[ValueTracking] Recognize that and(x, add (x, -1)) clears the low bit
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ValueTracking.cpp
index b86bc378fa89db72cedbc7b569a8904caecd542a..8d39e4e542db2e979043da91b7c1c6587bd64e30 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
+#include "llvm/ADT/Optional.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/DataLayout.h"
-#include "llvm/GlobalAlias.h"
-#include "llvm/GlobalVariable.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/LLVMContext.h"
-#include "llvm/Metadata.h"
-#include "llvm/Operator.h"
-#include "llvm/Support/ConstantRange.h"
-#include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
+#include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/IR/CallSite.h"
+#include "llvm/IR/ConstantRange.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
+#include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
+#include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/Metadata.h"
+#include "llvm/IR/Operator.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
+#include "llvm/IR/Statepoint.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
 #include <cstring>
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::PatternMatch;
 
 const unsigned MaxDepth = 6;
 
-/// getBitWidth - Returns the bitwidth of the given scalar or pointer type (if
-/// unknown returns 0).  For vector types, returns the element type's bitwidth.
-static unsigned getBitWidth(Type *Ty, const DataLayout *TD) {
+/// Enable an experimental feature to leverage information about dominating
+/// conditions to compute known bits.  The individual options below control how
+/// hard we search.  The defaults are chosen to be fairly aggressive.  If you
+/// run into compile time problems when testing, scale them back and report
+/// your findings.
+static cl::opt<bool> EnableDomConditions("value-tracking-dom-conditions",
+                                         cl::Hidden, cl::init(false));
+
+// This is expensive, so we only do it for the top level query value.
+// (TODO: evaluate cost vs profit, consider higher thresholds)
+static cl::opt<unsigned> DomConditionsMaxDepth("dom-conditions-max-depth",
+                                               cl::Hidden, cl::init(1));
+
+/// How many dominating blocks should be scanned looking for dominating
+/// conditions?
+static cl::opt<unsigned> DomConditionsMaxDomBlocks("dom-conditions-dom-blocks",
+                                                   cl::Hidden,
+                                                   cl::init(20));
+
+// Controls the number of uses of the value searched for possible
+// dominating comparisons.
+static cl::opt<unsigned> DomConditionsMaxUses("dom-conditions-max-uses",
+                                              cl::Hidden, cl::init(20));
+
+// If true, don't consider only compares whose only use is a branch.
+static cl::opt<bool> DomConditionsSingleCmpUse("dom-conditions-single-cmp-use",
+                                               cl::Hidden, cl::init(false));
+
+/// Returns the bitwidth of the given scalar or pointer type (if unknown returns
+/// 0). For vector types, returns the element type's bitwidth.
+static unsigned getBitWidth(Type *Ty, const DataLayout &DL) {
   if (unsigned BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits())
     return BitWidth;
-  assert(isa<PointerType>(Ty) && "Expected a pointer type!");
-  return TD ? TD->getPointerSizeInBits() : 0;
+
+  return DL.getPointerTypeSizeInBits(Ty);
+}
+
+// Many of these functions have internal versions that take an assumption
+// exclusion set. This is because of the potential for mutual recursion to
+// cause computeKnownBits to repeatedly visit the same assume intrinsic. The
+// classic case of this is assume(x = y), which will attempt to determine
+// bits in x from bits in y, which will attempt to determine bits in y from
+// bits in x, etc. Regarding the mutual recursion, computeKnownBits can call
+// isKnownNonZero, which calls computeKnownBits and ComputeSignBit and
+// isKnownToBeAPowerOfTwo (all of which can call computeKnownBits), and so on.
+typedef SmallPtrSet<const Value *, 8> ExclInvsSet;
+
+namespace {
+// Simplifying using an assume can only be done in a particular control-flow
+// context (the context instruction provides that context). If an assume and
+// the context instruction are not in the same block then the DT helps in
+// figuring out if we can use it.
+struct Query {
+  ExclInvsSet ExclInvs;
+  AssumptionCache *AC;
+  const Instruction *CxtI;
+  const DominatorTree *DT;
+
+  Query(AssumptionCache *AC = nullptr, const Instruction *CxtI = nullptr,
+        const DominatorTree *DT = nullptr)
+      : AC(AC), CxtI(CxtI), DT(DT) {}
+
+  Query(const Query &Q, const Value *NewExcl)
+      : ExclInvs(Q.ExclInvs), AC(Q.AC), CxtI(Q.CxtI), DT(Q.DT) {
+    ExclInvs.insert(NewExcl);
+  }
+};
+} // end anonymous namespace
+
+// Given the provided Value and, potentially, a context instruction, return
+// the preferred context instruction (if any).
+static const Instruction *safeCxtI(const Value *V, const Instruction *CxtI) {
+  // If we've been provided with a context instruction, then use that (provided
+  // it has been inserted).
+  if (CxtI && CxtI->getParent())
+    return CxtI;
+
+  // If the value is really an already-inserted instruction, then use that.
+  CxtI = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (CxtI && CxtI->getParent())
+    return CxtI;
+
+  return nullptr;
+}
+
+static void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
+                             const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                             const Query &Q);
+
+void llvm::computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
+                            const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                            AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                            const DominatorTree *DT) {
+  ::computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
+                     Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
+}
+
+bool llvm::haveNoCommonBitsSet(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout &DL,
+                               AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                               const DominatorTree *DT) {
+  assert(LHS->getType() == RHS->getType() &&
+         "LHS and RHS should have the same type");
+  assert(LHS->getType()->isIntOrIntVectorTy() &&
+         "LHS and RHS should be integers");
+  IntegerType *IT = cast<IntegerType>(LHS->getType()->getScalarType());
+  APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0), LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
+  APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0), RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
+  computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, 0, AC, CxtI, DT);
+  computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, 0, AC, CxtI, DT);
+  return (LHSKnownZero | RHSKnownZero).isAllOnesValue();
+}
+
+static void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
+                           const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                           const Query &Q);
+
+void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
+                          const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                          AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                          const DominatorTree *DT) {
+  ::ComputeSignBit(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
+                   Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
+}
+
+static bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
+                                   const Query &Q, const DataLayout &DL);
+
+bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, const DataLayout &DL, bool OrZero,
+                                  unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
+                                  const Instruction *CxtI,
+                                  const DominatorTree *DT) {
+  return ::isKnownToBeAPowerOfTwo(V, OrZero, Depth,
+                                  Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT), DL);
 }
 
-static void ComputeMaskedBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
-                                    APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
-                                    APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
-                                    const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
+static bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                           const Query &Q);
+
+bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                          AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                          const DominatorTree *DT) {
+  return ::isKnownNonZero(V, DL, Depth, Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
+}
+
+bool llvm::isKnownNonNegative(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                              AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                              const DominatorTree *DT) {
+  bool NonNegative, Negative;
+  ComputeSignBit(V, NonNegative, Negative, DL, Depth, AC, CxtI, DT);
+  return NonNegative;
+}
+
+static bool isKnownNonEqual(Value *V1, Value *V2, const DataLayout &DL,
+                           const Query &Q);
+
+bool llvm::isKnownNonEqual(Value *V1, Value *V2, const DataLayout &DL,
+                          AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                          const DominatorTree *DT) {
+  return ::isKnownNonEqual(V1, V2, DL, Query(AC,
+                                             safeCxtI(V1, safeCxtI(V2, CxtI)),
+                                             DT));
+}
+
+static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout &DL,
+                              unsigned Depth, const Query &Q);
+
+bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout &DL,
+                             unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
+                             const Instruction *CxtI, const DominatorTree *DT) {
+  return ::MaskedValueIsZero(V, Mask, DL, Depth,
+                             Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
+}
+
+static unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout &DL,
+                                   unsigned Depth, const Query &Q);
+
+unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout &DL,
+                                  unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
+                                  const Instruction *CxtI,
+                                  const DominatorTree *DT) {
+  return ::ComputeNumSignBits(V, DL, Depth, Query(AC, safeCxtI(V, CxtI), DT));
+}
+
+static void computeKnownBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
+                                   APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
+                                   APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
+                                   const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                                   const Query &Q) {
   if (!Add) {
     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
@@ -57,8 +240,8 @@ static void ComputeMaskedBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
-        llvm::ComputeMaskedBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
-    
+        computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
+
         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
         // output top bits are zero, because we now know that the output is
         // from [0-C].
@@ -73,71 +256,63 @@ static void ComputeMaskedBitsAddSub(bool Add, Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
 
   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
 
-  // If one of the operands has trailing zeros, then the bits that the
-  // other operand has in those bit positions will be preserved in the
-  // result. For an add, this works with either operand. For a subtract,
-  // this only works if the known zeros are in the right operand.
+  // If an initial sequence of bits in the result is not needed, the
+  // corresponding bits in the operands are not needed.
   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
-  llvm::ComputeMaskedBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD, Depth+1);
-  assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 &&
-         "Bits known to be one AND zero?");
-  unsigned LHSKnownZeroOut = LHSKnownZero.countTrailingOnes();
-
-  llvm::ComputeMaskedBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
-  assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-  unsigned RHSKnownZeroOut = KnownZero2.countTrailingOnes();
-
-  // Determine which operand has more trailing zeros, and use that
-  // many bits from the other operand.
-  if (LHSKnownZeroOut > RHSKnownZeroOut) {
-    if (Add) {
-      APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, LHSKnownZeroOut);
-      KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
-      KnownOne  |= KnownOne2 & Mask;
-    } else {
-      // If the known zeros are in the left operand for a subtract,
-      // fall back to the minimum known zeros in both operands.
-      KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
-                                        std::min(LHSKnownZeroOut,
-                                                 RHSKnownZeroOut));
-    }
-  } else if (RHSKnownZeroOut >= LHSKnownZeroOut) {
-    APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, RHSKnownZeroOut);
-    KnownZero |= LHSKnownZero & Mask;
-    KnownOne  |= LHSKnownOne & Mask;
+  computeKnownBits(Op0, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+  computeKnownBits(Op1, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
+
+  // Carry in a 1 for a subtract, rather than a 0.
+  APInt CarryIn(BitWidth, 0);
+  if (!Add) {
+    // Sum = LHS + ~RHS + 1
+    std::swap(KnownZero2, KnownOne2);
+    CarryIn.setBit(0);
   }
 
+  APInt PossibleSumZero = ~LHSKnownZero + ~KnownZero2 + CarryIn;
+  APInt PossibleSumOne = LHSKnownOne + KnownOne2 + CarryIn;
+
+  // Compute known bits of the carry.
+  APInt CarryKnownZero = ~(PossibleSumZero ^ LHSKnownZero ^ KnownZero2);
+  APInt CarryKnownOne = PossibleSumOne ^ LHSKnownOne ^ KnownOne2;
+
+  // Compute set of known bits (where all three relevant bits are known).
+  APInt LHSKnown = LHSKnownZero | LHSKnownOne;
+  APInt RHSKnown = KnownZero2 | KnownOne2;
+  APInt CarryKnown = CarryKnownZero | CarryKnownOne;
+  APInt Known = LHSKnown & RHSKnown & CarryKnown;
+
+  assert((PossibleSumZero & Known) == (PossibleSumOne & Known) &&
+         "known bits of sum differ");
+
+  // Compute known bits of the result.
+  KnownZero = ~PossibleSumOne & Known;
+  KnownOne = PossibleSumOne & Known;
+
   // Are we still trying to solve for the sign bit?
-  if (!KnownZero.isNegative() && !KnownOne.isNegative()) {
+  if (!Known.isNegative()) {
     if (NSW) {
-      if (Add) {
-        // Adding two positive numbers can't wrap into negative
-        if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
-          KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
-        // and adding two negative numbers can't wrap into positive.
-        else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
-          KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
-      } else {
-        // Subtracting a negative number from a positive one can't wrap
-        if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
-          KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
-        // neither can subtracting a positive number from a negative one.
-        else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
-          KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
-      }
+      // Adding two non-negative numbers, or subtracting a negative number from
+      // a non-negative one, can't wrap into negative.
+      if (LHSKnownZero.isNegative() && KnownZero2.isNegative())
+        KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
+      // Adding two negative numbers, or subtracting a non-negative number from
+      // a negative one, can't wrap into non-negative.
+      else if (LHSKnownOne.isNegative() && KnownOne2.isNegative())
+        KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
     }
   }
 }
 
-static void ComputeMaskedBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
-                                 APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
-                                 APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
-                                 const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
+static void computeKnownBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
+                                APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
+                                APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
+                                const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                                const Query &Q) {
   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
-  ComputeMaskedBits(Op1, KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-  ComputeMaskedBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
-  assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
-  assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
+  computeKnownBits(Op1, KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+  computeKnownBits(Op0, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
 
   bool isKnownNegative = false;
   bool isKnownNonNegative = false;
@@ -158,14 +333,14 @@ static void ComputeMaskedBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
       // negative or zero.
       if (!isKnownNonNegative)
         isKnownNegative = (isKnownNegativeOp1 && isKnownNonNegativeOp0 &&
-                           isKnownNonZero(Op0, TD, Depth)) ||
+                           isKnownNonZero(Op0, DL, Depth, Q)) ||
                           (isKnownNegativeOp0 && isKnownNonNegativeOp1 &&
-                           isKnownNonZero(Op1, TD, Depth));
+                           isKnownNonZero(Op1, DL, Depth, Q));
     }
   }
 
   // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
-  // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
+  // Also compute a conservative estimate for high known-0 bits.
   // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
   // interesting case of alignment computation.
   KnownOne.clearAllBits();
@@ -191,240 +366,798 @@ static void ComputeMaskedBitsMul(Value *Op0, Value *Op1, bool NSW,
     KnownOne.setBit(BitWidth - 1);
 }
 
-void llvm::computeMaskedBitsLoad(const MDNode &Ranges, APInt &KnownZero) {
+void llvm::computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
+                                             APInt &KnownZero,
+                                             APInt &KnownOne) {
   unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
   unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
   assert(NumRanges >= 1);
 
-  // Use the high end of the ranges to find leading zeros.
-  unsigned MinLeadingZeros = BitWidth;
+  KnownZero.setAllBits();
+  KnownOne.setAllBits();
+
   for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
-    ConstantInt *Lower = cast<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2*i + 0));
-    ConstantInt *Upper = cast<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2*i + 1));
+    ConstantInt *Lower =
+        mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 0));
+    ConstantInt *Upper =
+        mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 1));
     ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
-    if (Range.isWrappedSet())
-      MinLeadingZeros = 0; // -1 has no zeros
-    unsigned LeadingZeros = (Upper->getValue() - 1).countLeadingZeros();
-    MinLeadingZeros = std::min(LeadingZeros, MinLeadingZeros);
+
+    // The first CommonPrefixBits of all values in Range are equal.
+    unsigned CommonPrefixBits =
+        (Range.getUnsignedMax() ^ Range.getUnsignedMin()).countLeadingZeros();
+
+    APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, CommonPrefixBits);
+    KnownOne &= Range.getUnsignedMax() & Mask;
+    KnownZero &= ~Range.getUnsignedMax() & Mask;
+  }
+}
+
+static bool isEphemeralValueOf(Instruction *I, const Value *E) {
+  SmallVector<const Value *, 16> WorkSet(1, I);
+  SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
+  SmallPtrSet<const Value *, 16> EphValues;
+
+  // The instruction defining an assumption's condition itself is always
+  // considered ephemeral to that assumption (even if it has other
+  // non-ephemeral users). See r246696's test case for an example.
+  if (std::find(I->op_begin(), I->op_end(), E) != I->op_end())
+    return true;
+
+  while (!WorkSet.empty()) {
+    const Value *V = WorkSet.pop_back_val();
+    if (!Visited.insert(V).second)
+      continue;
+
+    // If all uses of this value are ephemeral, then so is this value.
+    if (std::all_of(V->user_begin(), V->user_end(),
+                    [&](const User *U) { return EphValues.count(U); })) {
+      if (V == E)
+        return true;
+
+      EphValues.insert(V);
+      if (const User *U = dyn_cast<User>(V))
+        for (User::const_op_iterator J = U->op_begin(), JE = U->op_end();
+             J != JE; ++J) {
+          if (isSafeToSpeculativelyExecute(*J))
+            WorkSet.push_back(*J);
+        }
+    }
   }
 
-  KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, MinLeadingZeros);
+  return false;
 }
-/// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits are known to be either zero
-/// or one and return them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
-///
-/// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
-/// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
-/// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
-/// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
-/// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
-/// this won't lose us code quality.
-///
-/// This function is defined on values with integer type, values with pointer
-/// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
-/// where V is a vector, known zero, and known one values are the
-/// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
-/// for all of the elements in the vector.
-void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
-                             const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
-  assert(V && "No Value?");
-  assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
-  unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
 
-  assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
-          V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
-         "Not integer or pointer type!");
-  assert((!TD ||
-          TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
-         (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
-          V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
-         KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
-         KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
-         "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
+// Is this an intrinsic that cannot be speculated but also cannot trap?
+static bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I) {
+  if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
+    if (Function *F = CI->getCalledFunction())
+      switch (F->getIntrinsicID()) {
+      default: break;
+      // FIXME: This list is repeated from NoTTI::getIntrinsicCost.
+      case Intrinsic::assume:
+      case Intrinsic::dbg_declare:
+      case Intrinsic::dbg_value:
+      case Intrinsic::invariant_start:
+      case Intrinsic::invariant_end:
+      case Intrinsic::lifetime_start:
+      case Intrinsic::lifetime_end:
+      case Intrinsic::objectsize:
+      case Intrinsic::ptr_annotation:
+      case Intrinsic::var_annotation:
+        return true;
+      }
 
-  if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
-    // We know all of the bits for a constant!
-    KnownOne = CI->getValue();
-    KnownZero = ~KnownOne;
-    return;
+  return false;
+}
+
+static bool isValidAssumeForContext(Value *V, const Query &Q) {
+  Instruction *Inv = cast<Instruction>(V);
+
+  // There are two restrictions on the use of an assume:
+  //  1. The assume must dominate the context (or the control flow must
+  //     reach the assume whenever it reaches the context).
+  //  2. The context must not be in the assume's set of ephemeral values
+  //     (otherwise we will use the assume to prove that the condition
+  //     feeding the assume is trivially true, thus causing the removal of
+  //     the assume).
+
+  if (Q.DT) {
+    if (Q.DT->dominates(Inv, Q.CxtI)) {
+      return true;
+    } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
+      // The context comes first, but they're both in the same block. Make sure
+      // there is nothing in between that might interrupt the control flow.
+      for (BasicBlock::const_iterator I =
+             std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
+                                      IE(Inv); I != IE; ++I)
+        if (!isSafeToSpeculativelyExecute(&*I) && !isAssumeLikeIntrinsic(&*I))
+          return false;
+
+      return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
+    }
+
+    return false;
   }
-  // Null and aggregate-zero are all-zeros.
-  if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
-      isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
-    KnownOne.clearAllBits();
-    KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
-    return;
+
+  // When we don't have a DT, we do a limited search...
+  if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getSinglePredecessor()) {
+    return true;
+  } else if (Inv->getParent() == Q.CxtI->getParent()) {
+    // Search forward from the assume until we reach the context (or the end
+    // of the block); the common case is that the assume will come first.
+    for (BasicBlock::iterator I = std::next(BasicBlock::iterator(Inv)),
+         IE = Inv->getParent()->end(); I != IE; ++I)
+      if (&*I == Q.CxtI)
+        return true;
+
+    // The context must come first...
+    for (BasicBlock::const_iterator I =
+           std::next(BasicBlock::const_iterator(Q.CxtI)),
+                                    IE(Inv); I != IE; ++I)
+      if (!isSafeToSpeculativelyExecute(&*I) && !isAssumeLikeIntrinsic(&*I))
+        return false;
+
+    return !isEphemeralValueOf(Inv, Q.CxtI);
   }
-  // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
-  // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
-  // we don't handle undef in any particularly useful way.
-  if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
-    // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
-    // each element.
-    KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
-    APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
-    for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
-      KnownZero &= ~Elt;
-      KnownOne &= Elt;      
-    }
+
+  return false;
+}
+
+bool llvm::isValidAssumeForContext(const Instruction *I,
+                                   const Instruction *CxtI,
+                                   const DominatorTree *DT) {
+  return ::isValidAssumeForContext(const_cast<Instruction *>(I),
+                                   Query(nullptr, CxtI, DT));
+}
+
+template<typename LHS, typename RHS>
+inline match_combine_or<CmpClass_match<LHS, RHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>,
+                        CmpClass_match<RHS, LHS, ICmpInst, ICmpInst::Predicate>>
+m_c_ICmp(ICmpInst::Predicate &Pred, const LHS &L, const RHS &R) {
+  return m_CombineOr(m_ICmp(Pred, L, R), m_ICmp(Pred, R, L));
+}
+
+template<typename LHS, typename RHS>
+inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::And>,
+                        BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::And>>
+m_c_And(const LHS &L, const RHS &R) {
+  return m_CombineOr(m_And(L, R), m_And(R, L));
+}
+
+template<typename LHS, typename RHS>
+inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Or>,
+                        BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Or>>
+m_c_Or(const LHS &L, const RHS &R) {
+  return m_CombineOr(m_Or(L, R), m_Or(R, L));
+}
+
+template<typename LHS, typename RHS>
+inline match_combine_or<BinaryOp_match<LHS, RHS, Instruction::Xor>,
+                        BinaryOp_match<RHS, LHS, Instruction::Xor>>
+m_c_Xor(const LHS &L, const RHS &R) {
+  return m_CombineOr(m_Xor(L, R), m_Xor(R, L));
+}
+
+/// Compute known bits in 'V' under the assumption that the condition 'Cmp' is
+/// true (at the context instruction.)  This is mostly a utility function for
+/// the prototype dominating conditions reasoning below.
+static void computeKnownBitsFromTrueCondition(Value *V, ICmpInst *Cmp,
+                                              APInt &KnownZero,
+                                              APInt &KnownOne,
+                                              const DataLayout &DL,
+                                              unsigned Depth, const Query &Q) {
+  Value *LHS = Cmp->getOperand(0);
+  Value *RHS = Cmp->getOperand(1);
+  // TODO: We could potentially be more aggressive here.  This would be worth
+  // evaluating.  If we can, explore commoning this code with the assume
+  // handling logic.
+  if (LHS != V && RHS != V)
     return;
-  }
-  
-  // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
-  if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
-    unsigned Align = GV->getAlignment();
-    if (Align == 0 && TD) {
-      if (GlobalVariable *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GV)) {
-        Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
-        if (ObjectType->isSized()) {
-          // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
-          // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
-          // may only have the minimum ABI alignment.
-          if (!GVar->isDeclaration() && !GVar->isWeakForLinker())
-            Align = TD->getPreferredAlignment(GVar);
-          else
-            Align = TD->getABITypeAlignment(ObjectType);
-        }
+
+  const unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
+
+  switch (Cmp->getPredicate()) {
+  default:
+    // We know nothing from this condition
+    break;
+  // TODO: implement unsigned bound from below (known one bits)
+  // TODO: common condition check implementations with assumes
+  // TODO: implement other patterns from assume (e.g. V & B == A)
+  case ICmpInst::ICMP_SGT:
+    if (LHS == V) {
+      APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
+      if (KnownOneTemp.isAllOnesValue() || KnownZeroTemp.isNegative()) {
+        // We know that the sign bit is zero.
+        KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
       }
     }
-    if (Align > 0)
-      KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
-                                       CountTrailingZeros_32(Align));
-    else
-      KnownZero.clearAllBits();
-    KnownOne.clearAllBits();
+    break;
+  case ICmpInst::ICMP_EQ:
+    {
+      APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
+      if (LHS == V)
+        computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
+      else if (RHS == V)
+        computeKnownBits(LHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
+      else
+        llvm_unreachable("missing use?");
+      KnownZero |= KnownZeroTemp;
+      KnownOne |= KnownOneTemp;
+    }
+    break;
+  case ICmpInst::ICMP_ULE:
+    if (LHS == V) {
+      APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
+      // The known zero bits carry over
+      unsigned SignBits = KnownZeroTemp.countLeadingOnes();
+      KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, SignBits);
+    }
+    break;
+  case ICmpInst::ICMP_ULT:
+    if (LHS == V) {
+      APInt KnownZeroTemp(BitWidth, 0), KnownOneTemp(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(RHS, KnownZeroTemp, KnownOneTemp, DL, Depth + 1, Q);
+      // Whatever high bits in rhs are zero are known to be zero (if rhs is a
+      // power of 2, then one more).
+      unsigned SignBits = KnownZeroTemp.countLeadingOnes();
+      if (isKnownToBeAPowerOfTwo(RHS, false, Depth + 1, Query(Q, Cmp), DL))
+        SignBits++;
+      KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, SignBits);
+    }
+    break;
+  };
+}
+
+/// Compute known bits in 'V' from conditions which are known to be true along
+/// all paths leading to the context instruction.  In particular, look for
+/// cases where one branch of an interesting condition dominates the context
+/// instruction.  This does not do general dataflow.
+/// NOTE: This code is EXPERIMENTAL and currently off by default.
+static void computeKnownBitsFromDominatingCondition(Value *V, APInt &KnownZero,
+                                                    APInt &KnownOne,
+                                                    const DataLayout &DL,
+                                                    unsigned Depth,
+                                                    const Query &Q) {
+  // Need both the dominator tree and the query location to do anything useful
+  if (!Q.DT || !Q.CxtI)
+    return;
+  Instruction *Cxt = const_cast<Instruction *>(Q.CxtI);
+  // The context instruction might be in a statically unreachable block.  If
+  // so, asking dominator queries may yield suprising results.  (e.g. the block
+  // may not have a dom tree node)
+  if (!Q.DT->isReachableFromEntry(Cxt->getParent()))
     return;
+
+  // Avoid useless work
+  if (auto VI = dyn_cast<Instruction>(V))
+    if (VI->getParent() == Cxt->getParent())
+      return;
+
+  // Note: We currently implement two options.  It's not clear which of these
+  // will survive long term, we need data for that.
+  // Option 1 - Try walking the dominator tree looking for conditions which
+  // might apply.  This works well for local conditions (loop guards, etc..),
+  // but not as well for things far from the context instruction (presuming a
+  // low max blocks explored).  If we can set an high enough limit, this would
+  // be all we need.
+  // Option 2 - We restrict out search to those conditions which are uses of
+  // the value we're interested in.  This is independent of dom structure,
+  // but is slightly less powerful without looking through lots of use chains.
+  // It does handle conditions far from the context instruction (e.g. early
+  // function exits on entry) really well though.
+
+  // Option 1 - Search the dom tree
+  unsigned NumBlocksExplored = 0;
+  BasicBlock *Current = Cxt->getParent();
+  while (true) {
+    // Stop searching if we've gone too far up the chain
+    if (NumBlocksExplored >= DomConditionsMaxDomBlocks)
+      break;
+    NumBlocksExplored++;
+
+    if (!Q.DT->getNode(Current)->getIDom())
+      break;
+    Current = Q.DT->getNode(Current)->getIDom()->getBlock();
+    if (!Current)
+      // found function entry
+      break;
+
+    BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Current->getTerminator());
+    if (!BI || BI->isUnconditional())
+      continue;
+    ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
+    if (!Cmp)
+      continue;
+
+    // We're looking for conditions that are guaranteed to hold at the context
+    // instruction.  Finding a condition where one path dominates the context
+    // isn't enough because both the true and false cases could merge before
+    // the context instruction we're actually interested in.  Instead, we need
+    // to ensure that the taken *edge* dominates the context instruction.  We
+    // know that the edge must be reachable since we started from a reachable
+    // block.
+    BasicBlock *BB0 = BI->getSuccessor(0);
+    BasicBlockEdge Edge(BI->getParent(), BB0);
+    if (!Edge.isSingleEdge() || !Q.DT->dominates(Edge, Q.CxtI->getParent()))
+      continue;
+
+    computeKnownBitsFromTrueCondition(V, Cmp, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
+                                      Q);
   }
-  // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
-  // the bits of its aliasee.
-  if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
-    if (GA->mayBeOverridden()) {
-      KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
-    } else {
-      ComputeMaskedBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
+
+  // Option 2 - Search the other uses of V
+  unsigned NumUsesExplored = 0;
+  for (auto U : V->users()) {
+    // Avoid massive lists
+    if (NumUsesExplored >= DomConditionsMaxUses)
+      break;
+    NumUsesExplored++;
+    // Consider only compare instructions uniquely controlling a branch
+    ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(U);
+    if (!Cmp)
+      continue;
+
+    if (DomConditionsSingleCmpUse && !Cmp->hasOneUse())
+      continue;
+
+    for (auto *CmpU : Cmp->users()) {
+      BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CmpU);
+      if (!BI || BI->isUnconditional())
+        continue;
+      // We're looking for conditions that are guaranteed to hold at the
+      // context instruction.  Finding a condition where one path dominates
+      // the context isn't enough because both the true and false cases could
+      // merge before the context instruction we're actually interested in.
+      // Instead, we need to ensure that the taken *edge* dominates the context
+      // instruction. 
+      BasicBlock *BB0 = BI->getSuccessor(0);
+      BasicBlockEdge Edge(BI->getParent(), BB0);
+      if (!Edge.isSingleEdge() || !Q.DT->dominates(Edge, Q.CxtI->getParent()))
+        continue;
+
+      computeKnownBitsFromTrueCondition(V, Cmp, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
+                                        Q);
     }
-    return;
   }
-  
-  if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
-    unsigned Align = 0;
+}
 
-    if (A->hasByValAttr()) {
-      // Get alignment information off byval arguments if specified in the IR.
-      Align = A->getParamAlignment();
-    } else if (TD && A->hasStructRetAttr()) {
-      // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
-      Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
-      if (EltTy->isSized())
-        Align = TD->getABITypeAlignment(EltTy);
+static void computeKnownBitsFromAssume(Value *V, APInt &KnownZero,
+                                       APInt &KnownOne, const DataLayout &DL,
+                                       unsigned Depth, const Query &Q) {
+  // Use of assumptions is context-sensitive. If we don't have a context, we
+  // cannot use them!
+  if (!Q.AC || !Q.CxtI)
+    return;
+
+  unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
+
+  for (auto &AssumeVH : Q.AC->assumptions()) {
+    if (!AssumeVH)
+      continue;
+    CallInst *I = cast<CallInst>(AssumeVH);
+    assert(I->getParent()->getParent() == Q.CxtI->getParent()->getParent() &&
+           "Got assumption for the wrong function!");
+    if (Q.ExclInvs.count(I))
+      continue;
+
+    // Warning: This loop can end up being somewhat performance sensetive.
+    // We're running this loop for once for each value queried resulting in a
+    // runtime of ~O(#assumes * #values).
+
+    assert(I->getCalledFunction()->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume &&
+           "must be an assume intrinsic");
+
+    Value *Arg = I->getArgOperand(0);
+
+    if (Arg == V && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      assert(BitWidth == 1 && "assume operand is not i1?");
+      KnownZero.clearAllBits();
+      KnownOne.setAllBits();
+      return;
     }
 
-    if (Align)
-      KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, CountTrailingZeros_32(Align));
+    // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
+    if (Depth == MaxDepth)
+      continue;
+
+    Value *A, *B;
+    auto m_V = m_CombineOr(m_Specific(V),
+                           m_CombineOr(m_PtrToInt(m_Specific(V)),
+                           m_BitCast(m_Specific(V))));
+
+    CmpInst::Predicate Pred;
+    ConstantInt *C;
+    // assume(v = a)
+    if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+        Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      KnownZero |= RHSKnownZero;
+      KnownOne  |= RHSKnownOne;
+    // assume(v & b = a)
+    } else if (match(Arg,
+                     m_c_ICmp(Pred, m_c_And(m_V, m_Value(B)), m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
+      // known bits from the RHS to V.
+      KnownZero |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
+      KnownOne  |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
+    // assume(~(v & b) = a)
+    } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_And(m_V, m_Value(B))),
+                                   m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      APInt MaskKnownZero(BitWidth, 0), MaskKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(B, MaskKnownZero, MaskKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // For those bits in the mask that are known to be one, we can propagate
+      // inverted known bits from the RHS to V.
+      KnownZero |= RHSKnownOne  & MaskKnownOne;
+      KnownOne  |= RHSKnownZero & MaskKnownOne;
+    // assume(v | b = a)
+    } else if (match(Arg,
+                     m_c_ICmp(Pred, m_c_Or(m_V, m_Value(B)), m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
+      // bits from the RHS to V.
+      KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
+      KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
+    // assume(~(v | b) = a)
+    } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Or(m_V, m_Value(B))),
+                                   m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
+      // inverted known bits from the RHS to V.
+      KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
+      KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
+    // assume(v ^ b = a)
+    } else if (match(Arg,
+                     m_c_ICmp(Pred, m_c_Xor(m_V, m_Value(B)), m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate known
+      // bits from the RHS to V. For those bits in B that are known to be one,
+      // we can propagate inverted known bits from the RHS to V.
+      KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownZero;
+      KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
+      KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
+      KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownOne;
+    // assume(~(v ^ b) = a)
+    } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_c_Xor(m_V, m_Value(B))),
+                                   m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      APInt BKnownZero(BitWidth, 0), BKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(B, BKnownZero, BKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // For those bits in B that are known to be zero, we can propagate
+      // inverted known bits from the RHS to V. For those bits in B that are
+      // known to be one, we can propagate known bits from the RHS to V.
+      KnownZero |= RHSKnownOne  & BKnownZero;
+      KnownOne  |= RHSKnownZero & BKnownZero;
+      KnownZero |= RHSKnownZero & BKnownOne;
+      KnownOne  |= RHSKnownOne  & BKnownOne;
+    // assume(v << c = a)
+    } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C)),
+                                   m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
+      // bits in V shifted to the right by C.
+      KnownZero |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
+      KnownOne  |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
+    // assume(~(v << c) = a)
+    } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_Shl(m_V, m_ConstantInt(C))),
+                                   m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
+      // to known bits in V shifted to the right by C.
+      KnownZero |= RHSKnownOne.lshr(C->getZExtValue());
+      KnownOne  |= RHSKnownZero.lshr(C->getZExtValue());
+    // assume(v >> c = a)
+    } else if (match(Arg,
+                     m_c_ICmp(Pred, m_CombineOr(m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
+                                                m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C))),
+                              m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      // For those bits in RHS that are known, we can propagate them to known
+      // bits in V shifted to the right by C.
+      KnownZero |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
+      KnownOne  |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
+    // assume(~(v >> c) = a)
+    } else if (match(Arg, m_c_ICmp(Pred, m_Not(m_CombineOr(
+                                             m_LShr(m_V, m_ConstantInt(C)),
+                                             m_AShr(m_V, m_ConstantInt(C)))),
+                                   m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+      // For those bits in RHS that are known, we can propagate them inverted
+      // to known bits in V shifted to the right by C.
+      KnownZero |= RHSKnownOne  << C->getZExtValue();
+      KnownOne  |= RHSKnownZero << C->getZExtValue();
+    // assume(v >=_s c) where c is non-negative
+    } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_SGE && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      if (RHSKnownZero.isNegative()) {
+        // We know that the sign bit is zero.
+        KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
+      }
+    // assume(v >_s c) where c is at least -1.
+    } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      if (RHSKnownOne.isAllOnesValue() || RHSKnownZero.isNegative()) {
+        // We know that the sign bit is zero.
+        KnownZero |= APInt::getSignBit(BitWidth);
+      }
+    // assume(v <=_s c) where c is negative
+    } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_SLE && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      if (RHSKnownOne.isNegative()) {
+        // We know that the sign bit is one.
+        KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
+      }
+    // assume(v <_s c) where c is non-positive
+    } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      if (RHSKnownZero.isAllOnesValue() || RHSKnownOne.isNegative()) {
+        // We know that the sign bit is one.
+        KnownOne |= APInt::getSignBit(BitWidth);
+      }
+    // assume(v <=_u c)
+    } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_ULE && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // Whatever high bits in c are zero are known to be zero.
+      KnownZero |=
+        APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
+    // assume(v <_u c)
+    } else if (match(Arg, m_ICmp(Pred, m_V, m_Value(A))) &&
+               Pred == ICmpInst::ICMP_ULT && isValidAssumeForContext(I, Q)) {
+      APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(A, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, Depth+1, Query(Q, I));
+
+      // Whatever high bits in c are zero are known to be zero (if c is a power
+      // of 2, then one more).
+      if (isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, Depth + 1, Query(Q, I), DL))
+        KnownZero |=
+          APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes()+1);
+      else
+        KnownZero |=
+          APInt::getHighBitsSet(BitWidth, RHSKnownZero.countLeadingOnes());
+    }
+  }
+}
+
+// Compute known bits from a shift operator, including those with a
+// non-constant shift amount. KnownZero and KnownOne are the outputs of this
+// function. KnownZero2 and KnownOne2 are pre-allocated temporaries with the
+// same bit width as KnownZero and KnownOne. KZF and KOF are operator-specific
+// functors that, given the known-zero or known-one bits respectively, and a
+// shift amount, compute the implied known-zero or known-one bits of the shift
+// operator's result respectively for that shift amount. The results from calling
+// KZF and KOF are conservatively combined for all permitted shift amounts.
+template <typename KZFunctor, typename KOFunctor>
+static void computeKnownBitsFromShiftOperator(Operator *I,
+              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
+              APInt &KnownZero2, APInt &KnownOne2,
+              const DataLayout &DL, unsigned Depth, const Query &Q,
+              KZFunctor KZF, KOFunctor KOF) {
+  unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
+
+  if (auto *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+    unsigned ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
+
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    KnownZero = KZF(KnownZero, ShiftAmt);
+    KnownOne  = KOF(KnownOne, ShiftAmt);
     return;
   }
 
-  // Start out not knowing anything.
-  KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
+  computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
 
-  if (Depth == MaxDepth)
-    return;  // Limit search depth.
+  // Note: We cannot use KnownZero.getLimitedValue() here, because if
+  // BitWidth > 64 and any upper bits are known, we'll end up returning the
+  // limit value (which implies all bits are known).
+  uint64_t ShiftAmtKZ = KnownZero.zextOrTrunc(64).getZExtValue();
+  uint64_t ShiftAmtKO = KnownOne.zextOrTrunc(64).getZExtValue();
 
-  Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
-  if (!I) return;
+  // It would be more-clearly correct to use the two temporaries for this
+  // calculation. Reusing the APInts here to prevent unnecessary allocations.
+  KnownZero.clearAllBits(), KnownOne.clearAllBits();
+
+  // If we know the shifter operand is nonzero, we can sometimes infer more
+  // known bits. However this is expensive to compute, so be lazy about it and
+  // only compute it when absolutely necessary.
+  Optional<bool> ShifterOperandIsNonZero;
+
+  // Early exit if we can't constrain any well-defined shift amount.
+  if (!(ShiftAmtKZ & (BitWidth - 1)) && !(ShiftAmtKO & (BitWidth - 1))) {
+    ShifterOperandIsNonZero =
+        isKnownNonZero(I->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
+    if (!*ShifterOperandIsNonZero)
+      return;
+  }
+
+  computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
+
+  KnownZero = KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
+  for (unsigned ShiftAmt = 0; ShiftAmt < BitWidth; ++ShiftAmt) {
+    // Combine the shifted known input bits only for those shift amounts
+    // compatible with its known constraints.
+    if ((ShiftAmt & ~ShiftAmtKZ) != ShiftAmt)
+      continue;
+    if ((ShiftAmt | ShiftAmtKO) != ShiftAmt)
+      continue;
+    // If we know the shifter is nonzero, we may be able to infer more known
+    // bits. This check is sunk down as far as possible to avoid the expensive
+    // call to isKnownNonZero if the cheaper checks above fail.
+    if (ShiftAmt == 0) {
+      if (!ShifterOperandIsNonZero.hasValue())
+        ShifterOperandIsNonZero =
+            isKnownNonZero(I->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
+      if (*ShifterOperandIsNonZero)
+        continue;
+    }
+
+    KnownZero &= KZF(KnownZero2, ShiftAmt);
+    KnownOne  &= KOF(KnownOne2, ShiftAmt);
+  }
+
+  // If there are no compatible shift amounts, then we've proven that the shift
+  // amount must be >= the BitWidth, and the result is undefined. We could
+  // return anything we'd like, but we need to make sure the sets of known bits
+  // stay disjoint (it should be better for some other code to actually
+  // propagate the undef than to pick a value here using known bits).
+  if ((KnownZero & KnownOne) != 0)
+    KnownZero.clearAllBits(), KnownOne.clearAllBits();
+}
+
+static void computeKnownBitsFromOperator(Operator *I, APInt &KnownZero,
+                                         APInt &KnownOne, const DataLayout &DL,
+                                         unsigned Depth, const Query &Q) {
+  unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
 
   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
   switch (I->getOpcode()) {
   default: break;
   case Instruction::Load:
     if (MDNode *MD = cast<LoadInst>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
-      computeMaskedBitsLoad(*MD, KnownZero);
-    return;
+      computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero, KnownOne);
+    break;
   case Instruction::And: {
     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
-    assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    
+    computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
+
     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
     KnownOne &= KnownOne2;
     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
     KnownZero |= KnownZero2;
-    return;
+
+    // and(x, add (x, -1)) is a common idiom that always clears the low bit;
+    // here we handle the more general case of adding any odd number by
+    // matching the form add(x, add(x, y)) where y is odd.
+    // TODO: This could be generalized to clearing any bit set in y where the
+    // following bit is known to be unset in y.
+    Value *Y = nullptr;
+    if (match(I->getOperand(0), m_Add(m_Specific(I->getOperand(1)),
+                                      m_Value(Y))) ||
+        match(I->getOperand(1), m_Add(m_Specific(I->getOperand(0)),
+                                      m_Value(Y)))) {
+      APInt KnownZero3(BitWidth, 0), KnownOne3(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(Y, KnownZero3, KnownOne3, DL, Depth + 1, Q);
+      if (KnownOne3.countTrailingOnes() > 0)
+        KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, 1);
+    }
+    break;
   }
   case Instruction::Or: {
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
-    assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    
+    computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
+
     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
     KnownZero &= KnownZero2;
     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
     KnownOne |= KnownOne2;
-    return;
+    break;
   }
   case Instruction::Xor: {
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
-    assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    
+    computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
+
     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
     KnownZero = KnownZeroOut;
-    return;
+    break;
   }
   case Instruction::Mul: {
     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
-    ComputeMaskedBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
-                         KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
+    computeKnownBitsMul(I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW, KnownZero,
+                        KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q);
     break;
   }
   case Instruction::UDiv: {
     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
     // be less than the denominator.
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
 
     KnownOne2.clearAllBits();
     KnownZero2.clearAllBits();
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
+    computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
       LeadZ = std::min(BitWidth,
                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
 
     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
-    return;
+    break;
   }
   case Instruction::Select:
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD,
-                      Depth+1);
-    assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-    assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
+    computeKnownBits(I->getOperand(2), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
 
     // Only known if known in both the LHS and RHS.
     KnownOne &= KnownOne2;
     KnownZero &= KnownZero2;
-    return;
+    break;
   case Instruction::FPTrunc:
   case Instruction::FPExt:
   case Instruction::FPToUI:
   case Instruction::FPToSI:
   case Instruction::SIToFP:
   case Instruction::UIToFP:
-    return; // Can't work with floating point.
+    break; // Can't work with floating point.
   case Instruction::PtrToInt:
   case Instruction::IntToPtr:
-    // We can't handle these if we don't know the pointer size.
-    if (!TD) return;
+  case Instruction::AddrSpaceCast: // Pointers could be different sizes.
     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
   case Instruction::ZExt:
   case Instruction::Trunc: {
@@ -433,38 +1166,38 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
     unsigned SrcBitWidth;
     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
     // which fall through here.
-    SrcBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
+    SrcBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(SrcTy->getScalarType());
 
     assert(SrcBitWidth && "SrcBitWidth can't be zero");
     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
     KnownZero = KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
     KnownOne = KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
     // Any top bits are known to be zero.
     if (BitWidth > SrcBitWidth)
       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
-    return;
+    break;
   }
   case Instruction::BitCast: {
     Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
-    if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy()) &&
+    if ((SrcTy->isIntegerTy() || SrcTy->isPointerTy() ||
+         SrcTy->isFloatingPointTy()) &&
         // TODO: For now, not handling conversions like:
         // (bitcast i64 %x to <2 x i32>)
         !I->getType()->isVectorTy()) {
-      ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-      return;
+      computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+      break;
     }
     break;
   }
   case Instruction::SExt: {
     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
     unsigned SrcBitWidth = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
-      
+
     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-    assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 
@@ -474,68 +1207,68 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
-    return;
+    break;
   }
-  case Instruction::Shl:
+  case Instruction::Shl: {
     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
-    if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
-      uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
-      ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-      assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-      KnownZero <<= ShiftAmt;
-      KnownOne  <<= ShiftAmt;
-      KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
-      return;
-    }
+    auto KZF = [BitWidth](const APInt &KnownZero, unsigned ShiftAmt) {
+      return (KnownZero << ShiftAmt) |
+             APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // Low bits known 0.
+    };
+
+    auto KOF = [BitWidth](const APInt &KnownOne, unsigned ShiftAmt) {
+      return KnownOne << ShiftAmt;
+    };
+
+    computeKnownBitsFromShiftOperator(I, KnownZero, KnownOne,
+                                      KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q,
+                                      KZF, KOF);
     break;
-  case Instruction::LShr:
+  }
+  case Instruction::LShr: {
     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
-    if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
-      // Compute the new bits that are at the top now.
-      uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
-      
-      // Unsigned shift right.
-      ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero,KnownOne, TD, Depth+1);
-      assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-      KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
-      KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
-      // high bits known zero.
-      KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
-      return;
-    }
+    auto KZF = [BitWidth](const APInt &KnownZero, unsigned ShiftAmt) {
+      return APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt) |
+             // High bits known zero.
+             APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
+    };
+
+    auto KOF = [BitWidth](const APInt &KnownOne, unsigned ShiftAmt) {
+      return APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
+    };
+
+    computeKnownBitsFromShiftOperator(I, KnownZero, KnownOne,
+                                      KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q,
+                                      KZF, KOF);
     break;
-  case Instruction::AShr:
+  }
+  case Instruction::AShr: {
     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
-    if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
-      // Compute the new bits that are at the top now.
-      uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
-      
-      // Signed shift right.
-      ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-      assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
-      KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
-      KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
-        
-      APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
-      if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
-        KnownZero |= HighBits;
-      else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
-        KnownOne |= HighBits;
-      return;
-    }
+    auto KZF = [BitWidth](const APInt &KnownZero, unsigned ShiftAmt) {
+      return APIntOps::ashr(KnownZero, ShiftAmt);
+    };
+
+    auto KOF = [BitWidth](const APInt &KnownOne, unsigned ShiftAmt) {
+      return APIntOps::ashr(KnownOne, ShiftAmt);
+    };
+
+    computeKnownBitsFromShiftOperator(I, KnownZero, KnownOne,
+                                      KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q,
+                                      KZF, KOF);
     break;
+  }
   case Instruction::Sub: {
     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
-    ComputeMaskedBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
-                            KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
-                            Depth);
+    computeKnownBitsAddSub(false, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
+                           KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL,
+                           Depth, Q);
     break;
   }
   case Instruction::Add: {
     bool NSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap();
-    ComputeMaskedBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
-                            KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD,
-                            Depth);
+    computeKnownBitsAddSub(true, I->getOperand(0), I->getOperand(1), NSW,
+                           KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL,
+                           Depth, Q);
     break;
   }
   case Instruction::SRem:
@@ -543,7 +1276,8 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
       APInt RA = Rem->getValue().abs();
       if (RA.isPowerOf2()) {
         APInt LowBits = RA - 1;
-        ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
+        computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1,
+                         Q);
 
         // The low bits of the first operand are unchanged by the srem.
         KnownZero = KnownZero2 & LowBits;
@@ -559,7 +1293,7 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
         if (KnownOne2[BitWidth-1] && ((KnownOne2 & LowBits) != 0))
           KnownOne |= ~LowBits;
 
-        assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
+        assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
       }
     }
 
@@ -567,8 +1301,8 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
     // remainder is zero.
     if (KnownZero.isNonNegative()) {
       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
-      ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, TD,
-                        Depth+1);
+      computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL,
+                       Depth + 1, Q);
       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
       if (LHSKnownZero.isNegative())
         KnownZero.setBit(BitWidth - 1);
@@ -580,9 +1314,8 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
       APInt RA = Rem->getValue();
       if (RA.isPowerOf2()) {
         APInt LowBits = (RA - 1);
-        ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD,
-                          Depth+1);
-        assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
+        computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1,
+                         Q);
         KnownZero |= ~LowBits;
         KnownOne &= LowBits;
         break;
@@ -591,8 +1324,8 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 
     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
     // zero bits in either operand must also exist in the result.
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    computeKnownBits(I->getOperand(1), KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
 
     unsigned Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
@@ -602,21 +1335,21 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
   }
 
   case Instruction::Alloca: {
-    AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(V);
+    AllocaInst *AI = cast<AllocaInst>(I);
     unsigned Align = AI->getAlignment();
-    if (Align == 0 && TD)
-      Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
-    
+    if (Align == 0)
+      Align = DL.getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
+
     if (Align > 0)
-      KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, CountTrailingZeros_32(Align));
+      KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
     break;
   }
   case Instruction::GetElementPtr: {
     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
     // to determine if we can prove known low zero bits.
     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
-    ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD,
-                      Depth+1);
+    computeKnownBits(I->getOperand(0), LocalKnownZero, LocalKnownOne, DL,
+                     Depth + 1, Q);
     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
 
     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
@@ -624,26 +1357,38 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
       Value *Index = I->getOperand(i);
       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
         // Handle struct member offset arithmetic.
-        if (!TD) return;
-        const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
+
+        // Handle case when index is vector zeroinitializer
+        Constant *CIndex = cast<Constant>(Index);
+        if (CIndex->isZeroValue())
+          continue;
+
+        if (CIndex->getType()->isVectorTy())
+          Index = CIndex->getSplatValue();
+
         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
+        const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
-        TrailZ = std::min(TrailZ,
-                          CountTrailingZeros_64(Offset));
+        TrailZ = std::min<unsigned>(TrailZ,
+                                    countTrailingZeros(Offset));
       } else {
         // Handle array index arithmetic.
         Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
-        if (!IndexedTy->isSized()) return;
+        if (!IndexedTy->isSized()) {
+          TrailZ = 0;
+          break;
+        }
         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getScalarSizeInBits();
-        uint64_t TypeSize = TD ? TD->getTypeAllocSize(IndexedTy) : 1;
+        uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(IndexedTy);
         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
-        ComputeMaskedBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, TD, Depth+1);
+        computeKnownBits(Index, LocalKnownZero, LocalKnownOne, DL, Depth + 1,
+                         Q);
         TrailZ = std::min(TrailZ,
-                          unsigned(CountTrailingZeros_64(TypeSize) +
+                          unsigned(countTrailingZeros(TypeSize) +
                                    LocalKnownZero.countTrailingOnes()));
       }
     }
-    
+
     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ);
     break;
   }
@@ -679,11 +1424,11 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
             break;
           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
           // zero bits.
-          ComputeMaskedBits(R, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth+1);
+          computeKnownBits(R, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth + 1, Q);
 
           // We need to take the minimum number of known bits
           APInt KnownZero3(KnownZero), KnownOne3(KnownOne);
-          ComputeMaskedBits(L, KnownZero3, KnownOne3, TD, Depth+1);
+          computeKnownBits(L, KnownZero3, KnownOne3, DL, Depth + 1, Q);
 
           KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
                                            std::min(KnownZero2.countTrailingOnes(),
@@ -695,7 +1440,7 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 
     // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
     if (P->getNumIncomingValues() == 0)
-      return;
+      break;
 
     // Otherwise take the unions of the known bit sets of the operands,
     // taking conservative care to avoid excessive recursion.
@@ -706,16 +1451,16 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 
       KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
       KnownOne = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
-      for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+      for (Value *IncValue : P->incoming_values()) {
         // Skip direct self references.
-        if (P->getIncomingValue(i) == P) continue;
+        if (IncValue == P) continue;
 
         KnownZero2 = APInt(BitWidth, 0);
         KnownOne2 = APInt(BitWidth, 0);
         // Recurse, but cap the recursion to one level, because we don't
         // want to waste time spinning around in loops.
-        ComputeMaskedBits(P->getIncomingValue(i), KnownZero2, KnownOne2, TD,
-                          MaxDepth-1);
+        computeKnownBits(IncValue, KnownZero2, KnownOne2, DL,
+                         MaxDepth - 1, Q);
         KnownZero &= KnownZero2;
         KnownOne &= KnownOne2;
         // If all bits have been ruled out, there's no need to check
@@ -727,26 +1472,53 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
     break;
   }
   case Instruction::Call:
+  case Instruction::Invoke:
+    if (MDNode *MD = cast<Instruction>(I)->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
+      computeKnownBitsFromRangeMetadata(*MD, KnownZero, KnownOne);
+    // If a range metadata is attached to this IntrinsicInst, intersect the
+    // explicit range specified by the metadata and the implicit range of
+    // the intrinsic.
     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
       switch (II->getIntrinsicID()) {
       default: break;
+      case Intrinsic::bswap:
+        computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL,
+                         Depth + 1, Q);
+        KnownZero |= KnownZero2.byteSwap();
+        KnownOne |= KnownOne2.byteSwap();
+        break;
       case Intrinsic::ctlz:
       case Intrinsic::cttz: {
         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
         // If this call is undefined for 0, the result will be less than 2^n.
         if (II->getArgOperand(1) == ConstantInt::getTrue(II->getContext()))
           LowBits -= 1;
-        KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
+        KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
         break;
       }
       case Intrinsic::ctpop: {
-        unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
-        KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
+        computeKnownBits(I->getOperand(0), KnownZero2, KnownOne2, DL,
+                         Depth + 1, Q);
+        // We can bound the space the count needs.  Also, bits known to be zero
+        // can't contribute to the population.
+        unsigned BitsPossiblySet = BitWidth - KnownZero2.countPopulation();
+        unsigned LeadingZeros =
+          APInt(BitWidth, BitsPossiblySet).countLeadingZeros();
+        assert(LeadingZeros <= BitWidth);
+        KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadingZeros);
+        KnownOne &= ~KnownZero;
+        // TODO: we could bound KnownOne using the lower bound on the number
+        // of bits which might be set provided by popcnt KnownOne2.
+        break;
+      }
+      case Intrinsic::fabs: {
+        Type *Ty = II->getType();
+        APInt SignBit = APInt::getSignBit(Ty->getScalarSizeInBits());
+        KnownZero |= APInt::getSplat(Ty->getPrimitiveSizeInBits(), SignBit);
         break;
       }
-      case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_8:
       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
-        KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
+        KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(64, 32);
         break;
       }
     }
@@ -760,21 +1532,21 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
         default: break;
         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
-          ComputeMaskedBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
-                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
-                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
+          computeKnownBitsAddSub(true, II->getArgOperand(0),
+                                 II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
+                                 KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q);
           break;
         case Intrinsic::usub_with_overflow:
         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
-          ComputeMaskedBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
-                                  II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
-                                  KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
+          computeKnownBitsAddSub(false, II->getArgOperand(0),
+                                 II->getArgOperand(1), false, KnownZero,
+                                 KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL, Depth, Q);
           break;
         case Intrinsic::umul_with_overflow:
         case Intrinsic::smul_with_overflow:
-          ComputeMaskedBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1),
-                               false, KnownZero, KnownOne,
-                               KnownZero2, KnownOne2, TD, Depth);
+          computeKnownBitsMul(II->getArgOperand(0), II->getArgOperand(1), false,
+                              KnownZero, KnownOne, KnownZero2, KnownOne2, DL,
+                              Depth, Q);
           break;
         }
       }
@@ -782,11 +1554,154 @@ void llvm::ComputeMaskedBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
   }
 }
 
-/// ComputeSignBit - Determine whether the sign bit is known to be zero or
-/// one.  Convenience wrapper around ComputeMaskedBits.
-void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
-                          const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
-  unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
+static unsigned getAlignment(const Value *V, const DataLayout &DL) {
+  unsigned Align = 0;
+  if (auto *GO = dyn_cast<GlobalObject>(V)) {
+    Align = GO->getAlignment();
+    if (Align == 0) {
+      if (auto *GVar = dyn_cast<GlobalVariable>(GO)) {
+        Type *ObjectType = GVar->getType()->getElementType();
+        if (ObjectType->isSized()) {
+          // If the object is defined in the current Module, we'll be giving
+          // it the preferred alignment. Otherwise, we have to assume that it
+          // may only have the minimum ABI alignment.
+          if (GVar->isStrongDefinitionForLinker())
+            Align = DL.getPreferredAlignment(GVar);
+          else
+            Align = DL.getABITypeAlignment(ObjectType);
+        }
+      }
+    }
+  } else if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
+    Align = A->getType()->isPointerTy() ? A->getParamAlignment() : 0;
+
+    if (!Align && A->hasStructRetAttr()) {
+      // An sret parameter has at least the ABI alignment of the return type.
+      Type *EltTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
+      if (EltTy->isSized())
+        Align = DL.getABITypeAlignment(EltTy);
+    }
+  } else if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V))
+    Align = AI->getAlignment();
+  else if (auto CS = ImmutableCallSite(V))
+    Align = CS.getAttributes().getParamAlignment(AttributeSet::ReturnIndex);
+  else if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
+    if (MDNode *MD = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_align)) {
+      ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(0));
+      Align = CI->getLimitedValue();
+    }
+
+  return Align;
+}
+
+/// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
+/// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
+///
+/// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
+/// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
+/// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
+/// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
+/// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
+/// this won't lose us code quality.
+///
+/// This function is defined on values with integer type, values with pointer
+/// type, and vectors of integers.  In the case
+/// where V is a vector, known zero, and known one values are the
+/// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
+/// for all of the elements in the vector.
+void computeKnownBits(Value *V, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
+                      const DataLayout &DL, unsigned Depth, const Query &Q) {
+  assert(V && "No Value?");
+  assert(Depth <= MaxDepth && "Limit Search Depth");
+  unsigned BitWidth = KnownZero.getBitWidth();
+
+  assert((V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
+          V->getType()->isFPOrFPVectorTy() ||
+          V->getType()->getScalarType()->isPointerTy()) &&
+         "Not integer, floating point, or pointer type!");
+  assert((DL.getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) == BitWidth) &&
+         (!V->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
+          V->getType()->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
+         KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
+         KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
+         "V, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
+
+  if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
+    // We know all of the bits for a constant!
+    KnownOne = CI->getValue();
+    KnownZero = ~KnownOne;
+    return;
+  }
+  // Null and aggregate-zero are all-zeros.
+  if (isa<ConstantPointerNull>(V) ||
+      isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
+    KnownOne.clearAllBits();
+    KnownZero = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
+    return;
+  }
+  // Handle a constant vector by taking the intersection of the known bits of
+  // each element.  There is no real need to handle ConstantVector here, because
+  // we don't handle undef in any particularly useful way.
+  if (ConstantDataSequential *CDS = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
+    // We know that CDS must be a vector of integers. Take the intersection of
+    // each element.
+    KnownZero.setAllBits(); KnownOne.setAllBits();
+    APInt Elt(KnownZero.getBitWidth(), 0);
+    for (unsigned i = 0, e = CDS->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      Elt = CDS->getElementAsInteger(i);
+      KnownZero &= ~Elt;
+      KnownOne &= Elt;
+    }
+    return;
+  }
+
+  // Start out not knowing anything.
+  KnownZero.clearAllBits(); KnownOne.clearAllBits();
+
+  // Limit search depth.
+  // All recursive calls that increase depth must come after this.
+  if (Depth == MaxDepth)
+    return;
+
+  // A weak GlobalAlias is totally unknown. A non-weak GlobalAlias has
+  // the bits of its aliasee.
+  if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
+    if (!GA->mayBeOverridden())
+      computeKnownBits(GA->getAliasee(), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1, Q);
+    return;
+  }
+
+  if (Operator *I = dyn_cast<Operator>(V))
+    computeKnownBitsFromOperator(I, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
+
+  // Aligned pointers have trailing zeros - refine KnownZero set
+  if (V->getType()->isPointerTy()) {
+    unsigned Align = getAlignment(V, DL);
+    if (Align)
+      KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, countTrailingZeros(Align));
+  }
+
+  // computeKnownBitsFromAssume and computeKnownBitsFromDominatingCondition
+  // strictly refines KnownZero and KnownOne. Therefore, we run them after
+  // computeKnownBitsFromOperator.
+
+  // Check whether a nearby assume intrinsic can determine some known bits.
+  computeKnownBitsFromAssume(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
+
+  // Check whether there's a dominating condition which implies something about
+  // this value at the given context.
+  if (EnableDomConditions && Depth <= DomConditionsMaxDepth)
+    computeKnownBitsFromDominatingCondition(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth,
+                                            Q);
+
+  assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?");
+}
+
+/// Determine whether the sign bit is known to be zero or one.
+/// Convenience wrapper around computeKnownBits.
+void ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
+                    const DataLayout &DL, unsigned Depth, const Query &Q) {
+  unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), DL);
   if (!BitWidth) {
     KnownZero = false;
     KnownOne = false;
@@ -794,16 +1709,17 @@ void llvm::ComputeSignBit(Value *V, bool &KnownZero, bool &KnownOne,
   }
   APInt ZeroBits(BitWidth, 0);
   APInt OneBits(BitWidth, 0);
-  ComputeMaskedBits(V, ZeroBits, OneBits, TD, Depth);
+  computeKnownBits(V, ZeroBits, OneBits, DL, Depth, Q);
   KnownOne = OneBits[BitWidth - 1];
   KnownZero = ZeroBits[BitWidth - 1];
 }
 
-/// isKnownToBeAPowerOfTwo - Return true if the given value is known to have exactly one
+/// Return true if the given value is known to have exactly one
 /// bit set when defined. For vectors return true if every element is known to
-/// be a power of two when defined.  Supports values with integer or pointer
+/// be a power of two when defined. Supports values with integer or pointer
 /// types and vectors of integers.
-bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth) {
+bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth,
+                            const Query &Q, const DataLayout &DL) {
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
     if (C->isNullValue())
       return OrZero;
@@ -826,23 +1742,23 @@ bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth) {
   if (Depth++ == MaxDepth)
     return false;
 
-  Value *X = 0, *Y = 0;
+  Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
   // A shift of a power of two is a power of two or zero.
   if (OrZero && (match(V, m_Shl(m_Value(X), m_Value())) ||
                  match(V, m_Shr(m_Value(X), m_Value()))))
-    return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth);
+    return isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/ true, Depth, Q, DL);
 
   if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(V))
-    return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth);
+    return isKnownToBeAPowerOfTwo(ZI->getOperand(0), OrZero, Depth, Q, DL);
 
   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V))
-    return isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth) &&
-      isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth);
+    return isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getTrueValue(), OrZero, Depth, Q, DL) &&
+           isKnownToBeAPowerOfTwo(SI->getFalseValue(), OrZero, Depth, Q, DL);
 
   if (OrZero && match(V, m_And(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
     // A power of two and'd with anything is a power of two or zero.
-    if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/true, Depth) ||
-        isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/true, Depth))
+    if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/ true, Depth, Q, DL) ||
+        isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/ true, Depth, Q, DL))
       return true;
     // X & (-X) is always a power of two or zero.
     if (match(X, m_Neg(m_Specific(Y))) || match(Y, m_Neg(m_Specific(X))))
@@ -850,12 +1766,44 @@ bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth) {
     return false;
   }
 
+  // Adding a power-of-two or zero to the same power-of-two or zero yields
+  // either the original power-of-two, a larger power-of-two or zero.
+  if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
+    OverflowingBinaryOperator *VOBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
+    if (OrZero || VOBO->hasNoUnsignedWrap() || VOBO->hasNoSignedWrap()) {
+      if (match(X, m_And(m_Specific(Y), m_Value())) ||
+          match(X, m_And(m_Value(), m_Specific(Y))))
+        if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, OrZero, Depth, Q, DL))
+          return true;
+      if (match(Y, m_And(m_Specific(X), m_Value())) ||
+          match(Y, m_And(m_Value(), m_Specific(X))))
+        if (isKnownToBeAPowerOfTwo(X, OrZero, Depth, Q, DL))
+          return true;
+
+      unsigned BitWidth = V->getType()->getScalarSizeInBits();
+      APInt LHSZeroBits(BitWidth, 0), LHSOneBits(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(X, LHSZeroBits, LHSOneBits, DL, Depth, Q);
+
+      APInt RHSZeroBits(BitWidth, 0), RHSOneBits(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(Y, RHSZeroBits, RHSOneBits, DL, Depth, Q);
+      // If i8 V is a power of two or zero:
+      //  ZeroBits: 1 1 1 0 1 1 1 1
+      // ~ZeroBits: 0 0 0 1 0 0 0 0
+      if ((~(LHSZeroBits & RHSZeroBits)).isPowerOf2())
+        // If OrZero isn't set, we cannot give back a zero result.
+        // Make sure either the LHS or RHS has a bit set.
+        if (OrZero || RHSOneBits.getBoolValue() || LHSOneBits.getBoolValue())
+          return true;
+    }
+  }
+
   // An exact divide or right shift can only shift off zero bits, so the result
   // is a power of two only if the first operand is a power of two and not
   // copying a sign bit (sdiv int_min, 2).
   if (match(V, m_Exact(m_LShr(m_Value(), m_Value()))) ||
       match(V, m_Exact(m_UDiv(m_Value(), m_Value())))) {
-    return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero, Depth);
+    return isKnownToBeAPowerOfTwo(cast<Operator>(V)->getOperand(0), OrZero,
+                                  Depth, Q, DL);
   }
 
   return false;
@@ -867,8 +1815,8 @@ bool llvm::isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, bool OrZero, unsigned Depth) {
 /// to be non-null.
 ///
 /// Currently this routine does not support vector GEPs.
-static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
-                              unsigned Depth) {
+static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout &DL,
+                              unsigned Depth, const Query &Q) {
   if (!GEP->isInBounds() || GEP->getPointerAddressSpace() != 0)
     return false;
 
@@ -877,13 +1825,9 @@ static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
 
   // If the base pointer is non-null, we cannot walk to a null address with an
   // inbounds GEP in address space zero.
-  if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth))
+  if (isKnownNonZero(GEP->getPointerOperand(), DL, Depth, Q))
     return true;
 
-  // Past this, if we don't have DataLayout, we can't do much.
-  if (!DL)
-    return false;
-
   // Walk the GEP operands and see if any operand introduces a non-zero offset.
   // If so, then the GEP cannot produce a null pointer, as doing so would
   // inherently violate the inbounds contract within address space zero.
@@ -893,7 +1837,7 @@ static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
       ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
-      const StructLayout *SL = DL->getStructLayout(STy);
+      const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
       uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
       if (ElementOffset > 0)
         return true;
@@ -901,7 +1845,7 @@ static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
     }
 
     // If we have a zero-sized type, the index doesn't matter. Keep looping.
-    if (DL->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
+    if (DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) == 0)
       continue;
 
     // Fast path the constant operand case both for efficiency and so we don't
@@ -920,18 +1864,38 @@ static bool isGEPKnownNonNull(GEPOperator *GEP, const DataLayout *DL,
     if (Depth++ >= MaxDepth)
       continue;
 
-    if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth))
+    if (isKnownNonZero(GTI.getOperand(), DL, Depth, Q))
       return true;
   }
 
   return false;
 }
 
-/// isKnownNonZero - Return true if the given value is known to be non-zero
-/// when defined.  For vectors return true if every element is known to be
-/// non-zero when defined.  Supports values with integer or pointer type and
-/// vectors of integers.
-bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
+/// Does the 'Range' metadata (which must be a valid MD_range operand list)
+/// ensure that the value it's attached to is never Value?  'RangeType' is
+/// is the type of the value described by the range.
+static bool rangeMetadataExcludesValue(MDNode* Ranges,
+                                       const APInt& Value) {
+  const unsigned NumRanges = Ranges->getNumOperands() / 2;
+  assert(NumRanges >= 1);
+  for (unsigned i = 0; i < NumRanges; ++i) {
+    ConstantInt *Lower =
+        mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 0));
+    ConstantInt *Upper =
+        mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges->getOperand(2 * i + 1));
+    ConstantRange Range(Lower->getValue(), Upper->getValue());
+    if (Range.contains(Value))
+      return false;
+  }
+  return true;
+}
+
+/// Return true if the given value is known to be non-zero when defined.
+/// For vectors return true if every element is known to be non-zero when
+/// defined. Supports values with integer or pointer type and vectors of
+/// integers.
+bool isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                    const Query &Q) {
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
     if (C->isNullValue())
       return false;
@@ -942,27 +1906,41 @@ bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
     return false;
   }
 
+  if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
+    if (MDNode *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
+      // If the possible ranges don't contain zero, then the value is
+      // definitely non-zero.
+      if (IntegerType* Ty = dyn_cast<IntegerType>(V->getType())) {
+        const APInt ZeroValue(Ty->getBitWidth(), 0);
+        if (rangeMetadataExcludesValue(Ranges, ZeroValue))
+          return true;
+      }
+    }
+  }
+
   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
   if (Depth++ >= MaxDepth)
     return false;
 
   // Check for pointer simplifications.
   if (V->getType()->isPointerTy()) {
+    if (isKnownNonNull(V))
+      return true; 
     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
-      if (isGEPKnownNonNull(GEP, TD, Depth))
+      if (isGEPKnownNonNull(GEP, DL, Depth, Q))
         return true;
   }
 
-  unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType(), TD);
+  unsigned BitWidth = getBitWidth(V->getType()->getScalarType(), DL);
 
   // X | Y != 0 if X != 0 or Y != 0.
-  Value *X = 0, *Y = 0;
+  Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
   if (match(V, m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))
-    return isKnownNonZero(X, TD, Depth) || isKnownNonZero(Y, TD, Depth);
+    return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q) || isKnownNonZero(Y, DL, Depth, Q);
 
   // ext X != 0 if X != 0.
   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V))
-    return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), TD, Depth);
+    return isKnownNonZero(cast<Instruction>(V)->getOperand(0), DL, Depth, Q);
 
   // shl X, Y != 0 if X is odd.  Note that the value of the shift is undefined
   // if the lowest bit is shifted off the end.
@@ -970,11 +1948,11 @@ bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
     // shl nuw can't remove any non-zero bits.
     OverflowingBinaryOperator *BO = cast<OverflowingBinaryOperator>(V);
     if (BO->hasNoUnsignedWrap())
-      return isKnownNonZero(X, TD, Depth);
+      return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
 
     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
-    ComputeMaskedBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
+    computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
     if (KnownOne[0])
       return true;
   }
@@ -984,28 +1962,45 @@ bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
     // shr exact can only shift out zero bits.
     PossiblyExactOperator *BO = cast<PossiblyExactOperator>(V);
     if (BO->isExact())
-      return isKnownNonZero(X, TD, Depth);
+      return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
 
     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
-    ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth);
+    ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, DL, Depth, Q);
     if (XKnownNegative)
       return true;
+
+    // If the shifter operand is a constant, and all of the bits shifted
+    // out are known to be zero, and X is known non-zero then at least one
+    // non-zero bit must remain.
+    if (ConstantInt *Shift = dyn_cast<ConstantInt>(Y)) {
+      APInt KnownZero(BitWidth, 0);
+      APInt KnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
+      
+      auto ShiftVal = Shift->getLimitedValue(BitWidth - 1);
+      // Is there a known one in the portion not shifted out?
+      if (KnownOne.countLeadingZeros() < BitWidth - ShiftVal)
+        return true;
+      // Are all the bits to be shifted out known zero?
+      if (KnownZero.countTrailingOnes() >= ShiftVal)
+        return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
+    }
   }
   // div exact can only produce a zero if the dividend is zero.
   else if (match(V, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Value())))) {
-    return isKnownNonZero(X, TD, Depth);
+    return isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q);
   }
   // X + Y.
   else if (match(V, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
     bool XKnownNonNegative, XKnownNegative;
     bool YKnownNonNegative, YKnownNegative;
-    ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, TD, Depth);
-    ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, TD, Depth);
+    ComputeSignBit(X, XKnownNonNegative, XKnownNegative, DL, Depth, Q);
+    ComputeSignBit(Y, YKnownNonNegative, YKnownNegative, DL, Depth, Q);
 
     // If X and Y are both non-negative (as signed values) then their sum is not
     // zero unless both X and Y are zero.
     if (XKnownNonNegative && YKnownNonNegative)
-      if (isKnownNonZero(X, TD, Depth) || isKnownNonZero(Y, TD, Depth))
+      if (isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q) || isKnownNonZero(Y, DL, Depth, Q))
         return true;
 
     // If X and Y are both negative (as signed values) then their sum is not
@@ -1016,20 +2011,22 @@ bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
       APInt Mask = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
       // The sign bit of X is set.  If some other bit is set then X is not equal
       // to INT_MIN.
-      ComputeMaskedBits(X, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
+      computeKnownBits(X, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
       if ((KnownOne & Mask) != 0)
         return true;
       // The sign bit of Y is set.  If some other bit is set then Y is not equal
       // to INT_MIN.
-      ComputeMaskedBits(Y, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
+      computeKnownBits(Y, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
       if ((KnownOne & Mask) != 0)
         return true;
     }
 
     // The sum of a non-negative number and a power of two is not zero.
-    if (XKnownNonNegative && isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/false, Depth))
+    if (XKnownNonNegative &&
+        isKnownToBeAPowerOfTwo(Y, /*OrZero*/ false, Depth, Q, DL))
       return true;
-    if (YKnownNonNegative && isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/false, Depth))
+    if (YKnownNonNegative &&
+        isKnownToBeAPowerOfTwo(X, /*OrZero*/ false, Depth, Q, DL))
       return true;
   }
   // X * Y.
@@ -1038,76 +2035,188 @@ bool llvm::isKnownNonZero(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
     // If X and Y are non-zero then so is X * Y as long as the multiplication
     // does not overflow.
     if ((BO->hasNoSignedWrap() || BO->hasNoUnsignedWrap()) &&
-        isKnownNonZero(X, TD, Depth) && isKnownNonZero(Y, TD, Depth))
+        isKnownNonZero(X, DL, Depth, Q) && isKnownNonZero(Y, DL, Depth, Q))
       return true;
   }
   // (C ? X : Y) != 0 if X != 0 and Y != 0.
   else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
-    if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), TD, Depth) &&
-        isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), TD, Depth))
+    if (isKnownNonZero(SI->getTrueValue(), DL, Depth, Q) &&
+        isKnownNonZero(SI->getFalseValue(), DL, Depth, Q))
       return true;
   }
+  // PHI
+  else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
+    // Try and detect a recurrence that monotonically increases from a
+    // starting value, as these are common as induction variables.
+    if (PN->getNumIncomingValues() == 2) {
+      Value *Start = PN->getIncomingValue(0);
+      Value *Induction = PN->getIncomingValue(1);
+      if (isa<ConstantInt>(Induction) && !isa<ConstantInt>(Start))
+        std::swap(Start, Induction);
+      if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Start)) {
+        if (!C->isZero() && !C->isNegative()) {
+          ConstantInt *X;
+          if ((match(Induction, m_NSWAdd(m_Specific(PN), m_ConstantInt(X))) ||
+               match(Induction, m_NUWAdd(m_Specific(PN), m_ConstantInt(X)))) &&
+              !X->isNegative())
+            return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
 
   if (!BitWidth) return false;
   APInt KnownZero(BitWidth, 0);
   APInt KnownOne(BitWidth, 0);
-  ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
+  computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
   return KnownOne != 0;
 }
 
-/// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
-/// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
-/// for bits that V cannot have.
+/// Return true if V2 == V1 + X, where X is known non-zero.
+static bool isAddOfNonZero(Value *V1, Value *V2, const DataLayout &DL,
+                           const Query &Q) {
+  BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(V1);
+  if (!BO || BO->getOpcode() != Instruction::Add)
+    return false;
+  Value *Op = nullptr;
+  if (V2 == BO->getOperand(0))
+    Op = BO->getOperand(1);
+  else if (V2 == BO->getOperand(1))
+    Op = BO->getOperand(0);
+  else
+    return false;
+  return isKnownNonZero(Op, DL, 0, Q);
+}
+
+/// Return true if it is known that V1 != V2.
+static bool isKnownNonEqual(Value *V1, Value *V2, const DataLayout &DL,
+                            const Query &Q) {
+  if (V1->getType()->isVectorTy() || V1 == V2)
+    return false;
+  if (V1->getType() != V2->getType())
+    // We can't look through casts yet.
+    return false;
+  if (isAddOfNonZero(V1, V2, DL, Q) || isAddOfNonZero(V2, V1, DL, Q))
+    return true;
+
+  if (IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(V1->getType())) {
+    // Are any known bits in V1 contradictory to known bits in V2? If V1
+    // has a known zero where V2 has a known one, they must not be equal.
+    auto BitWidth = Ty->getBitWidth();
+    APInt KnownZero1(BitWidth, 0);
+    APInt KnownOne1(BitWidth, 0);
+    computeKnownBits(V1, KnownZero1, KnownOne1, DL, 0, Q);
+    APInt KnownZero2(BitWidth, 0);
+    APInt KnownOne2(BitWidth, 0);
+    computeKnownBits(V2, KnownZero2, KnownOne2, DL, 0, Q);
+
+    auto OppositeBits = (KnownZero1 & KnownOne2) | (KnownZero2 & KnownOne1);
+    if (OppositeBits.getBoolValue())
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use this predicate to
+/// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
+/// cannot have.
 ///
 /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
-/// type (but only if TD is non-null), and vectors of integers.  In the case
+/// type, and vectors of integers.  In the case
 /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
 /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
 /// for all of the elements in the vector.
-bool llvm::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask,
-                             const DataLayout *TD, unsigned Depth) {
+bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, const DataLayout &DL,
+                       unsigned Depth, const Query &Q) {
   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
-  ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
-  assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
+  computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
   return (KnownZero & Mask) == Mask;
 }
 
 
 
-/// ComputeNumSignBits - Return the number of times the sign bit of the
-/// register is replicated into the other bits.  We know that at least 1 bit
-/// is always equal to the sign bit (itself), but other cases can give us
-/// information.  For example, immediately after an "ashr X, 2", we know that
-/// the top 3 bits are all equal to each other, so we return 3.
+/// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
+/// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign bit
+/// (itself), but other cases can give us information. For example, immediately
+/// after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all equal to each
+/// other, so we return 3.
 ///
 /// 'Op' must have a scalar integer type.
 ///
-unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
-                                  unsigned Depth) {
-  assert((TD || V->getType()->isIntOrIntVectorTy()) &&
-         "ComputeNumSignBits requires a DataLayout object to operate "
-         "on non-integer values!");
-  Type *Ty = V->getType();
-  unsigned TyBits = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType()) :
-                         Ty->getScalarSizeInBits();
+unsigned ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                            const Query &Q) {
+  unsigned TyBits = DL.getTypeSizeInBits(V->getType()->getScalarType());
   unsigned Tmp, Tmp2;
   unsigned FirstAnswer = 1;
 
-  // Note that ConstantInt is handled by the general ComputeMaskedBits case
+  // Note that ConstantInt is handled by the general computeKnownBits case
   // below.
 
   if (Depth == 6)
     return 1;  // Limit search depth.
-  
+
   Operator *U = dyn_cast<Operator>(V);
   switch (Operator::getOpcode(V)) {
   default: break;
   case Instruction::SExt:
     Tmp = TyBits - U->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
-    return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1) + Tmp;
-    
+    return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q) + Tmp;
+
+  case Instruction::SDiv: {
+    const APInt *Denominator;
+    // sdiv X, C -> adds log(C) sign bits.
+    if (match(U->getOperand(1), m_APInt(Denominator))) {
+
+      // Ignore non-positive denominator.
+      if (!Denominator->isStrictlyPositive())
+        break;
+
+      // Calculate the incoming numerator bits.
+      unsigned NumBits = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
+
+      // Add floor(log(C)) bits to the numerator bits.
+      return std::min(TyBits, NumBits + Denominator->logBase2());
+    }
+    break;
+  }
+
+  case Instruction::SRem: {
+    const APInt *Denominator;
+    // srem X, C -> we know that the result is within [-C+1,C) when C is a
+    // positive constant.  This let us put a lower bound on the number of sign
+    // bits.
+    if (match(U->getOperand(1), m_APInt(Denominator))) {
+
+      // Ignore non-positive denominator.
+      if (!Denominator->isStrictlyPositive())
+        break;
+
+      // Calculate the incoming numerator bits. SRem by a positive constant
+      // can't lower the number of sign bits.
+      unsigned NumrBits =
+          ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
+
+      // Calculate the leading sign bit constraints by examining the
+      // denominator.  Given that the denominator is positive, there are two
+      // cases:
+      //
+      //  1. the numerator is positive.  The result range is [0,C) and [0,C) u<
+      //     (1 << ceilLogBase2(C)).
+      //
+      //  2. the numerator is negative.  Then the result range is (-C,0] and
+      //     integers in (-C,0] are either 0 or >u (-1 << ceilLogBase2(C)).
+      //
+      // Thus a lower bound on the number of sign bits is `TyBits -
+      // ceilLogBase2(C)`.
+
+      unsigned ResBits = TyBits - Denominator->ceilLogBase2();
+      return std::max(NumrBits, ResBits);
+    }
+    break;
+  }
+
   case Instruction::AShr: {
-    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
+    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
     // ashr X, C   -> adds C sign bits.  Vectors too.
     const APInt *ShAmt;
     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
@@ -1120,7 +2229,7 @@ unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
     const APInt *ShAmt;
     if (match(U->getOperand(1), m_APInt(ShAmt))) {
       // shl destroys sign bits.
-      Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
+      Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
       Tmp2 = ShAmt->getZExtValue();
       if (Tmp2 >= TyBits ||      // Bad shift.
           Tmp2 >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
@@ -1132,89 +2241,94 @@ unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
   case Instruction::Or:
   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
-    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
+    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
     if (Tmp != 1) {
-      Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
+      Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
       FirstAnswer = std::min(Tmp, Tmp2);
       // We computed what we know about the sign bits as our first
       // answer. Now proceed to the generic code that uses
-      // ComputeMaskedBits, and pick whichever answer is better.
+      // computeKnownBits, and pick whichever answer is better.
     }
     break;
 
   case Instruction::Select:
-    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
+    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
-    Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), TD, Depth+1);
+    Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), DL, Depth + 1, Q);
     return std::min(Tmp, Tmp2);
-    
+
   case Instruction::Add:
     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
     // is, at worst, one more bit than the inputs.
-    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
+    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
-      
+
     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
-    if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1)))
+    if (const auto *CRHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(1)))
       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
-        ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
-        
+        computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1,
+                         Q);
+
         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
         // sign bits set.
         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
           return TyBits;
-        
+
         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
         // out of the result.
         if (KnownZero.isNegative())
           return Tmp;
       }
-      
-    Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
+
+    Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
     if (Tmp2 == 1) return 1;
     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
-    
+
   case Instruction::Sub:
-    Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), TD, Depth+1);
+    Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), DL, Depth + 1, Q);
     if (Tmp2 == 1) return 1;
-      
+
     // Handle NEG.
-    if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
+    if (const auto *CLHS = dyn_cast<Constant>(U->getOperand(0)))
       if (CLHS->isNullValue()) {
         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
-        ComputeMaskedBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, TD, Depth+1);
+        computeKnownBits(U->getOperand(1), KnownZero, KnownOne, DL, Depth + 1,
+                         Q);
         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
         // sign bits set.
         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)).isAllOnesValue())
           return TyBits;
-        
+
         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
         if (KnownZero.isNegative())
           return Tmp2;
-        
+
         // Otherwise, we treat this like a SUB.
       }
-    
+
     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
     // is, at worst, one more bit than the inputs.
-    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), TD, Depth+1);
+    Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), DL, Depth + 1, Q);
     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
     return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
-      
+
   case Instruction::PHI: {
     PHINode *PN = cast<PHINode>(U);
+    unsigned NumIncomingValues = PN->getNumIncomingValues();
     // Don't analyze large in-degree PHIs.
-    if (PN->getNumIncomingValues() > 4) break;
-    
+    if (NumIncomingValues > 4) break;
+    // Unreachable blocks may have zero-operand PHI nodes.
+    if (NumIncomingValues == 0) break;
+
     // Take the minimum of all incoming values.  This can't infinitely loop
     // because of our depth threshold.
-    Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), TD, Depth+1);
-    for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+    Tmp = ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(0), DL, Depth + 1, Q);
+    for (unsigned i = 1, e = NumIncomingValues; i != e; ++i) {
       if (Tmp == 1) return Tmp;
-      Tmp = std::min(Tmp,
-                     ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), TD, Depth+1));
+      Tmp = std::min(
+          Tmp, ComputeNumSignBits(PN->getIncomingValue(i), DL, Depth + 1, Q));
     }
     return Tmp;
   }
@@ -1224,13 +2338,13 @@ unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
     // case for targets like X86.
     break;
   }
-  
+
   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
   // use this information.
   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
   APInt Mask;
-  ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
-  
+  computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, DL, Depth, Q);
+
   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
     Mask = KnownZero;
   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
@@ -1239,7 +2353,7 @@ unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
     // Nothing known.
     return FirstAnswer;
   }
-  
+
   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
   // the number of identical bits in the top of the input value.
   Mask = ~Mask;
@@ -1249,9 +2363,9 @@ unsigned llvm::ComputeNumSignBits(Value *V, const DataLayout *TD,
   return std::max(FirstAnswer, std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros()));
 }
 
-/// ComputeMultiple - This function computes the integer multiple of Base that
-/// equals V.  If successful, it returns true and returns the multiple in
-/// Multiple.  If unsuccessful, it returns false. It looks
+/// This function computes the integer multiple of Base that equals V.
+/// If successful, it returns true and returns the multiple in
+/// Multiple. If unsuccessful, it returns false. It looks
 /// through SExt instructions only if LookThroughSExt is true.
 bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
                            bool LookThroughSExt, unsigned Depth) {
@@ -1267,7 +2381,7 @@ bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
 
   if (Base == 0)
     return false;
-    
+
   if (Base == 1) {
     Multiple = V;
     return true;
@@ -1283,11 +2397,11 @@ bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
 
   if (CI && CI->getZExtValue() % Base == 0) {
     Multiple = ConstantInt::get(T, CI->getZExtValue() / Base);
-    return true;  
+    return true;
   }
-  
+
   if (Depth == MaxDepth) return false;  // Limit search depth.
-        
+
   Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
   if (!I) return false;
 
@@ -1315,17 +2429,17 @@ bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
       Op1 = ConstantInt::get(V->getContext(), API);
     }
 
-    Value *Mul0 = NULL;
+    Value *Mul0 = nullptr;
     if (ComputeMultiple(Op0, Base, Mul0, LookThroughSExt, Depth+1)) {
       if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1))
         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul0)) {
-          if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 
+          if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
             Op1C = ConstantExpr::getZExt(Op1C, MulC->getType());
-          if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > 
+          if (Op1C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op1C->getType());
-          
+
           // V == Base * (Mul0 * Op1), so return (Mul0 * Op1)
           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op1C);
           return true;
@@ -1339,17 +2453,17 @@ bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
         }
     }
 
-    Value *Mul1 = NULL;
+    Value *Mul1 = nullptr;
     if (ComputeMultiple(Op1, Base, Mul1, LookThroughSExt, Depth+1)) {
       if (Constant *Op0C = dyn_cast<Constant>(Op0))
         if (Constant *MulC = dyn_cast<Constant>(Mul1)) {
-          if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 
+          if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
             Op0C = ConstantExpr::getZExt(Op0C, MulC->getType());
-          if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > 
+          if (Op0C->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
               MulC->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
             MulC = ConstantExpr::getZExt(MulC, Op0C->getType());
-          
+
           // V == Base * (Mul1 * Op0), so return (Mul1 * Op0)
           Multiple = ConstantExpr::getMul(MulC, Op0C);
           return true;
@@ -1369,8 +2483,8 @@ bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
   return false;
 }
 
-/// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
-/// value is never equal to -0.0.
+/// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
+/// -0.0.
 ///
 /// NOTE: this function will need to be revisited when we support non-default
 /// rounding modes!
@@ -1378,12 +2492,15 @@ bool llvm::ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
 bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
-  
+
+  // FIXME: Magic number! At the least, this should be given a name because it's
+  // used similarly in CannotBeOrderedLessThanZero(). A better fix may be to
+  // expose it as a parameter, so it can be used for testing / experimenting.
   if (Depth == 6)
-    return 1;  // Limit search depth.
+    return false;  // Limit search depth.
 
   const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
-  if (I == 0) return false;
+  if (!I) return false;
 
   // Check if the nsz fast-math flag is set
   if (const FPMathOperator *FPO = dyn_cast<FPMathOperator>(I))
@@ -1391,20 +2508,20 @@ bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
       return true;
 
   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
-  if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd &&
-      isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
-      cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
-    return true;
-    
+  if (I->getOpcode() == Instruction::FAdd)
+    if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1)))
+      if (CFP->isNullValue())
+        return true;
+
   // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
   if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
     return true;
-  
+
   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
     // sqrt(-0.0) = -0.0, no other negative results are possible.
     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
       return CannotBeNegativeZero(II->getArgOperand(0), Depth+1);
-  
+
   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
     if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
       if (F->isDeclaration()) {
@@ -1419,26 +2536,82 @@ bool llvm::CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth) {
           return CannotBeNegativeZero(CI->getArgOperand(0), Depth+1);
       }
     }
-  
+
   return false;
 }
 
-/// isBytewiseValue - If the specified value can be set by repeating the same
-/// byte in memory, return the i8 value that it is represented with.  This is
-/// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
-/// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
-/// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
-Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
-  // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
-  if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
+bool llvm::CannotBeOrderedLessThanZero(const Value *V, unsigned Depth) {
+  if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
+    return !CFP->getValueAPF().isNegative() || CFP->getValueAPF().isZero();
+
+  // FIXME: Magic number! At the least, this should be given a name because it's
+  // used similarly in CannotBeNegativeZero(). A better fix may be to
+  // expose it as a parameter, so it can be used for testing / experimenting.
+  if (Depth == 6)
+    return false;  // Limit search depth.
+
+  const Operator *I = dyn_cast<Operator>(V);
+  if (!I) return false;
+
+  switch (I->getOpcode()) {
+  default: break;
+  case Instruction::FMul:
+    // x*x is always non-negative or a NaN.
+    if (I->getOperand(0) == I->getOperand(1)) 
+      return true;
+    // Fall through
+  case Instruction::FAdd:
+  case Instruction::FDiv:
+  case Instruction::FRem:
+    return CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(0), Depth+1) &&
+           CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(1), Depth+1);
+  case Instruction::FPExt:
+  case Instruction::FPTrunc:
+    // Widening/narrowing never change sign.
+    return CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(0), Depth+1);
+  case Instruction::Call: 
+    if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) 
+      switch (II->getIntrinsicID()) {
+      default: break;
+      case Intrinsic::exp:
+      case Intrinsic::exp2:
+      case Intrinsic::fabs:
+      case Intrinsic::sqrt:
+        return true;
+      case Intrinsic::powi: 
+        if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+          // powi(x,n) is non-negative if n is even.
+          if (CI->getBitWidth() <= 64 && CI->getSExtValue() % 2u == 0)
+            return true;
+        }
+        return CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(0), Depth+1);
+      case Intrinsic::fma:
+      case Intrinsic::fmuladd:
+        // x*x+y is non-negative if y is non-negative.
+        return I->getOperand(0) == I->getOperand(1) && 
+               CannotBeOrderedLessThanZero(I->getOperand(2), Depth+1);
+      }
+    break;
+  }
+  return false; 
+}
+
+/// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
+/// return the i8 value that it is represented with.  This is
+/// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
+/// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
+/// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
+Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
+  // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
+  if (V->getType()->isIntegerTy(8)) return V;
+
+  // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
+    if (C->isNullValue())
+      return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
 
-  // Handle 'null' ConstantArrayZero etc.
-  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
-    if (C->isNullValue())
-      return Constant::getNullValue(Type::getInt8Ty(V->getContext()));
-  
   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
-  // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0. 
+  // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0.
   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
     if (CFP->getType()->isFloatTy())
       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt32Ty(V->getContext()));
@@ -1446,42 +2619,30 @@ Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
       V = ConstantExpr::getBitCast(CFP, Type::getInt64Ty(V->getContext()));
     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
   }
-  
-  // We can handle constant integers that are power of two in size and a 
-  // multiple of 8 bits.
+
+  // We can handle constant integers that are multiple of 8 bits.
   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
-    unsigned Width = CI->getBitWidth();
-    if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
-      // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
-      // same at all levels.
-      APInt Val = CI->getValue();
-      APInt Val2;
-      while (Val.getBitWidth() != 8) {
-        unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
-        Val2  = Val.lshr(NextWidth);
-        Val2 = Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
-        Val = Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
-        
-        // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
-        if (Val != Val2)
-          return 0;
-      }
-      return ConstantInt::get(V->getContext(), Val);
+    if (CI->getBitWidth() % 8 == 0) {
+      assert(CI->getBitWidth() > 8 && "8 bits should be handled above!");
+
+      if (!CI->getValue().isSplat(8))
+        return nullptr;
+      return ConstantInt::get(V->getContext(), CI->getValue().trunc(8));
     }
   }
-  
+
   // A ConstantDataArray/Vector is splatable if all its members are equal and
   // also splatable.
   if (ConstantDataSequential *CA = dyn_cast<ConstantDataSequential>(V)) {
     Value *Elt = CA->getElementAsConstant(0);
     Value *Val = isBytewiseValue(Elt);
     if (!Val)
-      return 0;
-    
+      return nullptr;
+
     for (unsigned I = 1, E = CA->getNumElements(); I != E; ++I)
       if (CA->getElementAsConstant(I) != Elt)
-        return 0;
-    
+        return nullptr;
+
     return Val;
   }
 
@@ -1491,7 +2652,7 @@ Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
   //   %c = or i16 %a, %b
   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
   // worth worrying about.
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 
@@ -1502,10 +2663,10 @@ Value *llvm::isBytewiseValue(Value *V) {
 // struct. To is the result struct built so far, new insertvalue instructions
 // build on that.
 static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
-                                SmallVector<unsigned, 10> &Idxs,
+                                SmallVectorImpl<unsigned> &Idxs,
                                 unsigned IdxSkip,
                                 Instruction *InsertBefore) {
-  llvm::StructType *STy = llvm::dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
+  llvm::StructType *STy = dyn_cast<llvm::StructType>(IndexedType);
   if (STy) {
     // Save the original To argument so we can modify it
     Value *OrigTo = To;
@@ -1536,12 +2697,12 @@ static Value *BuildSubAggregate(Value *From, Value* To, Type *IndexedType,
   // the struct's elements had a value that was inserted directly. In the latter
   // case, perhaps we can't determine each of the subelements individually, but
   // we might be able to find the complete struct somewhere.
-  
+
   // Find the value that is at that particular spot
   Value *V = FindInsertedValue(From, Idxs);
 
   if (!V)
-    return NULL;
+    return nullptr;
 
   // Insert the value in the new (sub) aggregrate
   return llvm::InsertValueInst::Create(To, V, makeArrayRef(Idxs).slice(IdxSkip),
@@ -1572,7 +2733,7 @@ static Value *BuildSubAggregate(Value *From, ArrayRef<unsigned> idx_range,
   return BuildSubAggregate(From, To, IndexedType, Idxs, IdxSkip, InsertBefore);
 }
 
-/// FindInsertedValue - Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
+/// Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
 /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if it
 /// were inserted directly into the aggregrate.
 ///
@@ -1592,10 +2753,10 @@ Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
 
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
     C = C->getAggregateElement(idx_range[0]);
-    if (C == 0) return 0;
+    if (!C) return nullptr;
     return FindInsertedValue(C, idx_range.slice(1), InsertBefore);
   }
-    
+
   if (InsertValueInst *I = dyn_cast<InsertValueInst>(V)) {
     // Loop the indices for the insertvalue instruction in parallel with the
     // requested indices
@@ -1605,7 +2766,7 @@ Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
       if (req_idx == idx_range.end()) {
         // We can't handle this without inserting insertvalues
         if (!InsertBefore)
-          return 0;
+          return nullptr;
 
         // The requested index identifies a part of a nested aggregate. Handle
         // this specially. For example,
@@ -1620,9 +2781,9 @@ Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
         return BuildSubAggregate(V, makeArrayRef(idx_range.begin(), req_idx),
                                  InsertBefore);
       }
-      
+
       // This insert value inserts something else than what we are looking for.
-      // See if the (aggregrate) value inserted into has the value we are
+      // See if the (aggregate) value inserted into has the value we are
       // looking for, then.
       if (*req_idx != *i)
         return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), idx_range,
@@ -1635,104 +2796,96 @@ Value *llvm::FindInsertedValue(Value *V, ArrayRef<unsigned> idx_range,
                              makeArrayRef(req_idx, idx_range.end()),
                              InsertBefore);
   }
-  
+
   if (ExtractValueInst *I = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
-    // If we're extracting a value from an aggregrate that was extracted from
+    // If we're extracting a value from an aggregate that was extracted from
     // something else, we can extract from that something else directly instead.
     // However, we will need to chain I's indices with the requested indices.
-   
-    // Calculate the number of indices required 
+
+    // Calculate the number of indices required
     unsigned size = I->getNumIndices() + idx_range.size();
     // Allocate some space to put the new indices in
     SmallVector<unsigned, 5> Idxs;
     Idxs.reserve(size);
     // Add indices from the extract value instruction
     Idxs.append(I->idx_begin(), I->idx_end());
-    
+
     // Add requested indices
     Idxs.append(idx_range.begin(), idx_range.end());
 
-    assert(Idxs.size() == size 
+    assert(Idxs.size() == size
            && "Number of indices added not correct?");
-    
+
     return FindInsertedValue(I->getAggregateOperand(), Idxs, InsertBefore);
   }
   // Otherwise, we don't know (such as, extracting from a function return value
   // or load instruction)
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
-/// GetPointerBaseWithConstantOffset - Analyze the specified pointer to see if
-/// it can be expressed as a base pointer plus a constant offset.  Return the
-/// base and offset to the caller.
+/// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
+/// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
 Value *llvm::GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
-                                              const DataLayout &TD) {
-  Operator *PtrOp = dyn_cast<Operator>(Ptr);
-  if (PtrOp == 0 || Ptr->getType()->isVectorTy())
-    return Ptr;
-  
-  // Just look through bitcasts.
-  if (PtrOp->getOpcode() == Instruction::BitCast)
-    return GetPointerBaseWithConstantOffset(PtrOp->getOperand(0), Offset, TD);
-  
-  // If this is a GEP with constant indices, we can look through it.
-  GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp);
-  if (GEP == 0 || !GEP->hasAllConstantIndices()) return Ptr;
-  
-  gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
-  for (User::op_iterator I = GEP->idx_begin(), E = GEP->idx_end(); I != E;
-       ++I, ++GTI) {
-    ConstantInt *OpC = cast<ConstantInt>(*I);
-    if (OpC->isZero()) continue;
-    
-    // Handle a struct and array indices which add their offset to the pointer.
-    if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
-      Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
+                                              const DataLayout &DL) {
+  unsigned BitWidth = DL.getPointerTypeSizeInBits(Ptr->getType());
+  APInt ByteOffset(BitWidth, 0);
+  while (1) {
+    if (Ptr->getType()->isVectorTy())
+      break;
+
+    if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
+      APInt GEPOffset(BitWidth, 0);
+      if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, GEPOffset))
+        break;
+
+      ByteOffset += GEPOffset;
+
+      Ptr = GEP->getPointerOperand();
+    } else if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast ||
+               Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::AddrSpaceCast) {
+      Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
+    } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
+      if (GA->mayBeOverridden())
+        break;
+      Ptr = GA->getAliasee();
     } else {
-      uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
-      Offset += OpC->getSExtValue()*Size;
+      break;
     }
   }
-  
-  // Re-sign extend from the pointer size if needed to get overflow edge cases
-  // right.
-  unsigned PtrSize = TD.getPointerSizeInBits();
-  if (PtrSize < 64)
-    Offset = SignExtend64(Offset, PtrSize);
-  
-  return GetPointerBaseWithConstantOffset(GEP->getPointerOperand(), Offset, TD);
+  Offset = ByteOffset.getSExtValue();
+  return Ptr;
 }
 
 
-/// getConstantStringInfo - This function computes the length of a
-/// null-terminated C string pointed to by V.  If successful, it returns true
-/// and returns the string in Str.  If unsuccessful, it returns false.
+/// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
+/// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str.
+/// If unsuccessful, it returns false.
 bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
                                  uint64_t Offset, bool TrimAtNul) {
   assert(V);
 
   // Look through bitcast instructions and geps.
   V = V->stripPointerCasts();
-  
-  // If the value is a GEP instructionor  constant expression, treat it as an
+
+  // If the value is a GEP instruction or constant expression, treat it as an
   // offset.
   if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
     // Make sure the GEP has exactly three arguments.
     if (GEP->getNumOperands() != 3)
       return false;
-    
+
     // Make sure the index-ee is a pointer to array of i8.
     PointerType *PT = cast<PointerType>(GEP->getOperand(0)->getType());
     ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(PT->getElementType());
-    if (AT == 0 || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
+    if (!AT || !AT->getElementType()->isIntegerTy(8))
       return false;
-    
+
     // Check to make sure that the first operand of the GEP is an integer and
     // has value 0 so that we are sure we're indexing into the initializer.
     const ConstantInt *FirstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1));
-    if (FirstIdx == 0 || !FirstIdx->isZero())
+    if (!FirstIdx || !FirstIdx->isZero())
       return false;
-    
+
     // If the second index isn't a ConstantInt, then this is a variable index
     // into the array.  If this occurs, we can't say anything meaningful about
     // the string.
@@ -1741,7 +2894,8 @@ bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
       StartIdx = CI->getZExtValue();
     else
       return false;
-    return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx+Offset);
+    return getConstantStringInfo(GEP->getOperand(0), Str, StartIdx + Offset,
+                                 TrimAtNul);
   }
 
   // The GEP instruction, constant or instruction, must reference a global
@@ -1758,13 +2912,13 @@ bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
     Str = "";
     return true;
   }
-  
+
   // Must be a Constant Array
   const ConstantDataArray *Array =
     dyn_cast<ConstantDataArray>(GV->getInitializer());
-  if (Array == 0 || !Array->isString())
+  if (!Array || !Array->isString())
     return false;
-  
+
   // Get the number of elements in the array
   uint64_t NumElts = Array->getType()->getArrayNumElements();
 
@@ -1773,10 +2927,10 @@ bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
 
   if (Offset > NumElts)
     return false;
-  
+
   // Skip over 'offset' bytes.
   Str = Str.substr(Offset);
-  
+
   if (TrimAtNul) {
     // Trim off the \0 and anything after it.  If the array is not nul
     // terminated, we just return the whole end of string.  The client may know
@@ -1790,22 +2944,22 @@ bool llvm::getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
 // nodes.
 // TODO: See if we can integrate these two together.
 
-/// GetStringLengthH - If we can compute the length of the string pointed to by
+/// If we can compute the length of the string pointed to by
 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
-static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSet<PHINode*, 32> &PHIs) {
+static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSetImpl<PHINode*> &PHIs) {
   // Look through noop bitcast instructions.
   V = V->stripPointerCasts();
 
   // If this is a PHI node, there are two cases: either we have already seen it
   // or we haven't.
   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
-    if (!PHIs.insert(PN))
+    if (!PHIs.insert(PN).second)
       return ~0ULL;  // already in the set.
 
     // If it was new, see if all the input strings are the same length.
     uint64_t LenSoFar = ~0ULL;
-    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-      uint64_t Len = GetStringLengthH(PN->getIncomingValue(i), PHIs);
+    for (Value *IncValue : PN->incoming_values()) {
+      uint64_t Len = GetStringLengthH(IncValue, PHIs);
       if (Len == 0) return 0; // Unknown length -> unknown.
 
       if (Len == ~0ULL) continue;
@@ -1830,7 +2984,7 @@ static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSet<PHINode*, 32> &PHIs) {
     if (Len1 != Len2) return 0;
     return Len1;
   }
-  
+
   // Otherwise, see if we can read the string.
   StringRef StrData;
   if (!getConstantStringInfo(V, StrData))
@@ -1839,7 +2993,7 @@ static uint64_t GetStringLengthH(Value *V, SmallPtrSet<PHINode*, 32> &PHIs) {
   return StrData.size()+1;
 }
 
-/// GetStringLength - If we can compute the length of the string pointed to by
+/// If we can compute the length of the string pointed to by
 /// the specified pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
 uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
   if (!V->getType()->isPointerTy()) return 0;
@@ -1851,14 +3005,41 @@ uint64_t llvm::GetStringLength(Value *V) {
   return Len == ~0ULL ? 1 : Len;
 }
 
-Value *
-llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
+/// \brief \p PN defines a loop-variant pointer to an object.  Check if the
+/// previous iteration of the loop was referring to the same object as \p PN.
+static bool isSameUnderlyingObjectInLoop(PHINode *PN, LoopInfo *LI) {
+  // Find the loop-defined value.
+  Loop *L = LI->getLoopFor(PN->getParent());
+  if (PN->getNumIncomingValues() != 2)
+    return true;
+
+  // Find the value from previous iteration.
+  auto *PrevValue = dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValue(0));
+  if (!PrevValue || LI->getLoopFor(PrevValue->getParent()) != L)
+    PrevValue = dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValue(1));
+  if (!PrevValue || LI->getLoopFor(PrevValue->getParent()) != L)
+    return true;
+
+  // If a new pointer is loaded in the loop, the pointer references a different
+  // object in every iteration.  E.g.:
+  //    for (i)
+  //       int *p = a[i];
+  //       ...
+  if (auto *Load = dyn_cast<LoadInst>(PrevValue))
+    if (!L->isLoopInvariant(Load->getPointerOperand()))
+      return false;
+  return true;
+}
+
+Value *llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout &DL,
+                                 unsigned MaxLookup) {
   if (!V->getType()->isPointerTy())
     return V;
   for (unsigned Count = 0; MaxLookup == 0 || Count < MaxLookup; ++Count) {
     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
       V = GEP->getPointerOperand();
-    } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
+    } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast ||
+               Operator::getOpcode(V) == Instruction::AddrSpaceCast) {
       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
       if (GA->mayBeOverridden())
@@ -1867,8 +3048,8 @@ llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
     } else {
       // See if InstructionSimplify knows any relevant tricks.
       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-        // TODO: Acquire a DominatorTree and use it.
-        if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, TD, 0)) {
+        // TODO: Acquire a DominatorTree and AssumptionCache and use them.
+        if (Value *Simplified = SimplifyInstruction(I, DL, nullptr)) {
           V = Simplified;
           continue;
         }
@@ -1880,19 +3061,17 @@ llvm::GetUnderlyingObject(Value *V, const DataLayout *TD, unsigned MaxLookup) {
   return V;
 }
 
-void
-llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
-                           SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
-                           const DataLayout *TD,
-                           unsigned MaxLookup) {
+void llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V, SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
+                                const DataLayout &DL, LoopInfo *LI,
+                                unsigned MaxLookup) {
   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
   SmallVector<Value *, 4> Worklist;
   Worklist.push_back(V);
   do {
     Value *P = Worklist.pop_back_val();
-    P = GetUnderlyingObject(P, TD, MaxLookup);
+    P = GetUnderlyingObject(P, DL, MaxLookup);
 
-    if (!Visited.insert(P))
+    if (!Visited.insert(P).second)
       continue;
 
     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(P)) {
@@ -1902,8 +3081,20 @@ llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
     }
 
     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(P)) {
-      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
-        Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
+      // If this PHI changes the underlying object in every iteration of the
+      // loop, don't look through it.  Consider:
+      //   int **A;
+      //   for (i) {
+      //     Prev = Curr;     // Prev = PHI (Prev_0, Curr)
+      //     Curr = A[i];
+      //     *Prev, *Curr;
+      //
+      // Prev is tracking Curr one iteration behind so they refer to different
+      // underlying objects.
+      if (!LI || !LI->isLoopHeader(PN->getParent()) ||
+          isSameUnderlyingObjectInLoop(PN, LI))
+        for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
+          Worklist.push_back(IncValue);
       continue;
     }
 
@@ -1911,13 +3102,10 @@ llvm::GetUnderlyingObjects(Value *V,
   } while (!Worklist.empty());
 }
 
-/// onlyUsedByLifetimeMarkers - Return true if the only users of this pointer
-/// are lifetime markers.
-///
+/// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
 bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
-  for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
-       UI != UE; ++UI) {
-    const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(*UI);
+  for (const User *U : V->users()) {
+    const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U);
     if (!II) return false;
 
     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
@@ -1927,8 +3115,212 @@ bool llvm::onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V) {
   return true;
 }
 
+static bool isDereferenceableFromAttribute(const Value *BV, APInt Offset,
+                                           Type *Ty, const DataLayout &DL,
+                                           const Instruction *CtxI,
+                                           const DominatorTree *DT,
+                                           const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  assert(Offset.isNonNegative() && "offset can't be negative");
+  assert(Ty->isSized() && "must be sized");
+  
+  APInt DerefBytes(Offset.getBitWidth(), 0);
+  bool CheckForNonNull = false;
+  if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(BV)) {
+    DerefBytes = A->getDereferenceableBytes();
+    if (!DerefBytes.getBoolValue()) {
+      DerefBytes = A->getDereferenceableOrNullBytes();
+      CheckForNonNull = true;
+    }
+  } else if (auto CS = ImmutableCallSite(BV)) {
+    DerefBytes = CS.getDereferenceableBytes(0);
+    if (!DerefBytes.getBoolValue()) {
+      DerefBytes = CS.getDereferenceableOrNullBytes(0);
+      CheckForNonNull = true;
+    }
+  } else if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BV)) {
+    if (MDNode *MD = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_dereferenceable)) {
+      ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(0));
+      DerefBytes = CI->getLimitedValue();
+    }
+    if (!DerefBytes.getBoolValue()) {
+      if (MDNode *MD = 
+              LI->getMetadata(LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null)) {
+        ConstantInt *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(0));
+        DerefBytes = CI->getLimitedValue();
+      }
+      CheckForNonNull = true;
+    }
+  }
+  
+  if (DerefBytes.getBoolValue())
+    if (DerefBytes.uge(Offset + DL.getTypeStoreSize(Ty)))
+      if (!CheckForNonNull || isKnownNonNullAt(BV, CtxI, DT, TLI))
+        return true;
+
+  return false;
+}
+
+static bool isDereferenceableFromAttribute(const Value *V, const DataLayout &DL,
+                                           const Instruction *CtxI,
+                                           const DominatorTree *DT,
+                                           const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  Type *VTy = V->getType();
+  Type *Ty = VTy->getPointerElementType();
+  if (!Ty->isSized())
+    return false;
+  
+  APInt Offset(DL.getTypeStoreSizeInBits(VTy), 0);
+  return isDereferenceableFromAttribute(V, Offset, Ty, DL, CtxI, DT, TLI);
+}
+
+static bool isAligned(const Value *Base, APInt Offset, unsigned Align,
+                      const DataLayout &DL) {
+  APInt BaseAlign(Offset.getBitWidth(), getAlignment(Base, DL));
+
+  if (!BaseAlign) {
+    Type *Ty = Base->getType()->getPointerElementType();
+    BaseAlign = DL.getABITypeAlignment(Ty);
+  }
+
+  APInt Alignment(Offset.getBitWidth(), Align);
+
+  assert(Alignment.isPowerOf2() && "must be a power of 2!");
+  return BaseAlign.uge(Alignment) && !(Offset & (Alignment-1));
+}
+
+static bool isAligned(const Value *Base, unsigned Align, const DataLayout &DL) {
+  APInt Offset(DL.getTypeStoreSizeInBits(Base->getType()), 0);
+  return isAligned(Base, Offset, Align, DL);
+}
+
+/// Test if V is always a pointer to allocated and suitably aligned memory for
+/// a simple load or store.
+static bool isDereferenceableAndAlignedPointer(
+    const Value *V, unsigned Align, const DataLayout &DL,
+    const Instruction *CtxI, const DominatorTree *DT,
+    const TargetLibraryInfo *TLI, SmallPtrSetImpl<const Value *> &Visited) {
+  // Note that it is not safe to speculate into a malloc'd region because
+  // malloc may return null.
+
+  // These are obviously ok if aligned.
+  if (isa<AllocaInst>(V))
+    return isAligned(V, Align, DL);
+
+  // It's not always safe to follow a bitcast, for example:
+  //   bitcast i8* (alloca i8) to i32*
+  // would result in a 4-byte load from a 1-byte alloca. However,
+  // if we're casting from a pointer from a type of larger size
+  // to a type of smaller size (or the same size), and the alignment
+  // is at least as large as for the resulting pointer type, then
+  // we can look through the bitcast.
+  if (const BitCastOperator *BC = dyn_cast<BitCastOperator>(V)) {
+    Type *STy = BC->getSrcTy()->getPointerElementType(),
+         *DTy = BC->getDestTy()->getPointerElementType();
+    if (STy->isSized() && DTy->isSized() &&
+        (DL.getTypeStoreSize(STy) >= DL.getTypeStoreSize(DTy)) &&
+        (DL.getABITypeAlignment(STy) >= DL.getABITypeAlignment(DTy)))
+      return isDereferenceableAndAlignedPointer(BC->getOperand(0), Align, DL,
+                                                CtxI, DT, TLI, Visited);
+  }
+
+  // Global variables which can't collapse to null are ok.
+  if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
+    if (!GV->hasExternalWeakLinkage())
+      return isAligned(V, Align, DL);
+
+  // byval arguments are okay.
+  if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
+    if (A->hasByValAttr())
+      return isAligned(V, Align, DL);
+
+  if (isDereferenceableFromAttribute(V, DL, CtxI, DT, TLI))
+    return isAligned(V, Align, DL);
+
+  // For GEPs, determine if the indexing lands within the allocated object.
+  if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
+    Type *VTy = GEP->getType();
+    Type *Ty = VTy->getPointerElementType();
+    const Value *Base = GEP->getPointerOperand();
+
+    // Conservatively require that the base pointer be fully dereferenceable
+    // and aligned.
+    if (!Visited.insert(Base).second)
+      return false;
+    if (!isDereferenceableAndAlignedPointer(Base, Align, DL, CtxI, DT, TLI,
+                                            Visited))
+      return false;
+
+    APInt Offset(DL.getPointerTypeSizeInBits(VTy), 0);
+    if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, Offset))
+      return false;
+
+    // Check if the load is within the bounds of the underlying object
+    // and offset is aligned.
+    uint64_t LoadSize = DL.getTypeStoreSize(Ty);
+    Type *BaseType = Base->getType()->getPointerElementType();
+    assert(isPowerOf2_32(Align) && "must be a power of 2!");
+    return (Offset + LoadSize).ule(DL.getTypeAllocSize(BaseType)) && 
+           !(Offset & APInt(Offset.getBitWidth(), Align-1));
+  }
+
+  // For gc.relocate, look through relocations
+  if (const IntrinsicInst *I = dyn_cast<IntrinsicInst>(V))
+    if (I->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_gc_relocate) {
+      GCRelocateOperands RelocateInst(I);
+      return isDereferenceableAndAlignedPointer(
+          RelocateInst.getDerivedPtr(), Align, DL, CtxI, DT, TLI, Visited);
+    }
+
+  if (const AddrSpaceCastInst *ASC = dyn_cast<AddrSpaceCastInst>(V))
+    return isDereferenceableAndAlignedPointer(ASC->getOperand(0), Align, DL,
+                                              CtxI, DT, TLI, Visited);
+
+  // If we don't know, assume the worst.
+  return false;
+}
+
+bool llvm::isDereferenceableAndAlignedPointer(const Value *V, unsigned Align,
+                                              const DataLayout &DL,
+                                              const Instruction *CtxI,
+                                              const DominatorTree *DT,
+                                              const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  // When dereferenceability information is provided by a dereferenceable
+  // attribute, we know exactly how many bytes are dereferenceable. If we can
+  // determine the exact offset to the attributed variable, we can use that
+  // information here.
+  Type *VTy = V->getType();
+  Type *Ty = VTy->getPointerElementType();
+
+  // Require ABI alignment for loads without alignment specification
+  if (Align == 0)
+    Align = DL.getABITypeAlignment(Ty);
+
+  if (Ty->isSized()) {
+    APInt Offset(DL.getTypeStoreSizeInBits(VTy), 0);
+    const Value *BV = V->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(DL, Offset);
+
+    if (Offset.isNonNegative())
+      if (isDereferenceableFromAttribute(BV, Offset, Ty, DL, CtxI, DT, TLI) &&
+          isAligned(BV, Offset, Align, DL))
+        return true;
+  }
+
+  SmallPtrSet<const Value *, 32> Visited;
+  return ::isDereferenceableAndAlignedPointer(V, Align, DL, CtxI, DT, TLI,
+                                              Visited);
+}
+
+bool llvm::isDereferenceablePointer(const Value *V, const DataLayout &DL,
+                                    const Instruction *CtxI,
+                                    const DominatorTree *DT,
+                                    const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  return isDereferenceableAndAlignedPointer(V, 1, DL, CtxI, DT, TLI);
+}
+
 bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
-                                        const DataLayout *TD) {
+                                        const Instruction *CtxI,
+                                        const DominatorTree *DT,
+                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
   const Operator *Inst = dyn_cast<Operator>(V);
   if (!Inst)
     return false;
@@ -1942,60 +3334,85 @@ bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
   default:
     return true;
   case Instruction::UDiv:
-  case Instruction::URem:
-    // x / y is undefined if y == 0, but calcuations like x / 3 are safe.
-    return isKnownNonZero(Inst->getOperand(1), TD);
+  case Instruction::URem: {
+    // x / y is undefined if y == 0.
+    const APInt *V;
+    if (match(Inst->getOperand(1), m_APInt(V)))
+      return *V != 0;
+    return false;
+  }
   case Instruction::SDiv:
   case Instruction::SRem: {
-    Value *Op = Inst->getOperand(1);
-    // x / y is undefined if y == 0
-    if (!isKnownNonZero(Op, TD))
+    // x / y is undefined if y == 0 or x == INT_MIN and y == -1
+    const APInt *Numerator, *Denominator;
+    if (!match(Inst->getOperand(1), m_APInt(Denominator)))
       return false;
-    // x / y might be undefined if y == -1
-    unsigned BitWidth = getBitWidth(Op->getType(), TD);
-    if (BitWidth == 0)
+    // We cannot hoist this division if the denominator is 0.
+    if (*Denominator == 0)
       return false;
-    APInt KnownZero(BitWidth, 0);
-    APInt KnownOne(BitWidth, 0);
-    ComputeMaskedBits(Op, KnownZero, KnownOne, TD);
-    return !!KnownZero;
+    // It's safe to hoist if the denominator is not 0 or -1.
+    if (*Denominator != -1)
+      return true;
+    // At this point we know that the denominator is -1.  It is safe to hoist as
+    // long we know that the numerator is not INT_MIN.
+    if (match(Inst->getOperand(0), m_APInt(Numerator)))
+      return !Numerator->isMinSignedValue();
+    // The numerator *might* be MinSignedValue.
+    return false;
   }
   case Instruction::Load: {
     const LoadInst *LI = cast<LoadInst>(Inst);
-    if (!LI->isUnordered())
+    if (!LI->isUnordered() ||
+        // Speculative load may create a race that did not exist in the source.
+        LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(
+            Attribute::SanitizeThread) ||
+        // Speculative load may load data from dirty regions.
+        LI->getParent()->getParent()->hasFnAttribute(
+            Attribute::SanitizeAddress))
       return false;
-    return LI->getPointerOperand()->isDereferenceablePointer();
+    const DataLayout &DL = LI->getModule()->getDataLayout();
+    return isDereferenceableAndAlignedPointer(
+        LI->getPointerOperand(), LI->getAlignment(), DL, CtxI, DT, TLI);
   }
   case Instruction::Call: {
-   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
-     switch (II->getIntrinsicID()) {
-       // These synthetic intrinsics have no side-effects, and just mark
-       // information about their operands.
-       // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
-       // should be considered at least *safe* to speculate...
-       case Intrinsic::dbg_declare:
-       case Intrinsic::dbg_value:
-         return true;
-
-       case Intrinsic::bswap:
-       case Intrinsic::ctlz:
-       case Intrinsic::ctpop:
-       case Intrinsic::cttz:
-       case Intrinsic::objectsize:
-       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
-       case Intrinsic::smul_with_overflow:
-       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
-       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
-       case Intrinsic::umul_with_overflow:
-       case Intrinsic::usub_with_overflow:
-         return true;
-       // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
-       // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
-       // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
-       // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
-       default: break;
-     }
-   }
+    if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
+      switch (II->getIntrinsicID()) {
+      // These synthetic intrinsics have no side-effects and just mark
+      // information about their operands.
+      // FIXME: There are other no-op synthetic instructions that potentially
+      // should be considered at least *safe* to speculate...
+      case Intrinsic::dbg_declare:
+      case Intrinsic::dbg_value:
+        return true;
+
+      case Intrinsic::bswap:
+      case Intrinsic::ctlz:
+      case Intrinsic::ctpop:
+      case Intrinsic::cttz:
+      case Intrinsic::objectsize:
+      case Intrinsic::sadd_with_overflow:
+      case Intrinsic::smul_with_overflow:
+      case Intrinsic::ssub_with_overflow:
+      case Intrinsic::uadd_with_overflow:
+      case Intrinsic::umul_with_overflow:
+      case Intrinsic::usub_with_overflow:
+        return true;
+      // Sqrt should be OK, since the llvm sqrt intrinsic isn't defined to set
+      // errno like libm sqrt would.
+      case Intrinsic::sqrt:
+      case Intrinsic::fma:
+      case Intrinsic::fmuladd:
+      case Intrinsic::fabs:
+      case Intrinsic::minnum:
+      case Intrinsic::maxnum:
+        return true;
+      // TODO: some fp intrinsics are marked as having the same error handling
+      // as libm. They're safe to speculate when they won't error.
+      // TODO: are convert_{from,to}_fp16 safe?
+      // TODO: can we list target-specific intrinsics here?
+      default: break;
+      }
+    }
     return false; // The called function could have undefined behavior or
                   // side-effects, even if marked readnone nounwind.
   }
@@ -2010,10 +3427,773 @@ bool llvm::isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
   case Instruction::Switch:
   case Instruction::Unreachable:
   case Instruction::Fence:
-  case Instruction::LandingPad:
   case Instruction::AtomicRMW:
   case Instruction::AtomicCmpXchg:
+  case Instruction::LandingPad:
   case Instruction::Resume:
+  case Instruction::CatchPad:
+  case Instruction::CatchEndPad:
+  case Instruction::CatchRet:
+  case Instruction::CleanupPad:
+  case Instruction::CleanupEndPad:
+  case Instruction::CleanupRet:
+  case Instruction::TerminatePad:
     return false; // Misc instructions which have effects
   }
 }
+
+bool llvm::mayBeMemoryDependent(const Instruction &I) {
+  return I.mayReadOrWriteMemory() || !isSafeToSpeculativelyExecute(&I);
+}
+
+/// Return true if we know that the specified value is never null.
+bool llvm::isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  assert(V->getType()->isPointerTy() && "V must be pointer type");
+
+  // Alloca never returns null, malloc might.
+  if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
+
+  // A byval, inalloca, or nonnull argument is never null.
+  if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
+    return A->hasByValOrInAllocaAttr() || A->hasNonNullAttr();
+
+  // A global variable in address space 0 is non null unless extern weak.
+  // Other address spaces may have null as a valid address for a global,
+  // so we can't assume anything.
+  if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
+    return !GV->hasExternalWeakLinkage() &&
+           GV->getType()->getAddressSpace() == 0;
+
+  // A Load tagged w/nonnull metadata is never null. 
+  if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
+    return LI->getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull);
+
+  if (auto CS = ImmutableCallSite(V))
+    if (CS.isReturnNonNull())
+      return true;
+
+  // operator new never returns null.
+  if (isOperatorNewLikeFn(V, TLI, /*LookThroughBitCast=*/true))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
+static bool isKnownNonNullFromDominatingCondition(const Value *V,
+                                                  const Instruction *CtxI,
+                                                  const DominatorTree *DT) {
+  assert(V->getType()->isPointerTy() && "V must be pointer type");
+
+  unsigned NumUsesExplored = 0;
+  for (auto U : V->users()) {
+    // Avoid massive lists
+    if (NumUsesExplored >= DomConditionsMaxUses)
+      break;
+    NumUsesExplored++;
+    // Consider only compare instructions uniquely controlling a branch
+    const ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(U);
+    if (!Cmp)
+      continue;
+
+    if (DomConditionsSingleCmpUse && !Cmp->hasOneUse())
+      continue;
+
+    for (auto *CmpU : Cmp->users()) {
+      const BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CmpU);
+      if (!BI)
+        continue;
+      
+      assert(BI->isConditional() && "uses a comparison!");
+
+      BasicBlock *NonNullSuccessor = nullptr;
+      CmpInst::Predicate Pred;
+
+      if (match(const_cast<ICmpInst*>(Cmp),
+                m_c_ICmp(Pred, m_Specific(V), m_Zero()))) {
+        if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
+          NonNullSuccessor = BI->getSuccessor(1);
+        else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
+          NonNullSuccessor = BI->getSuccessor(0);
+      }
+
+      if (NonNullSuccessor) {
+        BasicBlockEdge Edge(BI->getParent(), NonNullSuccessor);
+        if (Edge.isSingleEdge() && DT->dominates(Edge, CtxI->getParent()))
+          return true;
+      }
+    }
+  }
+
+  return false;
+}
+
+bool llvm::isKnownNonNullAt(const Value *V, const Instruction *CtxI,
+                   const DominatorTree *DT, const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  if (isKnownNonNull(V, TLI))
+    return true;
+
+  return CtxI ? ::isKnownNonNullFromDominatingCondition(V, CtxI, DT) : false;
+}
+
+OverflowResult llvm::computeOverflowForUnsignedMul(Value *LHS, Value *RHS,
+                                                   const DataLayout &DL,
+                                                   AssumptionCache *AC,
+                                                   const Instruction *CxtI,
+                                                   const DominatorTree *DT) {
+  // Multiplying n * m significant bits yields a result of n + m significant
+  // bits. If the total number of significant bits does not exceed the
+  // result bit width (minus 1), there is no overflow.
+  // This means if we have enough leading zero bits in the operands
+  // we can guarantee that the result does not overflow.
+  // Ref: "Hacker's Delight" by Henry Warren
+  unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
+  APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
+  APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
+  APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
+  APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
+  computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AC, CxtI,
+                   DT);
+  computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, DL, /*Depth=*/0, AC, CxtI,
+                   DT);
+  // Note that underestimating the number of zero bits gives a more
+  // conservative answer.
+  unsigned ZeroBits = LHSKnownZero.countLeadingOnes() +
+                      RHSKnownZero.countLeadingOnes();
+  // First handle the easy case: if we have enough zero bits there's
+  // definitely no overflow.
+  if (ZeroBits >= BitWidth)
+    return OverflowResult::NeverOverflows;
+
+  // Get the largest possible values for each operand.
+  APInt LHSMax = ~LHSKnownZero;
+  APInt RHSMax = ~RHSKnownZero;
+
+  // We know the multiply operation doesn't overflow if the maximum values for
+  // each operand will not overflow after we multiply them together.
+  bool MaxOverflow;
+  LHSMax.umul_ov(RHSMax, MaxOverflow);
+  if (!MaxOverflow)
+    return OverflowResult::NeverOverflows;
+
+  // We know it always overflows if multiplying the smallest possible values for
+  // the operands also results in overflow.
+  bool MinOverflow;
+  LHSKnownOne.umul_ov(RHSKnownOne, MinOverflow);
+  if (MinOverflow)
+    return OverflowResult::AlwaysOverflows;
+
+  return OverflowResult::MayOverflow;
+}
+
+OverflowResult llvm::computeOverflowForUnsignedAdd(Value *LHS, Value *RHS,
+                                                   const DataLayout &DL,
+                                                   AssumptionCache *AC,
+                                                   const Instruction *CxtI,
+                                                   const DominatorTree *DT) {
+  bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
+  ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, DL, /*Depth=*/0,
+                 AC, CxtI, DT);
+  if (LHSKnownNonNegative || LHSKnownNegative) {
+    bool RHSKnownNonNegative, RHSKnownNegative;
+    ComputeSignBit(RHS, RHSKnownNonNegative, RHSKnownNegative, DL, /*Depth=*/0,
+                   AC, CxtI, DT);
+
+    if (LHSKnownNegative && RHSKnownNegative) {
+      // The sign bit is set in both cases: this MUST overflow.
+      // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
+      return OverflowResult::AlwaysOverflows;
+    }
+
+    if (LHSKnownNonNegative && RHSKnownNonNegative) {
+      // The sign bit is clear in both cases: this CANNOT overflow.
+      // Create a simple add instruction, and insert it into the struct.
+      return OverflowResult::NeverOverflows;
+    }
+  }
+
+  return OverflowResult::MayOverflow;
+}
+
+static OverflowResult computeOverflowForSignedAdd(
+    Value *LHS, Value *RHS, AddOperator *Add, const DataLayout &DL,
+    AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI, const DominatorTree *DT) {
+  if (Add && Add->hasNoSignedWrap()) {
+    return OverflowResult::NeverOverflows;
+  }
+
+  bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
+  bool RHSKnownNonNegative, RHSKnownNegative;
+  ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, DL, /*Depth=*/0,
+                 AC, CxtI, DT);
+  ComputeSignBit(RHS, RHSKnownNonNegative, RHSKnownNegative, DL, /*Depth=*/0,
+                 AC, CxtI, DT);
+
+  if ((LHSKnownNonNegative && RHSKnownNegative) ||
+      (LHSKnownNegative && RHSKnownNonNegative)) {
+    // The sign bits are opposite: this CANNOT overflow.
+    return OverflowResult::NeverOverflows;
+  }
+
+  // The remaining code needs Add to be available. Early returns if not so.
+  if (!Add)
+    return OverflowResult::MayOverflow;
+
+  // If the sign of Add is the same as at least one of the operands, this add
+  // CANNOT overflow. This is particularly useful when the sum is
+  // @llvm.assume'ed non-negative rather than proved so from analyzing its
+  // operands.
+  bool LHSOrRHSKnownNonNegative =
+      (LHSKnownNonNegative || RHSKnownNonNegative);
+  bool LHSOrRHSKnownNegative = (LHSKnownNegative || RHSKnownNegative);
+  if (LHSOrRHSKnownNonNegative || LHSOrRHSKnownNegative) {
+    bool AddKnownNonNegative, AddKnownNegative;
+    ComputeSignBit(Add, AddKnownNonNegative, AddKnownNegative, DL,
+                   /*Depth=*/0, AC, CxtI, DT);
+    if ((AddKnownNonNegative && LHSOrRHSKnownNonNegative) ||
+        (AddKnownNegative && LHSOrRHSKnownNegative)) {
+      return OverflowResult::NeverOverflows;
+    }
+  }
+
+  return OverflowResult::MayOverflow;
+}
+
+OverflowResult llvm::computeOverflowForSignedAdd(AddOperator *Add,
+                                                 const DataLayout &DL,
+                                                 AssumptionCache *AC,
+                                                 const Instruction *CxtI,
+                                                 const DominatorTree *DT) {
+  return ::computeOverflowForSignedAdd(Add->getOperand(0), Add->getOperand(1),
+                                       Add, DL, AC, CxtI, DT);
+}
+
+OverflowResult llvm::computeOverflowForSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS,
+                                                 const DataLayout &DL,
+                                                 AssumptionCache *AC,
+                                                 const Instruction *CxtI,
+                                                 const DominatorTree *DT) {
+  return ::computeOverflowForSignedAdd(LHS, RHS, nullptr, DL, AC, CxtI, DT);
+}
+
+bool llvm::isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(const Instruction *I) {
+  // FIXME: This conservative implementation can be relaxed. E.g. most
+  // atomic operations are guaranteed to terminate on most platforms
+  // and most functions terminate.
+
+  return !I->isAtomic() &&       // atomics may never succeed on some platforms
+         !isa<CallInst>(I) &&    // could throw and might not terminate
+         !isa<InvokeInst>(I) &&  // might not terminate and could throw to
+                                 //   non-successor (see bug 24185 for details).
+         !isa<ResumeInst>(I) &&  // has no successors
+         !isa<ReturnInst>(I);    // has no successors
+}
+
+bool llvm::isGuaranteedToExecuteForEveryIteration(const Instruction *I,
+                                                  const Loop *L) {
+  // The loop header is guaranteed to be executed for every iteration.
+  //
+  // FIXME: Relax this constraint to cover all basic blocks that are
+  // guaranteed to be executed at every iteration.
+  if (I->getParent() != L->getHeader()) return false;
+
+  for (const Instruction &LI : *L->getHeader()) {
+    if (&LI == I) return true;
+    if (!isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&LI)) return false;
+  }
+  llvm_unreachable("Instruction not contained in its own parent basic block.");
+}
+
+bool llvm::propagatesFullPoison(const Instruction *I) {
+  switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::Add:
+    case Instruction::Sub:
+    case Instruction::Xor:
+    case Instruction::Trunc:
+    case Instruction::BitCast:
+    case Instruction::AddrSpaceCast:
+      // These operations all propagate poison unconditionally. Note that poison
+      // is not any particular value, so xor or subtraction of poison with
+      // itself still yields poison, not zero.
+      return true;
+
+    case Instruction::AShr:
+    case Instruction::SExt:
+      // For these operations, one bit of the input is replicated across
+      // multiple output bits. A replicated poison bit is still poison.
+      return true;
+
+    case Instruction::Shl: {
+      // Left shift *by* a poison value is poison. The number of
+      // positions to shift is unsigned, so no negative values are
+      // possible there. Left shift by zero places preserves poison. So
+      // it only remains to consider left shift of poison by a positive
+      // number of places.
+      //
+      // A left shift by a positive number of places leaves the lowest order bit
+      // non-poisoned. However, if such a shift has a no-wrap flag, then we can
+      // make the poison operand violate that flag, yielding a fresh full-poison
+      // value.
+      auto *OBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(I);
+      return OBO->hasNoUnsignedWrap() || OBO->hasNoSignedWrap();
+    }
+
+    case Instruction::Mul: {
+      // A multiplication by zero yields a non-poison zero result, so we need to
+      // rule out zero as an operand. Conservatively, multiplication by a
+      // non-zero constant is not multiplication by zero.
+      //
+      // Multiplication by a non-zero constant can leave some bits
+      // non-poisoned. For example, a multiplication by 2 leaves the lowest
+      // order bit unpoisoned. So we need to consider that.
+      //
+      // Multiplication by 1 preserves poison. If the multiplication has a
+      // no-wrap flag, then we can make the poison operand violate that flag
+      // when multiplied by any integer other than 0 and 1.
+      auto *OBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(I);
+      if (OBO->hasNoUnsignedWrap() || OBO->hasNoSignedWrap()) {
+        for (Value *V : OBO->operands()) {
+          if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
+            // A ConstantInt cannot yield poison, so we can assume that it is
+            // the other operand that is poison.
+            return !CI->isZero();
+          }
+        }
+      }
+      return false;
+    }
+
+    case Instruction::GetElementPtr:
+      // A GEP implicitly represents a sequence of additions, subtractions,
+      // truncations, sign extensions and multiplications. The multiplications
+      // are by the non-zero sizes of some set of types, so we do not have to be
+      // concerned with multiplication by zero. If the GEP is in-bounds, then
+      // these operations are implicitly no-signed-wrap so poison is propagated
+      // by the arguments above for Add, Sub, Trunc, SExt and Mul.
+      return cast<GEPOperator>(I)->isInBounds();
+
+    default:
+      return false;
+  }
+}
+
+const Value *llvm::getGuaranteedNonFullPoisonOp(const Instruction *I) {
+  switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::Store:
+      return cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand();
+
+    case Instruction::Load:
+      return cast<LoadInst>(I)->getPointerOperand();
+
+    case Instruction::AtomicCmpXchg:
+      return cast<AtomicCmpXchgInst>(I)->getPointerOperand();
+
+    case Instruction::AtomicRMW:
+      return cast<AtomicRMWInst>(I)->getPointerOperand();
+
+    case Instruction::UDiv:
+    case Instruction::SDiv:
+    case Instruction::URem:
+    case Instruction::SRem:
+      return I->getOperand(1);
+
+    default:
+      return nullptr;
+  }
+}
+
+bool llvm::isKnownNotFullPoison(const Instruction *PoisonI) {
+  // We currently only look for uses of poison values within the same basic
+  // block, as that makes it easier to guarantee that the uses will be
+  // executed given that PoisonI is executed.
+  //
+  // FIXME: Expand this to consider uses beyond the same basic block. To do
+  // this, look out for the distinction between post-dominance and strong
+  // post-dominance.
+  const BasicBlock *BB = PoisonI->getParent();
+
+  // Set of instructions that we have proved will yield poison if PoisonI
+  // does.
+  SmallSet<const Value *, 16> YieldsPoison;
+  YieldsPoison.insert(PoisonI);
+
+  for (BasicBlock::const_iterator I = PoisonI->getIterator(), E = BB->end();
+       I != E; ++I) {
+    if (&*I != PoisonI) {
+      const Value *NotPoison = getGuaranteedNonFullPoisonOp(&*I);
+      if (NotPoison != nullptr && YieldsPoison.count(NotPoison)) return true;
+      if (!isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&*I))
+        return false;
+    }
+
+    // Mark poison that propagates from I through uses of I.
+    if (YieldsPoison.count(&*I)) {
+      for (const User *User : I->users()) {
+        const Instruction *UserI = cast<Instruction>(User);
+        if (UserI->getParent() == BB && propagatesFullPoison(UserI))
+          YieldsPoison.insert(User);
+      }
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+static bool isKnownNonNaN(Value *V, FastMathFlags FMF) {
+  if (FMF.noNaNs())
+    return true;
+
+  if (auto *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
+    return !C->isNaN();
+  return false;
+}
+
+static bool isKnownNonZero(Value *V) {
+  if (auto *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
+    return !C->isZero();
+  return false;
+}
+
+static SelectPatternResult matchSelectPattern(CmpInst::Predicate Pred,
+                                              FastMathFlags FMF,
+                                              Value *CmpLHS, Value *CmpRHS,
+                                              Value *TrueVal, Value *FalseVal,
+                                              Value *&LHS, Value *&RHS) {
+  LHS = CmpLHS;
+  RHS = CmpRHS;
+
+  // If the predicate is an "or-equal"  (FP) predicate, then signed zeroes may
+  // return inconsistent results between implementations.
+  //   (0.0 <= -0.0) ? 0.0 : -0.0 // Returns 0.0
+  //   minNum(0.0, -0.0)          // May return -0.0 or 0.0 (IEEE 754-2008 5.3.1)
+  // Therefore we behave conservatively and only proceed if at least one of the
+  // operands is known to not be zero, or if we don't care about signed zeroes.
+  switch (Pred) {
+  default: break;
+  case CmpInst::FCMP_OGE: case CmpInst::FCMP_OLE:
+  case CmpInst::FCMP_UGE: case CmpInst::FCMP_ULE:
+    if (!FMF.noSignedZeros() && !isKnownNonZero(CmpLHS) &&
+        !isKnownNonZero(CmpRHS))
+      return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+  }
+
+  SelectPatternNaNBehavior NaNBehavior = SPNB_NA;
+  bool Ordered = false;
+
+  // When given one NaN and one non-NaN input:
+  //   - maxnum/minnum (C99 fmaxf()/fminf()) return the non-NaN input.
+  //   - A simple C99 (a < b ? a : b) construction will return 'b' (as the
+  //     ordered comparison fails), which could be NaN or non-NaN.
+  // so here we discover exactly what NaN behavior is required/accepted.
+  if (CmpInst::isFPPredicate(Pred)) {
+    bool LHSSafe = isKnownNonNaN(CmpLHS, FMF);
+    bool RHSSafe = isKnownNonNaN(CmpRHS, FMF);
+
+    if (LHSSafe && RHSSafe) {
+      // Both operands are known non-NaN.
+      NaNBehavior = SPNB_RETURNS_ANY;
+    } else if (CmpInst::isOrdered(Pred)) {
+      // An ordered comparison will return false when given a NaN, so it
+      // returns the RHS.
+      Ordered = true;
+      if (LHSSafe)
+        // LHS is non-NaN, so if RHS is NaN then NaN will be returned.
+        NaNBehavior = SPNB_RETURNS_NAN;
+      else if (RHSSafe)
+        NaNBehavior = SPNB_RETURNS_OTHER;
+      else
+        // Completely unsafe.
+        return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+    } else {
+      Ordered = false;
+      // An unordered comparison will return true when given a NaN, so it
+      // returns the LHS.
+      if (LHSSafe)
+        // LHS is non-NaN, so if RHS is NaN then non-NaN will be returned.
+        NaNBehavior = SPNB_RETURNS_OTHER;
+      else if (RHSSafe)
+        NaNBehavior = SPNB_RETURNS_NAN;
+      else
+        // Completely unsafe.
+        return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+    }
+  }
+
+  if (TrueVal == CmpRHS && FalseVal == CmpLHS) {
+    std::swap(CmpLHS, CmpRHS);
+    Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
+    if (NaNBehavior == SPNB_RETURNS_NAN)
+      NaNBehavior = SPNB_RETURNS_OTHER;
+    else if (NaNBehavior == SPNB_RETURNS_OTHER)
+      NaNBehavior = SPNB_RETURNS_NAN;
+    Ordered = !Ordered;
+  }
+
+  // ([if]cmp X, Y) ? X : Y
+  if (TrueVal == CmpLHS && FalseVal == CmpRHS) {
+    switch (Pred) {
+    default: return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false}; // Equality.
+    case ICmpInst::ICMP_UGT:
+    case ICmpInst::ICMP_UGE: return {SPF_UMAX, SPNB_NA, false};
+    case ICmpInst::ICMP_SGT:
+    case ICmpInst::ICMP_SGE: return {SPF_SMAX, SPNB_NA, false};
+    case ICmpInst::ICMP_ULT:
+    case ICmpInst::ICMP_ULE: return {SPF_UMIN, SPNB_NA, false};
+    case ICmpInst::ICMP_SLT:
+    case ICmpInst::ICMP_SLE: return {SPF_SMIN, SPNB_NA, false};
+    case FCmpInst::FCMP_UGT:
+    case FCmpInst::FCMP_UGE:
+    case FCmpInst::FCMP_OGT:
+    case FCmpInst::FCMP_OGE: return {SPF_FMAXNUM, NaNBehavior, Ordered};
+    case FCmpInst::FCMP_ULT:
+    case FCmpInst::FCMP_ULE:
+    case FCmpInst::FCMP_OLT:
+    case FCmpInst::FCMP_OLE: return {SPF_FMINNUM, NaNBehavior, Ordered};
+    }
+  }
+
+  if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
+    if ((CmpLHS == TrueVal && match(FalseVal, m_Neg(m_Specific(CmpLHS)))) ||
+        (CmpLHS == FalseVal && match(TrueVal, m_Neg(m_Specific(CmpLHS))))) {
+
+      // ABS(X) ==> (X >s 0) ? X : -X and (X >s -1) ? X : -X
+      // NABS(X) ==> (X >s 0) ? -X : X and (X >s -1) ? -X : X
+      if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && (C1->isZero() || C1->isMinusOne())) {
+        return {(CmpLHS == TrueVal) ? SPF_ABS : SPF_NABS, SPNB_NA, false};
+      }
+
+      // ABS(X) ==> (X <s 0) ? -X : X and (X <s 1) ? -X : X
+      // NABS(X) ==> (X <s 0) ? X : -X and (X <s 1) ? X : -X
+      if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && (C1->isZero() || C1->isOne())) {
+        return {(CmpLHS == FalseVal) ? SPF_ABS : SPF_NABS, SPNB_NA, false};
+      }
+    }
+    
+    // Y >s C ? ~Y : ~C == ~Y <s ~C ? ~Y : ~C = SMIN(~Y, ~C)
+    if (const auto *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
+      if (C1->getType() == C2->getType() && ~C1->getValue() == C2->getValue() &&
+          (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CmpLHS))) ||
+           match(CmpLHS, m_Not(m_Specific(TrueVal))))) {
+        LHS = TrueVal;
+        RHS = FalseVal;
+        return {SPF_SMIN, SPNB_NA, false};
+      }
+    }
+  }
+
+  // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
+
+  return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+}
+
+static Value *lookThroughCast(CmpInst *CmpI, Value *V1, Value *V2,
+                              Instruction::CastOps *CastOp) {
+  CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V1);
+  Constant *C = dyn_cast<Constant>(V2);
+  CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(V2);
+  if (!CI)
+    return nullptr;
+  *CastOp = CI->getOpcode();
+
+  if (CI2) {
+    // If V1 and V2 are both the same cast from the same type, we can look
+    // through V1.
+    if (CI2->getOpcode() == CI->getOpcode() &&
+        CI2->getSrcTy() == CI->getSrcTy())
+      return CI2->getOperand(0);
+    return nullptr;
+  } else if (!C) {
+    return nullptr;
+  }
+
+  if (isa<SExtInst>(CI) && CmpI->isSigned()) {
+    Constant *T = ConstantExpr::getTrunc(C, CI->getSrcTy());
+    // This is only valid if the truncated value can be sign-extended
+    // back to the original value.
+    if (ConstantExpr::getSExt(T, C->getType()) == C)
+      return T;
+    return nullptr;
+  }
+  if (isa<ZExtInst>(CI) && CmpI->isUnsigned())
+    return ConstantExpr::getTrunc(C, CI->getSrcTy());
+
+  if (isa<TruncInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getIntegerCast(C, CI->getSrcTy(), CmpI->isSigned());
+
+  if (isa<FPToUIInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getUIToFP(C, CI->getSrcTy(), true);
+
+  if (isa<FPToSIInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getSIToFP(C, CI->getSrcTy(), true);
+
+  if (isa<UIToFPInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getFPToUI(C, CI->getSrcTy(), true);
+
+  if (isa<SIToFPInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getFPToSI(C, CI->getSrcTy(), true);
+
+  if (isa<FPTruncInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getFPExtend(C, CI->getSrcTy(), true);
+
+  if (isa<FPExtInst>(CI))
+    return ConstantExpr::getFPTrunc(C, CI->getSrcTy(), true);
+
+  return nullptr;
+}
+
+SelectPatternResult llvm::matchSelectPattern(Value *V,
+                                             Value *&LHS, Value *&RHS,
+                                             Instruction::CastOps *CastOp) {
+  SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
+  if (!SI) return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+
+  CmpInst *CmpI = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
+  if (!CmpI) return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+
+  CmpInst::Predicate Pred = CmpI->getPredicate();
+  Value *CmpLHS = CmpI->getOperand(0);
+  Value *CmpRHS = CmpI->getOperand(1);
+  Value *TrueVal = SI->getTrueValue();
+  Value *FalseVal = SI->getFalseValue();
+  FastMathFlags FMF;
+  if (isa<FPMathOperator>(CmpI))
+    FMF = CmpI->getFastMathFlags();
+
+  // Bail out early.
+  if (CmpI->isEquality())
+    return {SPF_UNKNOWN, SPNB_NA, false};
+
+  // Deal with type mismatches.
+  if (CastOp && CmpLHS->getType() != TrueVal->getType()) {
+    if (Value *C = lookThroughCast(CmpI, TrueVal, FalseVal, CastOp))
+      return ::matchSelectPattern(Pred, FMF, CmpLHS, CmpRHS,
+                                  cast<CastInst>(TrueVal)->getOperand(0), C,
+                                  LHS, RHS);
+    if (Value *C = lookThroughCast(CmpI, FalseVal, TrueVal, CastOp))
+      return ::matchSelectPattern(Pred, FMF, CmpLHS, CmpRHS,
+                                  C, cast<CastInst>(FalseVal)->getOperand(0),
+                                  LHS, RHS);
+  }
+  return ::matchSelectPattern(Pred, FMF, CmpLHS, CmpRHS, TrueVal, FalseVal,
+                              LHS, RHS);
+}
+
+ConstantRange llvm::getConstantRangeFromMetadata(MDNode &Ranges) {
+  const unsigned NumRanges = Ranges.getNumOperands() / 2;
+  assert(NumRanges >= 1 && "Must have at least one range!");
+  assert(Ranges.getNumOperands() % 2 == 0 && "Must be a sequence of pairs");
+
+  auto *FirstLow = mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(0));
+  auto *FirstHigh = mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(1));
+
+  ConstantRange CR(FirstLow->getValue(), FirstHigh->getValue());
+
+  for (unsigned i = 1; i < NumRanges; ++i) {
+    auto *Low = mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 0));
+    auto *High = mdconst::extract<ConstantInt>(Ranges.getOperand(2 * i + 1));
+
+    // Note: unionWith will potentially create a range that contains values not
+    // contained in any of the original N ranges.
+    CR = CR.unionWith(ConstantRange(Low->getValue(), High->getValue()));
+  }
+
+  return CR;
+}
+
+/// Return true if "icmp Pred LHS RHS" is always true.
+static bool isTruePredicate(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
+                            const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                            AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                            const DominatorTree *DT) {
+  if (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred) && LHS == RHS)
+    return true;
+
+  switch (Pred) {
+  default:
+    return false;
+
+  case CmpInst::ICMP_SLT:
+  case CmpInst::ICMP_SLE: {
+    ConstantInt *CI;
+
+    // LHS s<  LHS +_{nsw} C   if C > 0
+    // LHS s<= LHS +_{nsw} C   if C >= 0
+    if (match(RHS, m_NSWAdd(m_Specific(LHS), m_ConstantInt(CI)))) {
+      if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
+        return CI->getValue().isStrictlyPositive();
+      return !CI->isNegative();
+    }
+    return false;
+  }
+
+  case CmpInst::ICMP_ULT:
+  case CmpInst::ICMP_ULE: {
+    ConstantInt *CI;
+
+    // LHS u<  LHS +_{nuw} C   if C != 0
+    // LHS u<= LHS +_{nuw} C
+    if (match(RHS, m_NUWAdd(m_Specific(LHS), m_ConstantInt(CI)))) {
+      if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
+        return !CI->isZero();
+      return true;
+    }
+    return false;
+  }
+  }
+}
+
+/// Return true if "icmp Pred BLHS BRHS" is true whenever "icmp Pred
+/// ALHS ARHS" is true.
+static bool isImpliedCondOperands(CmpInst::Predicate Pred, Value *ALHS,
+                                  Value *ARHS, Value *BLHS, Value *BRHS,
+                                  const DataLayout &DL, unsigned Depth,
+                                  AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI,
+                                  const DominatorTree *DT) {
+  switch (Pred) {
+  default:
+    return false;
+
+  case CmpInst::ICMP_SLT:
+  case CmpInst::ICMP_SLE:
+    return isTruePredicate(CmpInst::ICMP_SLE, BLHS, ALHS, DL, Depth, AC, CxtI,
+                           DT) &&
+           isTruePredicate(CmpInst::ICMP_SLE, ARHS, BRHS, DL, Depth, AC, CxtI,
+                           DT);
+
+  case CmpInst::ICMP_ULT:
+  case CmpInst::ICMP_ULE:
+    return isTruePredicate(CmpInst::ICMP_ULE, BLHS, ALHS, DL, Depth, AC, CxtI,
+                           DT) &&
+           isTruePredicate(CmpInst::ICMP_ULE, ARHS, BRHS, DL, Depth, AC, CxtI,
+                           DT);
+  }
+}
+
+bool llvm::isImpliedCondition(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout &DL,
+                              unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
+                              const Instruction *CxtI,
+                              const DominatorTree *DT) {
+  assert(LHS->getType() == RHS->getType() && "mismatched type");
+  Type *OpTy = LHS->getType();
+  assert(OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1));
+
+  // LHS ==> RHS by definition
+  if (LHS == RHS) return true;
+
+  if (OpTy->isVectorTy())
+    // TODO: extending the code below to handle vectors
+    return false;
+  assert(OpTy->isIntegerTy(1) && "implied by above");
+
+  ICmpInst::Predicate APred, BPred;
+  Value *ALHS, *ARHS;
+  Value *BLHS, *BRHS;
+
+  if (!match(LHS, m_ICmp(APred, m_Value(ALHS), m_Value(ARHS))) ||
+      !match(RHS, m_ICmp(BPred, m_Value(BLHS), m_Value(BRHS))))
+    return false;
+
+  if (APred == BPred)
+    return isImpliedCondOperands(APred, ALHS, ARHS, BLHS, BRHS, DL, Depth, AC,
+                                 CxtI, DT);
+
+  return false;
+}