Fix ValueTracking to conclude that debug intrinsics are safe to
[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/InstructionSimplify.h"
17 #include "llvm/Constants.h"
18 #include "llvm/Instructions.h"
19 #include "llvm/GlobalVariable.h"
20 #include "llvm/GlobalAlias.h"
21 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/LLVMContext.h"
23 #include "llvm/Metadata.h"
24 #include "llvm/Operator.h"
25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
26 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
28 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
29 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
31 #include <cstring>
32 using namespace llvm;
33 using namespace llvm::PatternMatch;
34
35 const unsigned MaxDepth = 6;
36
37 /// getBitWidth - Returns the bitwidth of the given scalar or pointer type (if
38 /// unknown returns 0).  For vector types, returns the element type's bitwidth.
39 static unsigned getBitWidth(Type *Ty, const TargetData *TD) {
40   if (unsigned BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits())
41     return BitWidth;
42   assert(isa<PointerType>(Ty) && "Expected a pointer type!");
43   return TD ? TD->getPointerSizeInBits() : 0;
44 }
45
46 static void ComputeMaskedBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
47                                     APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
48                                     APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
49                                     const TargetData *TD, unsigned Depth) {
50   if (!Add) {
51     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
52       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
53       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
54       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
55       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
56         unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
57         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
58         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
59         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
60         llvm::ComputeMaskedBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
61     
62         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
63         // output top bits are zero, because we now know that the output is
64         // from [0-C].
65         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
66           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
67           // Top bits known zero.
68           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2);
69         }
70       }
71     }
72   }
73
74   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
75
76   // If one of the operands has trailing zeros, then the bits that the
77   // other operand has in those bit positions will be preserved in the
78   // result. For an add, this works with either operand. For a subtract,
79   // this only works if the known zeros are in the right operand.
80   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
81   llvm::ComputeMaskedBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD, Depth+1);
82   assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 &&
83          "Bits known to be one AND zero?");
84   unsigned LHSKnownZeroOut = LHSKnownZero.countTrailingOnes();
85
86   llvm::ComputeMaskedBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
87   assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
88   unsigned RHSKnownZeroOut = KnownZero2.countTrailingOnes();
89
90   // Determine which operand has more trailing zeros, and use that
91   // many bits from the other operand.
92   if (LHSKnownZeroOut > RHSKnownZeroOut) {
93     if (Add) {
94       APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, LHSKnownZeroOut);
95       KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
96       KnownOne  |= KnownOne2 & Mask;
97     } else {
98       // If the known zeros are in the left operand for a subtract,
99       // fall back to the minimum known zeros in both operands.
100       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
101                                         std::min(LHSKnownZeroOut,
102                                                  RHSKnownZeroOut));
103     }
104   } else if (RHSKnownZeroOut >= LHSKnownZeroOut) {
105     APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, RHSKnownZeroOut);
106     KnownZero |= LHSKnownZero & Mask;
107     KnownOne  |= LHSKnownOne & Mask;
108   }
109
110   // Are we still trying to solve for the sign bit?
111   if (!KnownZero.isNegative() && !KnownOne.isNegative()) {
112     if (NSW) {
113       if (Add) {
114         // Adding two positive numbers can't wrap into negative
115         if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
116           KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
117         // and adding two negative numbers can't wrap into positive.
118         else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
119           KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
120       } else {
121         // Subtracting a negative number from a positive one can't wrap
122         if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
123           KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
124         // neither can subtracting a positive number from a negative one.
125         else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
126           KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
127       }
128     }
129   }
130 }
131
132 static void ComputeMaskedBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
133                                  APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
134                                  APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
135                                  const TargetData *TD, unsigned Depth) {
136   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
137   ComputeMaskedBits(Op1, KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
138   ComputeMaskedBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
139   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
140   assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
141
142   bool isKnownNegative = false;
143   bool isKnownNonNegative = false;
144   // If the multiplication is known not to overflow, compute the sign bit.
145   if (NSW) {
146     if (Op0 == Op1) {
147       // The product of a number with itself is non-negative.
148       isKnownNonNegative = true;
149     } else {
150       bool isKnownNonNegativeOp1 = KnownZero.isNegative();
151       bool isKnownNonNegativeOp0 = KnownZero2.isNegative();
152       bool isKnownNegativeOp1 = KnownOne.isNegative();
153       bool isKnownNegativeOp0 = KnownOne2.isNegative();
154       // The product of two numbers with the same sign is non-negative.
155       isKnownNonNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNegativeOp0) ||
156         (isKnownNonNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0);
157       // The product of a negative number and a non-negative number is either
158       // negative or zero.
159       if (!isKnownNonNegative)
160         isKnownNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0 &&
161                            isKnownNonZero(Op0, TD, Depth)) ||
162                           (isKnownNegativeOp0 && isKnownNonNegativeOp1 &&
163                            isKnownNonZero(Op1, TD, Depth));
164     }
165   }
166
167   // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
168   // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
169   // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
170   // interesting case of alignment computation.
171   KnownOne.clearAllBits();
172   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
173                     KnownZero2.countTrailingOnes();
174   unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
175                              KnownZero2.countLeadingOnes(),
176                              BitWidth) - BitWidth;
177
178   TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
179   LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
180   KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
181               APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
182
183   // Only make use of no-wrap flags if we failed to compute the sign bit
184   // directly.  This matters if the multiplication always overflows, in
185   // which case we prefer to follow the result of the direct computation,
186   // though as the program is invoking undefined behaviour we can choose
187   // whatever we like here.
188   if (isKnownNonNegative && !KnownOne.isNegative())
189     KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
190   else if (isKnownNegative && !KnownZero.isNegative())
191     KnownOne.setBit(BitWidth - 1);
192 }
193
194 void llvm::computeMaskedBitsLoad(const MDNode &Ranges, APInt &KnownZero) {
195   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
196   unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
197   assert(NumRanges >= 1);
198
199   // Use the high end of the ranges to find leading zeros.
200   unsigned MinLeadingZeros = BitWidth;
201   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
202     ConstantInt *Lower = cast<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2*i + 0));
203     ConstantInt *Upper = cast<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2*i + 1));
204     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
205     if (Range.isWrappedSet())
206       MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
207     unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
208     MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
209   }
210
211   KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
212 }
213 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits are known to be either zero
214 /// or one and return them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
215 ///
216 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
217 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
218 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
219 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
220 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
221 /// this won't lose us code quality.
222 ///
223 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
224 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
225 /// where V is a vector, known zero, and known one values are the
226 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
227 /// for all of the elements in the vector.
228 void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
229                              const TargetData *TD, unsigned Depth) {
230   assert(V && "No Value?");
231   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
232   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
233
234   assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
235           V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
236          "Not integer or pointer type!");
237   assert((!TD ||
238           TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
239          (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
240           V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
241          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
242          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
243          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
244
245   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
246     // We know all of the bits for a constant!
247     KnownOne = CI->getValue();
248     KnownZero = ~KnownOne;
249     return;
250   }
251   // Null and aggregate-zero are all-zeros.
252   if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
253       isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
254     KnownOne.clearAllBits();
255     KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
256     return;
257   }
258   // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
259   // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
260   // we don't handle undef in any particularly useful way.
261   if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
262     // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
263     // each element.
264     KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
265     APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
266     for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
267       Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
268       KnownZero &= ~Elt;
269       KnownOne &= Elt;      
270     }
271     return;
272   }
273   
274   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
275   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
276     unsigned Align = GV->getAlignment();
277     if (Align == 0 && TD) {
278       if (GlobalVariable *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GV)) {
279         Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
280         if (ObjectType->isSized()) {
281           // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
282           // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
283           // may only have the minimum ABI alignment.
284           if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
285             Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
286           else
287             Align = TD->getABITypeAlignment(ObjectType);
288         }
289       }
290     }
291     if (Align > 0)
292       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
293                                        CountTrailingZeros_32(Align));
294     else
295       KnownZero.clearAllBits();
296     KnownOne.clearAllBits();
297     return;
298   }
299   // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
300   // the bits of its aliasee.
301   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
302     if (GA->mayBeOverridden()) {
303       KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
304     } else {
305       ComputeMaskedBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
306     }
307     return;
308   }
309   
310   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
311     // Get alignment information off byval arguments if specified in the IR.
312     if (A->hasByValAttr())
313       if (unsigned Align = A->getParamAlignment())
314         KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
315                                          CountTrailingZeros_32(Align));
316     return;
317   }
318
319   // Start out not knowing anything.
320   KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
321
322   if (Depth == MaxDepth)
323     return;  // Limit search depth.
324
325   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
326   if (!I) return;
327
328   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
329   switch (I->getOpcode()) {
330   default: break;
331   case Instruction::Load:
332     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
333       computeMaskedBitsLoad(*MD, KnownZero);
334     return;
335   case Instruction::And: {
336     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
337     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
338     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
339     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
340     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
341     
342     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
343     KnownOne &= KnownOne2;
344     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
345     KnownZero |= KnownZero2;
346     return;
347   }
348   case Instruction::Or: {
349     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
350     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
351     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
352     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
353     
354     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
355     KnownZero &= KnownZero2;
356     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
357     KnownOne |= KnownOne2;
358     return;
359   }
360   case Instruction::Xor: {
361     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
362     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
363     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
364     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
365     
366     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
367     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
368     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
369     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
370     KnownZero = KnownZeroOut;
371     return;
372   }
373   case Instruction::Mul: {
374     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
375     ComputeMaskedBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
376                          KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
377     break;
378   }
379   case Instruction::UDiv: {
380     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
381     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
382     // be less than the denominator.
383     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
384     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
385
386     KnownOne2.clearAllBits();
387     KnownZero2.clearAllBits();
388     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
389     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
390     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
391       LeadZ = std::min(BitWidth,
392                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
393
394     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
395     return;
396   }
397   case Instruction::Select:
398     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
399     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD,
400                       Depth+1);
401     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
402     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
403
404     // Only known if known in both the LHS and RHS.
405     KnownOne &= KnownOne2;
406     KnownZero &= KnownZero2;
407     return;
408   case Instruction::FPTrunc:
409   case Instruction::FPExt:
410   case Instruction::FPToUI:
411   case Instruction::FPToSI:
412   case Instruction::SIToFP:
413   case Instruction::UIToFP:
414     return; // Can't work with floating point.
415   case Instruction::PtrToInt:
416   case Instruction::IntToPtr:
417     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
418     if (!TD) return;
419     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
420   case Instruction::ZExt:
421   case Instruction::Trunc: {
422     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
423     
424     unsigned SrcBitWidth;
425     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
426     // which fall through here.
427     if (SrcTy->isPointerTy())
428       SrcBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(SrcTy);
429     else
430       SrcBitWidth = SrcTy->getScalarSizeInBits();
431     
432     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
433     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
434     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
435     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
436     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
437     // Any top bits are known to be zero.
438     if (BitWidth > SrcBitWidth)
439       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
440     return;
441   }
442   case Instruction::BitCast: {
443     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
444     if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
445         // TODO: For now, not handling conversions like:
446         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
447         !I->getType()->isVectorTy()) {
448       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
449       return;
450     }
451     break;
452   }
453   case Instruction::SExt: {
454     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
455     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
456       
457     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
458     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
459     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
460     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
461     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
462     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
463
464     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
465     // top bits of the result.
466     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
467       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
468     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
469       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
470     return;
471   }
472   case Instruction::Shl:
473     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
474     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
475       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
476       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
477       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
478       KnownZero <<= ShiftAmt;
479       KnownOne  <<= ShiftAmt;
480       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
481       return;
482     }
483     break;
484   case Instruction::LShr:
485     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
486     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
487       // Compute the new bits that are at the top now.
488       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
489       
490       // Unsigned shift right.
491       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero,KnownOne, TD, Depth+1);
492       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
493       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
494       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
495       // high bits known zero.
496       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
497       return;
498     }
499     break;
500   case Instruction::AShr:
501     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
502     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
503       // Compute the new bits that are at the top now.
504       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
505       
506       // Signed shift right.
507       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
508       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
509       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
510       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
511         
512       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
513       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
514         KnownZero |= HighBits;
515       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
516         KnownOne |= HighBits;
517       return;
518     }
519     break;
520   case Instruction::Sub: {
521     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
522     ComputeMaskedBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
523                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
524                             Depth);
525     break;
526   }
527   case Instruction::Add: {
528     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
529     ComputeMaskedBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
530                             KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
531                             Depth);
532     break;
533   }
534   case Instruction::SRem:
535     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
536       APInt RA = Rem->getValue().abs();
537       if (RA.isPowerOf2()) {
538         APInt LowBits = RA - 1;
539         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
540
541         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
542         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
543         KnownOne = KnownOne2 & LowBits;
544
545         // If the first operand is non-negative or has all low bits zero, then
546         // the upper bits are all zero.
547         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
548           KnownZero |= ~LowBits;
549
550         // If the first operand is negative and not all low bits are zero, then
551         // the upper bits are all one.
552         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
553           KnownOne |= ~LowBits;
554
555         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
556       }
557     }
558
559     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
560     // remainder is zero.
561     if (KnownZero.isNonNegative()) {
562       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
563       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD,
564                         Depth+1);
565       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
566       if (LHSKnownZero.isNegative())
567         KnownZero |= LHSKnownZero;
568     }
569
570     break;
571   case Instruction::URem: {
572     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
573       APInt RA = Rem->getValue();
574       if (RA.isPowerOf2()) {
575         APInt LowBits = (RA - 1);
576         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD,
577                           Depth+1);
578         assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
579         KnownZero |= ~LowBits;
580         KnownOne &= LowBits;
581         break;
582       }
583     }
584
585     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
586     // zero bits in either operand must also exist in the result.
587     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
588     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
589
590     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
591                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
592     KnownOne.clearAllBits();
593     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders);
594     break;
595   }
596
597   case Instruction::Alloca: {
598     AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
599     unsigned Align = AI->getAlignment();
600     if (Align == 0 && TD)
601       Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
602     
603     if (Align > 0)
604       KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, CountTrailingZeros_32(Align));
605     break;
606   }
607   case Instruction::GetElementPtr: {
608     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
609     // to determine if we can prove known low zero bits.
610     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
611     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD,
612                       Depth+1);
613     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
614
615     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
616     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
617       Value *Index = I->getOperand(i);
618       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
619         // Handle struct member offset arithmetic.
620         if (!TD) return;
621         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
622         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
623         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
624         TrailZ = std::min(TrailZ,
625                           CountTrailingZeros_64(Offset));
626       } else {
627         // Handle array index arithmetic.
628         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
629         if (!IndexedTy->isSized()) return;
630         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
631         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getTypeAllocSize(IndexedTy) : 1;
632         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
633         ComputeMaskedBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD, Depth+1);
634         TrailZ = std::min(TrailZ,
635                           unsigned(CountTrailingZeros_64(TypeSize) +
636                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
637       }
638     }
639     
640     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
641     break;
642   }
643   case Instruction::PHI: {
644     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
645     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
646     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
647     // this is sufficient to catch some interesting cases.
648     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
649       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
650         Value *L = P->getIncomingValue(i);
651         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
652         Operator *LU = dyn_cast<Operator>(L);
653         if (!LU)
654           continue;
655         unsigned Opcode = LU->getOpcode();
656         // Check for operations that have the property that if
657         // both their operands have low zero bits, the result
658         // will have low zero bits.
659         if (Opcode == Instruction::Add ||
660             Opcode == Instruction::Sub ||
661             Opcode == Instruction::And ||
662             Opcode == Instruction::Or ||
663             Opcode == Instruction::Mul) {
664           Value *LL = LU->getOperand(0);
665           Value *LR = LU->getOperand(1);
666           // Find a recurrence.
667           if (LL == I)
668             L = LR;
669           else if (LR == I)
670             L = LL;
671           else
672             break;
673           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
674           // zero bits.
675           ComputeMaskedBits(R, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
676
677           // We need to take the minimum number of known bits
678           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
679           ComputeMaskedBits(L, KnownZero3, KnownOne3, TD, Depth+1);
680
681           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
682                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
683                                                     KnownZero3.countTrailingOnes()));
684           break;
685         }
686       }
687     }
688
689     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
690     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
691       return;
692
693     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
694     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
695     if (Depth < MaxDepth - 1 && !KnownZero && !KnownOne) {
696       // Skip if every incoming value references to ourself.
697       if (P->hasConstantValue() == P)
698         break;
699
700       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
701       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
702       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
703         // Skip direct self references.
704         if (P->getIncomingValue(i) == P) continue;
705
706         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
707         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
708         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
709         // want to waste time spinning around in loops.
710         ComputeMaskedBits(P->getIncomingValue(i), KnownZero2, KnownOne2, TD,
711                           MaxDepth-1);
712         KnownZero &= KnownZero2;
713         KnownOne &= KnownOne2;
714         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
715         // more operands.
716         if (!KnownZero && !KnownOne)
717           break;
718       }
719     }
720     break;
721   }
722   case Instruction::Call:
723     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
724       switch (II->getIntrinsicID()) {
725       default: break;
726       case Intrinsic::ctlz:
727       case Intrinsic::cttz: {
728         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
729         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
730         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
731           LowBits -= 1;
732         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
733         break;
734       }
735       case Intrinsic::ctpop: {
736         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
737         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
738         break;
739       }
740       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_8:
741       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
742         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
743         break;
744       }
745     }
746     break;
747   case Instruction::ExtractValue:
748     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I->getOperand(0))) {
749       ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
750       if (EVI->getNumIndices() != 1) break;
751       if (EVI->getIndices()[0] == 0) {
752         switch (II->getIntrinsicID()) {
753         default: break;
754         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
755         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
756           ComputeMaskedBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
757                                   II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
758                                   KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
759           break;
760         case Intrinsic::usub_with_overflow:
761         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
762           ComputeMaskedBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
763                                   II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
764                                   KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
765           break;
766         case Intrinsic::umul_with_overflow:
767         case Intrinsic::smul_with_overflow:
768           ComputeMaskedBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1),
769                                false, KnownZero, KnownOne,
770                                KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
771           break;
772         }
773       }
774     }
775   }
776 }
777
778 /// ComputeSignBit - Determine whether the sign bit is known to be zero or
779 /// one.  Convenience wrapper around ComputeMaskedBits.
780 void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
781                           const TargetData *TD, unsigned Depth) {
782   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
783   if (!BitWidth) {
784     KnownZero = false;
785     KnownOne = false;
786     return;
787   }
788   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
789   APInt OneBits(BitWidth, 0);
790   ComputeMaskedBits(V, ZeroBits, OneBits, TD, Depth);
791   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
792   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
793 }
794
795 /// isPowerOfTwo - Return true if the given value is known to have exactly one
796 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
797 /// be a power of two when defined.  Supports values with integer or pointer
798 /// types and vectors of integers.
799 bool llvm::isPowerOfTwo(Value *V, const TargetData *TD, bool OrZero,
800                         unsigned Depth) {
801   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
802     if (C->isNullValue())
803       return OrZero;
804     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
805       return CI->getValue().isPowerOf2();
806     // TODO: Handle vector constants.
807   }
808
809   // 1 << X is clearly a power of two if the one is not shifted off the end.  If
810   // it is shifted off the end then the result is undefined.
811   if (match(V, m_Shl(m_One(), m_Value())))
812     return true;
813
814   // (signbit) >>l X is clearly a power of two if the one is not shifted off the
815   // bottom.  If it is shifted off the bottom then the result is undefined.
816   if (match(V, m_LShr(m_SignBit(), m_Value())))
817     return true;
818
819   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
820   if (Depth++ == MaxDepth)
821     return false;
822
823   Value *X = 0, *Y = 0;
824   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
825   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
826                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
827     return isPowerOfTwo(X, TD, /*OrZero*/true, Depth);
828
829   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
830     return isPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), TD, OrZero, Depth);
831
832   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
833     return isPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), TD, OrZero, Depth) &&
834       isPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), TD, OrZero, Depth);
835
836   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
837     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
838     if (isPowerOfTwo(X, TD, /*OrZero*/true, Depth) ||
839         isPowerOfTwo(Y, TD, /*OrZero*/true, Depth))
840       return true;
841     // X & (-X) is always a power of two or zero.
842     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
843       return true;
844     return false;
845   }
846
847   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
848   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
849   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
850   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
851       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
852     return isPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), TD, OrZero, Depth);
853   }
854
855   return false;
856 }
857
858 /// isKnownNonZero - Return true if the given value is known to be non-zero
859 /// when defined.  For vectors return true if every element is known to be
860 /// non-zero when defined.  Supports values with integer or pointer type and
861 /// vectors of integers.
862 bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const TargetData *TD, unsigned Depth) {
863   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
864     if (C->isNullValue())
865       return false;
866     if (isa<ConstantInt>(C))
867       // Must be non-zero due to null test above.
868       return true;
869     // TODO: Handle vectors
870     return false;
871   }
872
873   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
874   if (Depth++ >= MaxDepth)
875     return false;
876
877   unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
878
879   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
880   Value *X = 0, *Y = 0;
881   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
882     return isKnownNonZero(X, TD, Depth) || isKnownNonZero(Y, TD, Depth);
883
884   // ext X != 0 if X != 0.
885   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
886     return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), TD, Depth);
887
888   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
889   // if the lowest bit is shifted off the end.
890   if (BitWidth && match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
891     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
892     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
893     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
894       return isKnownNonZero(X, TD, Depth);
895
896     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
897     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
898     ComputeMaskedBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
899     if (KnownOne[0])
900       return true;
901   }
902   // shr X, Y != 0 if X is negative.  Note that the value of the shift is not
903   // defined if the sign bit is shifted off the end.
904   else if (match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
905     // shr exact can only shift out zero bits.
906     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
907     if (BO->isExact())
908       return isKnownNonZero(X, TD, Depth);
909
910     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
911     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth);
912     if (XKnownNegative)
913       return true;
914   }
915   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
916   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
917     return isKnownNonZero(X, TD, Depth);
918   }
919   // X + Y.
920   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
921     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
922     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
923     ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth);
924     ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, TD, Depth);
925
926     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
927     // zero unless both X and Y are zero.
928     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
929       if (isKnownNonZero(X, TD, Depth) || isKnownNonZero(Y, TD, Depth))
930         return true;
931
932     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
933     // zero unless both X and Y equal INT_MIN.
934     if (BitWidth && XKnownNegative && YKnownNegative) {
935       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
936       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
937       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
938       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
939       // to INT_MIN.
940       ComputeMaskedBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
941       if ((KnownOne & Mask) != 0)
942         return true;
943       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
944       // to INT_MIN.
945       ComputeMaskedBits(Y, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
946       if ((KnownOne & Mask) != 0)
947         return true;
948     }
949
950     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
951     if (XKnownNonNegative && isPowerOfTwo(Y, TD, /*OrZero*/false, Depth))
952       return true;
953     if (YKnownNonNegative && isPowerOfTwo(X, TD, /*OrZero*/false, Depth))
954       return true;
955   }
956   // X * Y.
957   else if (match(V, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
958     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
959     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
960     // does not overflow.
961     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
962         isKnownNonZero(X, TD, Depth) && isKnownNonZero(Y, TD, Depth))
963       return true;
964   }
965   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
966   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
967     if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), TD, Depth) &&
968         isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), TD, Depth))
969       return true;
970   }
971
972   if (!BitWidth) return false;
973   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
974   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
975   ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
976   return KnownOne != 0;
977 }
978
979 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
980 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
981 /// for bits that V cannot have.
982 ///
983 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
984 /// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
985 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
986 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
987 /// for all of the elements in the vector.
988 bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
989                              const TargetData *TD, unsigned Depth) {
990   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
991   ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
992   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
993   return (KnownZero & Mask) == Mask;
994 }
995
996
997
998 /// ComputeNumSignBits - Return the number of times the sign bit of the
999 /// register is replicated into the other bits.  We know that at least 1 bit
1000 /// is always equal to the sign bit (itself), but other cases can give us
1001 /// information.  For example, immediately after an "ashr X, 2", we know that
1002 /// the top 3 bits are all equal to each other, so we return 3.
1003 ///
1004 /// 'Op' must have a scalar integer type.
1005 ///
1006 unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const TargetData *TD,
1007                                   unsigned Depth) {
1008   assert((TD || V->getType()->isIntOrIntVectorTy()) &&
1009          "ComputeNumSignBits requires a TargetData object to operate "
1010          "on non-integer values!");
1011   Type *Ty = V->getType();
1012   unsigned TyBits = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) :
1013                          Ty->getScalarSizeInBits();
1014   unsigned Tmp, Tmp2;
1015   unsigned FirstAnswer = 1;
1016
1017   // Note that ConstantInt is handled by the general ComputeMaskedBits case
1018   // below.
1019
1020   if (Depth == 6)
1021     return 1;  // Limit search depth.
1022   
1023   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
1024   switch (Operator::getOpcode(V)) {
1025   default: break;
1026   case Instruction::SExt:
1027     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1028     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1) + Tmp;
1029     
1030   case Instruction::AShr: {
1031     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
1032     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
1033     const APInt *ShAmt;
1034     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1035       Tmp += ShAmt->getZExtValue();
1036       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
1037     }
1038     return Tmp;
1039   }
1040   case Instruction::Shl: {
1041     const APInt *ShAmt;
1042     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
1043       // shl destroys sign bits.
1044       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
1045       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
1046       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
1047           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
1048       return Tmp - Tmp2;
1049     }
1050     break;
1051   }
1052   case Instruction::And:
1053   case Instruction::Or:
1054   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
1055     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
1056     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
1057     if (Tmp != 1) {
1058       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
1059       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
1060       // We computed what we know about the sign bits as our first
1061       // answer. Now proceed to the generic code that uses
1062       // ComputeMaskedBits, and pick whichever answer is better.
1063     }
1064     break;
1065
1066   case Instruction::Select:
1067     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
1068     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1069     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), TD, Depth+1);
1070     return std::min(Tmp, Tmp2);
1071     
1072   case Instruction::Add:
1073     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1074     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1075     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
1076     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1077       
1078     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
1079     if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1)))
1080       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
1081         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1082         ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
1083         
1084         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1085         // sign bits set.
1086         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1087           return TyBits;
1088         
1089         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
1090         // out of the result.
1091         if (KnownZero.isNegative())
1092           return Tmp;
1093       }
1094       
1095     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
1096     if (Tmp2 == 1) return 1;
1097     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1098     
1099   case Instruction::Sub:
1100     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
1101     if (Tmp2 == 1) return 1;
1102       
1103     // Handle NEG.
1104     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
1105       if (CLHS->isNullValue()) {
1106         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1107         ComputeMaskedBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
1108         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
1109         // sign bits set.
1110         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
1111           return TyBits;
1112         
1113         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
1114         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
1115         if (KnownZero.isNegative())
1116           return Tmp2;
1117         
1118         // Otherwise, we treat this like a SUB.
1119       }
1120     
1121     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
1122     // is, at worst, one more bit than the inputs.
1123     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
1124     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
1125     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
1126       
1127   case Instruction::PHI: {
1128     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
1129     // Don't analyze large in-degree PHIs.
1130     if (PN->getNumIncomingValues() > 4) break;
1131     
1132     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
1133     // because of our depth threshold.
1134     Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), TD, Depth+1);
1135     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1136       if (Tmp == 1) return Tmp;
1137       Tmp = std::min(Tmp,
1138                      ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), TD, Depth+1));
1139     }
1140     return Tmp;
1141   }
1142
1143   case Instruction::Trunc:
1144     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
1145     // case for targets like X86.
1146     break;
1147   }
1148   
1149   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
1150   // use this information.
1151   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
1152   APInt Mask;
1153   ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
1154   
1155   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
1156     Mask = KnownZero;
1157   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
1158     Mask = KnownOne;
1159   } else {
1160     // Nothing known.
1161     return FirstAnswer;
1162   }
1163   
1164   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
1165   // the number of identical bits in the top of the input value.
1166   Mask = ~Mask;
1167   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
1168   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
1169   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
1170   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
1171 }
1172
1173 /// ComputeMultiple - This function computes the integer multiple of Base that
1174 /// equals V.  If successful, it returns true and returns the multiple in
1175 /// Multiple.  If unsuccessful, it returns false. It looks
1176 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
1177 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
1178                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
1179   const unsigned MaxDepth = 6;
1180
1181   assert(V && "No Value?");
1182   assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
1183   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not integer or pointer type!");
1184
1185   Type *T = V->getType();
1186
1187   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V);
1188
1189   if (Base == 0)
1190     return false;
1191     
1192   if (Base == 1) {
1193     Multiple = V;
1194     return true;
1195   }
1196
1197   ConstantExpr *CO = dyn_cast<ConstantExpr>(V);
1198   Constant *BaseVal = ConstantInt::get(T, Base);
1199   if (CO && CO == BaseVal) {
1200     // Multiple is 1.
1201     Multiple = ConstantInt::get(T, 1);
1202     return true;
1203   }
1204
1205   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
1206     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
1207     return true;  
1208   }
1209   
1210   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
1211         
1212   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1213   if (!I) return false;
1214
1215   switch (I->getOpcode()) {
1216   default: break;
1217   case Instruction::SExt:
1218     if (!LookThroughSExt) return false;
1219     // otherwise fall through to ZExt
1220   case Instruction::ZExt:
1221     return ComputeMultiple(I->getOperand(0), Base, Multiple,
1222                            LookThroughSExt, Depth+1);
1223   case Instruction::Shl:
1224   case Instruction::Mul: {
1225     Value *Op0 = I->getOperand(0);
1226     Value *Op1 = I->getOperand(1);
1227
1228     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1229       ConstantInt *Op1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
1230       if (!Op1CI) return false;
1231       // Turn Op0 << Op1 into Op0 * 2^Op1
1232       APInt Op1Int = Op1CI->getValue();
1233       uint64_t BitToSet = Op1Int.getLimitedValue(Op1Int.getBitWidth() - 1);
1234       APInt API(Op1Int.getBitWidth(), 0);
1235       API.setBit(BitToSet);
1236       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
1237     }
1238
1239     Value *Mul0 = NULL;
1240     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1241       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
1242         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
1243           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 
1244               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1245             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
1246           if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > 
1247               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1248             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
1249           
1250           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
1251           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
1252           return true;
1253         }
1254
1255       if (ConstantInt *Mul0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul0))
1256         if (Mul0CI->getValue() == 1) {
1257           // V == Base * Op1, so return Op1
1258           Multiple = Op1;
1259           return true;
1260         }
1261     }
1262
1263     Value *Mul1 = NULL;
1264     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
1265       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
1266         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
1267           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 
1268               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1269             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
1270           if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > 
1271               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1272             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
1273           
1274           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
1275           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
1276           return true;
1277         }
1278
1279       if (ConstantInt *Mul1CI = dyn_cast<ConstantInt>(Mul1))
1280         if (Mul1CI->getValue() == 1) {
1281           // V == Base * Op0, so return Op0
1282           Multiple = Op0;
1283           return true;
1284         }
1285     }
1286   }
1287   }
1288
1289   // We could not determine if V is a multiple of Base.
1290   return false;
1291 }
1292
1293 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
1294 /// value is never equal to -0.0.
1295 ///
1296 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
1297 /// rounding modes!
1298 ///
1299 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
1300   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
1301     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
1302   
1303   if (Depth == 6)
1304     return 1;  // Limit search depth.
1305
1306   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
1307   if (I == 0) return false;
1308   
1309   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
1310   if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd &&
1311       isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
1312       cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
1313     return true;
1314     
1315   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
1316   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
1317     return true;
1318   
1319   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
1320     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
1321     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
1322       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
1323   
1324   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1325     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
1326       if (F->isDeclaration()) {
1327         // abs(x) != -0.0
1328         if (F->getName() == "abs") return true;
1329         // fabs[lf](x) != -0.0
1330         if (F->getName() == "fabs") return true;
1331         if (F->getName() == "fabsf") return true;
1332         if (F->getName() == "fabsl") return true;
1333         if (F->getName() == "sqrt" || F->getName() == "sqrtf" ||
1334             F->getName() == "sqrtl")
1335           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
1336       }
1337     }
1338   
1339   return false;
1340 }
1341
1342 /// isBytewiseValue - If the specified value can be set by repeating the same
1343 /// byte in memory, return the i8 value that it is represented with.  This is
1344 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
1345 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
1346 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
1347 Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
1348   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
1349   if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
1350
1351   // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
1352   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1353     if (C->isNullValue())
1354       return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
1355   
1356   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
1357   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0. 
1358   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1359     if (CFP->getType()->isFloatTy())
1360       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
1361     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1362       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
1363     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
1364   }
1365   
1366   // We can handle constant integers that are power of two in size and a 
1367   // multiple of 8 bits.
1368   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1369     unsigned Width = CI->getBitWidth();
1370     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
1371       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
1372       // same at all levels.
1373       APInt Val = CI->getValue();
1374       APInt Val2;
1375       while (Val.getBitWidth() != 8) {
1376         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
1377         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
1378         Val2 = Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
1379         Val = Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
1380         
1381         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
1382         if (Val != Val2)
1383           return 0;
1384       }
1385       return ConstantInt::get(V->getContext(), Val);
1386     }
1387   }
1388   
1389   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
1390   // also splatable.
1391   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
1392     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
1393     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
1394     if (!Val)
1395       return 0;
1396     
1397     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
1398       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
1399         return 0;
1400     
1401     return Val;
1402   }
1403
1404   // Conceptually, we could handle things like:
1405   //   %a = zext i8 %X to i16
1406   //   %b = shl i16 %a, 8
1407   //   %c = or i16 %a, %b
1408   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
1409   // worth worrying about.
1410   return 0;
1411 }
1412
1413
1414 // This is the recursive version of BuildSubAggregate. It takes a few different
1415 // arguments. Idxs is the index within the nested struct From that we are
1416 // looking at now (which is of type IndexedType). IdxSkip is the number of
1417 // indices from Idxs that should be left out when inserting into the resulting
1418 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
1419 // build on that.
1420 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
1421                                 SmallVector<unsigned, 10> &Idxs,
1422                                 unsigned IdxSkip,
1423                                 Instruction *InsertBefore) {
1424   llvm::StructType *STy = llvm::dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
1425   if (STy) {
1426     // Save the original To argument so we can modify it
1427     Value *OrigTo = To;
1428     // General case, the type indexed by Idxs is a struct
1429     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
1430       // Process each struct element recursively
1431       Idxs.push_back(i);
1432       Value *PrevTo = To;
1433       To = BuildSubAggregate(From, To, STy->getElementType(i), Idxs, IdxSkip,
1434                              InsertBefore);
1435       Idxs.pop_back();
1436       if (!To) {
1437         // Couldn't find any inserted value for this index? Cleanup
1438         while (PrevTo != OrigTo) {
1439           InsertValueInst* Del = cast<InsertValueInst>(PrevTo);
1440           PrevTo = Del->getAggregateOperand();
1441           Del->eraseFromParent();
1442         }
1443         // Stop processing elements
1444         break;
1445       }
1446     }
1447     // If we successfully found a value for each of our subaggregates
1448     if (To)
1449       return To;
1450   }
1451   // Base case, the type indexed by SourceIdxs is not a struct, or not all of
1452   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
1453   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
1454   // we might be able to find the complete struct somewhere.
1455   
1456   // Find the value that is at that particular spot
1457   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
1458
1459   if (!V)
1460     return NULL;
1461
1462   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
1463   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
1464                                        "tmp", InsertBefore);
1465 }
1466
1467 // This helper takes a nested struct and extracts a part of it (which is again a
1468 // struct) into a new value. For example, given the struct:
1469 // { a, { b, { c, d }, e } }
1470 // and the indices "1, 1" this returns
1471 // { c, d }.
1472 //
1473 // It does this by inserting an insertvalue for each element in the resulting
1474 // struct, as opposed to just inserting a single struct. This will only work if
1475 // each of the elements of the substruct are known (ie, inserted into From by an
1476 // insertvalue instruction somewhere).
1477 //
1478 // All inserted insertvalue instructions are inserted before InsertBefore
1479 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
1480                                 Instruction *InsertBefore) {
1481   assert(InsertBefore && "Must have someplace to insert!");
1482   Type *IndexedType = ExtractValueInst::getIndexedType(From->getType(),
1483                                                              idx_range);
1484   Value *To = UndefValue::get(IndexedType);
1485   SmallVector<unsigned, 10> Idxs(idx_range.begin(), idx_range.end());
1486   unsigned IdxSkip = Idxs.size();
1487
1488   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
1489 }
1490
1491 /// FindInsertedValue - Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
1492 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
1493 /// were inserted directly into the aggregrate.
1494 ///
1495 /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
1496 /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
1497 Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
1498                                Instruction *InsertBefore) {
1499   // Nothing to index? Just return V then (this is useful at the end of our
1500   // recursion).
1501   if (idx_range.empty())
1502     return V;
1503   // We have indices, so V should have an indexable type.
1504   assert((V->getType()->isStructTy() || V->getType()->isArrayTy()) &&
1505          "Not looking at a struct or array?");
1506   assert(ExtractValueInst::getIndexedType(V->getType(), idx_range) &&
1507          "Invalid indices for type?");
1508
1509   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1510     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
1511     if (C == 0) return 0;
1512     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
1513   }
1514     
1515   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
1516     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
1517     // requested indices
1518     const unsigned *req_idx = idx_range.begin();
1519     for (const unsigned *i = I->idx_begin(), *e = I->idx_end();
1520          i != e; ++i, ++req_idx) {
1521       if (req_idx == idx_range.end()) {
1522         // We can't handle this without inserting insertvalues
1523         if (!InsertBefore)
1524           return 0;
1525
1526         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
1527         // this specially. For example,
1528         // %A = insertvalue { i32, {i32, i32 } } undef, i32 10, 1, 0
1529         // %B = insertvalue { i32, {i32, i32 } } %A, i32 11, 1, 1
1530         // %C = extractvalue {i32, { i32, i32 } } %B, 1
1531         // This can be changed into
1532         // %A = insertvalue {i32, i32 } undef, i32 10, 0
1533         // %C = insertvalue {i32, i32 } %A, i32 11, 1
1534         // which allows the unused 0,0 element from the nested struct to be
1535         // removed.
1536         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
1537                                  InsertBefore);
1538       }
1539       
1540       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
1541       // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
1542       // looking for, then.
1543       if (*req_idx != *i)
1544         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
1545                                  InsertBefore);
1546     }
1547     // If we end up here, the indices of the insertvalue match with those
1548     // requested (though possibly only partially). Now we recursively look at
1549     // the inserted value, passing any remaining indices.
1550     return FindInsertedValue(I->getInsertedValueOperand(),
1551                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
1552                              InsertBefore);
1553   }
1554   
1555   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
1556     // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
1557     // something else, we can extract from that something else directly instead.
1558     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
1559    
1560     // Calculate the number of indices required 
1561     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
1562     // Allocate some space to put the new indices in
1563     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
1564     Idxs.reserve(size);
1565     // Add indices from the extract value instruction
1566     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
1567     
1568     // Add requested indices
1569     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
1570
1571     assert(Idxs.size() == size 
1572            && "Number of indices added not correct?");
1573     
1574     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
1575   }
1576   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
1577   // or load instruction)
1578   return 0;
1579 }
1580
1581 /// GetPointerBaseWithConstantOffset - Analyze the specified pointer to see if
1582 /// it can be expressed as a base pointer plus a constant offset.  Return the
1583 /// base and offset to the caller.
1584 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
1585                                               const TargetData &TD) {
1586   Operator *PtrOp = dyn_cast<Operator>(Ptr);
1587   if (PtrOp == 0 || Ptr->getType()->isVectorTy())
1588     return Ptr;
1589   
1590   // Just look through bitcasts.
1591   if (PtrOp->getOpcode() == Instruction::BitCast)
1592     return GetPointerBaseWithConstantOffset(PtrOp->getOperand(0), Offset, TD);
1593   
1594   // If this is a GEP with constant indices, we can look through it.
1595   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp);
1596   if (GEP == 0 || !GEP->hasAllConstantIndices()) return Ptr;
1597   
1598   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1599   for (User::op_iterator I = GEP->idx_begin(), E = GEP->idx_end(); I != E;
1600        ++I, ++GTI) {
1601     ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(*I);
1602     if (OpC->isZero()) continue;
1603     
1604     // Handle a struct and array indices which add their offset to the pointer.
1605     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1606       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
1607     } else {
1608       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
1609       Offset += OpC->getSExtValue()*Size;
1610     }
1611   }
1612   
1613   // Re-sign extend from the pointer size if needed to get overflow edge cases
1614   // right.
1615   unsigned PtrSize = TD.getPointerSizeInBits();
1616   if (PtrSize < 64)
1617     Offset = (Offset << (64-PtrSize)) >> (64-PtrSize);
1618   
1619   return GetPointerBaseWithConstantOffset(GEP->getPointerOperand(), Offset, TD);
1620 }
1621
1622
1623 /// getConstantStringInfo - This function computes the length of a
1624 /// null-terminated C string pointed to by V.  If successful, it returns true
1625 /// and returns the string in Str.  If unsuccessful, it returns false.
1626 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
1627                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
1628   assert(V);
1629
1630   // Look through bitcast instructions and geps.
1631   V = V->stripPointerCasts();
1632   
1633   // If the value is a GEP instructionor  constant expression, treat it as an
1634   // offset.
1635   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
1636     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
1637     if (GEP->getNumOperands() != 3)
1638       return false;
1639     
1640     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
1641     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
1642     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
1643     if (AT == 0 || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
1644       return false;
1645     
1646     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
1647     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
1648     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
1649     if (FirstIdx == 0 || !FirstIdx->isZero())
1650       return false;
1651     
1652     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
1653     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
1654     // the string.
1655     uint64_t StartIdx = 0;
1656     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2)))
1657       StartIdx = CI->getZExtValue();
1658     else
1659       return false;
1660     return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx+Offset);
1661   }
1662
1663   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
1664   // variable that is a constant and is initialized. The referenced constant
1665   // initializer is the array that we'll use for optimization.
1666   const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
1667   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer())
1668     return false;
1669
1670   // Handle the all-zeros case
1671   if (GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1672     // This is a degenerate case. The initializer is constant zero so the
1673     // length of the string must be zero.
1674     Str = "";
1675     return true;
1676   }
1677   
1678   // Must be a Constant Array
1679   const ConstantDataArray *Array =
1680     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
1681   if (Array == 0 || !Array->isString())
1682     return false;
1683   
1684   // Get the number of elements in the array
1685   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
1686
1687   // Start out with the entire array in the StringRef.
1688   Str = Array->getAsString();
1689
1690   if (Offset > NumElts)
1691     return false;
1692   
1693   // Skip over 'offset' bytes.
1694   Str = Str.substr(Offset);
1695   
1696   if (TrimAtNul) {
1697     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
1698     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
1699     // some other way that the string is length-bound.
1700     Str = Str.substr(0, Str.find('\0'));
1701   }
1702   return true;
1703 }
1704
1705 // These next two are very similar to the above, but also look through PHI
1706 // nodes.
1707 // TODO: See if we can integrate these two together.
1708
1709 /// GetStringLengthH - If we can compute the length of the string pointed to by
1710 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
1711 static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSet<PHINode*, 32> &PHIs) {
1712   // Look through noop bitcast instructions.
1713   V = V->stripPointerCasts();
1714
1715   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
1716   // or we haven't.
1717   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
1718     if (!PHIs.insert(PN))
1719       return ~0ULL;  // already in the set.
1720
1721     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
1722     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
1723     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1724       uint64_t Len = GetStringLengthH(PN->getIncomingValue(i), PHIs);
1725       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
1726
1727       if (Len == ~0ULL) continue;
1728
1729       if (Len != LenSoFar && LenSoFar != ~0ULL)
1730         return 0;    // Disagree -> unknown.
1731       LenSoFar = Len;
1732     }
1733
1734     // Success, all agree.
1735     return LenSoFar;
1736   }
1737
1738   // strlen(select(c,x,y)) -> strlen(x) ^ strlen(y)
1739   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
1740     uint64_t Len1 = GetStringLengthH(SI->getTrueValue(), PHIs);
1741     if (Len1 == 0) return 0;
1742     uint64_t Len2 = GetStringLengthH(SI->getFalseValue(), PHIs);
1743     if (Len2 == 0) return 0;
1744     if (Len1 == ~0ULL) return Len2;
1745     if (Len2 == ~0ULL) return Len1;
1746     if (Len1 != Len2) return 0;
1747     return Len1;
1748   }
1749   
1750   // Otherwise, see if we can read the string.
1751   StringRef StrData;
1752   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
1753     return 0;
1754
1755   return StrData.size()+1;
1756 }
1757
1758 /// GetStringLength - If we can compute the length of the string pointed to by
1759 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
1760 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
1761   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
1762
1763   SmallPtrSet<PHINode*, 32> PHIs;
1764   uint64_t Len = GetStringLengthH(V, PHIs);
1765   // If Len is ~0ULL, we had an infinite phi cycle: this is dead code, so return
1766   // an empty string as a length.
1767   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
1768 }
1769
1770 Value *
1771 llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const TargetData *TD, unsigned MaxLookup) {
1772   if (!V->getType()->isPointerTy())
1773     return V;
1774   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
1775     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
1776       V = GEP->getPointerOperand();
1777     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
1778       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
1779     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
1780       if (GA->mayBeOverridden())
1781         return V;
1782       V = GA->getAliasee();
1783     } else {
1784       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
1785       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1786         // TODO: Acquire a DominatorTree and use it.
1787         if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, TD, 0)) {
1788           V = Simplified;
1789           continue;
1790         }
1791
1792       return V;
1793     }
1794     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
1795   }
1796   return V;
1797 }
1798
1799 /// onlyUsedByLifetimeMarkers - Return true if the only users of this pointer
1800 /// are lifetime markers.
1801 ///
1802 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
1803   for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
1804        UI != UE; ++UI) {
1805     const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(*UI);
1806     if (!II) return false;
1807
1808     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
1809         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
1810       return false;
1811   }
1812   return true;
1813 }
1814
1815 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
1816                                         const TargetData *TD) {
1817   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
1818   if (!Inst)
1819     return false;
1820
1821   for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
1822     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Inst->getOperand(i)))
1823       if (C->canTrap())
1824         return false;
1825
1826   switch (Inst->getOpcode()) {
1827   default:
1828     return true;
1829   case Instruction::UDiv:
1830   case Instruction::URem:
1831     // x / y is undefined if y == 0, but calcuations like x / 3 are safe.
1832     return isKnownNonZero(Inst->getOperand(1), TD);
1833   case Instruction::SDiv:
1834   case Instruction::SRem: {
1835     Value *Op = Inst->getOperand(1);
1836     // x / y is undefined if y == 0
1837     if (!isKnownNonZero(Op, TD))
1838       return false;
1839     // x / y might be undefined if y == -1
1840     unsigned BitWidth = getBitWidth(Op->getType(), TD);
1841     if (BitWidth == 0)
1842       return false;
1843     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
1844     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
1845     ComputeMaskedBits(Op, KnownZero, KnownOne, TD);
1846     return !!KnownZero;
1847   }
1848   case Instruction::Load: {
1849     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
1850     if (!LI->isUnordered())
1851       return false;
1852     return LI->getPointerOperand()->isDereferenceablePointer();
1853   }
1854   case Instruction::Call: {
1855    if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
1856      switch (II->getIntrinsicID()) {
1857        // These synthetic intrinsics have no side-effects, and just mark
1858        // information about their operands.
1859        // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
1860        // should be considered at least *safe* to speculate...
1861        case Intrinsic::dbg_declare:
1862        case Intrinsic::dbg_value:
1863          return true;
1864
1865        case Intrinsic::bswap:
1866        case Intrinsic::ctlz:
1867        case Intrinsic::ctpop:
1868        case Intrinsic::cttz:
1869        case Intrinsic::objectsize:
1870        case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1871        case Intrinsic::smul_with_overflow:
1872        case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1873        case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1874        case Intrinsic::umul_with_overflow:
1875        case Intrinsic::usub_with_overflow:
1876          return true;
1877        // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
1878        // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
1879        // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
1880        // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
1881        default: break;
1882      }
1883    }
1884     return false; // The called function could have undefined behavior or
1885                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
1886   }
1887   case Instruction::VAArg:
1888   case Instruction::Alloca:
1889   case Instruction::Invoke:
1890   case Instruction::PHI:
1891   case Instruction::Store:
1892   case Instruction::Ret:
1893   case Instruction::Br:
1894   case Instruction::IndirectBr:
1895   case Instruction::Switch:
1896   case Instruction::Unreachable:
1897   case Instruction::Fence:
1898   case Instruction::LandingPad:
1899   case Instruction::AtomicRMW:
1900   case Instruction::AtomicCmpXchg:
1901   case Instruction::Resume:
1902     return false; // Misc instructions which have effects
1903   }
1904 }