[PM/AA] Extract the ModRef enums from the AliasAnalysis class in
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / BasicAliasAnalysis.cpp
index fe90b84533dc75f8dace51433b2deb0931ad5332..511ea4bbfab0417014db8153f9d63cbd54692dc0 100644 (file)
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/Operator.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
+/// Enable analysis of recursive PHI nodes.
+static cl::opt<bool> EnableRecPhiAnalysis("basicaa-recphi",
+                                          cl::Hidden, cl::init(false));
+
 /// Cutoff after which to stop analysing a set of phi nodes potentially involved
 /// in a cycle. Because we are analysing 'through' phi nodes we need to be
 /// careful with value equivalence. We use reachability to make sure a value
@@ -102,9 +107,9 @@ static uint64_t getObjectSize(const Value *V, const DataLayout &DL,
                               const TargetLibraryInfo &TLI,
                               bool RoundToAlign = false) {
   uint64_t Size;
-  if (getObjectSize(V, Size, &DL, &TLI, RoundToAlign))
+  if (getObjectSize(V, Size, DL, &TLI, RoundToAlign))
     return Size;
-  return AliasAnalysis::UnknownSize;
+  return MemoryLocation::UnknownSize;
 }
 
 /// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
@@ -145,7 +150,7 @@ static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, uint64_t Size,
   // reads a bit past the end given sufficient alignment.
   uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, DL, TLI, /*RoundToAlign*/true);
 
-  return ObjectSize != AliasAnalysis::UnknownSize && ObjectSize < Size;
+  return ObjectSize != MemoryLocation::UnknownSize && ObjectSize < Size;
 }
 
 /// isObjectSize - Return true if we can prove that the object specified
@@ -153,20 +158,9 @@ static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, uint64_t Size,
 static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
                          const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo &TLI) {
   uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, DL, TLI);
-  return ObjectSize != AliasAnalysis::UnknownSize && ObjectSize == Size;
-}
-
-/// isIdentifiedFunctionLocal - Return true if V is umabigously identified
-/// at the function-level. Different IdentifiedFunctionLocals can't alias.
-/// Further, an IdentifiedFunctionLocal can not alias with any function
-/// arguments other than itself, which is not necessarily true for
-/// IdentifiedObjects.
-static bool isIdentifiedFunctionLocal(const Value *V)
-{
-  return isa<AllocaInst>(V) || isNoAliasCall(V) || isNoAliasArgument(V);
+  return ObjectSize != MemoryLocation::UnknownSize && ObjectSize == Size;
 }
 
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // GetElementPtr Instruction Decomposition and Analysis
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -205,7 +199,8 @@ namespace {
 /// represented in the result.
 static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
                                   ExtensionKind &Extension,
-                                  const DataLayout &DL, unsigned Depth) {
+                                  const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                                  AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT) {
   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not an integer value");
 
   // Limit our recursion depth.
@@ -215,6 +210,14 @@ static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
     return V;
   }
 
+  if (ConstantInt *Const = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
+    // if it's a constant, just convert it to an offset
+    // and remove the variable.
+    Offset += Const->getValue();
+    assert(Scale == 0 && "Constant values don't have a scale");
+    return V;
+  }
+
   if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(BOp->getOperand(1))) {
       switch (BOp->getOpcode()) {
@@ -222,23 +225,24 @@ static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
       case Instruction::Or:
         // X|C == X+C if all the bits in C are unset in X.  Otherwise we can't
         // analyze it.
-        if (!MaskedValueIsZero(BOp->getOperand(0), RHSC->getValue(), &DL))
+        if (!MaskedValueIsZero(BOp->getOperand(0), RHSC->getValue(), DL, 0, AC,
+                               BOp, DT))
           break;
         // FALL THROUGH.
       case Instruction::Add:
         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
-                                DL, Depth+1);
+                                DL, Depth + 1, AC, DT);
         Offset += RHSC->getValue();
         return V;
       case Instruction::Mul:
         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
-                                DL, Depth+1);
+                                DL, Depth + 1, AC, DT);
         Offset *= RHSC->getValue();
         Scale *= RHSC->getValue();
         return V;
       case Instruction::Shl:
         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
-                                DL, Depth+1);
+                                DL, Depth + 1, AC, DT);
         Offset <<= RHSC->getValue().getLimitedValue();
         Scale <<= RHSC->getValue().getLimitedValue();
         return V;
@@ -258,10 +262,13 @@ static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
     Offset = Offset.trunc(SmallWidth);
     Extension = isa<SExtInst>(V) ? EK_SignExt : EK_ZeroExt;
 
-    Value *Result = GetLinearExpression(CastOp, Scale, Offset, Extension,
-                                        DL, Depth+1);
+    Value *Result = GetLinearExpression(CastOp, Scale, Offset, Extension, DL,
+                                        Depth + 1, AC, DT);
     Scale = Scale.zext(OldWidth);
-    Offset = Offset.zext(OldWidth);
+
+    // We have to sign-extend even if Extension == EK_ZeroExt as we can't
+    // decompose a sign extension (i.e. zext(x - 1) != zext(x) - zext(-1)).
+    Offset = Offset.sext(OldWidth);
 
     return Result;
   }
@@ -289,7 +296,8 @@ static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
 static const Value *
 DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
                        SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices,
-                       bool &MaxLookupReached, const DataLayout *DL) {
+                       bool &MaxLookupReached, const DataLayout &DL,
+                       AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT) {
   // Limit recursion depth to limit compile time in crazy cases.
   unsigned MaxLookup = MaxLookupSearchDepth;
   MaxLookupReached = false;
@@ -309,7 +317,8 @@ DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
       return V;
     }
 
-    if (Op->getOpcode() == Instruction::BitCast) {
+    if (Op->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
+        Op->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast) {
       V = Op->getOperand(0);
       continue;
     }
@@ -319,7 +328,10 @@ DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
       // If it's not a GEP, hand it off to SimplifyInstruction to see if it
       // can come up with something. This matches what GetUnderlyingObject does.
       if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-        // TODO: Get a DominatorTree and use it here.
+        // TODO: Get a DominatorTree and AssumptionCache and use them here
+        // (these are both now available in this function, but this should be
+        // updated when GetUnderlyingObject is updated). TLI should be
+        // provided also.
         if (const Value *Simplified =
               SimplifyInstruction(const_cast<Instruction *>(I), DL)) {
           V = Simplified;
@@ -333,16 +345,6 @@ DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
     if (!GEPOp->getOperand(0)->getType()->getPointerElementType()->isSized())
       return V;
 
-    // If we are lacking DataLayout information, we can't compute the offets of
-    // elements computed by GEPs.  However, we can handle bitcast equivalent
-    // GEPs.
-    if (!DL) {
-      if (!GEPOp->hasAllZeroIndices())
-        return V;
-      V = GEPOp->getOperand(0);
-      continue;
-    }
-
     unsigned AS = GEPOp->getPointerAddressSpace();
     // Walk the indices of the GEP, accumulating them into BaseOff/VarIndices.
     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPOp);
@@ -355,30 +357,30 @@ DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
         unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
         if (FieldNo == 0) continue;
 
-        BaseOffs += DL->getStructLayout(STy)->getElementOffset(FieldNo);
+        BaseOffs += DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(FieldNo);
         continue;
       }
 
       // For an array/pointer, add the element offset, explicitly scaled.
       if (ConstantInt *CIdx = dyn_cast<ConstantInt>(Index)) {
         if (CIdx->isZero()) continue;
-        BaseOffs += DL->getTypeAllocSize(*GTI)*CIdx->getSExtValue();
+        BaseOffs += DL.getTypeAllocSize(*GTI) * CIdx->getSExtValue();
         continue;
       }
 
-      uint64_t Scale = DL->getTypeAllocSize(*GTI);
+      uint64_t Scale = DL.getTypeAllocSize(*GTI);
       ExtensionKind Extension = EK_NotExtended;
 
       // If the integer type is smaller than the pointer size, it is implicitly
       // sign extended to pointer size.
       unsigned Width = Index->getType()->getIntegerBitWidth();
-      if (DL->getPointerSizeInBits(AS) > Width)
+      if (DL.getPointerSizeInBits(AS) > Width)
         Extension = EK_SignExt;
 
       // Use GetLinearExpression to decompose the index into a C1*V+C2 form.
       APInt IndexScale(Width, 0), IndexOffset(Width, 0);
-      Index = GetLinearExpression(Index, IndexScale, IndexOffset, Extension,
-                                  *DL, 0);
+      Index = GetLinearExpression(Index, IndexScale, IndexOffset, Extension, DL,
+                                  0, AC, DT);
 
       // The GEP index scale ("Scale") scales C1*V+C2, yielding (C1*V+C2)*Scale.
       // This gives us an aggregate computation of (C1*Scale)*V + C2*Scale.
@@ -400,7 +402,7 @@ DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
 
       // Make sure that we have a scale that makes sense for this target's
       // pointer size.
-      if (unsigned ShiftBits = 64 - DL->getPointerSizeInBits(AS)) {
+      if (unsigned ShiftBits = 64 - DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
         Scale <<= ShiftBits;
         Scale = (int64_t)Scale >> ShiftBits;
       }
@@ -453,21 +455,21 @@ namespace {
       initializeBasicAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
     }
 
-    void initializePass() override {
-      InitializeAliasAnalysis(this);
-    }
+    bool doInitialization(Module &M) override;
 
     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
-      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
+      AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
     }
 
-    AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB) override {
+    AliasResult alias(const MemoryLocation &LocA,
+                      const MemoryLocation &LocB) override {
       assert(AliasCache.empty() && "AliasCache must be cleared after use!");
       assert(notDifferentParent(LocA.Ptr, LocB.Ptr) &&
              "BasicAliasAnalysis doesn't support interprocedural queries.");
-      AliasResult Alias = aliasCheck(LocA.Ptr, LocA.Size, LocA.TBAATag,
-                                     LocB.Ptr, LocB.Size, LocB.TBAATag);
+      AliasResult Alias = aliasCheck(LocA.Ptr, LocA.Size, LocA.AATags,
+                                     LocB.Ptr, LocB.Size, LocB.AATags);
       // AliasCache rarely has more than 1 or 2 elements, always use
       // shrink_and_clear so it quickly returns to the inline capacity of the
       // SmallDenseMap if it ever grows larger.
@@ -477,26 +479,27 @@ namespace {
       return Alias;
     }
 
-    ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
-                               const Location &Loc) override;
+    ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                             const MemoryLocation &Loc) override;
 
-    ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
-                               ImmutableCallSite CS2) override {
-      // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
-      return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
-    }
+    ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
+                             ImmutableCallSite CS2) override;
 
     /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
     /// global) or not.
-    bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal) override;
+    bool pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc,
+                                bool OrLocal) override;
+
+    /// Get the location associated with a pointer argument of a callsite.
+    ModRefInfo getArgModRefInfo(ImmutableCallSite CS, unsigned ArgIdx) override;
 
     /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given
     /// call site.
-    ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) override;
+    FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) override;
 
     /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
     /// For use when the call site is not known.
-    ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F) override;
+    FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F) override;
 
     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
@@ -510,7 +513,7 @@ namespace {
 
   private:
     // AliasCache - Track alias queries to guard against recursion.
-    typedef std::pair<Location, Location> LocPair;
+    typedef std::pair<MemoryLocation, MemoryLocation> LocPair;
     typedef SmallDenseMap<LocPair, AliasResult, 8> AliasCacheTy;
     AliasCacheTy AliasCache;
 
@@ -550,28 +553,28 @@ namespace {
     // aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP
     // instruction against another.
     AliasResult aliasGEP(const GEPOperator *V1, uint64_t V1Size,
-                         const MDNode *V1TBAAInfo,
+                         const AAMDNodes &V1AAInfo,
                          const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                         const MDNode *V2TBAAInfo,
+                         const AAMDNodes &V2AAInfo,
                          const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2);
 
     // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI
     // instruction against another.
     AliasResult aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
-                         const MDNode *PNTBAAInfo,
+                         const AAMDNodes &PNAAInfo,
                          const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                         const MDNode *V2TBAAInfo);
+                         const AAMDNodes &V2AAInfo);
 
     /// aliasSelect - Disambiguate a Select instruction against another value.
     AliasResult aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
-                            const MDNode *SITBAAInfo,
+                            const AAMDNodes &SIAAInfo,
                             const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                            const MDNode *V2TBAAInfo);
+                            const AAMDNodes &V2AAInfo);
 
     AliasResult aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
-                           const MDNode *V1TBAATag,
+                           AAMDNodes V1AATag,
                            const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                           const MDNode *V2TBAATag);
+                           AAMDNodes V2AATag);
   };
 }  // End of anonymous namespace
 
@@ -580,7 +583,8 @@ char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
 INITIALIZE_AG_PASS_BEGIN(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
                    "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)",
                    false, true, false)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_AG_PASS_END(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
                    "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)",
                    false, true, false)
@@ -593,16 +597,16 @@ ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
 /// pointsToConstantMemory - Returns whether the given pointer value
 /// points to memory that is local to the function, with global constants being
 /// considered local to all functions.
-bool
-BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal) {
+bool BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc,
+                                                bool OrLocal) {
   assert(Visited.empty() && "Visited must be cleared after use!");
 
   unsigned MaxLookup = 8;
   SmallVector<const Value *, 16> Worklist;
   Worklist.push_back(Loc.Ptr);
   do {
-    const Value *V = GetUnderlyingObject(Worklist.pop_back_val(), DL);
-    if (!Visited.insert(V)) {
+    const Value *V = GetUnderlyingObject(Worklist.pop_back_val(), *DL);
+    if (!Visited.insert(V).second) {
       Visited.clear();
       return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
     }
@@ -638,8 +642,8 @@ BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal) {
         Visited.clear();
         return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
       }
-      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
-        Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
+      for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
+        Worklist.push_back(IncValue);
       continue;
     }
 
@@ -653,60 +657,129 @@ BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal) {
   return Worklist.empty();
 }
 
+// FIXME: This code is duplicated with MemoryLocation and should be hoisted to
+// some common utility location.
+static bool isMemsetPattern16(const Function *MS,
+                              const TargetLibraryInfo &TLI) {
+  if (TLI.has(LibFunc::memset_pattern16) &&
+      MS->getName() == "memset_pattern16") {
+    FunctionType *MemsetType = MS->getFunctionType();
+    if (!MemsetType->isVarArg() && MemsetType->getNumParams() == 3 &&
+        isa<PointerType>(MemsetType->getParamType(0)) &&
+        isa<PointerType>(MemsetType->getParamType(1)) &&
+        isa<IntegerType>(MemsetType->getParamType(2)))
+      return true;
+  }
+
+  return false;
+}
+
 /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given call site.
-AliasAnalysis::ModRefBehavior
+FunctionModRefBehavior
 BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
   if (CS.doesNotAccessMemory())
     // Can't do better than this.
-    return DoesNotAccessMemory;
+    return FMRB_DoesNotAccessMemory;
 
-  ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
+  FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
 
   // If the callsite knows it only reads memory, don't return worse
   // than that.
   if (CS.onlyReadsMemory())
-    Min = OnlyReadsMemory;
+    Min = FMRB_OnlyReadsMemory;
+
+  if (CS.onlyAccessesArgMemory())
+    Min = FunctionModRefBehavior(Min & FMRB_OnlyAccessesArgumentPointees);
 
   // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
-  return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
+  return FunctionModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
 }
 
 /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
 /// For use when the call site is not known.
-AliasAnalysis::ModRefBehavior
+FunctionModRefBehavior
 BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
   // If the function declares it doesn't access memory, we can't do better.
   if (F->doesNotAccessMemory())
-    return DoesNotAccessMemory;
+    return FMRB_DoesNotAccessMemory;
 
   // For intrinsics, we can check the table.
-  if (unsigned iid = F->getIntrinsicID()) {
+  if (Intrinsic::ID iid = F->getIntrinsicID()) {
 #define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
 #include "llvm/IR/Intrinsics.gen"
 #undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
   }
 
-  ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
+  FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
 
   // If the function declares it only reads memory, go with that.
   if (F->onlyReadsMemory())
-    Min = OnlyReadsMemory;
+    Min = FMRB_OnlyReadsMemory;
+
+  if (F->onlyAccessesArgMemory())
+    Min = FunctionModRefBehavior(Min & FMRB_OnlyAccessesArgumentPointees);
+
+  const TargetLibraryInfo &TLI =
+      getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
+  if (isMemsetPattern16(F, TLI))
+    Min = FMRB_OnlyAccessesArgumentPointees;
 
   // Otherwise be conservative.
-  return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(F) & Min);
+  return FunctionModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(F) & Min);
+}
+
+ModRefInfo BasicAliasAnalysis::getArgModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                                                unsigned ArgIdx) {
+  if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction()))
+    switch (II->getIntrinsicID()) {
+    default:
+      break;
+    case Intrinsic::memset:
+    case Intrinsic::memcpy:
+    case Intrinsic::memmove:
+      assert((ArgIdx == 0 || ArgIdx == 1) &&
+             "Invalid argument index for memory intrinsic");
+      return ArgIdx ? MRI_Ref : MRI_Mod;
+    }
+
+  // We can bound the aliasing properties of memset_pattern16 just as we can
+  // for memcpy/memset.  This is particularly important because the
+  // LoopIdiomRecognizer likes to turn loops into calls to memset_pattern16
+  // whenever possible.
+  if (CS.getCalledFunction() &&
+      isMemsetPattern16(CS.getCalledFunction(), *TLI)) {
+    assert((ArgIdx == 0 || ArgIdx == 1) &&
+           "Invalid argument index for memset_pattern16");
+    return ArgIdx ? MRI_Ref : MRI_Mod;
+  }
+  // FIXME: Handle memset_pattern4 and memset_pattern8 also.
+
+  return AliasAnalysis::getArgModRefInfo(CS, ArgIdx);
+}
+
+static bool isAssumeIntrinsic(ImmutableCallSite CS) {
+  const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction());
+  if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume)
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
+bool BasicAliasAnalysis::doInitialization(Module &M) {
+  InitializeAliasAnalysis(this, &M.getDataLayout());
+  return true;
 }
 
 /// getModRefInfo - Check to see if the specified callsite can clobber the
 /// specified memory object.  Since we only look at local properties of this
 /// function, we really can't say much about this query.  We do, however, use
 /// simple "address taken" analysis on local objects.
-AliasAnalysis::ModRefResult
-BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
-                                  const Location &Loc) {
+ModRefInfo BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                                             const MemoryLocation &Loc) {
   assert(notDifferentParent(CS.getInstruction(), Loc.Ptr) &&
          "AliasAnalysis query involving multiple functions!");
 
-  const Value *Object = GetUnderlyingObject(Loc.Ptr, DL);
+  const Value *Object = GetUnderlyingObject(Loc.Ptr, *DL);
 
   // If this is a tail call and Loc.Ptr points to a stack location, we know that
   // the tail call cannot access or modify the local stack.
@@ -716,7 +789,7 @@ BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
   if (isa<AllocaInst>(Object))
     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
       if (CI->isTailCall())
-        return NoModRef;
+        return MRI_NoModRef;
 
   // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
   // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the pointer
@@ -738,134 +811,130 @@ BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
       // is impossible to alias the pointer we're checking.  If not, we have to
       // assume that the call could touch the pointer, even though it doesn't
       // escape.
-      if (!isNoAlias(Location(*CI), Location(Object))) {
+      if (!isNoAlias(MemoryLocation(*CI), MemoryLocation(Object))) {
         PassedAsArg = true;
         break;
       }
     }
 
     if (!PassedAsArg)
-      return NoModRef;
+      return MRI_NoModRef;
   }
 
-  const TargetLibraryInfo &TLI = getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
-  ModRefResult Min = ModRef;
+  // While the assume intrinsic is marked as arbitrarily writing so that
+  // proper control dependencies will be maintained, it never aliases any
+  // particular memory location.
+  if (isAssumeIntrinsic(CS))
+    return MRI_NoModRef;
 
-  // Finally, handle specific knowledge of intrinsics.
-  const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction());
-  if (II != nullptr)
-    switch (II->getIntrinsicID()) {
-    default: break;
-    case Intrinsic::memcpy:
-    case Intrinsic::memmove: {
-      uint64_t Len = UnknownSize;
-      if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(2)))
-        Len = LenCI->getZExtValue();
-      Value *Dest = II->getArgOperand(0);
-      Value *Src = II->getArgOperand(1);
-      // If it can't overlap the source dest, then it doesn't modref the loc.
-      if (isNoAlias(Location(Dest, Len), Loc)) {
-        if (isNoAlias(Location(Src, Len), Loc))
-          return NoModRef;
-        // If it can't overlap the dest, then worst case it reads the loc.
-        Min = Ref;
-      } else if (isNoAlias(Location(Src, Len), Loc)) {
-        // If it can't overlap the source, then worst case it mutates the loc.
-        Min = Mod;
-      }
-      break;
-    }
-    case Intrinsic::memset:
-      // Since memset is 'accesses arguments' only, the AliasAnalysis base class
-      // will handle it for the variable length case.
-      if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(2))) {
-        uint64_t Len = LenCI->getZExtValue();
-        Value *Dest = II->getArgOperand(0);
-        if (isNoAlias(Location(Dest, Len), Loc))
-          return NoModRef;
-      }
-      // We know that memset doesn't load anything.
-      Min = Mod;
-      break;
-    case Intrinsic::lifetime_start:
-    case Intrinsic::lifetime_end:
-    case Intrinsic::invariant_start: {
-      uint64_t PtrSize =
-        cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))->getZExtValue();
-      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(1),
-                             PtrSize,
-                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
-                    Loc))
-        return NoModRef;
-      break;
-    }
-    case Intrinsic::invariant_end: {
-      uint64_t PtrSize =
-        cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue();
-      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(2),
-                             PtrSize,
-                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
-                    Loc))
-        return NoModRef;
-      break;
-    }
-    case Intrinsic::arm_neon_vld1: {
-      // LLVM's vld1 and vst1 intrinsics currently only support a single
-      // vector register.
-      uint64_t Size =
-        DL ? DL->getTypeStoreSize(II->getType()) : UnknownSize;
-      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(0), Size,
-                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
-                    Loc))
-        return NoModRef;
-      break;
-    }
-    case Intrinsic::arm_neon_vst1: {
-      uint64_t Size =
-        DL ? DL->getTypeStoreSize(II->getArgOperand(1)->getType()) : UnknownSize;
-      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(0), Size,
-                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
-                    Loc))
-        return NoModRef;
-      break;
-    }
-    }
+  // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
+  return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
+}
 
-  // We can bound the aliasing properties of memset_pattern16 just as we can
-  // for memcpy/memset.  This is particularly important because the
-  // LoopIdiomRecognizer likes to turn loops into calls to memset_pattern16
-  // whenever possible.
-  else if (TLI.has(LibFunc::memset_pattern16) &&
-           CS.getCalledFunction() &&
-           CS.getCalledFunction()->getName() == "memset_pattern16") {
-    const Function *MS = CS.getCalledFunction();
-    FunctionType *MemsetType = MS->getFunctionType();
-    if (!MemsetType->isVarArg() && MemsetType->getNumParams() == 3 &&
-        isa<PointerType>(MemsetType->getParamType(0)) &&
-        isa<PointerType>(MemsetType->getParamType(1)) &&
-        isa<IntegerType>(MemsetType->getParamType(2))) {
-      uint64_t Len = UnknownSize;
-      if (const ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(CS.getArgument(2)))
-        Len = LenCI->getZExtValue();
-      const Value *Dest = CS.getArgument(0);
-      const Value *Src = CS.getArgument(1);
-      // If it can't overlap the source dest, then it doesn't modref the loc.
-      if (isNoAlias(Location(Dest, Len), Loc)) {
-        // Always reads 16 bytes of the source.
-        if (isNoAlias(Location(Src, 16), Loc))
-          return NoModRef;
-        // If it can't overlap the dest, then worst case it reads the loc.
-        Min = Ref;
-      // Always reads 16 bytes of the source.
-      } else if (isNoAlias(Location(Src, 16), Loc)) {
-        // If it can't overlap the source, then worst case it mutates the loc.
-        Min = Mod;
-      }
-    }
-  }
+ModRefInfo BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
+                                             ImmutableCallSite CS2) {
+  // While the assume intrinsic is marked as arbitrarily writing so that
+  // proper control dependencies will be maintained, it never aliases any
+  // particular memory location.
+  if (isAssumeIntrinsic(CS1) || isAssumeIntrinsic(CS2))
+    return MRI_NoModRef;
 
   // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
-  return ModRefResult(AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc) & Min);
+  return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
+}
+
+/// \brief Provide ad-hoc rules to disambiguate accesses through two GEP
+/// operators, both having the exact same pointer operand.
+static AliasResult aliasSameBasePointerGEPs(const GEPOperator *GEP1,
+                                            uint64_t V1Size,
+                                            const GEPOperator *GEP2,
+                                            uint64_t V2Size,
+                                            const DataLayout &DL) {
+
+  assert(GEP1->getPointerOperand() == GEP2->getPointerOperand() &&
+         "Expected GEPs with the same pointer operand");
+
+  // Try to determine whether GEP1 and GEP2 index through arrays, into structs,
+  // such that the struct field accesses provably cannot alias.
+  // We also need at least two indices (the pointer, and the struct field).
+  if (GEP1->getNumIndices() != GEP2->getNumIndices() ||
+      GEP1->getNumIndices() < 2)
+    return MayAlias;
+
+  // If we don't know the size of the accesses through both GEPs, we can't
+  // determine whether the struct fields accessed can't alias.
+  if (V1Size == MemoryLocation::UnknownSize ||
+      V2Size == MemoryLocation::UnknownSize)
+    return MayAlias;
+
+  ConstantInt *C1 =
+      dyn_cast<ConstantInt>(GEP1->getOperand(GEP1->getNumOperands() - 1));
+  ConstantInt *C2 =
+      dyn_cast<ConstantInt>(GEP2->getOperand(GEP2->getNumOperands() - 1));
+
+  // If the last (struct) indices aren't constants, we can't say anything.
+  // If they're identical, the other indices might be also be dynamically
+  // equal, so the GEPs can alias.
+  if (!C1 || !C2 || C1 == C2)
+    return MayAlias;
+
+  // Find the last-indexed type of the GEP, i.e., the type you'd get if
+  // you stripped the last index.
+  // On the way, look at each indexed type.  If there's something other
+  // than an array, different indices can lead to different final types.
+  SmallVector<Value *, 8> IntermediateIndices;
+
+  // Insert the first index; we don't need to check the type indexed
+  // through it as it only drops the pointer indirection.
+  assert(GEP1->getNumIndices() > 1 && "Not enough GEP indices to examine");
+  IntermediateIndices.push_back(GEP1->getOperand(1));
+
+  // Insert all the remaining indices but the last one.
+  // Also, check that they all index through arrays.
+  for (unsigned i = 1, e = GEP1->getNumIndices() - 1; i != e; ++i) {
+    if (!isa<ArrayType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
+            GEP1->getSourceElementType(), IntermediateIndices)))
+      return MayAlias;
+    IntermediateIndices.push_back(GEP1->getOperand(i + 1));
+  }
+
+  StructType *LastIndexedStruct =
+      dyn_cast<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
+          GEP1->getSourceElementType(), IntermediateIndices));
+
+  if (!LastIndexedStruct)
+    return MayAlias;
+
+  // We know that:
+  // - both GEPs begin indexing from the exact same pointer;
+  // - the last indices in both GEPs are constants, indexing into a struct;
+  // - said indices are different, hence, the pointed-to fields are different;
+  // - both GEPs only index through arrays prior to that.
+  //
+  // This lets us determine that the struct that GEP1 indexes into and the
+  // struct that GEP2 indexes into must either precisely overlap or be
+  // completely disjoint.  Because they cannot partially overlap, indexing into
+  // different non-overlapping fields of the struct will never alias.
+
+  // Therefore, the only remaining thing needed to show that both GEPs can't
+  // alias is that the fields are not overlapping.
+  const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(LastIndexedStruct);
+  const uint64_t StructSize = SL->getSizeInBytes();
+  const uint64_t V1Off = SL->getElementOffset(C1->getZExtValue());
+  const uint64_t V2Off = SL->getElementOffset(C2->getZExtValue());
+
+  auto EltsDontOverlap = [StructSize](uint64_t V1Off, uint64_t V1Size,
+                                      uint64_t V2Off, uint64_t V2Size) {
+    return V1Off < V2Off && V1Off + V1Size <= V2Off &&
+           ((V2Off + V2Size <= StructSize) ||
+            (V2Off + V2Size - StructSize <= V1Off));
+  };
+
+  if (EltsDontOverlap(V1Off, V1Size, V2Off, V2Size) ||
+      EltsDontOverlap(V2Off, V2Size, V1Off, V1Size))
+    return NoAlias;
+
+  return MayAlias;
 }
 
 /// aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP instruction
@@ -873,32 +942,50 @@ BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
 /// anything about V2.  UnderlyingV1 is GetUnderlyingObject(GEP1, DL),
 /// UnderlyingV2 is the same for V2.
 ///
-AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
-                             const MDNode *V1TBAAInfo,
-                             const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                             const MDNode *V2TBAAInfo,
-                             const Value *UnderlyingV1,
-                             const Value *UnderlyingV2) {
+AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
+    const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size, const AAMDNodes &V1AAInfo,
+    const Value *V2, uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo,
+    const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2) {
   int64_t GEP1BaseOffset;
   bool GEP1MaxLookupReached;
   SmallVector<VariableGEPIndex, 4> GEP1VariableIndices;
 
+  // We have to get two AssumptionCaches here because GEP1 and V2 may be from
+  // different functions.
+  // FIXME: This really doesn't make any sense. We get a dominator tree below
+  // that can only refer to a single function. But this function (aliasGEP) is
+  // a method on an immutable pass that can be called when there *isn't*
+  // a single function. The old pass management layer makes this "work", but
+  // this isn't really a clean solution.
+  AssumptionCacheTracker &ACT = getAnalysis<AssumptionCacheTracker>();
+  AssumptionCache *AC1 = nullptr, *AC2 = nullptr;
+  if (auto *GEP1I = dyn_cast<Instruction>(GEP1))
+    AC1 = &ACT.getAssumptionCache(
+        const_cast<Function &>(*GEP1I->getParent()->getParent()));
+  if (auto *I2 = dyn_cast<Instruction>(V2))
+    AC2 = &ACT.getAssumptionCache(
+        const_cast<Function &>(*I2->getParent()->getParent()));
+
+  DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
+      getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
+  DominatorTree *DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
+
   // If we have two gep instructions with must-alias or not-alias'ing base
   // pointers, figure out if the indexes to the GEP tell us anything about the
   // derived pointer.
   if (const GEPOperator *GEP2 = dyn_cast<GEPOperator>(V2)) {
     // Do the base pointers alias?
-    AliasResult BaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, UnknownSize, nullptr,
-                                       UnderlyingV2, UnknownSize, nullptr);
+    AliasResult BaseAlias =
+        aliasCheck(UnderlyingV1, MemoryLocation::UnknownSize, AAMDNodes(),
+                   UnderlyingV2, MemoryLocation::UnknownSize, AAMDNodes());
 
     // Check for geps of non-aliasing underlying pointers where the offsets are
     // identical.
     if ((BaseAlias == MayAlias) && V1Size == V2Size) {
       // Do the base pointers alias assuming type and size.
       AliasResult PreciseBaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, V1Size,
-                                                V1TBAAInfo, UnderlyingV2,
-                                                V2Size, V2TBAAInfo);
+                                                V1AAInfo, UnderlyingV2,
+                                                V2Size, V2AAInfo);
       if (PreciseBaseAlias == NoAlias) {
         // See if the computed offset from the common pointer tells us about the
         // relation of the resulting pointer.
@@ -906,11 +993,11 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
         bool GEP2MaxLookupReached;
         SmallVector<VariableGEPIndex, 4> GEP2VariableIndices;
         const Value *GEP2BasePtr =
-          DecomposeGEPExpression(GEP2, GEP2BaseOffset, GEP2VariableIndices,
-                                 GEP2MaxLookupReached, DL);
+            DecomposeGEPExpression(GEP2, GEP2BaseOffset, GEP2VariableIndices,
+                                   GEP2MaxLookupReached, *DL, AC2, DT);
         const Value *GEP1BasePtr =
-          DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices,
-                                 GEP1MaxLookupReached, DL);
+            DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices,
+                                   GEP1MaxLookupReached, *DL, AC1, DT);
         // DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject should return the
         // same result except when DecomposeGEPExpression has no DataLayout.
         if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1 || GEP2BasePtr != UnderlyingV2) {
@@ -938,15 +1025,15 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
     // exactly, see if the computed offset from the common pointer tells us
     // about the relation of the resulting pointer.
     const Value *GEP1BasePtr =
-      DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices,
-                             GEP1MaxLookupReached, DL);
+        DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices,
+                               GEP1MaxLookupReached, *DL, AC1, DT);
 
     int64_t GEP2BaseOffset;
     bool GEP2MaxLookupReached;
     SmallVector<VariableGEPIndex, 4> GEP2VariableIndices;
     const Value *GEP2BasePtr =
-      DecomposeGEPExpression(GEP2, GEP2BaseOffset, GEP2VariableIndices,
-                             GEP2MaxLookupReached, DL);
+        DecomposeGEPExpression(GEP2, GEP2BaseOffset, GEP2VariableIndices,
+                               GEP2MaxLookupReached, *DL, AC2, DT);
 
     // DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject should return the
     // same result except when DecomposeGEPExpression has no DataLayout.
@@ -955,6 +1042,17 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
              "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
       return MayAlias;
     }
+
+    // If we know the two GEPs are based off of the exact same pointer (and not
+    // just the same underlying object), see if that tells us anything about
+    // the resulting pointers.
+    if (DL && GEP1->getPointerOperand() == GEP2->getPointerOperand()) {
+      AliasResult R = aliasSameBasePointerGEPs(GEP1, V1Size, GEP2, V2Size, *DL);
+      // If we couldn't find anything interesting, don't abandon just yet.
+      if (R != MayAlias)
+        return R;
+    }
+
     // If the max search depth is reached the result is undefined
     if (GEP2MaxLookupReached || GEP1MaxLookupReached)
       return MayAlias;
@@ -970,11 +1068,12 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
     // pointer, we know they cannot alias.
 
     // If both accesses are unknown size, we can't do anything useful here.
-    if (V1Size == UnknownSize && V2Size == UnknownSize)
+    if (V1Size == MemoryLocation::UnknownSize &&
+        V2Size == MemoryLocation::UnknownSize)
       return MayAlias;
 
-    AliasResult R = aliasCheck(UnderlyingV1, UnknownSize, nullptr,
-                               V2, V2Size, V2TBAAInfo);
+    AliasResult R = aliasCheck(UnderlyingV1, MemoryLocation::UnknownSize,
+                               AAMDNodes(), V2, V2Size, V2AAInfo);
     if (R != MustAlias)
       // If V2 may alias GEP base pointer, conservatively returns MayAlias.
       // If V2 is known not to alias GEP base pointer, then the two values
@@ -984,8 +1083,8 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
       return R;
 
     const Value *GEP1BasePtr =
-      DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices,
-                             GEP1MaxLookupReached, DL);
+        DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices,
+                               GEP1MaxLookupReached, *DL, AC1, DT);
 
     // DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject should return the
     // same result except when DecomposeGEPExpression has no DataLayout.
@@ -1014,7 +1113,7 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
   // greater, we know they do not overlap.
   if (GEP1BaseOffset != 0 && GEP1VariableIndices.empty()) {
     if (GEP1BaseOffset >= 0) {
-      if (V2Size != UnknownSize) {
+      if (V2Size != MemoryLocation::UnknownSize) {
         if ((uint64_t)GEP1BaseOffset < V2Size)
           return PartialAlias;
         return NoAlias;
@@ -1028,7 +1127,8 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
       // GEP1             V2
       // We need to know that V2Size is not unknown, otherwise we might have
       // stripped a gep with negative index ('gep <ptr>, -1, ...).
-      if (V1Size != UnknownSize && V2Size != UnknownSize) {
+      if (V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
+          V2Size != MemoryLocation::UnknownSize) {
         if (-(uint64_t)GEP1BaseOffset < V1Size)
           return PartialAlias;
         return NoAlias;
@@ -1036,20 +1136,58 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
     }
   }
 
-  // Try to distinguish something like &A[i][1] against &A[42][0].
-  // Grab the least significant bit set in any of the scales.
   if (!GEP1VariableIndices.empty()) {
     uint64_t Modulo = 0;
-    for (unsigned i = 0, e = GEP1VariableIndices.size(); i != e; ++i)
-      Modulo |= (uint64_t)GEP1VariableIndices[i].Scale;
+    bool AllPositive = true;
+    for (unsigned i = 0, e = GEP1VariableIndices.size(); i != e; ++i) {
+
+      // Try to distinguish something like &A[i][1] against &A[42][0].
+      // Grab the least significant bit set in any of the scales. We
+      // don't need std::abs here (even if the scale's negative) as we'll
+      // be ^'ing Modulo with itself later.
+      Modulo |= (uint64_t) GEP1VariableIndices[i].Scale;
+
+      if (AllPositive) {
+        // If the Value could change between cycles, then any reasoning about
+        // the Value this cycle may not hold in the next cycle. We'll just
+        // give up if we can't determine conditions that hold for every cycle:
+        const Value *V = GEP1VariableIndices[i].V;
+
+        bool SignKnownZero, SignKnownOne;
+        ComputeSignBit(const_cast<Value *>(V), SignKnownZero, SignKnownOne, *DL,
+                       0, AC1, nullptr, DT);
+
+        // Zero-extension widens the variable, and so forces the sign
+        // bit to zero.
+        bool IsZExt = GEP1VariableIndices[i].Extension == EK_ZeroExt;
+        SignKnownZero |= IsZExt;
+        SignKnownOne &= !IsZExt;
+
+        // If the variable begins with a zero then we know it's
+        // positive, regardless of whether the value is signed or
+        // unsigned.
+        int64_t Scale = GEP1VariableIndices[i].Scale;
+        AllPositive =
+          (SignKnownZero && Scale >= 0) ||
+          (SignKnownOne && Scale < 0);
+      }
+    }
+
     Modulo = Modulo ^ (Modulo & (Modulo - 1));
 
     // We can compute the difference between the two addresses
     // mod Modulo. Check whether that difference guarantees that the
     // two locations do not alias.
     uint64_t ModOffset = (uint64_t)GEP1BaseOffset & (Modulo - 1);
-    if (V1Size != UnknownSize && V2Size != UnknownSize &&
-        ModOffset >= V2Size && V1Size <= Modulo - ModOffset)
+    if (V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
+        V2Size != MemoryLocation::UnknownSize && ModOffset >= V2Size &&
+        V1Size <= Modulo - ModOffset)
+      return NoAlias;
+
+    // If we know all the variables are positive, then GEP1 >= GEP1BasePtr.
+    // If GEP1BasePtr > V2 (GEP1BaseOffset > 0) then we know the pointers
+    // don't alias if V2Size can fit in the gap between V2 and GEP1BasePtr.
+    if (AllPositive && GEP1BaseOffset > 0 && V2Size <= (uint64_t) GEP1BaseOffset)
       return NoAlias;
   }
 
@@ -1063,60 +1201,58 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
   return PartialAlias;
 }
 
-static AliasAnalysis::AliasResult
-MergeAliasResults(AliasAnalysis::AliasResult A, AliasAnalysis::AliasResult B) {
+static AliasResult MergeAliasResults(AliasResult A, AliasResult B) {
   // If the results agree, take it.
   if (A == B)
     return A;
   // A mix of PartialAlias and MustAlias is PartialAlias.
-  if ((A == AliasAnalysis::PartialAlias && B == AliasAnalysis::MustAlias) ||
-      (B == AliasAnalysis::PartialAlias && A == AliasAnalysis::MustAlias))
-    return AliasAnalysis::PartialAlias;
+  if ((A == PartialAlias && B == MustAlias) ||
+      (B == PartialAlias && A == MustAlias))
+    return PartialAlias;
   // Otherwise, we don't know anything.
-  return AliasAnalysis::MayAlias;
+  return MayAlias;
 }
 
 /// aliasSelect - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a Select
 /// instruction against another.
-AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
-                                const MDNode *SITBAAInfo,
-                                const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                                const MDNode *V2TBAAInfo) {
+AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI,
+                                            uint64_t SISize,
+                                            const AAMDNodes &SIAAInfo,
+                                            const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                                            const AAMDNodes &V2AAInfo) {
   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
   // check: just check for aliases between the values on corresponding arms.
   if (const SelectInst *SI2 = dyn_cast<SelectInst>(V2))
     if (SI->getCondition() == SI2->getCondition()) {
       AliasResult Alias =
-        aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize, SITBAAInfo,
-                   SI2->getTrueValue(), V2Size, V2TBAAInfo);
+        aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize, SIAAInfo,
+                   SI2->getTrueValue(), V2Size, V2AAInfo);
       if (Alias == MayAlias)
         return MayAlias;
       AliasResult ThisAlias =
-        aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize, SITBAAInfo,
-                   SI2->getFalseValue(), V2Size, V2TBAAInfo);
+        aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize, SIAAInfo,
+                   SI2->getFalseValue(), V2Size, V2AAInfo);
       return MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
     }
 
   // If both arms of the Select node NoAlias or MustAlias V2, then returns
   // NoAlias / MustAlias. Otherwise, returns MayAlias.
   AliasResult Alias =
-    aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo, SI->getTrueValue(), SISize, SITBAAInfo);
+    aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, SI->getTrueValue(), SISize, SIAAInfo);
   if (Alias == MayAlias)
     return MayAlias;
 
   AliasResult ThisAlias =
-    aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo, SI->getFalseValue(), SISize, SITBAAInfo);
+    aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, SI->getFalseValue(), SISize, SIAAInfo);
   return MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
 }
 
 // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI instruction
 // against another.
-AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
-                             const MDNode *PNTBAAInfo,
-                             const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                             const MDNode *V2TBAAInfo) {
+AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
+                                         const AAMDNodes &PNAAInfo,
+                                         const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                                         const AAMDNodes &V2AAInfo) {
   // Track phi nodes we have visited. We use this information when we determine
   // value equivalence.
   VisitedPhiBBs.insert(PN->getParent());
@@ -1126,8 +1262,8 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
   // on corresponding edges.
   if (const PHINode *PN2 = dyn_cast<PHINode>(V2))
     if (PN2->getParent() == PN->getParent()) {
-      LocPair Locs(Location(PN, PNSize, PNTBAAInfo),
-                   Location(V2, V2Size, V2TBAAInfo));
+      LocPair Locs(MemoryLocation(PN, PNSize, PNAAInfo),
+                   MemoryLocation(V2, V2Size, V2AAInfo));
       if (PN > V2)
         std::swap(Locs.first, Locs.second);
       // Analyse the PHIs' inputs under the assumption that the PHIs are
@@ -1145,9 +1281,9 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
 
       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
         AliasResult ThisAlias =
-          aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize, PNTBAAInfo,
+          aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize, PNAAInfo,
                      PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(i)),
-                     V2Size, V2TBAAInfo);
+                     V2Size, V2AAInfo);
         Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
         if (Alias == MayAlias)
           break;
@@ -1162,20 +1298,41 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
 
   SmallPtrSet<Value*, 4> UniqueSrc;
   SmallVector<Value*, 4> V1Srcs;
-  for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-    Value *PV1 = PN->getIncomingValue(i);
+  bool isRecursive = false;
+  for (Value *PV1 : PN->incoming_values()) {
     if (isa<PHINode>(PV1))
       // If any of the source itself is a PHI, return MayAlias conservatively
       // to avoid compile time explosion. The worst possible case is if both
       // sides are PHI nodes. In which case, this is O(m x n) time where 'm'
       // and 'n' are the number of PHI sources.
       return MayAlias;
-    if (UniqueSrc.insert(PV1))
+
+    if (EnableRecPhiAnalysis)
+      if (GEPOperator *PV1GEP = dyn_cast<GEPOperator>(PV1)) {
+        // Check whether the incoming value is a GEP that advances the pointer
+        // result of this PHI node (e.g. in a loop). If this is the case, we
+        // would recurse and always get a MayAlias. Handle this case specially
+        // below.
+        if (PV1GEP->getPointerOperand() == PN && PV1GEP->getNumIndices() == 1 &&
+            isa<ConstantInt>(PV1GEP->idx_begin())) {
+          isRecursive = true;
+          continue;
+        }
+      }
+
+    if (UniqueSrc.insert(PV1).second)
       V1Srcs.push_back(PV1);
   }
 
-  AliasResult Alias = aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo,
-                                 V1Srcs[0], PNSize, PNTBAAInfo);
+  // If this PHI node is recursive, set the size of the accessed memory to
+  // unknown to represent all the possible values the GEP could advance the
+  // pointer to.
+  if (isRecursive)
+    PNSize = MemoryLocation::UnknownSize;
+
+  AliasResult Alias = aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo,
+                                 V1Srcs[0], PNSize, PNAAInfo);
+
   // Early exit if the check of the first PHI source against V2 is MayAlias.
   // Other results are not possible.
   if (Alias == MayAlias)
@@ -1186,8 +1343,8 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
   for (unsigned i = 1, e = V1Srcs.size(); i != e; ++i) {
     Value *V = V1Srcs[i];
 
-    AliasResult ThisAlias = aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo,
-                                       V, PNSize, PNTBAAInfo);
+    AliasResult ThisAlias = aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo,
+                                       V, PNSize, PNAAInfo);
     Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
     if (Alias == MayAlias)
       break;
@@ -1199,11 +1356,10 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
 // aliasCheck - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases,
 // such as array references.
 //
-AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
-                               const MDNode *V1TBAAInfo,
-                               const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                               const MDNode *V2TBAAInfo) {
+AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
+                                           AAMDNodes V1AAInfo, const Value *V2,
+                                           uint64_t V2Size,
+                                           AAMDNodes V2AAInfo) {
   // If either of the memory references is empty, it doesn't matter what the
   // pointer values are.
   if (V1Size == 0 || V2Size == 0)
@@ -1213,6 +1369,11 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
   V1 = V1->stripPointerCasts();
   V2 = V2->stripPointerCasts();
 
+  // If V1 or V2 is undef, the result is NoAlias because we can always pick a
+  // value for undef that aliases nothing in the program.
+  if (isa<UndefValue>(V1) || isa<UndefValue>(V2))
+    return NoAlias;
+
   // Are we checking for alias of the same value?
   // Because we look 'through' phi nodes we could look at "Value" pointers from
   // different iterations. We must therefore make sure that this is not the
@@ -1226,8 +1387,8 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
     return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
 
   // Figure out what objects these things are pointing to if we can.
-  const Value *O1 = GetUnderlyingObject(V1, DL, MaxLookupSearchDepth);
-  const Value *O2 = GetUnderlyingObject(V2, DL, MaxLookupSearchDepth);
+  const Value *O1 = GetUnderlyingObject(V1, *DL, MaxLookupSearchDepth);
+  const Value *O2 = GetUnderlyingObject(V2, *DL, MaxLookupSearchDepth);
 
   // Null values in the default address space don't point to any object, so they
   // don't alias any other pointer.
@@ -1277,14 +1438,16 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
   // If the size of one access is larger than the entire object on the other
   // side, then we know such behavior is undefined and can assume no alias.
   if (DL)
-    if ((V1Size != UnknownSize && isObjectSmallerThan(O2, V1Size, *DL, *TLI)) ||
-        (V2Size != UnknownSize && isObjectSmallerThan(O1, V2Size, *DL, *TLI)))
+    if ((V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
+         isObjectSmallerThan(O2, V1Size, *DL, *TLI)) ||
+        (V2Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
+         isObjectSmallerThan(O1, V2Size, *DL, *TLI)))
       return NoAlias;
 
   // Check the cache before climbing up use-def chains. This also terminates
   // otherwise infinitely recursive queries.
-  LocPair Locs(Location(V1, V1Size, V1TBAAInfo),
-               Location(V2, V2Size, V2TBAAInfo));
+  LocPair Locs(MemoryLocation(V1, V1Size, V1AAInfo),
+               MemoryLocation(V2, V2Size, V2AAInfo));
   if (V1 > V2)
     std::swap(Locs.first, Locs.second);
   std::pair<AliasCacheTy::iterator, bool> Pair =
@@ -1298,32 +1461,32 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
     std::swap(V1, V2);
     std::swap(V1Size, V2Size);
     std::swap(O1, O2);
-    std::swap(V1TBAAInfo, V2TBAAInfo);
+    std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
   }
   if (const GEPOperator *GV1 = dyn_cast<GEPOperator>(V1)) {
-    AliasResult Result = aliasGEP(GV1, V1Size, V1TBAAInfo, V2, V2Size, V2TBAAInfo, O1, O2);
+    AliasResult Result = aliasGEP(GV1, V1Size, V1AAInfo, V2, V2Size, V2AAInfo, O1, O2);
     if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
   }
 
   if (isa<PHINode>(V2) && !isa<PHINode>(V1)) {
     std::swap(V1, V2);
     std::swap(V1Size, V2Size);
-    std::swap(V1TBAAInfo, V2TBAAInfo);
+    std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
   }
   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V1)) {
-    AliasResult Result = aliasPHI(PN, V1Size, V1TBAAInfo,
-                                  V2, V2Size, V2TBAAInfo);
+    AliasResult Result = aliasPHI(PN, V1Size, V1AAInfo,
+                                  V2, V2Size, V2AAInfo);
     if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
   }
 
   if (isa<SelectInst>(V2) && !isa<SelectInst>(V1)) {
     std::swap(V1, V2);
     std::swap(V1Size, V2Size);
-    std::swap(V1TBAAInfo, V2TBAAInfo);
+    std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
   }
   if (const SelectInst *S1 = dyn_cast<SelectInst>(V1)) {
-    AliasResult Result = aliasSelect(S1, V1Size, V1TBAAInfo,
-                                     V2, V2Size, V2TBAAInfo);
+    AliasResult Result = aliasSelect(S1, V1Size, V1AAInfo,
+                                     V2, V2Size, V2AAInfo);
     if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
   }
 
@@ -1331,13 +1494,15 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
   // accesses is accessing the entire object, then the accesses must
   // overlap in some way.
   if (DL && O1 == O2)
-    if ((V1Size != UnknownSize && isObjectSize(O1, V1Size, *DL, *TLI)) ||
-        (V2Size != UnknownSize && isObjectSize(O2, V2Size, *DL, *TLI)))
+    if ((V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
+         isObjectSize(O1, V1Size, *DL, *TLI)) ||
+        (V2Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
+         isObjectSize(O2, V2Size, *DL, *TLI)))
       return AliasCache[Locs] = PartialAlias;
 
   AliasResult Result =
-    AliasAnalysis::alias(Location(V1, V1Size, V1TBAAInfo),
-                         Location(V2, V2Size, V2TBAAInfo));
+      AliasAnalysis::alias(MemoryLocation(V1, V1Size, V1AAInfo),
+                           MemoryLocation(V2, V2Size, V2AAInfo));
   return AliasCache[Locs] = Result;
 }
 
@@ -1350,6 +1515,9 @@ bool BasicAliasAnalysis::isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V,
   if (!Inst)
     return true;
 
+  if (VisitedPhiBBs.empty())
+    return true;
+
   if (VisitedPhiBBs.size() > MaxNumPhiBBsValueReachabilityCheck)
     return false;
 
@@ -1357,15 +1525,14 @@ bool BasicAliasAnalysis::isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V,
   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
   DominatorTree *DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
-  LoopInfo *LI = getAnalysisIfAvailable<LoopInfo>();
+  auto *LIWP = getAnalysisIfAvailable<LoopInfoWrapperPass>();
+  LoopInfo *LI = LIWP ? &LIWP->getLoopInfo() : nullptr;
 
   // Make sure that the visited phis cannot reach the Value. This ensures that
   // the Values cannot come from different iterations of a potential cycle the
   // phi nodes could be involved in.
-  for (SmallPtrSet<const BasicBlock *, 8>::iterator PI = VisitedPhiBBs.begin(),
-                                                    PE = VisitedPhiBBs.end();
-       PI != PE; ++PI)
-    if (isPotentiallyReachable((*PI)->begin(), Inst, DT, LI))
+  for (auto *P : VisitedPhiBBs)
+    if (isPotentiallyReachable(P->begin(), Inst, DT, LI))
       return false;
 
   return true;