cannot trap?
363 static bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I) {
364   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
365     if (Function *F = CI->getCalledFunction())
366       switch (F->getIntrinsicID()) {
367       default: break;
368       // FIXME: This list is repeated from NoTTI::getIntrinsicCost.
369       case Intrinsic::assume:
370       case Intrinsic::dbg_declare:
371       case Intrinsic::dbg_value:
372       case Intrinsic::invariant_start:
373       case Intrinsic::invariant_end:
374       case Intrinsic::lifetime_start:
375       case Intrinsic::lifetime_end:
376       case Intrinsic::objectsize:
377       case Intrinsic::ptr_annotation:
378       case Intrinsic::var_annotation:
379         return true;
380       }
381
382   return false;
383 }
384
385 static bool isValidAssumeForContext(Value *V, const Query &Q,
386                                     const DataLayout *DL) {
387   Instruction *Inv = cast<Instruction>(V);
388
389   // There are two restrictions on the use of an assume:
390   //  1. The assume must dominate the context (or the control flow must
391   //     reach the assume whenever it reaches the context).
392   //  2. The context must not be in the assume's set of ephemeral values
393   //     (otherwise we will use the assume to prove that the condition
394   //     feeding the assume is trivially true, thus causing the removal of
395   //     the assume).
396
397   if (Q.DT) {
398     if (Q.DT->dominates(Inv, Q.CxtI)) {
399       return true;
400     } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
401       // The context comes first, but they're both in the same block. Make sure
402       // there is nothing in between that might interrupt the control flow.
403       for (BasicBlock::const_iterator I =
404              std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
405                                       IE(Inv); I != IE; ++I)
406         if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
407             !isAssumeLikeIntrinsic(I))
408           return false;
409
410       return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
411     }
412
413     return false;
414   }
415
416   // When we don't have a DT, we do a limited search...
417   if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getSinglePredecessor()) {
418     return true;
419   } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
420     // Search forward from the assume until we reach the context (or the end
421     // of the block); the common case is that the assume will come first.
422     for (BasicBlock::iterator I = std::next(BasicBlock::iterator(Inv)),
423          IE = Inv->getParent()->end(); I != IE; ++I)
424       if (I == Q.CxtI)
425         return true;
426
427     // The context must come first...
428     for (BasicBlock::const_iterator I =
429            std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
430                                     IE(Inv); I != IE; ++I)
431       if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL) &&
432           !isAssumeLikeIntrinsic(I))
433         return false;
434
435     return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
436   }
437
438   return false;
439 }
440
441 bool llvm::isValidAssumeForContext(const Instruction *I,
442                                    const Instruction *CxtI,
443                                    const DataLayout *DL,
444                                    const DominatorTree *DT) {
445   return ::isValidAssumeForContext(const_cast<Instruction*>(I),
446                                    Query(nullptr, CxtI, DT), DL);
447 }
448
449 template<typename LHS, typename RHS>
450 inline match_combine_or<CmpClass_match<LHS, RHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>,
451                         CmpClass_match<RHS, LHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>>
452 m_c_ICmp(ICmpInst::Predicate &Pred, const LHS &L, const RHS &R) {
453   return m_CombineOr(m_ICmp(Pred, L, R), m_ICmp(Pred, R, L));
454 }
455
456 template<typename LHS, typename RHS>
457 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::And>,
458                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::And>>
459 m_c_And(const LHS &L, const RHS &R) {
460   return m_CombineOr(m_And(L, R), m_And(R, L));
461 }
462
463 template<typename LHS, typename RHS>
464 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Or>,
465                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Or>>
466 m_c_Or(const LHS &L, const RHS &R) {
467   return m_CombineOr(m_Or(L, R), m_Or(R, L));
468 }
469
470 template<typename LHS, typename RHS>
471 inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Xor>,
472                         BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Xor>>
473 m_c_Xor(const LHS &L, const RHS &R) {
474   return m_CombineOr(m_Xor(L, R), m_Xor(R, L));
475 }
476
477 static void computeKnownBitsFromAssume(Value *V, APInt &KnownZero,
478                                        APInt &KnownOne,
479                                        const DataLayout *DL,
480                                        unsigned Depth, const Query &Q) {
481   // Use of assumptions is context-sensitive. If we don't have a context, we
482   // cannot use them!
483   if (!Q.AC || !Q.CxtI)
484     return;
485
486   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
487
488   for (auto &AssumeVH : Q.AC->assumptions()) {
489     if (!AssumeVH)
490       continue;
491     CallInst *I = cast<CallInst>(AssumeVH);
492     assert((I->getParent()->getParent() == 
493             const_cast<Function*>(Q.CxtI->getParent()->getParent())) &&
494            "Got assumption for the wrong function!");
495     if (Q.ExclInvs.count(I))
496       continue;
497
498     // Warning: This loop can end up being somewhat performance sensetive.
499     // We're running this loop for once for each value queried resulting in a
500     // runtime of ~O(#assumes * #values).
501
502     assert(isa<IntrinsicInst>(I) &&
503            dyn_cast<IntrinsicInst>(I)->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
504            "must be an assume intrinsic");
505     
506     Value *Arg = I->getArgOperand(0);
507
508     if (Arg == V &&
509         isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
510       assert(BitWidth == 1 && "assume operand is not i1?");
511       KnownZero.clearAllBits();
512       KnownOne.setAllBits();
513       return;
514     }
515
516     // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
517     if (Depth == MaxDepth)
518       continue;
519
520     Value *A, *B;
521     auto m_V = m_CombineOr(m_Specific(V),
522                            m_CombineOr(m_PtrToInt(m_Specific(V)),
523                            m_BitCast(m_Specific(V))));
524
525     CmpInst::Predicate Pred;
526     ConstantInt *C;
527     // assume(v = a)
528     if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
529         Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
530       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
531       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
532       KnownZero |= RHSKnownZero;
533       KnownOne  |= RHSKnownOne;
534     // assume(v & b = a)
535     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_And(m_V, m_Value(B)),
536                                    m_Value(A))) &&
537                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
538       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
539       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
540       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
541       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
542
543       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
544       // known bits from the RHS to V.
545       KnownZero |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
546       KnownOne  |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
547     // assume(~(v & b) = a)
548     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_And(m_V, m_Value(B))),
549                                    m_Value(A))) &&
550                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
551       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
552       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
553       APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
554       computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
555
556       // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
557       // inverted known bits from the RHS to V.
558       KnownZero |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
559       KnownOne  |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
560     // assume(v | b = a)
561     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Or(m_V, m_Value(B)),
562                                    m_Value(A))) &&
563                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
564       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
565       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
566       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
567       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
568
569       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
570       // bits from the RHS to V.
571       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
572       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
573     // assume(~(v | b) = a)
574     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Or(m_V, m_Value(B))),
575                                    m_Value(A))) &&
576                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
577       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
578       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
579       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
580       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
581
582       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
583       // inverted known bits from the RHS to V.
584       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
585       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
586     // assume(v ^ b = a)
587     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_c_Xor(m_V, m_Value(B)),
588                                    m_Value(A))) &&
589                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
590       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
591       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
592       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
593       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
594
595       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
596       // bits from the RHS to V. For those bits in B that are known to be one,
597       // we can propagate inverted known bits from the RHS to V.
598       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
599       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
600       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
601       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownOne;
602     // assume(~(v ^ b) = a)
603     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Xor(m_V, m_Value(B))),
604                                    m_Value(A))) &&
605                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
606       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
607       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
608       APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
609       computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
610
611       // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
612       // inverted known bits from the RHS to V. For those bits in B that are
613       // known to be one, we can propagate known bits from the RHS to V.
614       KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
615       KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
616       KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownOne;
617       KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
618     // assume(v << c = a)
619     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C)),
620                                    m_Value(A))) &&
621                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
622       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
623       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
624       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
625       // bits in V shifted to the right by C.
626       KnownZero |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
627       KnownOne  |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
628     // assume(~(v << c) = a)
629     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C))),
630                                    m_Value(A))) &&
631                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
632       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
633       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
634       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
635       // to known bits in V shifted to the right by C.
636       KnownZero |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
637       KnownOne  |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
638     // assume(v >> c = a)
639     } else if (match(Arg,
640                      m_c_ICmp(Pred, m_CombineOr(m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
641                                                   m_AShr(m_V,
642                                                          m_ConstantInt(C))),
643                                      m_Value(A))) &&
644                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
645       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
646       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
647       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
648       // bits in V shifted to the right by C.
649       KnownZero |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
650       KnownOne  |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
651     // assume(~(v >> c) = a)
652     } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_CombineOr(
653                                               m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
654                                               m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C)))),
655                                    m_Value(A))) &&
656                Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
657       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
658       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
659       // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
660       // to known bits in V shifted to the right by C.
661       KnownZero |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
662       KnownOne  |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
663     // assume(v >=_s c) where c is non-negative
664     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
665                Pred == ICmpInst::ICMP_SGE &&
666                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
667       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
668       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
669
670       if (RHSKnownZero.isNegative()) {
671         // We know that the sign bit is zero.
672         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
673       }
674     // assume(v >_s c) where c is at least -1.
675     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
676                Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&
677                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
678       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
679       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
680
681       if (RHSKnownOne.isAllOnesValue() || RHSKnownZero.isNegative()) {
682         // We know that the sign bit is zero.
683         KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
684       }
685     // assume(v <=_s c) where c is negative
686     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
687                Pred == ICmpInst::ICMP_SLE &&
688                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
689       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
690       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
691
692       if (RHSKnownOne.isNegative()) {
693         // We know that the sign bit is one.
694         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
695       }
696     // assume(v <_s c) where c is non-positive
697     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
698                Pred == ICmpInst::ICMP_SLT &&
699                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
700       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
701       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
702
703       if (RHSKnownZero.isAllOnesValue() || RHSKnownOne.isNegative()) {
704         // We know that the sign bit is one.
705         KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
706       }
707     // assume(v <=_u c)
708     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
709                Pred == ICmpInst::ICMP_ULE &&
710                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
711       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
712       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
713
714       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero.
715       KnownZero |=
716         APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
717     // assume(v <_u c)
718     } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
719                Pred == ICmpInst::ICMP_ULT &&
720                isValidAssumeForContext(I, Q, DL)) {
721       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
722       computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
723
724       // Whatever high bits in c are zero are known to be zero (if c is a power
725       // of 2, then one more).
726       if (isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, Depth+1, Query(Q, I)))
727         KnownZero |=
728           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes()+1);
729       else
730         KnownZero |=
731           APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
732     }
733   }
734 }
735
736 /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
737 /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
738 ///
739 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
740 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
741 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
742 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
743 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
744 /// this won't lose us code quality.
745 ///
746 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
747 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
748 /// where V is a vector, known zero, and known one values are the
749 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
750 /// for all of the elements in the vector.
751 void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
752                       const DataLayout *TD, unsigned Depth,
753                       const Query &Q) {
754   assert(V && "No Value?");
755   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
756   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
757
758   assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
759           V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
760          "Not integer or pointer type!");
761   assert((!TD ||
762           TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
763          (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
764           V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
765          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
766          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
767          "V, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
768
769   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
770     // We know all of the bits for a constant!
771     KnownOne = CI->getValue();
772     KnownZero = ~KnownOne;
773     return;
774   }
775   // Null and aggregate-zero are all-zeros.
776   if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
777       isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
778     KnownOne.clearAllBits();
779     KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
780     return;
781   }
782   // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
783   // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
784   // we don't handle undef in any particularly useful way.
785   if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
786     // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
787     // each element.
788     KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
789     APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
790     for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
791       Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
792       KnownZero &= ~Elt;
793       KnownOne &= Elt;
794     }
795     return;
796   }
797
798   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
799   if (auto *GO = dyn_cast<GlobalObject>(V)) {
800     unsigned Align = GO->getAlignment();
801     if (Align == 0 && TD) {
802       if (auto *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GO)) {
803         Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
804         if (ObjectType->isSized()) {
805           // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
806           // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
807           // may only have the minimum ABI alignment.
808           if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
809             Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
810           else
811             Align = TD->getABITypeAlignment(ObjectType);
812         }
813       }
814     }
815     if (Align > 0)
816       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
817                                        countTrailingZeros(Align));
818     else
819       KnownZero.clearAllBits();
820     KnownOne.clearAllBits();
821     return;
822   }
823
824   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
825     unsigned Align = A->getType()->isPointerTy() ? A->getParamAlignment() : 0;
826
827     if (!Align && TD && A->hasStructRetAttr()) {
828       // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
829       Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
830       if (EltTy->isSized())
831         Align = TD->getABITypeAlignment(EltTy);
832     }
833
834     if (Align)
835       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
836     else
837       KnownZero.clearAllBits();
838     KnownOne.clearAllBits();
839
840     // Don't give up yet... there might be an assumption that provides more
841     // information...
842     computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
843     return;
844   }
845
846   // Start out not knowing anything.
847   KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
848
849   // Limit search depth.
850   // All recursive calls that increase depth must come after this.
851   if (Depth == MaxDepth)
852     return;  
853
854   // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
855   // the bits of its aliasee.
856   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
857     if (!GA->mayBeOverridden())
858       computeKnownBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, TD, Depth + 1, Q);
859     return;
860   }
861
862   // Check whether a nearby assume intrinsic can determine some known bits.
863   computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
864
865   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
866   if (!I) return;
867
868   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
869   switch (I->getOpcode()) {
870   default: break;
871   case Instruction::Load:
872     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
873       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
874     break;
875   case Instruction::And: {
876     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
877     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
878     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
879
880     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
881     KnownOne &= KnownOne2;
882     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
883     KnownZero |= KnownZero2;
884     break;
885   }
886   case Instruction::Or: {
887     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
888     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
889
890     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
891     KnownZero &= KnownZero2;
892     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
893     KnownOne |= KnownOne2;
894     break;
895   }
896   case Instruction::Xor: {
897     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
898     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
899
900     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
901     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
902     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
903     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
904     KnownZero = KnownZeroOut;
905     break;
906   }
907   case Instruction::Mul: {
908     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
909     computeKnownBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
910                          KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
911                          Depth, Q);
912     break;
913   }
914   case Instruction::UDiv: {
915     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
916     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
917     // be less than the denominator.
918     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
919     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
920
921     KnownOne2.clearAllBits();
922     KnownZero2.clearAllBits();
923     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
924     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
925     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
926       LeadZ = std::min(BitWidth,
927                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
928
929     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
930     break;
931   }
932   case Instruction::Select:
933     computeKnownBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
934     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
935
936     // Only known if known in both the LHS and RHS.
937     KnownOne &= KnownOne2;
938     KnownZero &= KnownZero2;
939     break;
940   case Instruction::FPTrunc:
941   case Instruction::FPExt:
942   case Instruction::FPToUI:
943   case Instruction::FPToSI:
944   case Instruction::SIToFP:
945   case Instruction::UIToFP:
946     break; // Can't work with floating point.
947   case Instruction::PtrToInt:
948   case Instruction::IntToPtr:
949   case Instruction::AddrSpaceCast: // Pointers could be different sizes.
950     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
951     if (!TD) break;
952     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
953   case Instruction::ZExt:
954   case Instruction::Trunc: {
955     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
956
957     unsigned SrcBitWidth;
958     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
959     // which fall through here.
960     if(TD) {
961       SrcBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
962     } else {
963       SrcBitWidth = SrcTy->getScalarSizeInBits();
964       if (!SrcBitWidth) break;
965     }
966
967     assert(SrcBitWidth && "SrcBitWidth can't be zero");
968     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
969     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
970     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
971     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
972     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
973     // Any top bits are known to be zero.
974     if (BitWidth > SrcBitWidth)
975       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
976     break;
977   }
978   case Instruction::BitCast: {
979     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
980     if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
981         // TODO: For now, not handling conversions like:
982         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
983         !I->getType()->isVectorTy()) {
984       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
985       break;
986     }
987     break;
988   }
989   case Instruction::SExt: {
990     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
991     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
992
993     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
994     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
995     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
996     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
997     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
998
999     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1000     // top bits of the result.
1001     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
1002       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1003     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
1004       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1005     break;
1006   }
1007   case Instruction::Shl:
1008     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1009     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1010       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1011       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1012       KnownZero <<= ShiftAmt;
1013       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1014       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
1015     }
1016     break;
1017   case Instruction::LShr:
1018     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1019     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1020       // Compute the new bits that are at the top now.
1021       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1022
1023       // Unsigned shift right.
1024       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1025       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1026       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1027       // high bits known zero.
1028       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1029     }
1030     break;
1031   case Instruction::AShr:
1032     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1033     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1034       // Compute the new bits that are at the top now.
1035       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
1036
1037       // Signed shift right.
1038       computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1039       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
1040       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
1041
1042       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1043       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
1044         KnownZero |= HighBits;
1045       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
1046         KnownOne |= HighBits;
1047     }
1048     break;
1049   case Instruction::Sub: {
1050     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1051     computeKnownBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1052                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1053                             Depth, Q);
1054     break;
1055   }
1056   case Instruction::Add: {
1057     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
1058     computeKnownBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
1059                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
1060                             Depth, Q);
1061     break;
1062   }
1063   case Instruction::SRem:
1064     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1065       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1066       if (RA.isPowerOf2()) {
1067         APInt LowBits = RA - 1;
1068         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1069                          Depth+1, Q);
1070
1071         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
1072         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
1073         KnownOne = KnownOne2 & LowBits;
1074
1075         // If the first operand is non-negative or has all low bits zero, then
1076         // the upper bits are all zero.
1077         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
1078           KnownZero |= ~LowBits;
1079
1080         // If the first operand is negative and not all low bits are zero, then
1081         // the upper bits are all one.
1082         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
1083           KnownOne |= ~LowBits;
1084
1085         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1086       }
1087     }
1088
1089     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
1090     // remainder is zero.
1091     if (KnownZero.isNonNegative()) {
1092       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1093       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD,
1094                        Depth+1, Q);
1095       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
1096       if (LHSKnownZero.isNegative())
1097         KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
1098     }
1099
1100     break;
1101   case Instruction::URem: {
1102     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1103       APInt RA = Rem->getValue();
1104       if (RA.isPowerOf2()) {
1105         APInt LowBits = (RA - 1);
1106         computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD,
1107                          Depth+1, Q);
1108         KnownZero |= ~LowBits;
1109         KnownOne &= LowBits;
1110         break;
1111       }
1112     }
1113
1114     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1115     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1116     computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1117     computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1118
1119     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1120                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1121     KnownOne.clearAllBits();
1122     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders);
1123     break;
1124   }
1125
1126   case Instruction::Alloca: {
1127     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
1128     unsigned Align = AI->getAlignment();
1129     if (Align == 0 && TD)
1130       Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1131
1132     if (Align > 0)
1133       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
1134     break;
1135   }
1136   case Instruction::GetElementPtr: {
1137     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1138     // to determine if we can prove known low zero bits.
1139     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1140     computeKnownBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD,
1141                      Depth+1, Q);
1142     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1143
1144     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1145     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1146       Value *Index = I->getOperand(i);
1147       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1148         // Handle struct member offset arithmetic.
1149         if (!TD) {
1150           TrailZ = 0;
1151           break;
1152         }
1153
1154         // Handle case when index is vector zeroinitializer
1155         Constant *CIndex = cast<Constant>(Index);
1156         if (CIndex->isZeroValue())
1157           continue;
1158
1159         if (CIndex->getType()->isVectorTy())
1160           Index = CIndex->getSplatValue();
1161
1162         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1163         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1164         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1165         TrailZ = std::min<unsigned>(TrailZ,
1166                                     countTrailingZeros(Offset));
1167       } else {
1168         // Handle array index arithmetic.
1169         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1170         if (!IndexedTy->isSized()) {
1171           TrailZ = 0;
1172           break;
1173         }
1174         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
1175         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getTypeAllocSize(IndexedTy) : 1;
1176         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1177         computeKnownBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD, Depth+1, Q);
1178         TrailZ = std::min(TrailZ,
1179                           unsigned(countTrailingZeros(TypeSize) +
1180                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
1181       }
1182     }
1183
1184     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
1185     break;
1186   }
1187   case Instruction::PHI: {
1188     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1189     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1190     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1191     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1192     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1193       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1194         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1195         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1196         Operator *LU = dyn_cast<Operator>(L);
1197         if (!LU)
1198           continue;
1199         unsigned Opcode = LU->getOpcode();
1200         // Check for operations that have the property that if
1201         // both their operands have low zero bits, the result
1202         // will have low zero bits.
1203         if (Opcode == Instruction::Add ||
1204             Opcode == Instruction::Sub ||
1205             Opcode == Instruction::And ||
1206             Opcode == Instruction::Or ||
1207             Opcode == Instruction::Mul) {
1208           Value *LL = LU->getOperand(0);
1209           Value *LR = LU->getOperand(1);
1210           // Find a recurrence.
1211           if (LL == I)
1212             L = LR;
1213           else if (LR == I)
1214             L = LL;
1215           else
1216             break;
1217           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1218           // zero bits.
1219           computeKnownBits(R, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1, Q);
1220
1221           // We need to take the minimum number of known bits
1222           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
1223           computeKnownBits(L, KnownZero3, KnownOne3, TD, Depth+1, Q);
1224
1225           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1226                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
1227                                                     KnownZero3.countTrailingOnes()));
1228           break;
1229         }
1230       }
1231     }
1232
1233     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
1234     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
1235       break;
1236
1237     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
1238     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
1239     if (Depth < MaxDepth - 1 && !KnownZero && !KnownOne) {
1240       // Skip if every incoming value references to ourself.
1241       if (dyn_cast_or_null<UndefValue>(P->hasConstantValue()))
1242         break;
1243
1244       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1245       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1246       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1247         // Skip direct self references.
1248         if (P->getIncomingValue(i) == P) continue;
1249
1250         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
1251         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
1252         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
1253         // want to waste time spinning around in loops.
1254         computeKnownBits(P->getIncomingValue(i), KnownZero2, KnownOne2, TD,
1255                          MaxDepth-1, Q);
1256         KnownZero &= KnownZero2;
1257         KnownOne &= KnownOne2;
1258         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
1259         // more operands.
1260         if (!KnownZero && !KnownOne)
1261           break;
1262       }
1263     }
1264     break;
1265   }
1266   case Instruction::Call:
1267   case Instruction::Invoke:
1268     if (MDNode *MD = cast<Instruction>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1269       computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero);
1270     // If a range metadata is attached to this IntrinsicInst, intersect the
1271     // explicit range specified by the metadata and the implicit range of
1272     // the intrinsic.
1273     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1274       switch (II->getIntrinsicID()) {
1275       default: break;
1276       case Intrinsic::ctlz:
1277       case Intrinsic::cttz: {
1278         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1279         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
1280         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
1281           LowBits -= 1;
1282         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1283         break;
1284       }
1285       case Intrinsic::ctpop: {
1286         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1287         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1288         break;
1289       }
1290       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
1291         KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(64, 32);
1292         break;
1293       }
1294     }
1295     break;
1296   case Instruction::ExtractValue:
1297     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I->getOperand(0))) {
1298       ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
1299       if (EVI->getNumIndices() != 1) break;
1300       if (EVI->getIndices()[0] == 0) {
1301         switch (II->getIntrinsicID()) {
1302         default: break;
1303         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1304         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1305           computeKnownBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
1306                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1307                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1308           break;
1309         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1310         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1311           computeKnownBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
1312                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
1313                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1314           break;
1315         case Intrinsic::umul_with_overflow:
1316         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1317           computeKnownBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1),
1318                               false, KnownZero, KnownOne,
1319                               KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth, Q);
1320           break;
1321         }
1322       }
1323     }
1324   }
1325
1326   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
1327 }
1328
1329 /// Determine whether the sign bit is known to be zero or one.
1330 /// Convenience wrapper around computeKnownBits.
1331 void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
1332                     const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1333                     const Query &Q) {
1334   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
1335   if (!BitWidth) {
1336     KnownZero = false;
1337     KnownOne = false;
1338     return;
1339   }
1340   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
1341   APInt OneBits(BitWidth, 0);
1342   computeKnownBits(V, ZeroBits, OneBits, TD, Depth, Q);
1343   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
1344   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
1345 }
1346
1347 /// Return true if the given value is known to have exactly one
1348 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
1349 /// be a power of two when defined. Supports values with integer or pointer
1350 /// types and vectors of integers.
1351 bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
1352                             const Query &Q) {
1353   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1354     if (C->isNullValue())
1355       return OrZero;
1356     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1357       return CI->getValue().isPowerOf2();
1358     // TODO: Handle vector constants.
1359   }
1360
1361   // 1 << X is clearly a power of two if the one is not shifted off the end.  If
1362   // it is shifted off the end then the result is undefined.
1363   if (match(V, m_Shl(m_One(), m_Value())))
1364     return true;
1365
1366   // (signbit) >>l X is clearly a power of two if the one is not shifted off the
1367   // bottom.  If it is shifted off the bottom then the result is undefined.
1368   if (match(V, m_LShr(m_SignBit(), m_Value())))
1369     return true;
1370
1371   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1372   if (Depth++ == MaxDepth)
1373     return false;
1374
1375   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1376   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
1377   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
1378                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
1379     return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q);
1380
1381   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
1382     return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth, Q);
1383
1384   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
1385     return
1386       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth, Q) &&
1387       isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth, Q);
1388
1389   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1390     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
1391     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth, Q) ||
1392         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/true, Depth, Q))
1393       return true;
1394     // X & (-X) is always a power of two or zero.
1395     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
1396       return true;
1397     return false;
1398   }
1399
1400   // Adding a power-of-two or zero to the same power-of-two or zero yields
1401   // either the original power-of-two, a larger power-of-two or zero.
1402   if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1403     OverflowingBinaryOperator *VOBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1404     if (OrZero || VOBO->hasNoUnsignedWrap() || VOBO->hasNoSignedWrap()) {
1405       if (match(X, m_And(m_Specific(Y), m_Value())) ||
1406           match(X, m_And(m_Value(), m_Specific(Y))))
1407         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, OrZero, Depth, Q))
1408           return true;
1409       if (match(Y, m_And(m_Specific(X), m_Value())) ||
1410           match(Y, m_And(m_Value(), m_Specific(X))))
1411         if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, OrZero, Depth, Q))
1412           return true;
1413
1414       unsigned BitWidth = V->getType()->getScalarSizeInBits();
1415       APInt LHSZeroBits(BitWidth, 0), LHSOneBits(BitWidth, 0);
1416       computeKnownBits(X, LHSZeroBits, LHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1417
1418       APInt RHSZeroBits(BitWidth, 0), RHSOneBits(BitWidth, 0);
1419       computeKnownBits(Y, RHSZeroBits, RHSOneBits, nullptr, Depth, Q);
1420       // If i8 V is a power of two or zero:
1421       //  ZeroBits: 1 1 1 0 1 1 1 1
1422       // ~ZeroBits: 0 0 0 1 0 0 0 0
1423       if ((~(LHSZeroBits & RHSZeroBits)).isPowerOf2())
1424         // If OrZero isn't set, we cannot give back a zero result.
1425         // Make sure either the LHS or RHS has a bit set.
1426         if (OrZero || RHSOneBits.getBoolValue() || LHSOneBits.getBoolValue())
1427           return true;
1428     }
1429   }
1430
1431   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
1432   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
1433   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
1434   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
1435       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
1436     return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero,
1437                                   Depth, Q);
1438   }
1439
1440   return false;
1441 }
1442
1443 /// \brief Test whether a GEP's result is known to be non-null.
1444 ///
1445 /// Uses properties inherent in a GEP to try to determine whether it is known
1446 /// to be non-null.
1447 ///
1448 /// Currently this routine does not support vector GEPs.
1449 static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
1450                               unsigned Depth, const Query &Q) {
1451   if (!GEP->isInBounds() || GEP->getPointerAddressSpace() != 0)
1452     return false;
1453
1454   // FIXME: Support vector-GEPs.
1455   assert(GEP->getType()->isPointerTy() && "We only support plain pointer GEP");
1456
1457   // If the base pointer is non-null, we cannot walk to a null address with an
1458   // inbounds GEP in address space zero.
1459   if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth, Q))
1460     return true;
1461
1462   // Past this, if we don't have DataLayout, we can't do much.
1463   if (!DL)
1464     return false;
1465
1466   // Walk the GEP operands and see if any operand introduces a non-zero offset.
1467   // If so, then the GEP cannot produce a null pointer, as doing so would
1468   // inherently violate the inbounds contract within address space zero.
1469   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1470        GTI != GTE; ++GTI) {
1471     // Struct types are easy -- they must always be indexed by a constant.
1472     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1473       ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1474       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1475       const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
1476       uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
1477       if (ElementOffset > 0)
1478         return true;
1479       continue;
1480     }
1481
1482     // If we have a zero-sized type, the index doesn't matter. Keep looping.
1483     if (DL->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
1484       continue;
1485
1486     // Fast path the constant operand case both for efficiency and so we don't
1487     // increment Depth when just zipping down an all-constant GEP.
1488     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand())) {
1489       if (!OpC->isZero())
1490         return true;
1491       continue;
1492     }
1493
1494     // We post-increment Depth here because while isKnownNonZero increments it
1495     // as well, when we pop back up that increment won't persist. We don't want
1496     // to recurse 10k times just because we have 10k GEP operands. We don't
1497     // bail completely out because we want to handle constant GEPs regardless
1498     // of depth.
1499     if (Depth++ >= MaxDepth)
1500       continue;
1501
1502     if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth, Q))
1503       return true;
1504   }
1505
1506   return false;
1507 }
1508
1509 /// Does the 'Range' metadata (which must be a valid MD_range operand list)
1510 /// ensure that the value it's attached to is never Value?  'RangeType' is
1511 /// is the type of the value described by the range.
1512 static bool rangeMetadataExcludesValue(MDNode* Ranges,
1513                                        const APInt& Value) {
1514   const unsigned NumRanges = Ranges->getNumOperands() / 2;
1515   assert(NumRanges >= 1);
1516   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
1517     ConstantInt *Lower =
1518         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 0));
1519     ConstantInt *Upper =
1520         mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 1));
1521     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
1522     if (Range.contains(Value))
1523       return false;
1524   }
1525   return true;
1526 }
1527
1528 /// Return true if the given value is known to be non-zero when defined.
1529 /// For vectors return true if every element is known to be non-zero when
1530 /// defined. Supports values with integer or pointer type and vectors of
1531 /// integers.
1532 bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1533                     const Query &Q) {
1534   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1535     if (C->isNullValue())
1536       return false;
1537     if (isa<ConstantInt>(C))
1538       // Must be non-zero due to null test above.
1539       return true;
1540     // TODO: Handle vectors
1541     return false;
1542   }
1543
1544   if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1545     if (MDNode *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
1546       // If the possible ranges don't contain zero, then the value is
1547       // definitely non-zero.
1548       if (IntegerType* Ty = dyn_cast<IntegerType>(V->getType())) {
1549         const APInt ZeroValue(Ty->getBitWidth(), 0);
1550         if (rangeMetadataExcludesValue(Ranges, ZeroValue))
1551           return true;
1552       }
1553     }
1554   }
1555
1556   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1557   if (Depth++ >= MaxDepth)
1558     return false;
1559
1560   // Check for pointer simplifications.
1561   if (V->getType()->isPointerTy()) {
1562     if (isKnownNonNull(V))
1563       return true; 
1564     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
1565       if (isGEPKnownNonNull(GEP, TD, Depth, Q))
1566         return true;
1567   }
1568
1569   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType()->getScalarType(), TD);
1570
1571   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
1572   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1573   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
1574     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1575            isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q);
1576
1577   // ext X != 0 if X != 0.
1578   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
1579     return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), TD, Depth, Q);
1580
1581   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
1582   // if the lowest bit is shifted off the end.
1583   if (BitWidth && match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1584     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
1585     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1586     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
1587       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1588
1589     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1590     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1591     computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1592     if (KnownOne[0])
1593       return true;
1594   }
1595   // shr X, Y != 0 if X is negative.  Note that the value of the shift is not
1596   // defined if the sign bit is shifted off the end.
1597   else if (match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1598     // shr exact can only shift out zero bits.
1599     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
1600     if (BO->isExact())
1601       return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1602
1603     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1604     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1605     if (XKnownNegative)
1606       return true;
1607   }
1608   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
1609   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
1610     return isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q);
1611   }
1612   // X + Y.
1613   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1614     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
1615     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
1616     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth, Q);
1617     ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, TD, Depth, Q);
1618
1619     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
1620     // zero unless both X and Y are zero.
1621     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
1622       if (isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) ||
1623           isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1624         return true;
1625
1626     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
1627     // zero unless both X and Y equal INT_MIN.
1628     if (BitWidth && XKnownNegative && YKnownNegative) {
1629       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1630       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1631       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
1632       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
1633       // to INT_MIN.
1634       computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1635       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1636         return true;
1637       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
1638       // to INT_MIN.
1639       computeKnownBits(Y, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1640       if ((KnownOne & Mask) != 0)
1641         return true;
1642     }
1643
1644     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
1645     if (XKnownNonNegative &&
1646         isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1647       return true;
1648     if (YKnownNonNegative &&
1649         isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/false, Depth, Q))
1650       return true;
1651   }
1652   // X * Y.
1653   else if (match(V, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1654     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
1655     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
1656     // does not overflow.
1657     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
1658         isKnownNonZero(X, TD, Depth, Q) &&
1659         isKnownNonZero(Y, TD, Depth, Q))
1660       return true;
1661   }
1662   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
1663   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
1664     if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), TD, Depth, Q) &&
1665         isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), TD, Depth, Q))
1666       return true;
1667   }
1668
1669   if (!BitWidth) return false;
1670   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1671   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1672   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1673   return KnownOne != 0;
1674 }
1675
1676 /// Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use this predicate to
1677 /// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
1678 /// cannot have.
1679 ///
1680 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
1681 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
1682 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
1683 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
1684 /// for all of the elements in the vector.
1685 bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
1686                        const DataLayout *TD, unsigned Depth,
1687                        const Query &Q) {
1688   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1689   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1690   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1691 }
1692
1693
1694
1695 /// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
1696 /// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign bit
1697 /// (itself), but other cases can give us information. For example, immediately
1698 /// after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all equal to each
1699 /// other, so we return 3.
1700 ///
1701 /// 'Op' must have a scalar integer type.
1702 ///
1703 unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
1704                             unsigned Depth, const Query &Q) {
1705   assert((TD || V->getType()->isIntOrIntVectorTy()) &&
1706          "ComputeNumSignBits requires a DataLayout object to operate "
1707          "on non-integer values!");
1708   Type *Ty = V->getType();
1709   unsigned TyBits = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) :
1710                          Ty->getScalarSizeInBits();
1711   unsigned Tmp, Tmp2;
1712   unsigned FirstAnswer = 1;
1713
1714   // Note that ConstantInt is handled by the general computeKnownBits case
1715   // below.
1716
1717   if (Depth == 6)
1718     return 1;  // Limit search depth.
1719
1720   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
1721   switch (Operator::getOpcode(V)) {
1722   default: break;
1723   case Instruction::SExt:
1724     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1725     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q) + Tmp;
1726
1727   case Instruction::AShr: {
1728     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1729     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
1730     const APInt *ShAmt;
1731     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1732       Tmp += ShAmt->getZExtValue();
1733       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
1734     }
1735     return Tmp;
1736   }
1737   case Instruction::Shl: {
1738     const APInt *ShAmt;
1739     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1740       // shl destroys sign bits.
1741       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1742       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
1743       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
1744           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
1745       return Tmp - Tmp2;
1746     }
1747     break;
1748   }
1749   case Instruction::And:
1750   case Instruction::Or:
1751   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
1752     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
1753     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1754     if (Tmp != 1) {
1755       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1756       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
1757       // We computed what we know about the sign bits as our first
1758       // answer. Now proceed to the generic code that uses
1759       // computeKnownBits, and pick whichever answer is better.
1760     }
1761     break;
1762
1763   case Instruction::Select:
1764     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1765     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1766     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), TD, Depth+1, Q);
1767     return std::min(Tmp, Tmp2);
1768
1769   case Instruction::Add:
1770     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1771     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1772     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1773     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1774
1775     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
1776     if (const auto *CRHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(1)))
1777       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
1778         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1779         computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1780
1781         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1782         // sign bits set.
1783         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1784           return TyBits;
1785
1786         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
1787         // out of the result.
1788         if (KnownZero.isNegative())
1789           return Tmp;
1790       }
1791
1792     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1793     if (Tmp2 == 1) return 1;
1794     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1795
1796   case Instruction::Sub:
1797     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1, Q);
1798     if (Tmp2 == 1) return 1;
1799
1800     // Handle NEG.
1801     if (const auto *CLHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(0)))
1802       if (CLHS->isNullValue()) {
1803         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1804         computeKnownBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1, Q);
1805         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1806         // sign bits set.
1807         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1808           return TyBits;
1809
1810         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
1811         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
1812         if (KnownZero.isNegative())
1813           return Tmp2;
1814
1815         // Otherwise, we treat this like a SUB.
1816       }
1817
1818     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1819     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1820     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1, Q);
1821     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1822     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1823
1824   case Instruction::PHI: {
1825     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
1826     unsigned NumIncomingValues = PN->getNumIncomingValues();
1827     // Don't analyze large in-degree PHIs.
1828     if (NumIncomingValues > 4) break;
1829     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
1830     if (NumIncomingValues == 0) break;
1831
1832     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
1833     // because of our depth threshold.
1834     Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), TD, Depth+1, Q);
1835     for (unsigned i = 1, e = NumIncomingValues; i != e; ++i) {
1836       if (Tmp == 1) return Tmp;
1837       Tmp = std::min(Tmp,
1838                      ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), TD,
1839                                         Depth+1, Q));
1840     }
1841     return Tmp;
1842   }
1843
1844   case Instruction::Trunc:
1845     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
1846     // case for targets like X86.
1847     break;
1848   }
1849
1850   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
1851   // use this information.
1852   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1853   APInt Mask;
1854   computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth, Q);
1855
1856   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
1857     Mask = KnownZero;
1858   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
1859     Mask = KnownOne;
1860   } else {
1861     // Nothing known.
1862     return FirstAnswer;
1863   }
1864
1865   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
1866   // the number of identical bits in the top of the input value.
1867   Mask = ~Mask;
1868   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
1869   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
1870   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
1871   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
1872 }
1873
1874 /// This function computes the integer multiple of Base that equals V.
1875 /// If successful, it returns true and returns the multiple in
1876 /// Multiple. If unsuccessful, it returns false. It looks
1877 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
1878 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
1879                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
1880   const unsigned MaxDepth = 6;
1881
1882   assert(V && "No Value?");
1883   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
1884   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not integer or pointer type!");
1885
1886   Type *T = V->getType();
1887
1888   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
1889
1890   if (Base == 0)
1891     return false;
1892
1893   if (Base == 1) {
1894     Multiple = V;
1895     return true;
1896   }
1897
1898   ConstantExpr *CO = dyn_cast<ConstantExpr>(V);
1899   Constant *BaseVal = ConstantInt::get(T, Base);
1900   if (CO && CO == BaseVal) {
1901     // Multiple is 1.
1902     Multiple = ConstantInt::get(T, 1);
1903     return true;
1904   }
1905
1906   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
1907     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
1908     return true;
1909   }
1910
1911   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
1912
1913   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1914   if (!I) return false;
1915
1916   switch (I->getOpcode()) {
1917   default: break;
1918   case Instruction::SExt:
1919     if (!LookThroughSExt) return false;
1920     // otherwise fall through to ZExt
1921   case Instruction::ZExt:
1922     return ComputeMultiple(I->getOperand(0), Base, Multiple,
1923                            LookThroughSExt, Depth+1);
1924   case Instruction::Shl:
1925   case Instruction::Mul: {
1926     Value *Op0 = I->getOperand(0);
1927     Value *Op1 = I->getOperand(1);
1928
1929     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1930       ConstantInt *Op1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
1931       if (!Op1CI) return false;
1932       // Turn Op0 << Op1 into Op0 * 2^Op1
1933       APInt Op1Int = Op1CI->getValue();
1934       uint64_t BitToSet = Op1Int.getLimitedValue(Op1Int.getBitWidth() - 1);
1935       APInt API(Op1Int.getBitWidth(), 0);
1936       API.setBit(BitToSet);
1937       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
1938     }
1939
1940     Value *Mul0 = nullptr;
1941     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1942       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
1943         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
1944           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1945               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1946             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
1947           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1948               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1949             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
1950
1951           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
1952           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
1953           return true;
1954         }
1955
1956       if (ConstantInt *Mul0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul0))
1957         if (Mul0CI->getValue() == 1) {
1958           // V == Base * Op1, so return Op1
1959           Multiple = Op1;
1960           return true;
1961         }
1962     }
1963
1964     Value *Mul1 = nullptr;
1965     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1966       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
1967         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
1968           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1969               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1970             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
1971           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
1972               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1973             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
1974
1975           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
1976           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
1977           return true;
1978         }
1979
1980       if (ConstantInt *Mul1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul1))
1981         if (Mul1CI->getValue() == 1) {
1982           // V == Base * Op0, so return Op0
1983           Multiple = Op0;
1984           return true;
1985         }
1986     }
1987   }
1988   }
1989
1990   // We could not determine if V is a multiple of Base.
1991   return false;
1992 }
1993
1994 /// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
1995 /// -0.0.
1996 ///
1997 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
1998 /// rounding modes!
1999 ///
2000 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
2001   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2002     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2003
2004   if (Depth == 6)
2005     return 1;  // Limit search depth.
2006
2007   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
2008   if (!I) return false;
2009
2010   // Check if the nsz fast-math flag is set
2011   if (const FPMathOperator *FPO = dyn_cast<FPMathOperator>(I))
2012     if (FPO->hasNoSignedZeros())
2013       return true;
2014
2015   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2016   if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd)
2017     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1)))
2018       if (CFP->isNullValue())
2019         return true;
2020
2021   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2022   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2023     return true;
2024
2025   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2026     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
2027     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2028       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
2029
2030   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2031     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2032       if (F->isDeclaration()) {
2033         // abs(x) != -0.0
2034         if (F->getName() == "abs") return true;
2035         // fabs[lf](x) != -0.0
2036         if (F->getName() == "fabs") return true;
2037         if (F->getName() == "fabsf") return true;
2038         if (F->getName() == "fabsl") return true;
2039         if (F->getName() == "sqrt" || F->getName() == "sqrtf" ||
2040             F->getName() == "sqrtl")
2041           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
2042       }
2043     }
2044
2045   return false;
2046 }
2047
2048 /// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
2049 /// return the i8 value that it is represented with.  This is
2050 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
2051 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
2052 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
2053 Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
2054   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
2055   if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
2056
2057   // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
2058   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2059     if (C->isNullValue())
2060       return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
2061
2062   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
2063   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0.
2064   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
2065     if (CFP->getType()->isFloatTy())
2066       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
2067     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
2068       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
2069     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
2070   }
2071
2072   // We can handle constant integers that are power of two in size and a
2073   // multiple of 8 bits.
2074   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
2075     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2076     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
2077       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
2078       // same at all levels.
2079       APInt Val = CI->getValue();
2080       APInt Val2;
2081       while (Val.getBitWidth() != 8) {
2082         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
2083         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
2084         Val2 = Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2085         Val = Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
2086
2087         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
2088         if (Val != Val2)
2089           return nullptr;
2090       }
2091       return ConstantInt::get(V->getContext(), Val);
2092     }
2093   }
2094
2095   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
2096   // also splatable.
2097   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
2098     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
2099     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
2100     if (!Val)
2101       return nullptr;
2102
2103     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
2104       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
2105         return nullptr;
2106
2107     return Val;
2108   }
2109
2110   // Conceptually, we could handle things like:
2111   //   %a = zext i8 %X to i16
2112   //   %b = shl i16 %a, 8
2113   //   %c = or i16 %a, %b
2114   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
2115   // worth worrying about.
2116   return nullptr;
2117 }
2118
2119
2120 // This is the recursive version of BuildSubAggregate. It takes a few different
2121 // arguments. Idxs is the index within the nested struct From that we are
2122 // looking at now (which is of type IndexedType). IdxSkip is the number of
2123 // indices from Idxs that should be left out when inserting into the resulting
2124 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
2125 // build on that.
2126 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
2127                                 SmallVectorImpl<unsigned> &Idxs,
2128                                 unsigned IdxSkip,
2129                                 Instruction *InsertBefore) {
2130   llvm::StructType *STy = dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
2131   if (STy) {
2132     // Save the original To argument so we can modify it
2133     Value *OrigTo = To;
2134     // General case, the type indexed by Idxs is a struct
2135     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
2136       // Process each struct element recursively
2137       Idxs.push_back(i);
2138       Value *PrevTo = To;
2139       To = BuildSubAggregate(From, To, STy->getElementType(i), Idxs, IdxSkip,
2140                              InsertBefore);
2141       Idxs.pop_back();
2142       if (!To) {
2143         // Couldn't find any inserted value for this index? Cleanup
2144         while (PrevTo != OrigTo) {
2145           InsertValueInst* Del = cast<InsertValueInst>(PrevTo);
2146           PrevTo = Del->getAggregateOperand();
2147           Del->eraseFromParent();
2148         }
2149         // Stop processing elements
2150         break;
2151       }
2152     }
2153     // If we successfully found a value for each of our subaggregates
2154     if (To)
2155       return To;
2156   }
2157   // Base case, the type indexed by SourceIdxs is not a struct, or not all of
2158   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
2159   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
2160   // we might be able to find the complete struct somewhere.
2161
2162   // Find the value that is at that particular spot
2163   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
2164
2165   if (!V)
2166     return nullptr;
2167
2168   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
2169   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
2170                                        "tmp", InsertBefore);
2171 }
2172
2173 // This helper takes a nested struct and extracts a part of it (which is again a
2174 // struct) into a new value. For example, given the struct:
2175 // { a, { b, { c, d }, e } }
2176 // and the indices "1, 1" this returns
2177 // { c, d }.
2178 //
2179 // It does this by inserting an insertvalue for each element in the resulting
2180 // struct, as opposed to just inserting a single struct. This will only work if
2181 // each of the elements of the substruct are known (ie, inserted into From by an
2182 // insertvalue instruction somewhere).
2183 //
2184 // All inserted insertvalue instructions are inserted before InsertBefore
2185 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2186                                 Instruction *InsertBefore) {
2187   assert(InsertBefore && "Must have someplace to insert!");
2188   Type *IndexedType = ExtractValueInst::getIndexedType(From->getType(),
2189                                                              idx_range);
2190   Value *To = UndefValue::get(IndexedType);
2191   SmallVector<unsigned, 10> Idxs(idx_range.begin(), idx_range.end());
2192   unsigned IdxSkip = Idxs.size();
2193
2194   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
2195 }
2196
2197 /// Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
2198 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
2199 /// were inserted directly into the aggregrate.
2200 ///
2201 /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
2202 /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
2203 Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
2204                                Instruction *InsertBefore) {
2205   // Nothing to index? Just return V then (this is useful at the end of our
2206   // recursion).
2207   if (idx_range.empty())
2208     return V;
2209   // We have indices, so V should have an indexable type.
2210   assert((V->getType()->isStructTy() || V->getType()->isArrayTy()) &&
2211          "Not looking at a struct or array?");
2212   assert(ExtractValueInst::getIndexedType(V->getType(), idx_range) &&
2213          "Invalid indices for type?");
2214
2215   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2216     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
2217     if (!C) return nullptr;
2218     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
2219   }
2220
2221   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
2222     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
2223     // requested indices
2224     const unsigned *req_idx = idx_range.begin();
2225     for (const unsigned *i = I->idx_begin(), *e = I->idx_end();
2226          i != e; ++i, ++req_idx) {
2227       if (req_idx == idx_range.end()) {
2228         // We can't handle this without inserting insertvalues
2229         if (!InsertBefore)
2230           return nullptr;
2231
2232         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
2233         // this specially. For example,
2234         // %A = insertvalue { i32, {i32, i32 } } undef, i32 10, 1, 0
2235         // %B = insertvalue { i32, {i32, i32 } } %A, i32 11, 1, 1
2236         // %C = extractvalue {i32, { i32, i32 } } %B, 1
2237         // This can be changed into
2238         // %A = insertvalue {i32, i32 } undef, i32 10, 0
2239         // %C = insertvalue {i32, i32 } %A, i32 11, 1
2240         // which allows the unused 0,0 element from the nested struct to be
2241         // removed.
2242         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
2243                                  InsertBefore);
2244       }
2245
2246       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
2247       // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
2248       // looking for, then.
2249       if (*req_idx != *i)
2250         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
2251                                  InsertBefore);
2252     }
2253     // If we end up here, the indices of the insertvalue match with those
2254     // requested (though possibly only partially). Now we recursively look at
2255     // the inserted value, passing any remaining indices.
2256     return FindInsertedValue(I->getInsertedValueOperand(),
2257                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
2258                              InsertBefore);
2259   }
2260
2261   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
2262     // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
2263     // something else, we can extract from that something else directly instead.
2264     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
2265
2266     // Calculate the number of indices required
2267     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
2268     // Allocate some space to put the new indices in
2269     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
2270     Idxs.reserve(size);
2271     // Add indices from the extract value instruction
2272     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
2273
2274     // Add requested indices
2275     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
2276
2277     assert(Idxs.size() == size
2278            && "Number of indices added not correct?");
2279
2280     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
2281   }
2282   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
2283   // or load instruction)
2284   return nullptr;
2285 }
2286
2287 /// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
2288 /// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
2289 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
2290                                               const DataLayout *DL) {
2291   // Without DataLayout, conservatively assume 64-bit offsets, which is
2292   // the widest we support.
2293   unsigned BitWidth = DL ? DL->getPointerTypeSizeInBits(Ptr->getType()) : 64;
2294   APInt ByteOffset(BitWidth, 0);
2295   while (1) {
2296     if (Ptr->getType()->isVectorTy())
2297       break;
2298
2299     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
2300       if (DL) {
2301         APInt GEPOffset(BitWidth, 0);
2302         if (!GEP->accumulateConstantOffset(*DL, GEPOffset))
2303           break;
2304
2305         ByteOffset += GEPOffset;
2306       }
2307
2308       Ptr = GEP->getPointerOperand();
2309     } else if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast ||
2310                Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2311       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
2312     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
2313       if (GA->mayBeOverridden())
2314         break;
2315       Ptr = GA->getAliasee();
2316     } else {
2317       break;
2318     }
2319   }
2320   Offset = ByteOffset.getSExtValue();
2321   return Ptr;
2322 }
2323
2324
2325 /// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
2326 /// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str.
2327 /// If unsuccessful, it returns false.
2328 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
2329                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
2330   assert(V);
2331
2332   // Look through bitcast instructions and geps.
2333   V = V->stripPointerCasts();
2334
2335   // If the value is a GEP instructionor  constant expression, treat it as an
2336   // offset.
2337   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2338     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
2339     if (GEP->getNumOperands() != 3)
2340       return false;
2341
2342     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
2343     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
2344     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
2345     if (!AT || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
2346       return false;
2347
2348     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
2349     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
2350     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
2351     if (!FirstIdx || !FirstIdx->isZero())
2352       return false;
2353
2354     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
2355     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
2356     // the string.
2357     uint64_t StartIdx = 0;
2358     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
2359       StartIdx = CI->getZExtValue();
2360     else
2361       return false;
2362     return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx+Offset);
2363   }
2364
2365   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
2366   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
2367   // initializer is the array that we'll use for optimization.
2368   const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
2369   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer())
2370     return false;
2371
2372   // Handle the all-zeros case
2373   if (GV->getInitializer()->isNullValue()) {
2374     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
2375     // length of the string must be zero.
2376     Str = "";
2377     return true;
2378   }
2379
2380   // Must be a Constant Array
2381   const ConstantDataArray *Array =
2382     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
2383   if (!Array || !Array->isString())
2384     return false;
2385
2386   // Get the number of elements in the array
2387   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
2388
2389   // Start out with the entire array in the StringRef.
2390   Str = Array->getAsString();
2391
2392   if (Offset > NumElts)
2393     return false;
2394
2395   // Skip over 'offset' bytes.
2396   Str = Str.substr(Offset);
2397
2398   if (TrimAtNul) {
2399     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
2400     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
2401     // some other way that the string is length-bound.
2402     Str = Str.substr(0, Str.find('\0'));
2403   }
2404   return true;
2405 }
2406
2407 // These next two are very similar to the above, but also look through PHI
2408 // nodes.
2409 // TODO: See if we can integrate these two together.
2410
2411 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2412 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2413 static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSetImpl<PHINode*> &PHIs) {
2414   // Look through noop bitcast instructions.
2415   V = V->stripPointerCasts();
2416
2417   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
2418   // or we haven't.
2419   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2420     if (!PHIs.insert(PN).second)
2421       return ~0ULL;  // already in the set.
2422
2423     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
2424     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
2425     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2426       uint64_t Len = GetStringLengthH(PN->getIncomingValue(i), PHIs);
2427       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
2428
2429       if (Len == ~0ULL) continue;
2430
2431       if (Len != LenSoFar && LenSoFar != ~0ULL)
2432         return 0;    // Disagree -> unknown.
2433       LenSoFar = Len;
2434     }
2435
2436     // Success, all agree.
2437     return LenSoFar;
2438   }
2439
2440   // strlen(select(c,x,y)) -> strlen(x) ^ strlen(y)
2441   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
2442     uint64_t Len1 = GetStringLengthH(SI->getTrueValue(), PHIs);
2443     if (Len1 == 0) return 0;
2444     uint64_t Len2 = GetStringLengthH(SI->getFalseValue(), PHIs);
2445     if (Len2 == 0) return 0;
2446     if (Len1 == ~0ULL) return Len2;
2447     if (Len2 == ~0ULL) return Len1;
2448     if (Len1 != Len2) return 0;
2449     return Len1;
2450   }
2451
2452   // Otherwise, see if we can read the string.
2453   StringRef StrData;
2454   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
2455     return 0;
2456
2457   return StrData.size()+1;
2458 }
2459
2460 /// If we can compute the length of the string pointed to by
2461 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
2462 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
2463   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
2464
2465   SmallPtrSet<PHINode*, 32> PHIs;
2466   uint64_t Len = GetStringLengthH(V, PHIs);
2467   // If Len is ~0ULL, we had an infinite phi cycle: this is dead code, so return
2468   // an empty string as a length.
2469   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
2470 }
2471
2472 Value *
2473 llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
2474   if (!V->getType()->isPointerTy())
2475     return V;
2476   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
2477     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
2478       V = GEP->getPointerOperand();
2479     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast ||
2480                Operator::getOpcode(V) == Instruction::AddrSpaceCast) {
2481       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
2482     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
2483       if (GA->mayBeOverridden())
2484         return V;
2485       V = GA->getAliasee();
2486     } else {
2487       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
2488       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2489         // TODO: Acquire a DominatorTree and AssumptionCache and use them.
2490         if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, TD, nullptr)) {
2491           V = Simplified;
2492           continue;
2493         }
2494
2495       return V;
2496     }
2497     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
2498   }
2499   return V;
2500 }
2501
2502 void
2503 llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
2504                            SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
2505                            const DataLayout *TD,
2506                            unsigned MaxLookup) {
2507   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
2508   SmallVector<Value *, 4> Worklist;
2509   Worklist.push_back(V);
2510   do {
2511     Value *P = Worklist.pop_back_val();
2512     P = GetUnderlyingObject(P, TD, MaxLookup);
2513
2514     if (!Visited.insert(P).second)
2515       continue;
2516
2517     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
2518       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
2519       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
2520       continue;
2521     }
2522
2523     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
2524       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2525         Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
2526       continue;
2527     }
2528
2529     Objects.push_back(P);
2530   } while (!Worklist.empty());
2531 }
2532
2533 /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
2534 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
2535   for (const User *U : V->users()) {
2536     const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U);
2537     if (!II) return false;
2538
2539     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
2540         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
2541       return false;
2542   }
2543   return true;
2544 }
2545
2546 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
2547                                         const DataLayout *TD) {
2548   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
2549   if (!Inst)
2550     return false;
2551
2552   for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
2553     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(i)))
2554       if (C->canTrap())
2555         return false;
2556
2557   switch (Inst->getOpcode()) {
2558   default:
2559     return true;
2560   case Instruction::UDiv:
2561   case Instruction::URem: {
2562     // x / y is undefined if y == 0.
2563     const APInt *V;
2564     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(V)))
2565       return *V != 0;
2566     return false;
2567   }
2568   case Instruction::SDiv:
2569   case Instruction::SRem: {
2570     // x / y is undefined if y == 0 or x == INT_MIN and y == -1
2571     const APInt *X, *Y;
2572     if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(Y))) {
2573       if (*Y != 0) {
2574         if (*Y == -1) {
2575           // The numerator can't be MinSignedValue if the denominator is -1.
2576           if (match(Inst->getOperand(0), m_APInt(X)))
2577             return !Y->isMinSignedValue();
2578           // The numerator *might* be MinSignedValue.
2579           return false;
2580         }
2581         // The denominator is not 0 or -1, it's safe to proceed.
2582         return true;
2583       }
2584     }
2585     return false;
2586   }
2587   case Instruction::Load: {
2588     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
2589     if (!LI->isUnordered() ||
2590         // Speculative load may create a race that did not exist in the source.
2591         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(Attribute::SanitizeThread))
2592       return false;
2593     return LI->getPointerOperand()->isDereferenceablePointer(TD);
2594   }
2595   case Instruction::Call: {
2596     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
2597       switch (II->getIntrinsicID()) {
2598       // These synthetic intrinsics have no side-effects and just mark
2599       // information about their operands.
2600       // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
2601       // should be considered at least *safe* to speculate...
2602       case Intrinsic::dbg_declare:
2603       case Intrinsic::dbg_value:
2604         return true;
2605
2606       case Intrinsic::bswap:
2607       case Intrinsic::ctlz:
2608       case Intrinsic::ctpop:
2609       case Intrinsic::cttz:
2610       case Intrinsic::objectsize:
2611       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2612       case Intrinsic::smul_with_overflow:
2613       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2614       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2615       case Intrinsic::umul_with_overflow:
2616       case Intrinsic::usub_with_overflow:
2617         return true;
2618       // Sqrt should be OK, since the llvm sqrt intrinsic isn't defined to set
2619       // errno like libm sqrt would.
2620       case Intrinsic::sqrt:
2621       case Intrinsic::fma:
2622       case Intrinsic::fmuladd:
2623       case Intrinsic::fabs:
2624       case Intrinsic::minnum:
2625       case Intrinsic::maxnum:
2626         return true;
2627       // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
2628       // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
2629       // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
2630       // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
2631       default: break;
2632       }
2633     }
2634     return false; // The called function could have undefined behavior or
2635                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
2636   }
2637   case Instruction::VAArg:
2638   case Instruction::Alloca:
2639   case Instruction::Invoke:
2640   case Instruction::PHI:
2641   case Instruction::Store:
2642   case Instruction::Ret:
2643   case Instruction::Br:
2644   case Instruction::IndirectBr:
2645   case Instruction::Switch:
2646   case Instruction::Unreachable:
2647   case Instruction::Fence:
2648   case Instruction::LandingPad:
2649   case Instruction::AtomicRMW:
2650   case Instruction::AtomicCmpXchg:
2651   case Instruction::Resume:
2652     return false; // Misc instructions which have effects
2653   }
2654 }
2655
2656 /// Return true if we know that the specified value is never null.
2657 bool llvm::isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
2658   // Alloca never returns null, malloc might.
2659   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
2660
2661   // A byval, inalloca, or nonnull argument is never null.
2662   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2663     return A->hasByValOrInAllocaAttr() || A->hasNonNullAttr();
2664
2665   // Global values are not null unless extern weak.
2666   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
2667     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
2668
2669   // A Load tagged w/nonnull metadata is never null. 
2670   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
2671     return LI->getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull);
2672
2673   if (ImmutableCallSite CS = V)
2674     if (CS.isReturnNonNull())
2675       return true;
2676
2677   // operator new never returns null.
2678   if (isOperatorNewLikeFn(V, TLI, /*LookThroughBitCast=*/true))
2679     return true;
2680
2681   return false;
2682 }
2683
2684 OverflowResult llvm::computeOverflowForUnsignedMul(Value *LHS, Value *RHS,
2685                                                    const DataLayout *DL,
2686                                                    AssumptionCache *AC,
2687                                                    const Instruction *CxtI,
2688                                                    const DominatorTree *DT) {
2689   // Multiplying n * m significant bits yields a result of n + m significant
2690   // bits. If the total number of significant bits does not exceed the
2691   // result bit width (minus 1), there is no overflow.
2692   // This means if we have enough leading zero bits in the operands
2693   // we can guarantee that the result does not overflow.
2694   // Ref: "Hacker's Delight" by Henry Warren
2695   unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
2696   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
2697   APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
2698   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
2699   APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
2700   computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AC, CxtI,
2701                    DT);
2702   computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AC, CxtI,
2703                    DT);
2704   // Note that underestimating the number of zero bits gives a more
2705   // conservative answer.
2706   unsigned ZeroBits = LHSKnownZero.countLeadingOnes() +
2707                       RHSKnownZero.countLeadingOnes();
2708   // First handle the easy case: if we have enough zero bits there's
2709   // definitely no overflow.
2710   if (ZeroBits >= BitWidth)
2711     return OverflowResult::NeverOverflows;
2712
2713   // Get the largest possible values for each operand.
2714   APInt LHSMax = ~LHSKnownZero;
2715   APInt RHSMax = ~RHSKnownZero;
2716
2717   // We know the multiply operation doesn't overflow if the maximum values for
2718   // each operand will not overflow after we multiply them together.
2719   bool MaxOverflow;
2720   LHSMax.umul_ov(RHSMax, MaxOverflow);
2721   if (!MaxOverflow)
2722     return OverflowResult::NeverOverflows;
2723
2724   // We know it always overflows if multiplying the smallest possible values for
2725   // the operands also results in overflow.
2726   bool MinOverflow;
2727   LHSKnownOne.umul_ov(RHSKnownOne, MinOverflow);
2728   if (MinOverflow)
2729     return OverflowResult::AlwaysOverflows;
2730
2731   return OverflowResult::MayOverflow;
2732 }