[BasicAA] Fix the handling of sext and zext in the analysis of GEPs.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / BasicAliasAnalysis.cpp
index 15d09ab4b9f6f924aecd7cc098d23b90077edc3a..a6a25f9326a015f23fa39c95b1b75f29c288d5c9 100644 (file)
@@ -39,8 +39,8 @@
 using namespace llvm;
 
 /// Enable analysis of recursive PHI nodes.
-static cl::opt<bool> EnableRecPhiAnalysis("basicaa-recphi",
-                                          cl::Hidden, cl::init(false));
+static cl::opt<bool> EnableRecPhiAnalysis("basicaa-recphi", cl::Hidden,
+                                          cl::init(false));
 
 /// SearchLimitReached / SearchTimes shows how often the limit of
 /// to decompose GEPs is reached. It will affect the precision
@@ -65,8 +65,8 @@ static const unsigned MaxLookupSearchDepth = 6;
 // Useful predicates
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-/// isNonEscapingLocalObject - Return true if the pointer is to a function-local
-/// object that never escapes from the function.
+/// Returns true if the pointer is to a function-local object that never
+/// escapes from the function.
 static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
   // If this is a local allocation, check to see if it escapes.
   if (isa<AllocaInst>(V) || isNoAliasCall(V))
@@ -90,8 +90,8 @@ static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
   return false;
 }
 
-/// isEscapeSource - Return true if the pointer is one which would have
-/// been considered an escape by isNonEscapingLocalObject.
+/// Returns true if the pointer is one which would have been considered an
+/// escape by isNonEscapingLocalObject.
 static bool isEscapeSource(const Value *V) {
   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) || isa<Argument>(V))
     return true;
@@ -105,8 +105,7 @@ static bool isEscapeSource(const Value *V) {
   return false;
 }
 
-/// getObjectSize - Return the size of the object specified by V, or
-/// UnknownSize if unknown.
+/// Returns the size of the object specified by V, or UnknownSize if unknown.
 static uint64_t getObjectSize(const Value *V, const DataLayout &DL,
                               const TargetLibraryInfo &TLI,
                               bool RoundToAlign = false) {
@@ -116,8 +115,8 @@ static uint64_t getObjectSize(const Value *V, const DataLayout &DL,
   return MemoryLocation::UnknownSize;
 }
 
-/// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
-/// by V is smaller than Size.
+/// Returns true if we can prove that the object specified by V is smaller than
+/// Size.
 static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, uint64_t Size,
                                 const DataLayout &DL,
                                 const TargetLibraryInfo &TLI) {
@@ -152,15 +151,14 @@ static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, uint64_t Size,
 
   // This function needs to use the aligned object size because we allow
   // reads a bit past the end given sufficient alignment.
-  uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, DL, TLI, /*RoundToAlign*/true);
+  uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, DL, TLI, /*RoundToAlign*/ true);
 
   return ObjectSize != MemoryLocation::UnknownSize && ObjectSize < Size;
 }
 
-/// isObjectSize - Return true if we can prove that the object specified
-/// by V has size Size.
-static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
-                         const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo &TLI) {
+/// Returns true if we can prove that the object specified by V has size 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 != MemoryLocation::UnknownSize && ObjectSize == Size;
 }
@@ -169,18 +167,20 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
 // GetElementPtr Instruction Decomposition and Analysis
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-/// GetLinearExpression - Analyze the specified value as a linear expression:
-/// "A*V + B", where A and B are constant integers.  Return the scale and offset
-/// values as APInts and return V as a Value*, and return whether we looked
-/// through any sign or zero extends.  The incoming Value is known to have
-/// IntegerType and it may already be sign or zero extended.
+/// Analyzes the specified value as a linear expression: "A*V + B", where A and
+/// B are constant integers.
+///
+/// Returns the scale and offset values as APInts and return V as a Value*, and
+/// return whether we looked through any sign or zero extends.  The incoming
+/// Value is known to have IntegerType and it may already be sign or zero
+/// extended.
 ///
 /// Note that this looks through extends, so the high bits may not be
 /// represented in the result.
-/*static*/ Value *BasicAliasAnalysis::GetLinearExpression(
-    Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset, ExtensionKind &Extension,
-    const DataLayout &DL, unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
-    DominatorTree *DT) {
+/*static*/ const Value *BasicAliasAnalysis::GetLinearExpression(
+    const Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset, unsigned &ZExtBits,
+    unsigned &SExtBits, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+    AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT, bool &NSW, bool &NUW) {
   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not an integer value");
 
   // Limit our recursion depth.
@@ -190,65 +190,125 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
     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();
+  if (const ConstantInt *Const = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
+    // if it's a constant, just convert it to an offset and remove the variable.
+    // If we've been called recursively the Offset bit width will be greater
+    // than the constant's (the Offset's always as wide as the outermost call),
+    // so we'll zext here and process any extension in the isa<SExtInst> &
+    // isa<ZExtInst> cases below.
+    Offset += Const->getValue().zextOrSelf(Offset.getBitWidth());
     assert(Scale == 0 && "Constant values don't have a scale");
     return V;
   }
 
-  if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
+  if (const BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(BOp->getOperand(1))) {
+
+      // If we've been called recursively then Offset and Scale will be wider
+      // that the BOp operands. We'll always zext it here as we'll process sign
+      // extensions below (see the isa<SExtInst> / isa<ZExtInst> cases).
+      APInt RHS = RHSC->getValue().zextOrSelf(Offset.getBitWidth());
+
       switch (BOp->getOpcode()) {
-      default: break;
+      default:
+        // We don't understand this instruction, so we can't decompose it any
+        // further.
+        Scale = 1;
+        Offset = 0;
+        return V;
       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, 0, AC,
-                               BOp, DT))
-          break;
-        // FALL THROUGH.
+                               BOp, DT)) {
+          Scale = 1;
+          Offset = 0;
+          return V;
+        }
+      // FALL THROUGH.
       case Instruction::Add:
-        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
-                                DL, Depth + 1, AC, DT);
-        Offset += RHSC->getValue();
-        return V;
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
+                                SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
+        Offset += RHS;
+        break;
+      case Instruction::Sub:
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
+                                SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
+        Offset -= RHS;
+        break;
       case Instruction::Mul:
-        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
-                                DL, Depth + 1, AC, DT);
-        Offset *= RHSC->getValue();
-        Scale *= RHSC->getValue();
-        return V;
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
+                                SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
+        Offset *= RHS;
+        Scale *= RHS;
+        break;
       case Instruction::Shl:
-        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
-                                DL, Depth + 1, AC, DT);
-        Offset <<= RHSC->getValue().getLimitedValue();
-        Scale <<= RHSC->getValue().getLimitedValue();
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
+                                SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
+        Offset <<= RHS.getLimitedValue();
+        Scale <<= RHS.getLimitedValue();
+        // the semantics of nsw and nuw for left shifts don't match those of
+        // multiplications, so we won't propagate them.
+        NSW = NUW = false;
         return V;
       }
+
+      if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BOp)) {
+        NUW &= BOp->hasNoUnsignedWrap();
+        NSW &= BOp->hasNoSignedWrap();
+      }
+      return V;
     }
   }
 
   // Since GEP indices are sign extended anyway, we don't care about the high
   // bits of a sign or zero extended value - just scales and offsets.  The
   // extensions have to be consistent though.
-  if ((isa<SExtInst>(V) && Extension != EK_ZeroExt) ||
-      (isa<ZExtInst>(V) && Extension != EK_SignExt)) {
+  if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V)) {
     Value *CastOp = cast<CastInst>(V)->getOperand(0);
-    unsigned OldWidth = Scale.getBitWidth();
+    unsigned NewWidth = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
     unsigned SmallWidth = CastOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
-    Scale = Scale.trunc(SmallWidth);
-    Offset = Offset.trunc(SmallWidth);
-    Extension = isa<SExtInst>(V) ? EK_SignExt : EK_ZeroExt;
-
-    Value *Result = GetLinearExpression(CastOp, Scale, Offset, Extension, DL,
-                                        Depth + 1, AC, DT);
-    Scale = Scale.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);
+    unsigned OldZExtBits = ZExtBits, OldSExtBits = SExtBits;
+    const Value *Result =
+        GetLinearExpression(CastOp, Scale, Offset, ZExtBits, SExtBits, DL,
+                            Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
+
+    // zext(zext(%x)) == zext(%x), and similiarly for sext; we'll handle this
+    // by just incrementing the number of bits we've extended by.
+    unsigned ExtendedBy = NewWidth - SmallWidth;
+
+    if (isa<SExtInst>(V) && ZExtBits == 0) {
+      // sext(sext(%x, a), b) == sext(%x, a + b)
+
+      if (NSW) {
+        // We haven't sign-wrapped, so it's valid to decompose sext(%x + c)
+        // into sext(%x) + sext(c). We'll sext the Offset ourselves:
+        unsigned OldWidth = Offset.getBitWidth();
+        Offset = Offset.trunc(SmallWidth).sext(NewWidth).zextOrSelf(OldWidth);
+      } else {
+        // We may have signed-wrapped, so don't decompose sext(%x + c) into
+        // sext(%x) + sext(c)
+        Scale = 1;
+        Offset = 0;
+        Result = CastOp;
+        ZExtBits = OldZExtBits;
+        SExtBits = OldSExtBits;
+      }
+      SExtBits += ExtendedBy;
+    } else {
+      // sext(zext(%x, a), b) = zext(zext(%x, a), b) = zext(%x, a + b)
+
+      if (!NUW) {
+        // We may have unsigned-wrapped, so don't decompose zext(%x + c) into
+        // zext(%x) + zext(c)
+        Scale = 1;
+        Offset = 0;
+        Result = CastOp;
+        ZExtBits = OldZExtBits;
+        SExtBits = OldSExtBits;
+      }
+      ZExtBits += ExtendedBy;
+    }
 
     return Result;
   }
@@ -258,21 +318,19 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
   return V;
 }
 
-/// DecomposeGEPExpression - If V is a symbolic pointer expression, decompose it
-/// into a base pointer with a constant offset and a number of scaled symbolic
-/// offsets.
+/// If V is a symbolic pointer expression, decompose it into a base pointer
+/// with a constant offset and a number of scaled symbolic offsets.
 ///
-/// The scaled symbolic offsets (represented by pairs of a Value* and a scale in
-/// the VarIndices vector) are Value*'s that are known to be scaled by the
-/// specified amount, but which may have other unrepresented high bits. As such,
-/// the gep cannot necessarily be reconstructed from its decomposed form.
+/// The scaled symbolic offsets (represented by pairs of a Value* and a scale
+/// in the VarIndices vector) are Value*'s that are known to be scaled by the
+/// specified amount, but which may have other unrepresented high bits. As
+/// such, the gep cannot necessarily be reconstructed from its decomposed form.
 ///
 /// When DataLayout is around, this function is capable of analyzing everything
 /// that GetUnderlyingObject can look through. To be able to do that
 /// GetUnderlyingObject and DecomposeGEPExpression must use the same search
-/// depth (MaxLookupSearchDepth).
-/// When DataLayout not is around, it just looks through pointer casts.
-///
+/// depth (MaxLookupSearchDepth). When DataLayout not is around, it just looks
+/// through pointer casts.
 /*static*/ const Value *BasicAliasAnalysis::DecomposeGEPExpression(
     const Value *V, int64_t &BaseOffs,
     SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices, bool &MaxLookupReached,
@@ -313,7 +371,7 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
         // updated when GetUnderlyingObject is updated). TLI should be
         // provided also.
         if (const Value *Simplified =
-              SimplifyInstruction(const_cast<Instruction *>(I), DL)) {
+                SimplifyInstruction(const_cast<Instruction *>(I), DL)) {
           V = Simplified;
           continue;
         }
@@ -328,43 +386,47 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
     unsigned AS = GEPOp->getPointerAddressSpace();
     // Walk the indices of the GEP, accumulating them into BaseOff/VarIndices.
     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPOp);
-    for (User::const_op_iterator I = GEPOp->op_begin()+1,
-         E = GEPOp->op_end(); I != E; ++I) {
-      Value *Index = *I;
+    for (User::const_op_iterator I = GEPOp->op_begin() + 1, E = GEPOp->op_end();
+         I != E; ++I) {
+      const Value *Index = *I;
       // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
         // For a struct, add the member offset.
         unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
-        if (FieldNo == 0) continue;
+        if (FieldNo == 0)
+          continue;
 
         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;
+      if (const ConstantInt *CIdx = dyn_cast<ConstantInt>(Index)) {
+        if (CIdx->isZero())
+          continue;
         BaseOffs += DL.getTypeAllocSize(*GTI) * CIdx->getSExtValue();
         continue;
       }
 
       uint64_t Scale = DL.getTypeAllocSize(*GTI);
-      ExtensionKind Extension = EK_NotExtended;
+      unsigned ZExtBits = 0, SExtBits = 0;
 
       // 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)
-        Extension = EK_SignExt;
+      unsigned PointerSize = DL.getPointerSizeInBits(AS);
+      if (PointerSize > Width)
+        SExtBits += PointerSize - Width;
 
       // 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, AC, DT);
+      bool NSW = true, NUW = true;
+      Index = GetLinearExpression(Index, IndexScale, IndexOffset, ZExtBits,
+                                  SExtBits, DL, 0, AC, DT, NSW, NUW);
 
       // 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.
-      BaseOffs += IndexOffset.getSExtValue()*Scale;
+      BaseOffs += IndexOffset.getSExtValue() * Scale;
       Scale *= IndexScale.getSExtValue();
 
       // If we already had an occurrence of this index variable, merge this
@@ -372,23 +434,23 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
       //   A[x][x] -> x*16 + x*4 -> x*20
       // This also ensures that 'x' only appears in the index list once.
       for (unsigned i = 0, e = VarIndices.size(); i != e; ++i) {
-        if (VarIndices[i].V == Index &&
-            VarIndices[i].Extension == Extension) {
+        if (VarIndices[i].V == Index && VarIndices[i].ZExtBits == ZExtBits &&
+            VarIndices[i].SExtBits == SExtBits) {
           Scale += VarIndices[i].Scale;
-          VarIndices.erase(VarIndices.begin()+i);
+          VarIndices.erase(VarIndices.begin() + i);
           break;
         }
       }
 
       // 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 - PointerSize) {
         Scale <<= ShiftBits;
         Scale = (int64_t)Scale >> ShiftBits;
       }
 
       if (Scale) {
-        VariableGEPIndex Entry = {Index, Extension,
+        VariableGEPIndex Entry = {Index, ZExtBits, SExtBits,
                                   static_cast<int64_t>(Scale)};
         VarIndices.push_back(Entry);
       }
@@ -411,21 +473,21 @@ static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
 // Register the pass...
 char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
 INITIALIZE_AG_PASS_BEGIN(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
-                   "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)",
-                   false, true, false)
+                         "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)", false,
+                         true, false)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_AG_PASS_END(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
-                   "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)",
-                   false, true, false)
+                       "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)", false, true,
+                       false)
 
 ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
   return new BasicAliasAnalysis();
 }
 
-/// 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.
+/// 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 MemoryLocation &Loc,
                                                 bool OrLocal) {
   assert(Visited.empty() && "Visited must be cleared after use!");
@@ -503,7 +565,7 @@ static bool isMemsetPattern16(const Function *MS,
   return false;
 }
 
-/// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given call site.
+/// Returns the behavior when calling the given call site.
 FunctionModRefBehavior
 BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
   if (CS.doesNotAccessMemory())
@@ -524,21 +586,14 @@ BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
   return FunctionModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
 }
 
-/// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
-/// For use when the call site is not known.
+/// Returns the behavior when calling the given function. For use when the call
+/// site is not known.
 FunctionModRefBehavior
 BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
   // If the function declares it doesn't access memory, we can't do better.
   if (F->doesNotAccessMemory())
     return FMRB_DoesNotAccessMemory;
 
-  // For intrinsics, we can check the table.
-  if (Intrinsic::ID iid = F->getIntrinsicID()) {
-#define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
-#include "llvm/IR/Intrinsics.gen"
-#undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
-  }
-
   FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
 
   // If the function declares it only reads memory, go with that.
@@ -599,10 +654,12 @@ bool BasicAliasAnalysis::doInitialization(Module &M) {
   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.
+/// Checks 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.
 ModRefInfo BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
                                              const MemoryLocation &Loc) {
   assert(notDifferentParent(CS.getInstruction(), Loc.Ptr) &&
@@ -672,8 +729,8 @@ ModRefInfo BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
 }
 
-/// \brief Provide ad-hoc rules to disambiguate accesses through two GEP
-/// operators, both having the exact same pointer operand.
+/// 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,
@@ -766,11 +823,12 @@ static AliasResult aliasSameBasePointerGEPs(const GEPOperator *GEP1,
   return MayAlias;
 }
 
-/// aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP instruction
-/// against another pointer.  We know that V1 is a GEP, but we don't know
-/// anything about V2.  UnderlyingV1 is GetUnderlyingObject(GEP1, DL),
-/// UnderlyingV2 is the same for V2.
+/// Provides a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP instruction against
+/// another pointer.
 ///
+/// We know that V1 is a GEP, but we don't know anything about V2.
+/// UnderlyingV1 is GetUnderlyingObject(GEP1, DL), UnderlyingV2 is the same for
+/// V2.
 AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
     const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size, const AAMDNodes &V1AAInfo,
     const Value *V2, uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo,
@@ -812,9 +870,8 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
     // identical.
     if ((BaseAlias == MayAlias) && V1Size == V2Size) {
       // Do the base pointers alias assuming type and size.
-      AliasResult PreciseBaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, V1Size,
-                                                V1AAInfo, UnderlyingV2,
-                                                V2Size, V2AAInfo);
+      AliasResult PreciseBaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, V1Size, 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.
@@ -848,7 +905,8 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
 
     // If we get a No or May, then return it immediately, no amount of analysis
     // will improve this situation.
-    if (BaseAlias != MustAlias) return BaseAlias;
+    if (BaseAlias != MustAlias)
+      return BaseAlias;
 
     // Otherwise, we have a MustAlias.  Since the base pointers alias each other
     // exactly, see if the computed offset from the common pointer tells us
@@ -867,8 +925,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
     // DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject should return the
     // same result except when DecomposeGEPExpression has no DataLayout.
     if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1 || GEP2BasePtr != UnderlyingV2) {
-      assert(!DL &&
-             "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
+      assert(!DL && "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
       return MayAlias;
     }
 
@@ -918,8 +975,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
     // DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject should return the
     // same result except when DecomposeGEPExpression has no DataLayout.
     if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1) {
-      assert(!DL &&
-             "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
+      assert(!DL && "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
       return MayAlias;
     }
     // If the max search depth is reached the result is undefined
@@ -974,7 +1030,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
       // 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;
+      Modulo |= (uint64_t)GEP1VariableIndices[i].Scale;
 
       if (AllPositive) {
         // If the Value could change between cycles, then any reasoning about
@@ -988,7 +1044,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
 
         // Zero-extension widens the variable, and so forces the sign
         // bit to zero.
-        bool IsZExt = GEP1VariableIndices[i].Extension == EK_ZeroExt;
+        bool IsZExt = GEP1VariableIndices[i].ZExtBits > 0 || isa<ZExtInst>(V);
         SignKnownZero |= IsZExt;
         SignKnownOne &= !IsZExt;
 
@@ -997,8 +1053,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
         // unsigned.
         int64_t Scale = GEP1VariableIndices[i].Scale;
         AllPositive =
-          (SignKnownZero && Scale >= 0) ||
-          (SignKnownOne && Scale < 0);
+            (SignKnownZero && Scale >= 0) || (SignKnownOne && Scale < 0);
       }
     }
 
@@ -1016,7 +1071,11 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasGEP(
     // 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)
+    if (AllPositive && GEP1BaseOffset > 0 && V2Size <= (uint64_t)GEP1BaseOffset)
+      return NoAlias;
+
+    if (constantOffsetHeuristic(GEP1VariableIndices, V1Size, V2Size,
+                                GEP1BaseOffset, DL, AC1, DT))
       return NoAlias;
   }
 
@@ -1042,8 +1101,8 @@ static AliasResult MergeAliasResults(AliasResult A, AliasResult B) {
   return MayAlias;
 }
 
-/// aliasSelect - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a Select
-/// instruction against another.
+/// Provides a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a Select instruction
+/// against another.
 AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI,
                                             uint64_t SISize,
                                             const AAMDNodes &SIAAInfo,
@@ -1053,31 +1112,30 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI,
   // 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, SIAAInfo,
-                   SI2->getTrueValue(), V2Size, V2AAInfo);
+      AliasResult Alias = aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize, SIAAInfo,
+                                     SI2->getTrueValue(), V2Size, V2AAInfo);
       if (Alias == MayAlias)
         return MayAlias;
       AliasResult ThisAlias =
-        aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize, SIAAInfo,
-                   SI2->getFalseValue(), V2Size, V2AAInfo);
+          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, V2AAInfo, SI->getTrueValue(), SISize, SIAAInfo);
+      aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, SI->getTrueValue(), SISize, SIAAInfo);
   if (Alias == MayAlias)
     return MayAlias;
 
   AliasResult ThisAlias =
-    aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, SI->getFalseValue(), SISize, SIAAInfo);
+      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.
+/// Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI instruction against
+/// another.
 AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
                                          const AAMDNodes &PNAAInfo,
                                          const Value *V2, uint64_t V2Size,
@@ -1110,9 +1168,9 @@ AliasResult 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, PNAAInfo,
-                     PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(i)),
-                     V2Size, V2AAInfo);
+            aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize, PNAAInfo,
+                       PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(i)),
+                       V2Size, V2AAInfo);
         Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
         if (Alias == MayAlias)
           break;
@@ -1125,8 +1183,8 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
       return Alias;
     }
 
-  SmallPtrSet<Value*, 4> UniqueSrc;
-  SmallVector<Value*, 4> V1Srcs;
+  SmallPtrSet<Value *, 4> UniqueSrc;
+  SmallVector<Value *, 4> V1Srcs;
   bool isRecursive = false;
   for (Value *PV1 : PN->incoming_values()) {
     if (isa<PHINode>(PV1))
@@ -1159,8 +1217,8 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
   if (isRecursive)
     PNSize = MemoryLocation::UnknownSize;
 
-  AliasResult Alias = aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo,
-                                 V1Srcs[0], PNSize, PNAAInfo);
+  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.
@@ -1172,8 +1230,8 @@ AliasResult 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, V2AAInfo,
-                                       V, PNSize, PNAAInfo);
+    AliasResult ThisAlias =
+        aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, V, PNSize, PNAAInfo);
     Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
     if (Alias == MayAlias)
       break;
@@ -1182,9 +1240,8 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
   return Alias;
 }
 
-// aliasCheck - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases,
-// such as array references.
-//
+/// Provideis a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases, such as
+/// array references.
 AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
                                            AAMDNodes V1AAInfo, const Value *V2,
                                            uint64_t V2Size,
@@ -1213,7 +1270,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
     return MustAlias;
 
   if (!V1->getType()->isPointerTy() || !V2->getType()->isPointerTy())
-    return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
+    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);
@@ -1280,7 +1337,7 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
   if (V1 > V2)
     std::swap(Locs.first, Locs.second);
   std::pair<AliasCacheTy::iterator, bool> Pair =
-    AliasCache.insert(std::make_pair(Locs, MayAlias));
+      AliasCache.insert(std::make_pair(Locs, MayAlias));
   if (!Pair.second)
     return Pair.first->second;
 
@@ -1293,8 +1350,10 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
     std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
   }
   if (const GEPOperator *GV1 = dyn_cast<GEPOperator>(V1)) {
-    AliasResult Result = aliasGEP(GV1, V1Size, V1AAInfo, V2, V2Size, V2AAInfo, O1, O2);
-    if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
+    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)) {
@@ -1303,9 +1362,9 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
     std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
   }
   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V1)) {
-    AliasResult Result = aliasPHI(PN, V1Size, V1AAInfo,
-                                  V2, V2Size, V2AAInfo);
-    if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
+    AliasResult Result = aliasPHI(PN, V1Size, V1AAInfo, V2, V2Size, V2AAInfo);
+    if (Result != MayAlias)
+      return AliasCache[Locs] = Result;
   }
 
   if (isa<SelectInst>(V2) && !isa<SelectInst>(V1)) {
@@ -1314,9 +1373,10 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
     std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
   }
   if (const SelectInst *S1 = dyn_cast<SelectInst>(V1)) {
-    AliasResult Result = aliasSelect(S1, V1Size, V1AAInfo,
-                                     V2, V2Size, V2AAInfo);
-    if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
+    AliasResult Result =
+        aliasSelect(S1, V1Size, V1AAInfo, V2, V2Size, V2AAInfo);
+    if (Result != MayAlias)
+      return AliasCache[Locs] = Result;
   }
 
   // If both pointers are pointing into the same object and one of them
@@ -1335,6 +1395,13 @@ AliasResult BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
   return AliasCache[Locs] = Result;
 }
 
+/// Check whether two Values can be considered equivalent.
+///
+/// In addition to pointer equivalence of \p V1 and \p V2 this checks whether
+/// they can not be part of a cycle in the value graph by looking at all
+/// visited phi nodes an making sure that the phis cannot reach the value. We
+/// have to do this because we are looking through phi nodes (That is we say
+/// noalias(V, phi(VA, VB)) if noalias(V, VA) and noalias(V, VB).
 bool BasicAliasAnalysis::isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V,
                                                        const Value *V2) {
   if (V != V2)
@@ -1367,10 +1434,10 @@ bool BasicAliasAnalysis::isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V,
   return true;
 }
 
-/// GetIndexDifference - Dest and Src are the variable indices from two
-/// decomposed GetElementPtr instructions GEP1 and GEP2 which have common base
-/// pointers.  Subtract the GEP2 indices from GEP1 to find the symbolic
-/// difference between the two pointers.
+/// Computes the symbolic difference between two de-composed GEPs.
+///
+/// Dest and Src are the variable indices from two decomposed GetElementPtr
+/// instructions GEP1 and GEP2 which have common base pointers.
 void BasicAliasAnalysis::GetIndexDifference(
     SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Dest,
     const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Src) {
@@ -1379,14 +1446,14 @@ void BasicAliasAnalysis::GetIndexDifference(
 
   for (unsigned i = 0, e = Src.size(); i != e; ++i) {
     const Value *V = Src[i].V;
-    ExtensionKind Extension = Src[i].Extension;
+    unsigned ZExtBits = Src[i].ZExtBits, SExtBits = Src[i].SExtBits;
     int64_t Scale = Src[i].Scale;
 
     // Find V in Dest.  This is N^2, but pointer indices almost never have more
     // than a few variable indexes.
     for (unsigned j = 0, e = Dest.size(); j != e; ++j) {
       if (!isValueEqualInPotentialCycles(Dest[j].V, V) ||
-          Dest[j].Extension != Extension)
+          Dest[j].ZExtBits != ZExtBits || Dest[j].SExtBits != SExtBits)
         continue;
 
       // If we found it, subtract off Scale V's from the entry in Dest.  If it
@@ -1401,8 +1468,62 @@ void BasicAliasAnalysis::GetIndexDifference(
 
     // If we didn't consume this entry, add it to the end of the Dest list.
     if (Scale) {
-      VariableGEPIndex Entry = { V, Extension, -Scale };
+      VariableGEPIndex Entry = {V, ZExtBits, SExtBits, -Scale};
       Dest.push_back(Entry);
     }
   }
 }
+
+bool BasicAliasAnalysis::constantOffsetHeuristic(
+    const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices, uint64_t V1Size,
+    uint64_t V2Size, int64_t BaseOffset, const DataLayout *DL,
+    AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT) {
+  if (VarIndices.size() != 2 || V1Size == MemoryLocation::UnknownSize ||
+      V2Size == MemoryLocation::UnknownSize || !DL)
+    return false;
+
+  const VariableGEPIndex &Var0 = VarIndices[0], &Var1 = VarIndices[1];
+
+  if (Var0.ZExtBits != Var1.ZExtBits || Var0.SExtBits != Var1.SExtBits ||
+      Var0.Scale != -Var1.Scale)
+    return false;
+
+  unsigned Width = Var1.V->getType()->getIntegerBitWidth();
+
+  // We'll strip off the Extensions of Var0 and Var1 and do another round
+  // of GetLinearExpression decomposition. In the example above, if Var0
+  // is zext(%x + 1) we should get V1 == %x and V1Offset == 1.
+
+  APInt V0Scale(Width, 0), V0Offset(Width, 0), V1Scale(Width, 0),
+      V1Offset(Width, 0);
+  bool NSW = true, NUW = true;
+  unsigned V0ZExtBits = 0, V0SExtBits = 0, V1ZExtBits = 0, V1SExtBits = 0;
+  const Value *V0 = GetLinearExpression(Var0.V, V0Scale, V0Offset, V0ZExtBits,
+                                        V0SExtBits, *DL, 0, AC, DT, NSW, NUW);
+  NSW = true, NUW = true;
+  const Value *V1 = GetLinearExpression(Var1.V, V1Scale, V1Offset, V1ZExtBits,
+                                        V1SExtBits, *DL, 0, AC, DT, NSW, NUW);
+
+  if (V0Scale != V1Scale || V0ZExtBits != V1ZExtBits ||
+      V0SExtBits != V1SExtBits || !isValueEqualInPotentialCycles(V0, V1))
+    return false;
+
+  // We have a hit - Var0 and Var1 only differ by a constant offset!
+
+  // If we've been sext'ed then zext'd the maximum difference between Var0 and
+  // Var1 is possible to calculate, but we're just interested in the absolute
+  // minumum difference between the two. The minimum distance may occur due to
+  // wrapping; consider "add i3 %i, 5": if %i == 7 then 7 + 5 mod 8 == 4, and so
+  // the minimum distance between %i and %i + 5 is 3.
+  APInt MinDiff = V0Offset - V1Offset,
+        Wrapped = APInt::getMaxValue(Width) - MinDiff + APInt(Width, 1);
+  MinDiff = APIntOps::umin(MinDiff, Wrapped);
+  uint64_t MinDiffBytes = MinDiff.getZExtValue() * std::abs(Var0.Scale);
+
+  // We can't definitely say whether GEP1 is before or after V2 due to wrapping
+  // arithmetic (i.e. for some values of GEP1 and V2 GEP1 < V2, and for other
+  // values GEP1 > V2). We'll therefore only declare NoAlias if both V1Size and
+  // V2Size can fit in the MinDiffBytes gap.
+  return V1Size + std::abs(BaseOffset) <= MinDiffBytes &&
+         V2Size + std::abs(BaseOffset) <= MinDiffBytes;
+}