Reverts wrong modification to MachineBlockPlacement & BranchFolding; uses a new strat...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
index 7afa2a04fdce34c79823c9ac6de7f273d23e5e18..1a07bfc0c3577f71585153b63635d87173c47479 100644 (file)
 
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/MemoryLocation.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/CallSite.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
+#include "llvm/IR/InstIterator.h"
+#include "llvm/IR/InstrTypes.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/MDBuilder.h"
+#include "llvm/IR/NoFolder.h"
 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
+#include "llvm/IR/Statepoint.h"
 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::PatternMatch;
 
@@ -60,6 +71,9 @@ STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
                           "computations were sunk");
 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
+STATISTIC(NumAndsAdded,
+          "Number of and mask instructions added to form ext loads");
+STATISTIC(NumAndUses, "Number of uses of and mask instructions optimized");
 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
@@ -70,6 +84,10 @@ static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
 
+static cl::opt<bool>
+    DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
+                  cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
+
 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
@@ -90,27 +108,30 @@ static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
 
+static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
+    "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
+    cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
+             "CodeGenPrepare"));
+
+static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
+    "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
+    cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
+             "optimization in CodeGenPrepare"));
+
 namespace {
 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
-struct TypeIsSExt {
-  Type *Ty;
-  bool IsSExt;
-  TypeIsSExt(Type *Ty, bool IsSExt) : Ty(Ty), IsSExt(IsSExt) {}
-};
+typedef PointerIntPair<Type *, 1, bool> TypeIsSExt;
 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
+class TypePromotionTransaction;
 
   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
-    /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
-    /// transformation profitability.
     const TargetMachine *TM;
     const TargetLowering *TLI;
     const TargetTransformInfo *TTI;
     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
-    DominatorTree *DT;
 
-    /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
-    /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
-    /// update it.
+    /// As we scan instructions optimizing them, this is the next instruction
+    /// to optimize. Transforms that can invalidate this should update it.
     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
 
     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
@@ -118,23 +139,25 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
     /// multiple load/stores of the same address.
     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
 
-    /// Keeps track of all truncates inserted for the current function.
-    SetOfInstrs InsertedTruncsSet;
+    /// Keeps track of all instructions inserted for the current function.
+    SetOfInstrs InsertedInsts;
     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
     /// promotion for the current function.
     InstrToOrigTy PromotedInsts;
 
-    /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway, dominator tree may need to
-    /// be updated.
+    /// True if CFG is modified in any way.
     bool ModifiedDT;
 
-    /// OptSize - True if optimizing for size.
+    /// True if optimizing for size.
     bool OptSize;
 
+    /// DataLayout for the Function being processed.
+    const DataLayout *DL;
+
   public:
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
-        : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr) {
+        : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr), DL(nullptr) {
         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
       }
     bool runOnFunction(Function &F) override;
@@ -143,28 +166,38 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
 
     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
-      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
-      AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+      AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
     }
 
   private:
-    bool EliminateFallThrough(Function &F);
-    bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
-    bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
-    void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
-    bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB);
-    bool OptimizeInst(Instruction *I);
-    bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
-    bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
-    bool OptimizeCallInst(CallInst *CI);
-    bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I);
-    bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
-    bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
-    bool OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
-    bool OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
-    bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
-    bool PlaceDbgValues(Function &F);
+    bool eliminateFallThrough(Function &F);
+    bool eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
+    bool canMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
+    void eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
+    bool optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
+    bool optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
+    bool optimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr,
+                            Type *AccessTy, unsigned AS);
+    bool optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
+    bool optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
+    bool moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
+    bool optimizeExtUses(Instruction *I);
+    bool optimizeLoadExt(LoadInst *I);
+    bool optimizeSelectInst(SelectInst *SI);
+    bool optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
+    bool optimizeSwitchInst(SwitchInst *CI);
+    bool optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
+    bool dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
+    bool placeDbgValues(Function &F);
     bool sinkAndCmp(Function &F);
+    bool extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
+                        Instruction *&Inst,
+                        const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
+                        unsigned CreatedInstCost);
+    bool splitBranchCondition(Function &F);
+    bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
+    void stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I);
   };
 }
 
@@ -176,57 +209,897 @@ FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
   return new CodeGenPrepare(TM);
 }
 
+namespace {
+
+bool StoreAddressDependOnValue(StoreInst* SI, Value* DepVal);
+Value* GetUntaintedAddress(Value* CurrentAddress);
+
+// The depth we trace down a variable to look for its dependence set.
+const unsigned kDependenceDepth = 4;
+
+// Recursively looks for variables that 'Val' depends on at the given depth
+// 'Depth', and adds them in 'DepSet'. If 'InsertOnlyLeafNodes' is true, only
+// inserts the leaf node values; otherwise, all visited nodes are included in
+// 'DepSet'. Note that constants will be ignored.
+template <typename SetType>
+void recursivelyFindDependence(SetType* DepSet, Value* Val,
+                               bool InsertOnlyLeafNodes = false,
+                               unsigned Depth = kDependenceDepth) {
+  if (Val == nullptr) {
+    return;
+  }
+  if (!InsertOnlyLeafNodes && !isa<Constant>(Val)) {
+    DepSet->insert(Val);
+  }
+  if (Depth == 0) {
+    // Cannot go deeper. Insert the leaf nodes.
+    if (InsertOnlyLeafNodes && !isa<Constant>(Val)) {
+      DepSet->insert(Val);
+    }
+    return;
+  }
+
+  // Go one step further to explore the dependence of the operands.
+  Instruction* I = nullptr;
+  if ((I = dyn_cast<Instruction>(Val))) {
+    if (isa<LoadInst>(I)) {
+      // A load is considerd the leaf load of the dependence tree. Done.
+      DepSet->insert(Val);
+      return;
+    } else if (I->isBinaryOp()) {
+      BinaryOperator* I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val);
+      Value *Op0 = I->getOperand(0), *Op1 = I->getOperand(1);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, Op0, Depth - 1);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, Op1, Depth - 1);
+    } else if (I->isCast()) {
+      Value* Op0 = I->getOperand(0);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, Op0, Depth - 1);
+    } else if (I->getOpcode() == Instruction::Select) {
+      Value* Op0 = I->getOperand(0);
+      Value* Op1 = I->getOperand(1);
+      Value* Op2 = I->getOperand(2);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, Op0, Depth - 1);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, Op1, Depth - 1);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, Op2, Depth - 1);
+    } else if (I->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
+      for (unsigned i = 0; i < I->getNumOperands(); i++) {
+        recursivelyFindDependence(DepSet, I->getOperand(i), Depth - 1);
+      }
+    } else if (I->getOpcode() == Instruction::Store) {
+      auto* SI = dyn_cast<StoreInst>(Val);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, SI->getPointerOperand(), Depth - 1);
+      recursivelyFindDependence(DepSet, SI->getValueOperand(), Depth - 1);
+    } else {
+      Value* Op0 = nullptr;
+      Value* Op1 = nullptr;
+      switch (I->getOpcode()) {
+        case Instruction::ICmp:
+        case Instruction::FCmp: {
+          Op0 = I->getOperand(0);
+          Op1 = I->getOperand(1);
+          recursivelyFindDependence(DepSet, Op0, Depth - 1);
+          recursivelyFindDependence(DepSet, Op1, Depth - 1);
+          break;
+        }
+        default: {
+          // Be conservative. Add it and be done with it.
+          DepSet->insert(Val);
+          return;
+        }
+      }
+    }
+  } else if (isa<Constant>(Val)) {
+    // Not interested in constant values. Done.
+    return;
+  } else {
+    // Be conservative. Add it and be done with it.
+    DepSet->insert(Val);
+    return;
+  }
+}
+
+// Helper function to create a Cast instruction.
+Value* createCast(IRBuilder<true, NoFolder>& Builder, Value* DepVal,
+                  Type* TargetIntegerType) {
+  Instruction::CastOps CastOp = Instruction::BitCast;
+  switch (DepVal->getType()->getTypeID()) {
+    case Type::IntegerTyID: {
+      CastOp = Instruction::SExt;
+      break;
+    }
+    case Type::FloatTyID:
+    case Type::DoubleTyID: {
+      CastOp = Instruction::FPToSI;
+      break;
+    }
+    case Type::PointerTyID: {
+      CastOp = Instruction::PtrToInt;
+      break;
+    }
+    default: { break; }
+  }
+
+  return Builder.CreateCast(CastOp, DepVal, TargetIntegerType);
+}
+
+// Given a value, if it's a tainted address, this function returns the
+// instruction that ORs the "dependence value" with the "original address".
+// Otherwise, returns nullptr.  This instruction is the first OR instruction
+// where one of its operand is an AND instruction with an operand being 0.
+//
+// E.g., it returns '%4 = or i32 %3, %2' given 'CurrentAddress' is '%5'.
+// %0 = load i32, i32* @y, align 4, !tbaa !1
+// %cmp = icmp ne i32 %0, 42  // <== this is like the condition
+// %1 = sext i1 %cmp to i32
+// %2 = ptrtoint i32* @x to i32
+// %3 = and i32 %1, 0
+// %4 = or i32 %3, %2
+// %5 = inttoptr i32 %4 to i32*
+// store i32 1, i32* %5, align 4
+Instruction* getOrAddress(Value* CurrentAddress) {
+  // Is it a cast from integer to pointer type.
+  Instruction* OrAddress = nullptr;
+  Instruction* AndDep = nullptr;
+  Instruction* CastToInt = nullptr;
+  Value* ActualAddress = nullptr;
+  Constant* ZeroConst = nullptr;
+
+  const Instruction* CastToPtr = dyn_cast<Instruction>(CurrentAddress);
+  if (CastToPtr && CastToPtr->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
+    // Is it an OR instruction: %1 = or %and, %actualAddress.
+    if ((OrAddress = dyn_cast<Instruction>(CastToPtr->getOperand(0))) &&
+        OrAddress->getOpcode() == Instruction::Or) {
+      // The first operand should be and AND instruction.
+      AndDep = dyn_cast<Instruction>(OrAddress->getOperand(0));
+      if (AndDep && AndDep->getOpcode() == Instruction::And) {
+        // Also make sure its first operand of the "AND" is 0, or the "AND" is
+        // marked explicitly by "NoInstCombine".
+        if ((ZeroConst = dyn_cast<Constant>(AndDep->getOperand(1))) &&
+            ZeroConst->isNullValue()) {
+          return OrAddress;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  // Looks like it's not been tainted.
+  return nullptr;
+}
+
+// Given a value, if it's a tainted address, this function returns the
+// instruction that taints the "dependence value". Otherwise, returns nullptr.
+// This instruction is the last AND instruction where one of its operand is 0.
+// E.g., it returns '%3' given 'CurrentAddress' is '%5'.
+// %0 = load i32, i32* @y, align 4, !tbaa !1
+// %cmp = icmp ne i32 %0, 42  // <== this is like the condition
+// %1 = sext i1 %cmp to i32
+// %2 = ptrtoint i32* @x to i32
+// %3 = and i32 %1, 0
+// %4 = or i32 %3, %2
+// %5 = inttoptr i32 %4 to i32*
+// store i32 1, i32* %5, align 4
+Instruction* getAndDependence(Value* CurrentAddress) {
+  // If 'CurrentAddress' is tainted, get the OR instruction.
+  auto* OrAddress = getOrAddress(CurrentAddress);
+  if (OrAddress == nullptr) {
+    return nullptr;
+  }
+
+  // No need to check the operands.
+  auto* AndDepInst = dyn_cast<Instruction>(OrAddress->getOperand(0));
+  assert(AndDepInst);
+  return AndDepInst;
+}
+
+// Given a value, if it's a tainted address, this function returns
+// the "dependence value", which is the first operand in the AND instruction.
+// E.g., it returns '%1' given 'CurrentAddress' is '%5'.
+// %0 = load i32, i32* @y, align 4, !tbaa !1
+// %cmp = icmp ne i32 %0, 42  // <== this is like the condition
+// %1 = sext i1 %cmp to i32
+// %2 = ptrtoint i32* @x to i32
+// %3 = and i32 %1, 0
+// %4 = or i32 %3, %2
+// %5 = inttoptr i32 %4 to i32*
+// store i32 1, i32* %5, align 4
+Value* getDependence(Value* CurrentAddress) {
+  auto* AndInst = getAndDependence(CurrentAddress);
+  if (AndInst == nullptr) {
+    return nullptr;
+  }
+  return AndInst->getOperand(0);
+}
+
+// Given an address that has been tainted, returns the only condition it depends
+// on, if any; otherwise, returns nullptr.
+Value* getConditionDependence(Value* Address) {
+  auto* Dep = getDependence(Address);
+  if (Dep == nullptr) {
+    // 'Address' has not been dependence-tainted.
+    return nullptr;
+  }
+
+  Value* Operand = Dep;
+  while (true) {
+    auto* Inst = dyn_cast<Instruction>(Operand);
+    if (Inst == nullptr) {
+      // Non-instruction type does not have condition dependence.
+      return nullptr;
+    }
+    if (Inst->getOpcode() == Instruction::ICmp) {
+      return Inst;
+    } else {
+      if (Inst->getNumOperands() != 1) {
+        return nullptr;
+      } else {
+        Operand = Inst->getOperand(0);
+      }
+    }
+  }
+}
+
+// Conservatively decides whether the dependence set of 'Val1' includes the
+// dependence set of 'Val2'. If 'ExpandSecondValue' is false, we do not expand
+// 'Val2' and use that single value as its dependence set.
+// If it returns true, it means the dependence set of 'Val1' includes that of
+// 'Val2'; otherwise, it only means we cannot conclusively decide it.
+bool dependenceSetInclusion(Value* Val1, Value* Val2,
+                            int Val1ExpandLevel = 2 * kDependenceDepth,
+                            int Val2ExpandLevel = kDependenceDepth) {
+  typedef SmallSet<Value*, 8> IncludingSet;
+  typedef SmallSet<Value*, 4> IncludedSet;
+
+  IncludingSet DepSet1;
+  IncludedSet DepSet2;
+  // Look for more depths for the including set.
+  recursivelyFindDependence(&DepSet1, Val1, false /*Insert all visited nodes*/,
+                            Val1ExpandLevel);
+  recursivelyFindDependence(&DepSet2, Val2, true /*Only insert leaf nodes*/,
+                            Val2ExpandLevel);
+
+  auto set_inclusion = [](IncludingSet FullSet, IncludedSet Subset) {
+    for (auto* Dep : Subset) {
+      if (0 == FullSet.count(Dep)) {
+        return false;
+      }
+    }
+    return true;
+  };
+  bool inclusion = set_inclusion(DepSet1, DepSet2);
+  DEBUG(dbgs() << "[dependenceSetInclusion]: " << inclusion << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "Including set for: " << *Val1 << "\n");
+  DEBUG(for (const auto* Dep : DepSet1) { dbgs() << "\t\t" << *Dep << "\n"; });
+  DEBUG(dbgs() << "Included set for: " << *Val2 << "\n");
+  DEBUG(for (const auto* Dep : DepSet2) { dbgs() << "\t\t" << *Dep << "\n"; });
+
+  return inclusion;
+}
+
+// Recursively iterates through the operands spawned from 'DepVal'. If there
+// exists a single value that 'DepVal' only depends on, we call that value the
+// root dependence of 'DepVal' and return it. Otherwise, return 'DepVal'.
+Value* getRootDependence(Value* DepVal) {
+  SmallSet<Value*, 8> DepSet;
+  for (unsigned depth = kDependenceDepth; depth > 0; --depth) {
+    recursivelyFindDependence(&DepSet, DepVal, true /*Only insert leaf nodes*/,
+                              depth);
+    if (DepSet.size() == 1) {
+      return *DepSet.begin();
+    }
+    DepSet.clear();
+  }
+  return DepVal;
+}
+
+// This function actually taints 'DepVal' to the address to 'SI'. If the
+// address
+// of 'SI' already depends on whatever 'DepVal' depends on, this function
+// doesn't do anything and returns false. Otherwise, returns true.
+//
+// This effect forces the store and any stores that comes later to depend on
+// 'DepVal'. For example, we have a condition "cond", and a store instruction
+// "s: STORE addr, val". If we want "s" (and any later store) to depend on
+// "cond", we do the following:
+// %conv = sext i1 %cond to i32
+// %addrVal = ptrtoint i32* %addr to i32
+// %andCond = and i32 conv, 0;
+// %orAddr = or i32 %andCond, %addrVal;
+// %NewAddr = inttoptr i32 %orAddr to i32*;
+//
+// This is a more concrete example:
+// ------
+// %0 = load i32, i32* @y, align 4, !tbaa !1
+// %cmp = icmp ne i32 %0, 42  // <== this is like the condition
+// %1 = sext i1 %cmp to i32
+// %2 = ptrtoint i32* @x to i32
+// %3 = and i32 %1, 0
+// %4 = or i32 %3, %2
+// %5 = inttoptr i32 %4 to i32*
+// store i32 1, i32* %5, align 4
+bool taintStoreAddress(StoreInst* SI, Value* DepVal,
+                       const char* calling_func = __builtin_FUNCTION()) {
+  DEBUG(dbgs() << "Called from " << calling_func << '\n');
+  IRBuilder<true, NoFolder> Builder(SI);
+  BasicBlock* BB = SI->getParent();
+  Value* Address = SI->getPointerOperand();
+  Type* TargetIntegerType =
+      IntegerType::get(Address->getContext(),
+                       BB->getModule()->getDataLayout().getPointerSizeInBits());
+
+  // Does SI's address already depends on whatever 'DepVal' depends on?
+  if (StoreAddressDependOnValue(SI, DepVal)) {
+    return false;
+  }
+
+  // Figure out if there's a root variable 'DepVal' depends on. For example, we
+  // can extract "getelementptr inbounds %struct, %struct* %0, i64 0, i32 123"
+  // to be "%struct* %0" since all other operands are constant.
+  DepVal = getRootDependence(DepVal);
+
+  // Is this already a dependence-tainted store?
+  Value* OldDep = getDependence(Address);
+  if (OldDep) {
+    // The address of 'SI' has already been tainted.  Just need to absorb the
+    // DepVal to the existing dependence in the address of SI.
+    Instruction* AndDep = getAndDependence(Address);
+    IRBuilder<true, NoFolder> Builder(AndDep);
+    Value* NewDep = nullptr;
+    if (DepVal->getType() == AndDep->getType()) {
+      NewDep = Builder.CreateAnd(OldDep, DepVal);
+    } else {
+      NewDep = Builder.CreateAnd(
+          OldDep, createCast(Builder, DepVal, TargetIntegerType));
+    }
+
+    auto* NewDepInst = dyn_cast<Instruction>(NewDep);
+
+    // Use the new AND instruction as the dependence
+    AndDep->setOperand(0, NewDep);
+    return true;
+  }
+
+  // SI's address has not been tainted. Now taint it with 'DepVal'.
+  Value* CastDepToInt = createCast(Builder, DepVal, TargetIntegerType);
+  Value* PtrToIntCast = Builder.CreatePtrToInt(Address, TargetIntegerType);
+  Value* AndDepVal =
+      Builder.CreateAnd(CastDepToInt, ConstantInt::get(TargetIntegerType, 0));
+  auto AndInst = dyn_cast<Instruction>(AndDepVal);
+  // XXX-comment: The original IR InstCombiner would change our and instruction
+  // to a select and then the back end optimize the condition out.  We attach a
+  // flag to instructions and set it here to inform the InstCombiner to not to
+  // touch this and instruction at all.
+  Value* OrAddr = Builder.CreateOr(AndDepVal, PtrToIntCast);
+  Value* NewAddr = Builder.CreateIntToPtr(OrAddr, Address->getType());
+
+  DEBUG(dbgs() << "[taintStoreAddress]\n"
+               << "Original store: " << *SI << '\n');
+  SI->setOperand(1, NewAddr);
+
+  // Debug output.
+  DEBUG(dbgs() << "\tTargetIntegerType: " << *TargetIntegerType << '\n'
+               << "\tCast dependence value to integer: " << *CastDepToInt
+               << '\n'
+               << "\tCast address to integer: " << *PtrToIntCast << '\n'
+               << "\tAnd dependence value: " << *AndDepVal << '\n'
+               << "\tOr address: " << *OrAddr << '\n'
+               << "\tCast or instruction to address: " << *NewAddr << "\n\n");
+
+  return true;
+}
+
+// Looks for the previous store in the if block --- 'BrBB', which makes the
+// speculative store 'StoreToHoist' safe.
+Value* getSpeculativeStoreInPrevBB(StoreInst* StoreToHoist, BasicBlock* BrBB) {
+  assert(StoreToHoist && "StoreToHoist must be a real store");
+
+  Value* StorePtr = StoreToHoist->getPointerOperand();
+
+  // Look for a store to the same pointer in BrBB.
+  for (BasicBlock::reverse_iterator RI = BrBB->rbegin(), RE = BrBB->rend();
+       RI != RE; ++RI) {
+    Instruction* CurI = &*RI;
+
+    StoreInst* SI = dyn_cast<StoreInst>(CurI);
+    // Found the previous store make sure it stores to the same location.
+    // XXX-update: If the previous store's original untainted address are the
+    // same as 'StorePtr', we are also good to hoist the store.
+    if (SI && (SI->getPointerOperand() == StorePtr ||
+               GetUntaintedAddress(SI->getPointerOperand()) == StorePtr)) {
+      // Found the previous store, return its value operand.
+      return SI;
+    }
+  }
+
+  assert(false &&
+         "We should not reach here since this store is safe to speculate");
+}
+
+// XXX-comment: Returns true if it changes the code, false otherwise (the branch
+// condition already depends on 'DepVal'.
+bool taintConditionalBranch(BranchInst* BI, Value* DepVal) {
+  assert(BI->isConditional());
+  auto* Cond = BI->getOperand(0);
+  if (dependenceSetInclusion(Cond, DepVal)) {
+    // The dependence/ordering is self-evident.
+    return false;
+  }
+
+  IRBuilder<true, NoFolder> Builder(BI);
+  auto* AndDep =
+      Builder.CreateAnd(DepVal, ConstantInt::get(DepVal->getType(), 0));
+  auto* TruncAndDep =
+      Builder.CreateTrunc(AndDep, IntegerType::get(DepVal->getContext(), 1));
+  auto* OrCond = Builder.CreateOr(TruncAndDep, Cond);
+  BI->setOperand(0, OrCond);
+
+  // Debug output.
+  DEBUG(dbgs() << "\tTainted branch condition:\n" << *BI->getParent());
+
+  return true;
+}
+
+bool ConditionalBranchDependsOnValue(BranchInst* BI, Value* DepVal) {
+  assert(BI->isConditional());
+  auto* Cond = BI->getOperand(0);
+  return dependenceSetInclusion(Cond, DepVal);
+}
+
+// XXX-update: For a relaxed load 'LI', find the first immediate atomic store or
+// the first conditional branch. Returns nullptr if there's no such immediately
+// following store/branch instructions, which we can only enforce the load with
+// 'acquire'.
+Instruction* findFirstStoreCondBranchInst(LoadInst* LI) {
+  // In some situations, relaxed loads can be left as is:
+  // 1. The relaxed load is used to calculate the address of the immediate
+  // following store;
+  // 2. The relaxed load is used as a condition in the immediate following
+  // condition, and there are no stores in between. This is actually quite
+  // common. E.g.,
+  // int r1 = x.load(relaxed);
+  // if (r1 != 0) {
+  //   y.store(1, relaxed);
+  // }
+  // However, in this function, we don't deal with them directly. Instead, we
+  // just find the immediate following store/condition branch and return it.
+
+  auto* BB = LI->getParent();
+  auto BE = BB->end();
+  auto BBI = BasicBlock::iterator(LI);
+  BBI++;
+  while (true) {
+    for (; BBI != BE; BBI++) {
+      auto* Inst = dyn_cast<Instruction>(&*BBI);
+      if (Inst == nullptr) {
+        continue;
+      }
+      if (Inst->getOpcode() == Instruction::Store) {
+        return Inst;
+      } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Br) {
+        auto* BrInst = dyn_cast<BranchInst>(Inst);
+        if (BrInst->isConditional()) {
+          return Inst;
+        } else {
+          // Reinitialize iterators with the destination of the unconditional
+          // branch.
+          BB = BrInst->getSuccessor(0);
+          BBI = BB->begin();
+          BE = BB->end();
+          break;
+        }
+      }
+    }
+    if (BBI == BE) {
+      return nullptr;
+    }
+  }
+}
+
+// XXX-comment: Returns whether the code has been changed.
+bool taintMonotonicLoads(const SmallVector<LoadInst*, 1>& MonotonicLoadInsts) {
+  bool Changed = false;
+  for (auto* LI : MonotonicLoadInsts) {
+    auto* FirstInst = findFirstStoreCondBranchInst(LI);
+    if (FirstInst == nullptr) {
+      // We don't seem to be able to taint a following store/conditional branch
+      // instruction. Simply make it acquire.
+      DEBUG(dbgs() << "[RelaxedLoad]: Transformed to acquire load\n"
+                   << *LI << "\n");
+      LI->setOrdering(Acquire);
+      Changed = true;
+      continue;
+    }
+    // Taint 'FirstInst', which could be a store or a condition branch
+    // instruction.
+    if (FirstInst->getOpcode() == Instruction::Store) {
+      Changed |= taintStoreAddress(dyn_cast<StoreInst>(FirstInst), LI);
+    } else if (FirstInst->getOpcode() == Instruction::Br) {
+      Changed |= taintConditionalBranch(dyn_cast<BranchInst>(FirstInst), LI);
+    } else {
+      assert(false && "findFirstStoreCondBranchInst() should return a "
+                    "store/condition branch instruction");
+    }
+  }
+  return Changed;
+}
+
+// Inserts a fake conditional branch right after the instruction 'SplitInst',
+// and the branch condition is 'Condition'. 'SplitInst' will be placed in the
+// newly created block.
+void AddFakeConditionalBranch(Instruction* SplitInst, Value* Condition) {
+  auto* BB = SplitInst->getParent();
+  TerminatorInst* ThenTerm = nullptr;
+  TerminatorInst* ElseTerm = nullptr;
+  SplitBlockAndInsertIfThenElse(Condition, SplitInst, &ThenTerm, &ElseTerm);
+  assert(ThenTerm && ElseTerm &&
+         "Then/Else terminators cannot be empty after basic block spliting");
+  auto* ThenBB = ThenTerm->getParent();
+  auto* ElseBB = ElseTerm->getParent();
+  auto* TailBB = ThenBB->getSingleSuccessor();
+  assert(TailBB && "Tail block cannot be empty after basic block spliting");
+
+  ThenBB->disableCanEliminateBlock();
+  ThenBB->disableCanEliminateBlock();
+  TailBB->disableCanEliminateBlock();
+  ThenBB->setName(BB->getName() + "Then.Fake");
+  ElseBB->setName(BB->getName() + "Else.Fake");
+  DEBUG(dbgs() << "Add fake conditional branch:\n"
+               << "Then Block:\n"
+               << *ThenBB << "Else Block:\n"
+               << *ElseBB << "\n");
+}
+
+// Returns true if the code is changed, and false otherwise.
+void TaintRelaxedLoads(LoadInst* LI) {
+  IRBuilder<true, NoFolder> Builder(LI->getNextNode());
+  auto* FakeCondition = dyn_cast<Instruction>(Builder.CreateICmp(
+      CmpInst::ICMP_EQ, LI, Constant::getNullValue(LI->getType())));
+  AddFakeConditionalBranch(FakeCondition->getNextNode(), FakeCondition);
+}
+
+// XXX-comment: Returns whether the code has been changed.
+bool AddFakeConditionalBranchAfterMonotonicLoads(
+    const SmallVector<LoadInst*, 1>& MonotonicLoadInsts) {
+  bool Changed = false;
+  for (auto* LI : MonotonicLoadInsts) {
+    auto* FirstInst = findFirstStoreCondBranchInst(LI);
+    if (FirstInst != nullptr) {
+      if (FirstInst->getOpcode() == Instruction::Store) {
+        if (StoreAddressDependOnValue(dyn_cast<StoreInst>(FirstInst), LI)) {
+          continue;
+        }
+      } else if (FirstInst->getOpcode() == Instruction::Br) {
+        if (ConditionalBranchDependsOnValue(dyn_cast<BranchInst>(FirstInst),
+                                            LI)) {
+          continue;
+        }
+      } else {
+        dbgs() << "FirstInst=" << *FirstInst << "\n";
+        assert(false && "findFirstStoreCondBranchInst() should return a "
+                        "store/condition branch instruction");
+      }
+    }
+
+    // We really need to process the relaxed load now.
+    TaintRelaxedLoads(LI);
+    Changed = true;
+  }
+  return Changed;
+}
+
+/**** Implementations of public methods for dependence tainting ****/
+Value* GetUntaintedAddress(Value* CurrentAddress) {
+  auto* OrAddress = getOrAddress(CurrentAddress);
+  if (OrAddress == nullptr) {
+    // Is it tainted by a select instruction?
+    auto* Inst = dyn_cast<Instruction>(CurrentAddress);
+    if (nullptr != Inst && Inst->getOpcode() == Instruction::Select) {
+      // A selection instruction.
+      if (Inst->getOperand(1) == Inst->getOperand(2)) {
+        return Inst->getOperand(1);
+      }
+    }
+
+    return CurrentAddress;
+  }
+  Value* ActualAddress = nullptr;
+
+  auto* CastToInt = dyn_cast<Instruction>(OrAddress->getOperand(1));
+  if (CastToInt && CastToInt->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
+    return CastToInt->getOperand(0);
+  } else {
+    // This should be a IntToPtr constant expression.
+    ConstantExpr* PtrToIntExpr =
+        dyn_cast<ConstantExpr>(OrAddress->getOperand(1));
+    if (PtrToIntExpr && PtrToIntExpr->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
+      return PtrToIntExpr->getOperand(0);
+    }
+  }
+
+  // Looks like it's not been dependence-tainted. Returns itself.
+  return CurrentAddress;
+}
+
+MemoryLocation GetUntaintedMemoryLocation(StoreInst* SI) {
+  AAMDNodes AATags;
+  SI->getAAMetadata(AATags);
+  const auto& DL = SI->getModule()->getDataLayout();
+  const auto* OriginalAddr = GetUntaintedAddress(SI->getPointerOperand());
+  DEBUG(if (OriginalAddr != SI->getPointerOperand()) {
+    dbgs() << "[GetUntaintedMemoryLocation]\n"
+           << "Storing address: " << *SI->getPointerOperand()
+           << "\nUntainted address: " << *OriginalAddr << "\n";
+  });
+  return MemoryLocation(OriginalAddr,
+                        DL.getTypeStoreSize(SI->getValueOperand()->getType()),
+                        AATags);
+}
+
+bool TaintDependenceToStore(StoreInst* SI, Value* DepVal) {
+  if (dependenceSetInclusion(SI, DepVal)) {
+    return false;
+  }
+
+  bool tainted = taintStoreAddress(SI, DepVal);
+  assert(tainted);
+  return tainted;
+}
+
+bool TaintDependenceToStoreAddress(StoreInst* SI, Value* DepVal) {
+  if (dependenceSetInclusion(SI->getPointerOperand(), DepVal)) {
+    return false;
+  }
+
+  bool tainted = taintStoreAddress(SI, DepVal);
+  assert(tainted);
+  return tainted;
+}
+
+bool CompressTaintedStore(BasicBlock* BB) {
+  // This function looks for windows of adajcent stores in 'BB' that satisfy the
+  // following condition (and then do optimization):
+  // *Addr(d1) = v1, d1 is a condition and is the only dependence the store's
+  //                 address depends on && Dep(v1) includes Dep(d1);
+  // *Addr(d2) = v2, d2 is a condition and is the only dependnece the store's
+  //                 address depends on && Dep(v2) includes Dep(d2) &&
+  //                 Dep(d2) includes Dep(d1);
+  // ...
+  // *Addr(dN) = vN, dN is a condition and is the only dependence the store's
+  //                 address depends on && Dep(dN) includes Dep(d"N-1").
+  //
+  // As a result, Dep(dN) includes [Dep(d1) V ... V Dep(d"N-1")], so we can
+  // safely transform the above to the following. In between these stores, we
+  // can omit untainted stores to the same address 'Addr' since they internally
+  // have dependence on the previous stores on the same address.
+  // =>
+  // *Addr = v1
+  // *Addr = v2
+  // *Addr(d3) = v3
+  for (auto BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE; BI++) {
+    // Look for the first store in such a window of adajacent stores.
+    auto* FirstSI = dyn_cast<StoreInst>(&*BI);
+    if (!FirstSI) {
+      continue;
+    }
+
+    // The first store in the window must be tainted.
+    auto* UntaintedAddress = GetUntaintedAddress(FirstSI->getPointerOperand());
+    if (UntaintedAddress == FirstSI->getPointerOperand()) {
+      continue;
+    }
+
+    // The first store's address must directly depend on and only depend on a
+    // condition.
+    auto* FirstSIDepCond = getConditionDependence(FirstSI->getPointerOperand());
+    if (nullptr == FirstSIDepCond) {
+      continue;
+    }
+
+    // Dep(first store's storing value) includes Dep(tainted dependence).
+    if (!dependenceSetInclusion(FirstSI->getValueOperand(), FirstSIDepCond)) {
+      continue;
+    }
+
+    // Look for subsequent stores to the same address that satisfy the condition
+    // of "compressing the dependence".
+    SmallVector<StoreInst*, 8> AdajacentStores;
+    AdajacentStores.push_back(FirstSI);
+    auto BII = BasicBlock::iterator(FirstSI);
+    for (BII++; BII != BE; BII++) {
+      auto* CurrSI = dyn_cast<StoreInst>(&*BII);
+      if (!CurrSI) {
+        if (BII->mayHaveSideEffects()) {
+          // Be conservative. Instructions with side effects are similar to
+          // stores.
+          break;
+        }
+        continue;
+      }
+
+      auto* OrigAddress = GetUntaintedAddress(CurrSI->getPointerOperand());
+      auto* CurrSIDepCond = getConditionDependence(CurrSI->getPointerOperand());
+      // All other stores must satisfy either:
+      // A. 'CurrSI' is an untainted store to the same address, or
+      // B. the combination of the following 5 subconditions:
+      // 1. Tainted;
+      // 2. Untainted address is the same as the group's address;
+      // 3. The address is tainted with a sole value which is a condition;
+      // 4. The storing value depends on the condition in 3.
+      // 5. The condition in 3 depends on the previous stores dependence
+      // condition.
+
+      // Condition A. Should ignore this store directly.
+      if (OrigAddress == CurrSI->getPointerOperand() &&
+          OrigAddress == UntaintedAddress) {
+        continue;
+      }
+      // Check condition B.
+      Value* Cond = nullptr;
+      if (OrigAddress == CurrSI->getPointerOperand() ||
+          OrigAddress != UntaintedAddress || CurrSIDepCond == nullptr ||
+          !dependenceSetInclusion(CurrSI->getValueOperand(), CurrSIDepCond)) {
+        // Check condition 1, 2, 3 & 4.
+        break;
+      }
+
+      // Check condition 5.
+      StoreInst* PrevSI = AdajacentStores[AdajacentStores.size() - 1];
+      auto* PrevSIDepCond = getConditionDependence(PrevSI->getPointerOperand());
+      assert(PrevSIDepCond &&
+             "Store in the group must already depend on a condtion");
+      if (!dependenceSetInclusion(CurrSIDepCond, PrevSIDepCond)) {
+        break;
+      }
+
+      AdajacentStores.push_back(CurrSI);
+    }
+
+    if (AdajacentStores.size() == 1) {
+      // The outer loop should keep looking from the next store.
+      continue;
+    }
+
+    // Now we have such a group of tainted stores to the same address.
+    DEBUG(dbgs() << "[CompressTaintedStore]\n");
+    DEBUG(dbgs() << "Original BB\n");
+    DEBUG(dbgs() << *BB << '\n');
+    auto* LastSI = AdajacentStores[AdajacentStores.size() - 1];
+    for (unsigned i = 0; i < AdajacentStores.size() - 1; ++i) {
+      auto* SI = AdajacentStores[i];
+
+      // Use the original address for stores before the last one.
+      SI->setOperand(1, UntaintedAddress);
+
+      DEBUG(dbgs() << "Store address has been reversed: " << *SI << '\n';);
+    }
+    // XXX-comment: Try to make the last store use fewer registers.
+    // If LastSI's storing value is a select based on the condition with which
+    // its address is tainted, transform the tainted address to a select
+    // instruction, as follows:
+    // r1 = Select Cond ? A : B
+    // r2 = Cond & 0
+    // r3 = Addr | r2
+    // *r3 = r1
+    // ==>
+    // r1 = Select Cond ? A : B
+    // r2 = Select Cond ? Addr : Addr
+    // *r2 = r1
+    // The idea is that both Select instructions depend on the same condition,
+    // so hopefully the backend can generate two cmov instructions for them (and
+    // this saves the number of registers needed).
+    auto* LastSIDep = getConditionDependence(LastSI->getPointerOperand());
+    auto* LastSIValue = dyn_cast<Instruction>(LastSI->getValueOperand());
+    if (LastSIValue && LastSIValue->getOpcode() == Instruction::Select &&
+        LastSIValue->getOperand(0) == LastSIDep) {
+      // XXX-comment: Maybe it's better for us to just leave it as an and/or
+      // dependence pattern.
+      //      /*
+      IRBuilder<true, NoFolder> Builder(LastSI);
+      auto* Address =
+          Builder.CreateSelect(LastSIDep, UntaintedAddress, UntaintedAddress);
+      LastSI->setOperand(1, Address);
+      DEBUG(dbgs() << "The last store becomes :" << *LastSI << "\n\n";);
+      //      */
+    }
+  }
+
+  return true;
+}
+
+bool PassDependenceToStore(Value* OldAddress, StoreInst* NewStore) {
+  Value* OldDep = getDependence(OldAddress);
+  // Return false when there's no dependence to pass from the OldAddress.
+  if (!OldDep) {
+    return false;
+  }
+
+  // No need to pass the dependence to NewStore's address if it already depends
+  // on whatever 'OldAddress' depends on.
+  if (StoreAddressDependOnValue(NewStore, OldDep)) {
+    return false;
+  }
+  return taintStoreAddress(NewStore, OldAddress);
+}
+
+SmallSet<Value*, 8> FindDependence(Value* Val) {
+  SmallSet<Value*, 8> DepSet;
+  recursivelyFindDependence(&DepSet, Val, true /*Only insert leaf nodes*/);
+  return DepSet;
+}
+
+bool StoreAddressDependOnValue(StoreInst* SI, Value* DepVal) {
+  return dependenceSetInclusion(SI->getPointerOperand(), DepVal);
+}
+
+bool StoreDependOnValue(StoreInst* SI, Value* Dep) {
+  return dependenceSetInclusion(SI, Dep);
+}
+
+} // namespace
+
+
+
 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
+  bool EverMadeChange = false;
+
   if (skipOptnoneFunction(F))
     return false;
 
-  bool EverMadeChange = false;
+  DL = &F.getParent()->getDataLayout();
+
   // Clear per function information.
-  InsertedTruncsSet.clear();
+  InsertedInsts.clear();
   PromotedInsts.clear();
 
   ModifiedDT = false;
   if (TM)
-    TLI = TM->getSubtargetImpl()->getTargetLowering();
-  TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
-  TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
-  DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
-      getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
-  DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
-  OptSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
-                                           Attribute::OptimizeForSize);
+    TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
+  TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
+  TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
+  OptSize = F.optForSize();
 
   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
        TLI->getBypassSlowDivWidths();
-    for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
-      EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
+    BasicBlock* BB = &*F.begin();
+    while (BB != nullptr) {
+      // bypassSlowDivision may create new BBs, but we don't want to reapply the
+      // optimization to those blocks.
+      BasicBlock* Next = BB->getNextNode();
+      EverMadeChange |= bypassSlowDivision(BB, BypassWidths);
+      BB = Next;
+    }
   }
 
   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
   // unconditional branch.
-  EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
+  EverMadeChange |= eliminateMostlyEmptyBlocks(F);
 
   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
   // find a node corresponding to the value.
-  EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
+  EverMadeChange |= placeDbgValues(F);
 
   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
-  if (!DisableBranchOpts)
+  if (!DisableBranchOpts) {
     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
+    EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
+  }
 
   bool MadeChange = true;
   while (MadeChange) {
     MadeChange = false;
     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
-      BasicBlock *BB = I++;
-      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
+      BasicBlock *BB = &*I++;
+      bool ModifiedDTOnIteration = false;
+      MadeChange |= optimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
+
+      // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
+      if (ModifiedDTOnIteration)
+        break;
     }
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
@@ -236,9 +1109,9 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
   if (!DisableBranchOpts) {
     MadeChange = false;
     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
-    for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
-      SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
-      MadeChange |= ConstantFoldTerminator(BB, true);
+    for (BasicBlock &BB : F) {
+      SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
+      MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
       if (!MadeChange) continue;
 
       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
@@ -265,27 +1138,55 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
     // a single edge.
     if (EverMadeChange || MadeChange)
-      MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
+      MadeChange |= eliminateFallThrough(F);
 
-    if (MadeChange)
-      ModifiedDT = true;
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
 
-  if (ModifiedDT && DT)
-    DT->recalculate(F);
+  if (!DisableGCOpts) {
+    SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
+    for (BasicBlock &BB : F)
+      for (Instruction &I : BB)
+        if (isStatepoint(I))
+          Statepoints.push_back(&I);
+    for (auto &I : Statepoints)
+      EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
+  }
+
+  // XXX-comment: Delay dealing with relaxed loads in this function to avoid
+  // further changes done by other passes (e.g., SimplifyCFG).
+  // Collect all the relaxed loads.
+  SmallVector<LoadInst*, 1> MonotonicLoadInsts;
+  for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I) {
+    if (I->isAtomic()) {
+      switch (I->getOpcode()) {
+        case Instruction::Load: {
+          auto* LI = dyn_cast<LoadInst>(&*I);
+          if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
+            MonotonicLoadInsts.push_back(LI);
+          }
+          break;
+        }
+        default: {
+          break;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  EverMadeChange |=
+      AddFakeConditionalBranchAfterMonotonicLoads(MonotonicLoadInsts);
 
   return EverMadeChange;
 }
 
-/// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
-/// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
-/// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
-bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
+/// Merge basic blocks which are connected by a single edge, where one of the
+/// basic blocks has a single successor pointing to the other basic block,
+/// which has a single predecessor.
+bool CodeGenPrepare::eliminateFallThrough(Function &F) {
   bool Changed = false;
   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
-    BasicBlock *BB = I++;
+    BasicBlock *BB = &*I++;
     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
     // edge, just collapse it.
     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
@@ -300,29 +1201,27 @@ bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
-      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, this);
+      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
 
       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
 
       // We have erased a block. Update the iterator.
-      I = BB;
+      I = BB->getIterator();
     }
   }
   return Changed;
 }
 
-/// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
-/// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
-/// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
-/// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
-/// want them.
-bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
+/// Eliminate blocks that contain only PHI nodes, debug info directives, and an
+/// unconditional branch. Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify) often split
+/// edges in ways that are non-optimal for isel. Start by eliminating these
+/// blocks so we can split them the way we want them.
+bool CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
   bool MadeChange = false;
   // Note that this intentionally skips the entry block.
   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
-    BasicBlock *BB = I++;
-
+    BasicBlock *BB = &*I++;
     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
     if (!BI || !BI->isUnconditional())
@@ -330,7 +1229,7 @@ bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
 
     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
     // node, then other stuff is happening here.
-    BasicBlock::iterator BBI = BI;
+    BasicBlock::iterator BBI = BI->getIterator();
     if (BBI != BB->begin()) {
       --BBI;
       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
@@ -347,19 +1246,19 @@ bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
     if (DestBB == BB)
       continue;
 
-    if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
+    if (!canMergeBlocks(BB, DestBB))
       continue;
 
-    EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
+    eliminateMostlyEmptyBlock(BB);
     MadeChange = true;
   }
   return MadeChange;
 }
 
-/// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
-/// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
+/// Return true if we can merge BB into DestBB if there is a single
+/// unconditional branch between them, and BB contains no other non-phi
 /// instructions.
-bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
+bool CodeGenPrepare::canMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
                                     const BasicBlock *DestBB) const {
   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
@@ -425,9 +1324,9 @@ bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
 }
 
 
-/// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
-/// an unconditional branch in it.
-void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
+/// Eliminate a basic block that has only phi's and an unconditional branch in
+/// it.
+void CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
 
@@ -440,7 +1339,7 @@ void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
       // will need to move BB back to the entry position.
       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
-      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, this);
+      MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
 
       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
@@ -482,19 +1381,190 @@ void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
   // DestBB and remove BB.
   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
-  if (DT && !ModifiedDT) {
-    BasicBlock *BBIDom  = DT->getNode(BB)->getIDom()->getBlock();
-    BasicBlock *DestBBIDom = DT->getNode(DestBB)->getIDom()->getBlock();
-    BasicBlock *NewIDom = DT->findNearestCommonDominator(BBIDom, DestBBIDom);
-    DT->changeImmediateDominator(DestBB, NewIDom);
-    DT->eraseNode(BB);
-  }
   BB->eraseFromParent();
   ++NumBlocksElim;
 
   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 }
 
+// Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
+// derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
+static void computeBaseDerivedRelocateMap(
+    const SmallVectorImpl<GCRelocateInst *> &AllRelocateCalls,
+    DenseMap<GCRelocateInst *, SmallVector<GCRelocateInst *, 2>>
+        &RelocateInstMap) {
+  // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
+  // while filling the second map; the second map is the final structure holding
+  // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
+  DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, GCRelocateInst *> RelocateIdxMap;
+  for (auto *ThisRelocate : AllRelocateCalls) {
+    auto K = std::make_pair(ThisRelocate->getBasePtrIndex(),
+                            ThisRelocate->getDerivedPtrIndex());
+    RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, ThisRelocate));
+  }
+  for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
+    std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
+    if (Key.first == Key.second)
+      // Base relocation: nothing to insert
+      continue;
+
+    GCRelocateInst *I = Item.second;
+    auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
+
+    // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
+    auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
+    if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
+      // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
+      // that, if there are enough derived object relocates.
+      continue;
+
+    RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
+  }
+}
+
+// Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
+// small integer constants
+static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
+                                          SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
+  for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
+    // Only accept small constant integer operands
+    auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
+    if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
+      return false;
+  }
+
+  for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
+    OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
+  return true;
+}
+
+// Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
+// replace, computes a replacement, and affects it.
+static bool
+simplifyRelocatesOffABase(GCRelocateInst *RelocatedBase,
+                          const SmallVectorImpl<GCRelocateInst *> &Targets) {
+  bool MadeChange = false;
+  for (GCRelocateInst *ToReplace : Targets) {
+    assert(ToReplace->getBasePtrIndex() == RelocatedBase->getBasePtrIndex() &&
+           "Not relocating a derived object of the original base object");
+    if (ToReplace->getBasePtrIndex() == ToReplace->getDerivedPtrIndex()) {
+      // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
+      continue;
+    }
+
+    if (RelocatedBase->getParent() != ToReplace->getParent()) {
+      // Base and derived relocates are in different basic blocks.
+      // In this case transform is only valid when base dominates derived
+      // relocate. However it would be too expensive to check dominance
+      // for each such relocate, so we skip the whole transformation.
+      continue;
+    }
+
+    Value *Base = ToReplace->getBasePtr();
+    auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ToReplace->getDerivedPtr());
+    if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
+      continue;
+
+    SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
+    if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
+      continue;
+
+    // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
+    assert(RelocatedBase->getNextNode() && "Should always have one since it's not a terminator");
+
+    // Insert after RelocatedBase
+    IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
+    Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
+
+    // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
+    // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
+    // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
+    // cases like this:
+    // bb1:
+    //  ...
+    //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
+    //  br label %merge
+    //
+    // bb2:
+    //  ...
+    //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
+    //  br label %merge
+    //
+    // merge:
+    //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
+    //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
+    //
+    // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
+    // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
+    // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
+    Value *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
+    if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
+      ActualRelocatedBase =
+          Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType());
+    }
+    Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
+        Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
+    Replacement->takeName(ToReplace);
+    // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
+    // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
+    Value *ActualReplacement = Replacement;
+    if (Replacement->getType() != ToReplace->getType()) {
+      ActualReplacement =
+          Builder.CreateBitCast(Replacement, ToReplace->getType());
+    }
+    ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
+    ToReplace->eraseFromParent();
+
+    MadeChange = true;
+  }
+  return MadeChange;
+}
+
+// Turns this:
+//
+// %base = ...
+// %ptr = gep %base + 15
+// %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
+// %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
+// %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
+// %val = load %ptr'
+//
+// into this:
+//
+// %base = ...
+// %ptr = gep %base + 15
+// %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
+// %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
+// %ptr' = gep %base' + 15
+// %val = load %ptr'
+bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
+  bool MadeChange = false;
+  SmallVector<GCRelocateInst *, 2> AllRelocateCalls;
+
+  for (auto *U : I.users())
+    if (GCRelocateInst *Relocate = dyn_cast<GCRelocateInst>(U))
+      // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
+      AllRelocateCalls.push_back(Relocate);
+
+  // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
+  // relocation to mangle
+  if (AllRelocateCalls.size() < 2)
+    return false;
+
+  // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
+  // corresponding derived relocate instructions
+  DenseMap<GCRelocateInst *, SmallVector<GCRelocateInst *, 2>> RelocateInstMap;
+  computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
+  if (RelocateInstMap.empty())
+    return false;
+
+  for (auto &Item : RelocateInstMap)
+    // Item.first is the RelocatedBase to offset against
+    // Item.second is the vector of Targets to replace
+    MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
+  return MadeChange;
+}
+
 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
@@ -518,6 +1588,12 @@ static bool SinkCast(CastInst *CI) {
     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
     ++UI;
 
+    // If the block selected to receive the cast is an EH pad that does not
+    // allow non-PHI instructions before the terminator, we can't sink the
+    // cast.
+    if (UserBB->getTerminator()->isEHPad())
+      continue;
+
     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
     if (UserBB == DefBB) continue;
 
@@ -526,14 +1602,14 @@ static bool SinkCast(CastInst *CI) {
 
     if (!InsertedCast) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
-      InsertedCast =
-        CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
-                         InsertPt);
-      MadeChange = true;
+      assert(InsertPt != UserBB->end());
+      InsertedCast = CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0),
+                                      CI->getType(), "", &*InsertPt);
     }
 
     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
     TheUse = InsertedCast;
+    MadeChange = true;
     ++NumCastUses;
   }
 
@@ -546,17 +1622,17 @@ static bool SinkCast(CastInst *CI) {
   return MadeChange;
 }
 
-/// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
-/// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
-/// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
-/// registers that must be created and coalesced.
+/// If the specified cast instruction is a noop copy (e.g. it's casting from
+/// one pointer type to another, i32->i8 on PPC), sink it into user blocks to
+/// reduce the number of virtual registers that must be created and coalesced.
 ///
 /// Return true if any changes are made.
 ///
-static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
+static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI,
+                                       const DataLayout &DL) {
   // If this is a noop copy,
-  EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
-  EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
+  EVT SrcVT = TLI.getValueType(DL, CI->getOperand(0)->getType());
+  EVT DstVT = TLI.getValueType(DL, CI->getType());
 
   // This is an fp<->int conversion?
   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
@@ -583,16 +1659,63 @@ static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
   return SinkCast(CI);
 }
 
-/// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
-/// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
-/// a clear win except on targets with multiple condition code registers
-///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
+/// Try to combine CI into a call to the llvm.uadd.with.overflow intrinsic if
+/// possible.
+///
+/// Return true if any changes were made.
+static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
+  Value *A, *B;
+  Instruction *AddI;
+  if (!match(CI,
+             m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
+    return false;
+
+  Type *Ty = AddI->getType();
+  if (!isa<IntegerType>(Ty))
+    return false;
+
+  // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
+  // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
+  // block containing the icmp:
+
+  if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
+    return false;
+
+#ifndef NDEBUG
+  // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
+  // for now:
+  if (AddI->hasOneUse())
+    assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
+#endif
+
+  Module *M = CI->getModule();
+  Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
+
+  auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
+
+  auto *UAddWithOverflow =
+      CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
+  auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
+  auto *Overflow =
+      ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
+
+  CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
+  AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
+  CI->eraseFromParent();
+  AddI->eraseFromParent();
+  return true;
+}
+
+/// Sink the given CmpInst into user blocks to reduce the number of virtual
+/// registers that must be created and coalesced. This is a clear win except on
+/// targets with multiple condition code registers (PowerPC), where it might
+/// lose; some adjustment may be wanted there.
 ///
 /// Return true if any changes are made.
-static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
+static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI) {
   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
 
-  /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
+  /// Only insert a cmp in each block once.
   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
 
   bool MadeChange = false;
@@ -619,27 +1742,39 @@ static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
 
     if (!InsertedCmp) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
+      assert(InsertPt != UserBB->end());
       InsertedCmp =
-        CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
-                        CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
-                        CI->getOperand(1), "", InsertPt);
-      MadeChange = true;
+          CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(),
+                          CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), "", &*InsertPt);
     }
 
     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
     TheUse = InsertedCmp;
+    MadeChange = true;
     ++NumCmpUses;
   }
 
   // If we removed all uses, nuke the cmp.
-  if (CI->use_empty())
+  if (CI->use_empty()) {
     CI->eraseFromParent();
+    MadeChange = true;
+  }
 
   return MadeChange;
 }
 
-/// isExtractBitsCandidateUse - Check if the candidates could
-/// be combined with shift instruction, which includes:
+static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
+  if (SinkCmpExpression(CI))
+    return true;
+
+  if (CombineUAddWithOverflow(CI))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
+/// Check if the candidates could be combined with a shift instruction, which
+/// includes:
 /// 1. Truncate instruction
 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
 /// imm & (imm+1) == 0
@@ -657,12 +1792,11 @@ static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
   return true;
 }
 
-/// SinkShiftAndTruncate - sink both shift and truncate instruction
-/// to the use of truncate's BB.
+/// Sink both shift and truncate instruction to the use of truncate's BB.
 static bool
 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
-                     const TargetLowering &TLI) {
+                     const TargetLowering &TLI, const DataLayout &DL) {
   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
@@ -688,7 +1822,7 @@ SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
     // approximation; some nodes' legality is determined by the
     // operand or other means. There's no good way to find out though.
     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
-            ISDOpcode, TLI.getValueType(TruncUser->getType(), true)))
+            ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, TruncUser->getType(), true)))
       continue;
 
     // Don't bother for PHI nodes.
@@ -705,20 +1839,22 @@ SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
 
     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
+      assert(InsertPt != TruncUserBB->end());
       // Sink the shift
       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
-        InsertedShift =
-            BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+        InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
+                                                   "", &*InsertPt);
       else
-        InsertedShift =
-            BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+        InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
+                                                   "", &*InsertPt);
 
       // Sink the trunc
       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
       TruncInsertPt++;
+      assert(TruncInsertPt != TruncUserBB->end());
 
       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
-                                       TruncI->getType(), "", TruncInsertPt);
+                                       TruncI->getType(), "", &*TruncInsertPt);
 
       MadeChange = true;
 
@@ -728,10 +1864,10 @@ SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
   return MadeChange;
 }
 
-/// OptimizeExtractBits - sink the shift *right* instruction into user blocks if
-/// the uses could potentially be combined with this shift instruction and
-/// generate BitExtract instruction. It will only be applied if the architecture
-/// supports BitExtract instruction. Here is an example:
+/// Sink the shift *right* instruction into user blocks if the uses could
+/// potentially be combined with this shift instruction and generate BitExtract
+/// instruction. It will only be applied if the architecture supports BitExtract
+/// instruction. Here is an example:
 /// BB1:
 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
 /// BB2:
@@ -746,13 +1882,14 @@ SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
 /// instruction.
 /// Return true if any changes are made.
 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
-                                const TargetLowering &TLI) {
+                                const TargetLowering &TLI,
+                                const DataLayout &DL) {
   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
 
   /// Only insert instructions in each block once.
   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
 
-  bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(ShiftI->getType()));
+  bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, ShiftI->getType()));
 
   bool MadeChange = false;
   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
@@ -789,9 +1926,10 @@ static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
           // introduced in other basic blocks.
-          && (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(User->getType()))))
+          &&
+          (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, User->getType()))))
         MadeChange =
-            SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI);
+            SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI, DL);
 
       continue;
     }
@@ -800,13 +1938,14 @@ static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
 
     if (!InsertedShift) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
+      assert(InsertPt != UserBB->end());
 
       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
-        InsertedShift =
-            BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+        InsertedShift = BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
+                                                   "", &*InsertPt);
       else
-        InsertedShift =
-            BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+        InsertedShift = BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI,
+                                                   "", &*InsertPt);
 
       MadeChange = true;
     }
@@ -822,23 +1961,599 @@ static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
   return MadeChange;
 }
 
-namespace {
-class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
-protected:
-  void replaceCall(Value *With) override {
-    CI->replaceAllUsesWith(With);
+// Translate a masked load intrinsic like
+// <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
+//                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
+// to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set
+//
+//  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
+//  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
+//  %3 = icmp eq i1 %2, true
+//  br i1 %3, label %cond.load, label %else
+//
+//cond.load:                                        ; preds = %0
+//  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
+//  %5 = load i32* %4
+//  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
+//  br label %else
+//
+//else:                                             ; preds = %0, %cond.load
+//  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
+//  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
+//  %8 = icmp eq i1 %7, true
+//  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
+//
+//cond.load1:                                       ; preds = %else
+//  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
+//  %10 = load i32* %9
+//  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
+//  br label %else2
+//
+//else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
+//  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
+//  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
+//  %13 = icmp eq i1 %12, true
+//  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
+//
+static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
+  Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
+  Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
+
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
+  assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
+
+  Type *EltTy = CI->getType()->getVectorElementType();
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+  BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
+
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  // Short-cut if the mask is all-true.
+  bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
+    cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
+
+  if (IsAllOnesMask) {
+    Value *NewI = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal);
+    CI->replaceAllUsesWith(NewI);
     CI->eraseFromParent();
+    return;
   }
-  bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const override {
-      if (ConstantInt *SizeCI =
-                             dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
-        return SizeCI->isAllOnesValue();
-    return false;
+
+  // Adjust alignment for the scalar instruction.
+  AlignVal = std::min(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
+  // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
+  Type *NewPtrType =
+    EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
+  Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+
+  Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
+
+  // The result vector
+  Value *VResult = UndefVal;
+
+  if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+          continue;
+      Value *Gep =
+          Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+      LoadInst* Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
+      VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
+                                            Builder.getInt32(Idx));
+    }
+    Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
+    CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
   }
-};
-} // end anonymous namespace
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
+  PHINode *Phi = nullptr;
+  Value *PrevPhi = UndefVal;
+
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
+    //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
+    //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
+    //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
+    //
+    if (Idx > 0) {
+      Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
+      Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+      Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+      PrevPhi = Phi;
+      VResult = Phi;
+    }
+
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
+    Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                                    ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
+    //  %Elt = load i32* %EltAddr
+    //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
+    //
+    CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.load");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *Gep =
+        Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+    LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Gep, AlignVal);
+    VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock =
+        CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    PrevIfBlock = IfBlock;
+    IfBlock = NewIfBlock;
+  }
+
+  Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
+  Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+  Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+  Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
+  CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+// Translate a masked store intrinsic, like
+// void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
+//                               <16 x i1> %mask)
+// to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set
+//
+//   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
+//   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
+//   %3 = icmp eq i1 %2, true
+//   br i1 %3, label %cond.store, label %else
+//
+// cond.store:                                       ; preds = %0
+//   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
+//   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
+//   store i32 %4, i32* %5
+//   br label %else
+//
+// else:                                             ; preds = %0, %cond.store
+//   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
+//   %7 = icmp eq i1 %6, true
+//   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
+//
+// cond.store1:                                      ; preds = %else
+//   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
+//   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
+//   store i32 %8, i32* %9
+//   br label %else2
+//   . . .
+static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
+  Value *Src = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
+
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
+  assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
+
+  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  // Short-cut if the mask is all-true.
+  bool IsAllOnesMask = isa<Constant>(Mask) &&
+    cast<Constant>(Mask)->isAllOnesValue();
+
+  if (IsAllOnesMask) {
+    Builder.CreateAlignedStore(Src, Ptr, AlignVal);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
+  // Adjust alignment for the scalar instruction.
+  AlignVal = std::max(AlignVal, VecType->getScalarSizeInBits()/8);
+  // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
+  Type *NewPtrType =
+    EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
+  Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+
+  if (isa<ConstantVector>(Mask)) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+          continue;
+      Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
+      Value *Gep =
+          Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+      Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
+    }
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
+    //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
+    //  br i1 %to_store, label %cond.store, label %else
+    //
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
+    Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                                    ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
+    //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
+    //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
+    //
+    BasicBlock *CondBlock =
+        IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "cond.store");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
+    Value *Gep =
+        Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+    Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Gep, AlignVal);
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock =
+        CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt->getIterator(), "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    IfBlock = NewIfBlock;
+  }
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+// Translate a masked gather intrinsic like
+// <16 x i32 > @llvm.masked.gather.v16i32( <16 x i32*> %Ptrs, i32 4,
+//                               <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %Src)
+// to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set
+//
+// % Ptrs = getelementptr i32, i32* %base, <16 x i64> %ind
+// % Mask0 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 0
+// % ToLoad0 = icmp eq i1 % Mask0, true
+// br i1 % ToLoad0, label %cond.load, label %else
+//
+// cond.load:
+// % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
+// % Load0 = load i32, i32* % Ptr0, align 4
+// % Res0 = insertelement <16 x i32> undef, i32 % Load0, i32 0
+// br label %else
+//
+// else:
+// %res.phi.else = phi <16 x i32>[% Res0, %cond.load], [undef, % 0]
+// % Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
+// % ToLoad1 = icmp eq i1 % Mask1, true
+// br i1 % ToLoad1, label %cond.load1, label %else2
+//
+// cond.load1:
+// % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
+// % Load1 = load i32, i32* % Ptr1, align 4
+// % Res1 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 % Load1, i32 1
+// br label %else2
+// . . .
+// % Result = select <16 x i1> %Mask, <16 x i32> %res.phi.select, <16 x i32> %Src
+// ret <16 x i32> %Result
+static void ScalarizeMaskedGather(CallInst *CI) {
+  Value *Ptrs = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
+  Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
+
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
+
+  assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+  BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
+
+  // The result vector
+  Value *VResult = UndefVal;
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+
+  // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
+  bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
+
+  if (IsConstMask) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+        continue;
+      Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                                "Ptr" + Twine(Idx));
+      LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
+                                                 "Load" + Twine(Idx));
+      VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load,
+                                            Builder.getInt32(Idx),
+                                            "Res" + Twine(Idx));
+    }
+    Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, VResult, Src0);
+    CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+
+  PHINode *Phi = nullptr;
+  Value *PrevPhi = UndefVal;
+
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  %Mask1 = extractelement <16 x i1> %Mask, i32 1
+    //  %ToLoad1 = icmp eq i1 %Mask1, true
+    //  br i1 %ToLoad1, label %cond.load, label %else
+    //
+    if (Idx > 0) {
+      Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
+      Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+      Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+      PrevPhi = Phi;
+      VResult = Phi;
+    }
+
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
+                                                    Builder.getInt32(Idx),
+                                                    "Mask" + Twine(Idx));
+    Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                                    ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
+                                    "ToLoad" + Twine(Idx));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
+    //  %Elt = load i32* %EltAddr
+    //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
+    //
+    CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                              "Ptr" + Twine(Idx));
+    LoadInst *Load = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr, AlignVal,
+                                               "Load" + Twine(Idx));
+    VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx),
+                                          "Res" + Twine(Idx));
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    PrevIfBlock = IfBlock;
+    IfBlock = NewIfBlock;
+  }
+
+  Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
+  Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
+  Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
+  Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
+  CI->replaceAllUsesWith(NewI);
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+// Translate a masked scatter intrinsic, like
+// void @llvm.masked.scatter.v16i32(<16 x i32> %Src, <16 x i32*>* %Ptrs, i32 4,
+//                                  <16 x i1> %Mask)
+// to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
+// the appropriate mask bit is set.
+//
+// % Ptrs = getelementptr i32, i32* %ptr, <16 x i64> %ind
+// % Mask0 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 0
+// % ToStore0 = icmp eq i1 % Mask0, true
+// br i1 %ToStore0, label %cond.store, label %else
+//
+// cond.store:
+// % Elt0 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 0
+// % Ptr0 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 0
+// store i32 %Elt0, i32* % Ptr0, align 4
+// br label %else
+//
+// else:
+// % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 1
+// % ToStore1 = icmp eq i1 % Mask1, true
+// br i1 % ToStore1, label %cond.store1, label %else2
+//
+// cond.store1:
+// % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
+// % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
+// store i32 % Elt1, i32* % Ptr1, align 4
+// br label %else2
+//   . . .
+static void ScalarizeMaskedScatter(CallInst *CI) {
+  Value *Src = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Ptrs = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Alignment = CI->getArgOperand(2);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
+
+  assert(isa<VectorType>(Src->getType()) &&
+         "Unexpected data type in masked scatter intrinsic");
+  assert(isa<VectorType>(Ptrs->getType()) &&
+         isa<PointerType>(Ptrs->getType()->getVectorElementType()) &&
+         "Vector of pointers is expected in masked scatter intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  unsigned AlignVal = cast<ConstantInt>(Alignment)->getZExtValue();
+  unsigned VectorWidth = Src->getType()->getVectorNumElements();
+
+  // Shorten the way if the mask is a vector of constants.
+  bool IsConstMask = isa<ConstantVector>(Mask);
+
+  if (IsConstMask) {
+    for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+      if (cast<ConstantVector>(Mask)->getOperand(Idx)->isNullValue())
+        continue;
+      Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
+                                                   "Elt" + Twine(Idx));
+      Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                                "Ptr" + Twine(Idx));
+      Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
+    }
+    CI->eraseFromParent();
+    return;
+  }
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
+    // Fill the "else" block, created in the previous iteration
+    //
+    //  % Mask1 = extractelement <16 x i1> % Mask, i32 Idx
+    //  % ToStore = icmp eq i1 % Mask1, true
+    //  br i1 % ToStore, label %cond.store, label %else
+    //
+    Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask,
+                                                    Builder.getInt32(Idx),
+                                                    "Mask" + Twine(Idx));
+    Value *Cmp =
+       Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
+                          ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1),
+                          "ToStore" + Twine(Idx));
+
+    // Create "cond" block
+    //
+    //  % Elt1 = extractelement <16 x i32> %Src, i32 1
+    //  % Ptr1 = extractelement <16 x i32*> %Ptrs, i32 1
+    //  %store i32 % Elt1, i32* % Ptr1
+    //
+    BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx),
+                                                 "Elt" + Twine(Idx));
+    Value *Ptr = Builder.CreateExtractElement(Ptrs, Builder.getInt32(Idx),
+                                              "Ptr" + Twine(Idx));
+    Builder.CreateAlignedStore(OneElt, Ptr, AlignVal);
+
+    // Create "else" block, fill it in the next iteration
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    IfBlock = NewIfBlock;
+  }
+  CI->eraseFromParent();
+}
+
+/// If counting leading or trailing zeros is an expensive operation and a zero
+/// input is defined, add a check for zero to avoid calling the intrinsic.
+///
+/// We want to transform:
+///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 false)
+///
+/// into:
+///   entry:
+///     %cmpz = icmp eq i64 %A, 0
+///     br i1 %cmpz, label %cond.end, label %cond.false
+///   cond.false:
+///     %z = call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %A, i1 true)
+///     br label %cond.end
+///   cond.end:
+///     %ctz = phi i64 [ 64, %entry ], [ %z, %cond.false ]
+///
+/// If the transform is performed, return true and set ModifiedDT to true.
+static bool despeculateCountZeros(IntrinsicInst *CountZeros,
+                                  const TargetLowering *TLI,
+                                  const DataLayout *DL,
+                                  bool &ModifiedDT) {
+  if (!TLI || !DL)
+    return false;
+
+  // If a zero input is undefined, it doesn't make sense to despeculate that.
+  if (match(CountZeros->getOperand(1), m_One()))
+    return false;
+
+  // If it's cheap to speculate, there's nothing to do.
+  auto IntrinsicID = CountZeros->getIntrinsicID();
+  if ((IntrinsicID == Intrinsic::cttz && TLI->isCheapToSpeculateCttz()) ||
+      (IntrinsicID == Intrinsic::ctlz && TLI->isCheapToSpeculateCtlz()))
+    return false;
+
+  // Only handle legal scalar cases. Anything else requires too much work.
+  Type *Ty = CountZeros->getType();
+  unsigned SizeInBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+  if (Ty->isVectorTy() || SizeInBits > DL->getLargestLegalIntTypeSize())
+    return false;
+
+  // The intrinsic will be sunk behind a compare against zero and branch.
+  BasicBlock *StartBlock = CountZeros->getParent();
+  BasicBlock *CallBlock = StartBlock->splitBasicBlock(CountZeros, "cond.false");
+
+  // Create another block after the count zero intrinsic. A PHI will be added
+  // in this block to select the result of the intrinsic or the bit-width
+  // constant if the input to the intrinsic is zero.
+  BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(CountZeros));
+  BasicBlock *EndBlock = CallBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "cond.end");
+
+  // Set up a builder to create a compare, conditional branch, and PHI.
+  IRBuilder<> Builder(CountZeros->getContext());
+  Builder.SetInsertPoint(StartBlock->getTerminator());
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CountZeros->getDebugLoc());
+
+  // Replace the unconditional branch that was created by the first split with
+  // a compare against zero and a conditional branch.
+  Value *Zero = Constant::getNullValue(Ty);
+  Value *Cmp = Builder.CreateICmpEQ(CountZeros->getOperand(0), Zero, "cmpz");
+  Builder.CreateCondBr(Cmp, EndBlock, CallBlock);
+  StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
+
+  // Create a PHI in the end block to select either the output of the intrinsic
+  // or the bit width of the operand.
+  Builder.SetInsertPoint(&EndBlock->front());
+  PHINode *PN = Builder.CreatePHI(Ty, 2, "ctz");
+  CountZeros->replaceAllUsesWith(PN);
+  Value *BitWidth = Builder.getInt(APInt(SizeInBits, SizeInBits));
+  PN->addIncoming(BitWidth, StartBlock);
+  PN->addIncoming(CountZeros, CallBlock);
+
+  // We are explicitly handling the zero case, so we can set the intrinsic's
+  // undefined zero argument to 'true'. This will also prevent reprocessing the
+  // intrinsic; we only despeculate when a zero input is defined.
+  CountZeros->setArgOperand(1, Builder.getTrue());
+  ModifiedDT = true;
+  return true;
+}
+
+bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 
   // Lower inline assembly if we can.
@@ -853,63 +2568,170 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
       SunkAddrs.clear();
       return true;
     }
-    // Sink address computing for memory operands into the block.
-    if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
+    // Sink address computing for memory operands into the block.
+    if (optimizeInlineAsmInst(CI))
+      return true;
+  }
+
+  // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
+  // idea
+  unsigned MinSize, PrefAlign;
+  if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
+    for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
+      // We want to align both objects whose address is used directly and
+      // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
+      // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
+      // if size - offset meets the size threshold.
+      if (!Arg->getType()->isPointerTy())
+        continue;
+      APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
+                       cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
+                   0);
+      Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
+      uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
+      if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
+        continue;
+      AllocaInst *AI;
+      if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
+          DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
+        AI->setAlignment(PrefAlign);
+      // Global variables can only be aligned if they are defined in this
+      // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
+      // over-aligning global variables that have an explicit section is
+      // forbidden.
+      GlobalVariable *GV;
+      if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->canIncreaseAlignment() &&
+          GV->getAlignment() < PrefAlign &&
+          DL->getTypeAllocSize(GV->getType()->getElementType()) >=
+              MinSize + Offset2)
+        GV->setAlignment(PrefAlign);
+    }
+    // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
+    // alignment
+    if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
+      unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
+      if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
+        Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
+      if (Align > MI->getAlignment())
+        MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
+    }
+  }
+
+  IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
+  if (II) {
+    switch (II->getIntrinsicID()) {
+    default: break;
+    case Intrinsic::objectsize: {
+      // Lower all uses of llvm.objectsize.*
+      bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
+      Type *ReturnTy = CI->getType();
+      Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
+
+      // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
+      // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
+      // happens.
+      WeakVH IterHandle(&*CurInstIterator);
+
+      replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
+                                    TLInfo, nullptr);
+
+      // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
+      // start of the block.
+      if (IterHandle != CurInstIterator.getNodePtrUnchecked()) {
+        CurInstIterator = BB->begin();
+        SunkAddrs.clear();
+      }
+      return true;
+    }
+    case Intrinsic::masked_load: {
+      // Scalarize unsupported vector masked load
+      if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType())) {
+        ScalarizeMaskedLoad(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::masked_store: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
+        ScalarizeMaskedStore(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::masked_gather: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedGather(CI->getType())) {
+        ScalarizeMaskedGather(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::masked_scatter: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedScatter(CI->getArgOperand(0)->getType())) {
+        ScalarizeMaskedScatter(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::aarch64_stlxr:
+    case Intrinsic::aarch64_stxr: {
+      ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
+      if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
+          ExtVal->getParent() == CI->getParent())
+        return false;
+      // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
+      ExtVal->moveBefore(CI);
+      // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
+      // optimizations don't touch it.
+      InsertedInsts.insert(ExtVal);
+      return true;
+    }
+    case Intrinsic::invariant_group_barrier:
+      II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
+      II->eraseFromParent();
       return true;
-  }
 
-  // Lower all uses of llvm.objectsize.*
-  IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
-  if (II && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
-    bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
-    Type *ReturnTy = CI->getType();
-    Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
-
-    // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
-    // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
-    // happens.
-    WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
-
-    replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
-                                  TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
-                                  TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
-
-    // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
-    // start of the block.
-    if (IterHandle != CurInstIterator) {
-      CurInstIterator = BB->begin();
-      SunkAddrs.clear();
+    case Intrinsic::cttz:
+    case Intrinsic::ctlz:
+      // If counting zeros is expensive, try to avoid it.
+      return despeculateCountZeros(II, TLI, DL, ModifiedDT);
     }
-    return true;
-  }
 
-  if (II && TLI) {
-    SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
-    Type *AccessTy;
-    if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
-      while (!PtrOps.empty())
-        if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
-          return true;
+    if (TLI) {
+      // Unknown address space.
+      // TODO: Target hook to pick which address space the intrinsic cares
+      // about?
+      unsigned AddrSpace = ~0u;
+      SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
+      Type *AccessTy;
+      if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy, AddrSpace))
+        while (!PtrOps.empty())
+          if (optimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy, AddrSpace))
+            return true;
+    }
   }
 
   // From here on out we're working with named functions.
   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
 
-  // We'll need DataLayout from here on out.
-  const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr;
-  if (!TD) return false;
-
   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
-  // that have the default "don't know" as the objectsize.  Anything else
-  // should be left alone.
-  CodeGenPrepareFortifiedLibCalls Simplifier;
-  return Simplifier.fold(CI, TD, TLInfo);
+  // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
+  // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
+  FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
+  if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
+    CI->replaceAllUsesWith(V);
+    CI->eraseFromParent();
+    return true;
+  }
+  return false;
 }
 
-/// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
-/// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
-/// case it is currently looking for is:
+/// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
+/// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
 /// @code
 /// bb0:
 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
@@ -938,7 +2760,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
 ///   ret i32 %tmp2
 /// @endcode
-bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
+bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
   if (!TLI)
     return false;
 
@@ -1001,7 +2823,7 @@ bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
   } else {
     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
-      if (!VisitedBBs.insert(*PI))
+      if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
         continue;
 
       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
@@ -1057,7 +2879,7 @@ bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
 
 namespace {
 
-/// ExtAddrMode - This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
+/// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
 /// which holds actual Value*'s for register values.
 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
   Value *BaseReg;
@@ -1169,10 +2991,10 @@ class TypePromotionTransaction {
   public:
     /// \brief Record the position of \p Inst.
     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
-      BasicBlock::iterator It = Inst;
+      BasicBlock::iterator It = Inst->getIterator();
       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
       if (HasPrevInstruction)
-        Point.PrevInst = --It;
+        Point.PrevInst = &*--It;
       else
         Point.BB = Inst->getParent();
     }
@@ -1184,7 +3006,7 @@ class TypePromotionTransaction {
           Inst->removeFromParent();
         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
       } else {
-        Instruction *Position = Point.BB->getFirstInsertionPt();
+        Instruction *Position = &*Point.BB->getFirstInsertionPt();
         if (Inst->getParent())
           Inst->moveBefore(Position);
         else
@@ -1257,7 +3079,7 @@ class TypePromotionTransaction {
         Value *Val = Inst->getOperand(It);
         OriginalValues.push_back(Val);
         // Set a dummy one.
-        // We could use OperandSetter here, but that would implied an overhead
+        // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
         // that we are not willing to pay.
         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
       }
@@ -1431,7 +3253,7 @@ class TypePromotionTransaction {
       Inst->removeFromParent();
     }
 
-    ~InstructionRemover() { delete Replacer; }
+    ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
 
     /// \brief Really remove the instruction.
     void commit() override { delete Inst; }
@@ -1561,86 +3383,91 @@ void TypePromotionTransaction::rollback(
 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
 class AddressingModeMatcher {
   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
+  const TargetMachine &TM;
   const TargetLowering &TLI;
+  const DataLayout &DL;
 
   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
   /// the memory instruction that we're computing this address for.
   Type *AccessTy;
+  unsigned AddrSpace;
   Instruction *MemoryInst;
 
-  /// AddrMode - This is the addressing mode that we're building up.  This is
+  /// This is the addressing mode that we're building up. This is
   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
   ExtAddrMode &AddrMode;
 
-  /// The truncate instruction inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
-  const SetOfInstrs &InsertedTruncs;
+  /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
+  const SetOfInstrs &InsertedInsts;
   /// A map from the instructions to their type before promotion.
   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
   TypePromotionTransaction &TPT;
 
-  /// IgnoreProfitability - This is set to true when we should not do
-  /// profitability checks.  When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode
-  /// always returns true.
+  /// This is set to true when we should not do profitability checks.
+  /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
   bool IgnoreProfitability;
 
-  AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction*> &AMI,
-                        const TargetLowering &T, Type *AT,
+  AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
+                        const TargetMachine &TM, Type *AT, unsigned AS,
                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
-                        const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+                        const SetOfInstrs &InsertedInsts,
                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
                         TypePromotionTransaction &TPT)
-      : AddrModeInsts(AMI), TLI(T), AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM),
-        InsertedTruncs(InsertedTruncs), PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
+      : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
+        TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
+                 ->getTargetLowering()),
+        DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
+        MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
+        PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
     IgnoreProfitability = false;
   }
 public:
 
-  /// Match - Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
+  /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
   /// instructions in AddrModeInsts.
-  /// \p InsertedTruncs The truncate instruction inserted by other
-  /// CodeGenPrepare
+  /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
   /// optimizations.
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
-  static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy,
+  static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
                            Instruction *MemoryInst,
                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
-                           const TargetLowering &TLI,
-                           const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+                           const TargetMachine &TM,
+                           const SetOfInstrs &InsertedInsts,
                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
                            TypePromotionTransaction &TPT) {
     ExtAddrMode Result;
 
-    bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, AccessTy,
-                                         MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
-                                         PromotedInsts, TPT).MatchAddr(V, 0);
+    bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy, AS,
+                                         MemoryInst, Result, InsertedInsts,
+                                         PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
     return Result;
   }
 private:
-  bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
-  bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
-  bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
+  bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
+  bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
+  bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
                           bool *MovedAway = nullptr);
-  bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
+  bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
                                             ExtAddrMode &AMBefore,
                                             ExtAddrMode &AMAfter);
-  bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
-  bool IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize, unsigned SizeWithPromotion,
+  bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
+  bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
                              Value *PromotedOperand) const;
 };
 
-/// MatchScaledValue - Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
+/// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
 /// false if not.
-bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
+bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
                                              unsigned Depth) {
   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
   // mode.  Just process that directly.
   if (Scale == 1)
-    return MatchAddr(ScaleReg, Depth);
+    return matchAddr(ScaleReg, Depth);
 
   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
   if (Scale == 0)
@@ -1659,7 +3486,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
 
   // If the new address isn't legal, bail out.
-  if (!TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy))
+  if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
     return false;
 
   // It was legal, so commit it.
@@ -1676,7 +3503,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
 
     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
     // this instruction.
-    if (TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy)) {
+    if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
       AddrMode = TestAddrMode;
       return true;
@@ -1687,9 +3514,9 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
   return true;
 }
 
-/// MightBeFoldableInst - This is a little filter, which returns true if an
-/// addressing computation involving I might be folded into a load/store
-/// accessing it.  This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
+/// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
+/// involving I might be folded into a load/store accessing it.
+/// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
   switch (I->getOpcode()) {
@@ -1718,6 +3545,24 @@ static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
   }
 }
 
+/// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
+/// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
+/// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
+/// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
+static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
+                                       const DataLayout &DL, Value *Val) {
+  Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
+  if (!PromotedInst)
+    return false;
+  int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
+  // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
+  if (!ISDOpcode)
+    return true;
+  // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
+  return TLI.isOperationLegalOrCustom(
+      ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
+}
+
 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
 class TypePromotionHelper {
   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
@@ -1737,66 +3582,79 @@ class TypePromotionHelper {
   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
   /// promoting \p Inst.
   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
-    if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
-      return false;
-    return true;
+    return !(isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0);
   }
 
   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
-  /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
+  /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
   /// created to promote the operand of Ext.
+  /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
+  /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
   /// Should never be called directly.
   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
-  static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(Instruction *Ext,
-                                                TypePromotionTransaction &TPT,
-                                                InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                                unsigned &CreatedInsts);
+  static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
+      Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
 
   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
-  /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
+  /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
   /// created to promote the operand of Ext.
+  /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
+  /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
   /// Should never be called directly.
   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
                                        TypePromotionTransaction &TPT,
                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                       unsigned &CreatedInsts, bool IsSExt);
+                                       unsigned &CreatedInstsCost,
+                                       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                                       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
+                                       const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
 
   /// \see promoteOperandForOther.
-  static Value *signExtendOperandForOther(Instruction *Ext,
-                                          TypePromotionTransaction &TPT,
-                                          InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                          unsigned &CreatedInsts) {
-    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, true);
+  static Value *signExtendOperandForOther(
+      Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
+    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
+                                  Exts, Truncs, TLI, true);
   }
 
   /// \see promoteOperandForOther.
-  static Value *zeroExtendOperandForOther(Instruction *Ext,
-                                          TypePromotionTransaction &TPT,
-                                          InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                          unsigned &CreatedInsts) {
-    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, false);
+  static Value *zeroExtendOperandForOther(
+      Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
+    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
+                                  Exts, Truncs, TLI, false);
   }
 
 public:
   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                           unsigned &CreatedInsts);
+                           unsigned &CreatedInstsCost,
+                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
+                           const TargetLowering &TLI);
   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
   /// sign extension.
-  /// \p InsertedTruncs keeps track of all the truncate instructions inserted by
-  /// the others CodeGenPrepare optimizations. This information is important
+  /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
+  /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
-  static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+  static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
                           const TargetLowering &TLI,
                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
 };
@@ -1805,6 +3663,12 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
                                         Type *ConsideredExtType,
                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
                                         bool IsSExt) {
+  // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
+  // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
+  // statically extend, e.g., constants and such.
+  if (Inst->getType()->isVectorTy())
+    return false;
+
   // We can always get through zext.
   if (isa<ZExtInst>(Inst))
     return true;
@@ -1828,10 +3692,10 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
 
   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
   // Check if we can use this operand in the extension.
-  // If the type is larger than the result type of the extension,
-  // we cannot.
-  if (OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
-      ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
+  // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
+  if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
+      OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
+          ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
     return false;
 
   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
@@ -1847,22 +3711,20 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
   const Type *OpndType;
   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
-  if (It != PromotedInsts.end() && It->second.IsSExt == IsSExt)
-    OpndType = It->second.Ty;
+  if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
+    OpndType = It->second.getPointer();
   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
   else
     return false;
 
-  // #2 check that the truncate just drop extended bits.
-  if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
-    return true;
-
-  return false;
+  // #2 check that the truncate just drops extended bits.
+  return Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >=
+         OpndType->getIntegerBitWidth();
 }
 
 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
-    Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+    Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
          "Unexpected instruction type");
@@ -1878,7 +3740,7 @@ TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
   // redone, thus causing potential infinite loop.
-  if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedTruncs.count(ExtOpnd))
+  if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
     return nullptr;
 
   // SExt or Trunc instructions.
@@ -1896,14 +3758,18 @@ TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
 
 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
-    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts) {
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
   // get through it and this method should not be called.
   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
   Value *ExtVal = SExt;
+  bool HasMergedNonFreeExt = false;
   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
     // Replace s|zext(zext(opnd))
     // => zext(opnd).
+    HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
     Value *ZExt =
         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
@@ -1914,7 +3780,7 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
     // => z|sext(opnd).
     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
   }
-  CreatedInsts = 0;
+  CreatedInstsCost = 0;
 
   // Remove dead code.
   if (SExtOpnd->use_empty())
@@ -1922,8 +3788,14 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
 
   // Check if the extension is still needed.
   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
-  if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType())
+  if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
+    if (ExtInst) {
+      if (Exts)
+        Exts->push_back(ExtInst);
+      CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
+    }
     return ExtVal;
+  }
 
   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
@@ -1934,11 +3806,14 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
 
 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
-    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts, bool IsSExt) {
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
+    bool IsSExt) {
   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
   // get through it and this method should not be called.
   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
-  CreatedInsts = 0;
+  CreatedInstsCost = 0;
   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
     // ExtOpnd will be promoted.
     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
@@ -1949,10 +3824,12 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
       ITrunc->removeFromParent();
       // Insert it just after the definition.
       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
+      if (Truncs)
+        Truncs->push_back(ITrunc);
     }
 
     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
-    // Restore the operand of Ext (which has been replace by the previous call
+    // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
   }
@@ -2004,17 +3881,22 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
     if (!ExtForOpnd) {
       // If yes, create a new one.
       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
-      ExtForOpnd =
-          cast<Instruction>(IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
-                                   : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType()));
-      ++CreatedInsts;
+      Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
+        : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
+      if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
+        TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
+        continue;
+      }
+      ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
     }
-
+    if (Exts)
+      Exts->push_back(ExtForOpnd);
     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
 
     // Move the sign extension before the insertion point.
     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
+    CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
     ExtForOpnd = nullptr;
   }
@@ -2025,43 +3907,33 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
   return ExtOpnd;
 }
 
-/// IsPromotionProfitable - Check whether or not promoting an instruction
-/// to a wider type was profitable.
-/// \p MatchedSize gives the number of instructions that have been matched
-/// in the addressing mode after the promotion was applied.
-/// \p SizeWithPromotion gives the number of created instructions for
-/// the promotion plus the number of instructions that have been
-/// matched in the addressing mode before the promotion.
+/// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
+/// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
+/// promotion.
+/// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
+/// plus the number of instructions that have been
+/// matched in the addressing mode the promotion.
 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
-bool
-AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize,
-                                             unsigned SizeWithPromotion,
-                                             Value *PromotedOperand) const {
-  // We folded less instructions than what we created to promote the operand.
+bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
+    unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
+  DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
+  // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
+  // old extension plus what we folded.
   // This is not profitable.
-  if (MatchedSize < SizeWithPromotion)
+  if (NewCost > OldCost)
     return false;
-  if (MatchedSize > SizeWithPromotion)
+  if (NewCost < OldCost)
     return true;
   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
   // loads for instance.
   // Check that we did not create an illegal instruction.
-  Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(PromotedOperand);
-  if (!PromotedInst)
-    return false;
-  int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
-  // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
-  if (!ISDOpcode)
-    return true;
-  // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
-  return TLI.isOperationLegalOrCustom(
-      ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
+  return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
 }
 
-/// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
-/// fold the operation into the addressing mode.  If so, update the addressing
-/// mode and return true, otherwise return false without modifying AddrMode.
+/// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
+/// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
+/// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
@@ -2070,7 +3942,7 @@ AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize,
 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
 /// not be referenced anymore.
-bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
+bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
                                                unsigned Depth,
                                                bool *MovedAway) {
   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
@@ -2083,15 +3955,16 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
   switch (Opcode) {
   case Instruction::PtrToInt:
     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
-    return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
-  case Instruction::IntToPtr:
+    return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
+  case Instruction::IntToPtr: {
+    auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
+    auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
-    if (TLI.getValueType(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ==
-        TLI.getPointerTy(AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace()))
-      return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
+    if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
+      return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
     return false;
+  }
   case Instruction::BitCast:
-  case Instruction::AddrSpaceCast:
     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
@@ -2100,8 +3973,16 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
         // is doing.
         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
-      return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
+      return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
+    return false;
+  case Instruction::AddrSpaceCast: {
+    unsigned SrcAS
+      = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
+    unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
+    if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
+      return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
     return false;
+  }
   case Instruction::Add: {
     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
@@ -2113,8 +3994,8 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
 
-    if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
-        MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
+    if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
+        matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
       return true;
 
     // Restore the old addr mode info.
@@ -2123,8 +4004,8 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     TPT.rollback(LastKnownGood);
 
     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
-    if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
-        MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
+    if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
+        matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
       return true;
 
     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
@@ -2146,7 +4027,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     if (Opcode == Instruction::Shl)
       Scale = 1LL << Scale;
 
-    return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
+    return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
   }
   case Instruction::GetElementPtr: {
     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
@@ -2155,16 +4036,15 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     unsigned VariableScale = 0;
 
     int64_t ConstantOffset = 0;
-    const DataLayout *TD = TLI.getDataLayout();
     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
-        const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
+        const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
         unsigned Idx =
           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
       } else {
-        uint64_t TypeSize = TD->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
+        uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
@@ -2183,9 +4063,10 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     // just add it to the disp field and check validity.
     if (VariableOperand == -1) {
       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
-      if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
+      if (ConstantOffset == 0 ||
+          TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
-        if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
+        if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
           return true;
       }
       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
@@ -2200,7 +4081,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
 
     // Match the base operand of the GEP.
-    if (!MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
+    if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
       if (AddrMode.HasBaseReg) {
         AddrMode = BackupAddrMode;
@@ -2212,7 +4093,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     }
 
     // Match the remaining variable portion of the GEP.
-    if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
+    if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
                           Depth)) {
       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
@@ -2223,7 +4104,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
       AddrMode.HasBaseReg = true;
       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
-      if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
+      if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
                             VariableScale, Depth)) {
         // If even that didn't work, bail.
         AddrMode = BackupAddrMode;
@@ -2243,14 +4124,16 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
     // Ask for a method for doing so.
     TypePromotionHelper::Action TPH =
-        TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
+        TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
     if (!TPH)
       return false;
 
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
-    unsigned CreatedInsts = 0;
-    Value *PromotedOperand = TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts);
+    unsigned CreatedInstsCost = 0;
+    unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
+    Value *PromotedOperand =
+        TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
     // SExt has been moved away.
     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
@@ -2271,8 +4154,13 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
 
-    if (!MatchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
-        !IsPromotionProfitable(AddrModeInsts.size(), OldSize + CreatedInsts,
+    if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
+        // The total of the new cost is equal to the cost of the created
+        // instructions.
+        // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
+        // what we have saved in the addressing mode.
+        !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
+                               ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
                                PromotedOperand)) {
       AddrMode = BackupAddrMode;
       AddrModeInsts.resize(OldSize);
@@ -2286,12 +4174,12 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
   return false;
 }
 
-/// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
-/// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
-/// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
-/// or intptr_t for the target.
+/// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
+/// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
+/// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
+/// for the target.
 ///
-bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
+bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
   // fails.
   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
@@ -2299,14 +4187,14 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
     // Fold in immediates if legal for the target.
     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
-    if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
+    if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
       return true;
     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
     if (!AddrMode.BaseGV) {
       AddrMode.BaseGV = GV;
-      if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
+      if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
         return true;
       AddrMode.BaseGV = nullptr;
     }
@@ -2316,8 +4204,8 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
 
     // Check to see if it is possible to fold this operation.
     bool MovedAway = false;
-    if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
-      // This instruction may have been move away. If so, there is nothing
+    if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
+      // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
       // to check here.
       if (MovedAway)
         return true;
@@ -2325,7 +4213,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
       // register pressure too much.
       if (I->hasOneUse() ||
-          IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
+          isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
         AddrModeInsts.push_back(I);
         return true;
       }
@@ -2337,7 +4225,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
       TPT.rollback(LastKnownGood);
     }
   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
-    if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
+    if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
       return true;
     TPT.rollback(LastKnownGood);
   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
@@ -2350,7 +4238,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
     AddrMode.HasBaseReg = true;
     AddrMode.BaseReg = Addr;
     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
-    if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
+    if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
       return true;
     AddrMode.HasBaseReg = false;
     AddrMode.BaseReg = nullptr;
@@ -2360,7 +4248,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
   if (AddrMode.Scale == 0) {
     AddrMode.Scale = 1;
     AddrMode.ScaledReg = Addr;
-    if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
+    if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
       return true;
     AddrMode.Scale = 0;
     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
@@ -2370,17 +4258,21 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
   return false;
 }
 
-/// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
-/// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
-/// return false.
+/// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
+/// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
-                                    const TargetLowering &TLI) {
-  TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints = TLI.ParseConstraints(ImmutableCallSite(CI));
+                                    const TargetMachine &TM) {
+  const Function *F = CI->getParent()->getParent();
+  const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
+  const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
+  TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
+      TLI->ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), TRI,
+                            ImmutableCallSite(CI));
   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
 
     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
-    TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
+    TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
 
     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
     // operand, we can't fold it!
@@ -2393,15 +4285,15 @@ static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
   return true;
 }
 
-/// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
-/// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
+/// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
+/// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
-static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
-                SmallVectorImpl<std::pair<Instruction*,unsigned> > &MemoryUses,
-                              SmallPtrSetImpl<Instruction*> &ConsideredInsts,
-                              const TargetLowering &TLI) {
+static bool FindAllMemoryUses(
+    Instruction *I,
+    SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
+    SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
   // If we already considered this instruction, we're done.
-  if (!ConsideredInsts.insert(I))
+  if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
     return false;
 
   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
@@ -2429,23 +4321,23 @@ static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
       if (!IA) return true;
 
       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
-      if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI))
+      if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
         return true;
       continue;
     }
 
-    if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
+    if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
       return true;
   }
 
   return false;
 }
 
-/// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
-/// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
-/// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
-/// that we know are live at the instruction already.
-bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
+/// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
+/// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
+/// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
+/// instruction already.
+bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
                                                    Value *KnownLive2) {
   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
@@ -2467,11 +4359,11 @@ bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
 }
 
-/// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
-/// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
-/// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
-/// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
-/// into the load.  For example, consider this code:
+/// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
+/// instruction into a load or store that ultimately uses it.
+/// However, the specified instruction has multiple uses.
+/// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
+/// into the load. For example, consider this code:
 ///
 ///     X = ...
 ///     Y = X+1
@@ -2489,7 +4381,7 @@ bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
 bool AddressingModeMatcher::
-IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
+isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
   if (IgnoreProfitability) return true;
 
@@ -2506,9 +4398,9 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
 
   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
-  if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
+  if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
     BaseReg = nullptr;
-  if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
+  if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
     ScaledReg = nullptr;
 
   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
@@ -2522,7 +4414,7 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
   // uses.
   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
-  if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
+  if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
 
   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
@@ -2537,9 +4429,11 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
     // know what it accesses.
     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
-    if (!Address->getType()->isPointerTy())
+    PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
+    if (!AddrTy)
       return false;
-    Type *AddressAccessTy = Address->getType()->getPointerElementType();
+    Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
+    unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
 
     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
@@ -2547,11 +4441,11 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
     ExtAddrMode Result;
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
-    AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, AddressAccessTy,
-                                  MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
+    AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy, AS,
+                                  MemoryInst, Result, InsertedInsts,
                                   PromotedInsts, TPT);
     Matcher.IgnoreProfitability = true;
-    bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
+    bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
 
     // The match was to check the profitability, the changes made are not
@@ -2572,7 +4466,7 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
 
 } // end anonymous namespace
 
-/// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
+/// Return true if the specified values are defined in a
 /// different basic block than BB.
 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
@@ -2580,17 +4474,16 @@ static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
   return false;
 }
 
-/// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
-/// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
-/// instruction selection will try to get the load or store to do as much
-/// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
-/// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
-/// stuff into the block as possible.
+/// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
+/// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
+/// to get the load or store to do as much computation as possible for the
+/// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
+/// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
 ///
 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
 /// operands.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
-                                        Type *AccessTy) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
+                                        Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
   Value *Repl = Addr;
 
   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
@@ -2615,23 +4508,23 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
     worklist.pop_back();
 
     // Break use-def graph loops.
-    if (!Visited.insert(V)) {
+    if (!Visited.insert(V).second) {
       Consensus = nullptr;
       break;
     }
 
     // For a PHI node, push all of its incoming values.
     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
-      for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
-        worklist.push_back(P->getIncomingValue(i));
+      for (Value *IncValue : P->incoming_values())
+        worklist.push_back(IncValue);
       continue;
     }
 
     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
-        V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TLI, InsertedTruncsSet,
-        PromotedInsts, TPT);
+      V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM,
+      InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
 
     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
@@ -2705,13 +4598,15 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
                  << *MemoryInst << "\n");
     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
-  } else if (AddrSinkUsingGEPs || (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() &&
-               TM && TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>().useAA())) {
+  } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
+             (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
+              TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
+                  ->useAA())) {
     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
                  << *MemoryInst << "\n");
-    Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
+    Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
 
     // First, find the pointer.
@@ -2757,7 +4652,8 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
       return false;
     } else {
       Type *I8PtrTy =
-        Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
+          Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
+      Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
 
       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
@@ -2809,7 +4705,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
           // SDAG consecutive load/store merging.
           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
-          ResultPtr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
+          ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
         }
 
         ResultIndex = V;
@@ -2820,7 +4716,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
       } else {
         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
-        SunkAddr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
+        SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
       }
 
       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
@@ -2829,7 +4725,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
   } else {
     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
                  << *MemoryInst << "\n");
-    Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
+    Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
     Value *Result = nullptr;
 
     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
@@ -2907,12 +4803,12 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
   if (Repl->use_empty()) {
     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
-    WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
+    WeakVH IterHandle(&*CurInstIterator);
     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
 
     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
 
-    if (IterHandle != CurInstIterator) {
+    if (IterHandle != CurInstIterator.getNodePtrUnchecked()) {
       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
       // start of the block.
       CurInstIterator = BB->begin();
@@ -2923,14 +4819,15 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
   return true;
 }
 
-/// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
-/// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
-/// possible / profitable.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
+/// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
+/// address computing into the block when possible / profitable.
+bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
   bool MadeChange = false;
 
-  TargetLowering::AsmOperandInfoVector
-    TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(CS);
+  const TargetRegisterInfo *TRI =
+      TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
+  TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
+      TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
   unsigned ArgNo = 0;
   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
@@ -2941,7 +4838,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
         OpInfo.isIndirect) {
       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
-      MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
+      MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
       ArgNo++;
   }
@@ -2949,26 +4846,188 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
   return MadeChange;
 }
 
-/// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
-/// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
-/// SelectionDAG to fold the extend into the load.
+/// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
+/// sign extensions.
+static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
+  assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
+  const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
+  bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
+  Type *ExtTy = FirstUser->getType();
+  for (const User *U : Inst->users()) {
+    const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+    if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
+      return false;
+    Type *CurTy = UI->getType();
+    // Same input and output types: Same instruction after CSE.
+    if (CurTy == ExtTy)
+      continue;
+
+    // If IsSExt is true, we are in this situation:
+    // a = Inst
+    // b = sext ty1 a to ty2
+    // c = sext ty1 a to ty3
+    // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
+    // a = Inst
+    // b = sext ty1 a to ty2
+    // c = sext ty2 b to ty3
+    // However, the last sext is not free.
+    if (IsSExt)
+      return false;
+
+    // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
+    // In that case, we would not account for a different use.
+    Type *NarrowTy;
+    Type *LargeTy;
+    if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
+        CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
+      NarrowTy = CurTy;
+      LargeTy = ExtTy;
+    } else {
+      NarrowTy = ExtTy;
+      LargeTy = CurTy;
+    }
+
+    if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
+      return false;
+  }
+  // All uses are the same or can be derived from one another for free.
+  return true;
+}
+
+/// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
+/// load instruction.
+/// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
+/// and \p Inst for the extension.
+/// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
+/// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
+/// revert them.
+///
+/// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
+/// opportunity, false otherwise.
+///
+/// Example:
+/// \code
+/// %ld = load i32* %addr
+/// %add = add nuw i32 %ld, 4
+/// %zext = zext i32 %add to i64
+/// \endcode
+/// =>
+/// \code
+/// %ld = load i32* %addr
+/// %zext = zext i32 %ld to i64
+/// %add = add nuw i64 %zext, 4
+/// \encode
+/// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
+bool CodeGenPrepare::extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
+                                    LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
+                                    const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
+                                    unsigned CreatedInstsCost = 0) {
+  // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
+  for (auto I : Exts) {
+    // Check if we directly have ext(load).
+    if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
+      Inst = I;
+      // No promotion happened here.
+      return false;
+    }
+    // Check whether or not we want to do any promotion.
+    if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
+      continue;
+    // Get the action to perform the promotion.
+    TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
+        I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
+    // Check if we can promote.
+    if (!TPH)
+      continue;
+    // Save the current state.
+    TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
+        TPT.getRestorationPoint();
+    SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
+    unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
+    unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
+    // Promote.
+    Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
+                             &NewExts, nullptr, *TLI);
+    assert(PromotedVal &&
+           "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
+
+    // We would be able to merge only one extension in a load.
+    // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
+    // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
+    // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
+    // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
+    // because the new extension may be removed too.
+    long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
+    TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
+    if (!StressExtLdPromotion &&
+        (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
+         !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
+      // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
+      TPT.rollback(LastKnownGood);
+      continue;
+    }
+    // The promotion is profitable.
+    // Check if it exposes an ext(load).
+    (void)extLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
+    if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
+               // If we have created a new extension, i.e., now we have two
+               // extensions. We must make sure one of them is merged with
+               // the load, otherwise we may degrade the code quality.
+               (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
+      // Promotion happened.
+      return true;
+    // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
+  }
+  // None of the extension can form an ext(load).
+  LI = nullptr;
+  Inst = nullptr;
+  return false;
+}
+
+/// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
+/// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
+/// extend into the load.
+/// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
+/// promotions apply.
 ///
-bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
+bool CodeGenPrepare::moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
+  // Try to promote a chain of computation if it allows to form
+  // an extended load.
+  TypePromotionTransaction TPT;
+  TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
+    TPT.getRestorationPoint();
+  SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
+  Exts.push_back(I);
   // Look for a load being extended.
-  LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0));
-  if (!LI) return false;
+  LoadInst *LI = nullptr;
+  Instruction *OldExt = I;
+  bool HasPromoted = extLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
+  if (!LI || !I) {
+    assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
+                                  "the code must remain the same");
+    I = OldExt;
+    return false;
+  }
 
   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
-  if (LI->getParent() == I->getParent())
+  // Make the cheap checks first if we did not promote.
+  // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
+  if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
     return false;
 
+  EVT VT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
+  EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
+
   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
   // isn't worthwhile.
-  if (!LI->hasOneUse() &&
-      TLI && (TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(LI->getType())) ||
-              !TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(I->getType()))) &&
-      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
+  if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
+      (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
+      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Check whether the target supports casts folded into loads.
   unsigned LType;
@@ -2978,18 +5037,22 @@ bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
     LType = ISD::SEXTLOAD;
   }
-  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, TLI->getValueType(LI->getType())))
+  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
   // can fold it.
+  TPT.commit();
   I->removeFromParent();
   I->insertAfter(LI);
   ++NumExtsMoved;
   return true;
 }
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
 
   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
@@ -3047,8 +5110,9 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
 
     if (!InsertedTrunc) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
-      InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
-      InsertedTruncsSet.insert(InsertedTrunc);
+      assert(InsertPt != UserBB->end());
+      InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", &*InsertPt);
+      InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
     }
 
     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
@@ -3060,9 +5124,202 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
   return MadeChange;
 }
 
-/// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
-/// turned into an explicit branch.
-static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
+// Find loads whose uses only use some of the loaded value's bits.  Add an "and"
+// just after the load if the target can fold this into one extload instruction,
+// with the hope of eliminating some of the other later "and" instructions using
+// the loaded value.  "and"s that are made trivially redundant by the insertion
+// of the new "and" are removed by this function, while others (e.g. those whose
+// path from the load goes through a phi) are left for isel to potentially
+// remove.
+//
+// For example:
+//
+// b0:
+//   x = load i32
+//   ...
+// b1:
+//   y = and x, 0xff
+//   z = use y
+//
+// becomes:
+//
+// b0:
+//   x = load i32
+//   x' = and x, 0xff
+//   ...
+// b1:
+//   z = use x'
+//
+// whereas:
+//
+// b0:
+//   x1 = load i32
+//   ...
+// b1:
+//   x2 = load i32
+//   ...
+// b2:
+//   x = phi x1, x2
+//   y = and x, 0xff
+//
+// becomes (after a call to optimizeLoadExt for each load):
+//
+// b0:
+//   x1 = load i32
+//   x1' = and x1, 0xff
+//   ...
+// b1:
+//   x2 = load i32
+//   x2' = and x2, 0xff
+//   ...
+// b2:
+//   x = phi x1', x2'
+//   y = and x, 0xff
+//
+
+bool CodeGenPrepare::optimizeLoadExt(LoadInst *Load) {
+
+  if (!Load->isSimple() ||
+      !(Load->getType()->isIntegerTy() || Load->getType()->isPointerTy()))
+    return false;
+
+  // Skip loads we've already transformed or have no reason to transform.
+  if (Load->hasOneUse()) {
+    User *LoadUser = *Load->user_begin();
+    if (cast<Instruction>(LoadUser)->getParent() == Load->getParent() &&
+        !dyn_cast<PHINode>(LoadUser))
+      return false;
+  }
+
+  // Look at all uses of Load, looking through phis, to determine how many bits
+  // of the loaded value are needed.
+  SmallVector<Instruction *, 8> WorkList;
+  SmallPtrSet<Instruction *, 16> Visited;
+  SmallVector<Instruction *, 8> AndsToMaybeRemove;
+  for (auto *U : Load->users())
+    WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
+
+  EVT LoadResultVT = TLI->getValueType(*DL, Load->getType());
+  unsigned BitWidth = LoadResultVT.getSizeInBits();
+  APInt DemandBits(BitWidth, 0);
+  APInt WidestAndBits(BitWidth, 0);
+
+  while (!WorkList.empty()) {
+    Instruction *I = WorkList.back();
+    WorkList.pop_back();
+
+    // Break use-def graph loops.
+    if (!Visited.insert(I).second)
+      continue;
+
+    // For a PHI node, push all of its users.
+    if (auto *Phi = dyn_cast<PHINode>(I)) {
+      for (auto *U : Phi->users())
+        WorkList.push_back(cast<Instruction>(U));
+      continue;
+    }
+
+    switch (I->getOpcode()) {
+    case llvm::Instruction::And: {
+      auto *AndC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+      if (!AndC)
+        return false;
+      APInt AndBits = AndC->getValue();
+      DemandBits |= AndBits;
+      // Keep track of the widest and mask we see.
+      if (AndBits.ugt(WidestAndBits))
+        WidestAndBits = AndBits;
+      if (AndBits == WidestAndBits && I->getOperand(0) == Load)
+        AndsToMaybeRemove.push_back(I);
+      break;
+    }
+
+    case llvm::Instruction::Shl: {
+      auto *ShlC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+      if (!ShlC)
+        return false;
+      uint64_t ShiftAmt = ShlC->getLimitedValue(BitWidth - 1);
+      auto ShlDemandBits = APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(ShiftAmt);
+      DemandBits |= ShlDemandBits;
+      break;
+    }
+
+    case llvm::Instruction::Trunc: {
+      EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
+      unsigned TruncBitWidth = TruncVT.getSizeInBits();
+      auto TruncBits = APInt::getAllOnesValue(TruncBitWidth).zext(BitWidth);
+      DemandBits |= TruncBits;
+      break;
+    }
+
+    default:
+      return false;
+    }
+  }
+
+  uint32_t ActiveBits = DemandBits.getActiveBits();
+  // Avoid hoisting (and (load x) 1) since it is unlikely to be folded by the
+  // target even if isLoadExtLegal says an i1 EXTLOAD is valid.  For example,
+  // for the AArch64 target isLoadExtLegal(ZEXTLOAD, i32, i1) returns true, but
+  // (and (load x) 1) is not matched as a single instruction, rather as a LDR
+  // followed by an AND.
+  // TODO: Look into removing this restriction by fixing backends to either
+  // return false for isLoadExtLegal for i1 or have them select this pattern to
+  // a single instruction.
+  //
+  // Also avoid hoisting if we didn't see any ands with the exact DemandBits
+  // mask, since these are the only ands that will be removed by isel.
+  if (ActiveBits <= 1 || !APIntOps::isMask(ActiveBits, DemandBits) ||
+      WidestAndBits != DemandBits)
+    return false;
+
+  LLVMContext &Ctx = Load->getType()->getContext();
+  Type *TruncTy = Type::getIntNTy(Ctx, ActiveBits);
+  EVT TruncVT = TLI->getValueType(*DL, TruncTy);
+
+  // Reject cases that won't be matched as extloads.
+  if (!LoadResultVT.bitsGT(TruncVT) || !TruncVT.isRound() ||
+      !TLI->isLoadExtLegal(ISD::ZEXTLOAD, LoadResultVT, TruncVT))
+    return false;
+
+  IRBuilder<> Builder(Load->getNextNode());
+  auto *NewAnd = dyn_cast<Instruction>(
+      Builder.CreateAnd(Load, ConstantInt::get(Ctx, DemandBits)));
+
+  // Replace all uses of load with new and (except for the use of load in the
+  // new and itself).
+  Load->replaceAllUsesWith(NewAnd);
+  NewAnd->setOperand(0, Load);
+
+  // Remove any and instructions that are now redundant.
+  for (auto *And : AndsToMaybeRemove)
+    // Check that the and mask is the same as the one we decided to put on the
+    // new and.
+    if (cast<ConstantInt>(And->getOperand(1))->getValue() == DemandBits) {
+      And->replaceAllUsesWith(NewAnd);
+      if (&*CurInstIterator == And)
+        CurInstIterator = std::next(And->getIterator());
+      And->eraseFromParent();
+      ++NumAndUses;
+    }
+
+  ++NumAndsAdded;
+  return true;
+}
+
+/// Check if V (an operand of a select instruction) is an expensive instruction
+/// that is only used once.
+static bool sinkSelectOperand(const TargetTransformInfo *TTI, Value *V) {
+  auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  // If it's safe to speculatively execute, then it should not have side
+  // effects; therefore, it's safe to sink and possibly *not* execute.
+  return I && I->hasOneUse() && isSafeToSpeculativelyExecute(I) &&
+         TTI->getUserCost(I) >= TargetTransformInfo::TCC_Expensive;
+}
+
+/// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
+static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(const TargetTransformInfo *TTI,
+                                                SelectInst *SI) {
   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
@@ -3070,28 +5327,36 @@ static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
 
   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
 
-  // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
-  // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
-  // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
-  // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
-  // branch.
-  if (!Cmp)
+  // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
+  // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
+  // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
+  if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
     return false;
 
   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
 
-  // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
-  // value directly after the compare, making branches unprofitable.
-  return Cmp->hasOneUse() &&
-         ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
-          (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
+  // Emit "cmov on compare with a memory operand" as a branch to avoid stalls
+  // on a load from memory. But if the load is used more than once, do not
+  // change the select to a branch because the load is probably needed
+  // regardless of whether the branch is taken or not.
+  if ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
+      (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()))
+    return true;
+
+  // If either operand of the select is expensive and only needed on one side
+  // of the select, we should form a branch.
+  if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue()) ||
+      sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue()))
+    return true;
+
+  return false;
 }
 
 
 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
 /// turn it into a branch.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
 
   // Can we convert the 'select' to CF ?
@@ -3111,34 +5376,97 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
     // We have efficient codegen support for the select instruction.
     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
-        !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
+        !isFormingBranchFromSelectProfitable(TTI, SI))
       return false;
   }
 
   ModifiedDT = true;
 
+  // Transform a sequence like this:
+  //    start:
+  //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
+  //       %sel = select i1 %cmp, i32 %c, i32 %d
+  //
+  // Into:
+  //    start:
+  //       %cmp = cmp uge i32 %a, %b
+  //       br i1 %cmp, label %select.true, label %select.false
+  //    select.true:
+  //       br label %select.end
+  //    select.false:
+  //       br label %select.end
+  //    select.end:
+  //       %sel = phi i32 [ %c, %select.true ], [ %d, %select.false ]
+  //
+  // In addition, we may sink instructions that produce %c or %d from
+  // the entry block into the destination(s) of the new branch.
+  // If the true or false blocks do not contain a sunken instruction, that
+  // block and its branch may be optimized away. In that case, one side of the
+  // first branch will point directly to select.end, and the corresponding PHI
+  // predecessor block will be the start block.
+
   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
-  BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
-
-  // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
-  BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
-                                             NextBlock->getParent(), NextBlock);
+  BasicBlock *EndBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
 
-  // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
-  // landing pad block.
+  // Delete the unconditional branch that was just created by the split.
   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
-  BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
+
+  // These are the new basic blocks for the conditional branch.
+  // At least one will become an actual new basic block.
+  BasicBlock *TrueBlock = nullptr;
+  BasicBlock *FalseBlock = nullptr;
+
+  // Sink expensive instructions into the conditional blocks to avoid executing
+  // them speculatively.
+  if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getTrueValue())) {
+    TrueBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.true.sink",
+                                   EndBlock->getParent(), EndBlock);
+    auto *TrueBranch = BranchInst::Create(EndBlock, TrueBlock);
+    auto *TrueInst = cast<Instruction>(SI->getTrueValue());
+    TrueInst->moveBefore(TrueBranch);
+  }
+  if (sinkSelectOperand(TTI, SI->getFalseValue())) {
+    FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false.sink",
+                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
+    auto *FalseBranch = BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
+    auto *FalseInst = cast<Instruction>(SI->getFalseValue());
+    FalseInst->moveBefore(FalseBranch);
+  }
+
+  // If there was nothing to sink, then arbitrarily choose the 'false' side
+  // for a new input value to the PHI.
+  if (TrueBlock == FalseBlock) {
+    assert(TrueBlock == nullptr &&
+           "Unexpected basic block transform while optimizing select");
+
+    FalseBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.false",
+                                    EndBlock->getParent(), EndBlock);
+    BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock);
+  }
 
   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
-  BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
+  // If we did not create a new block for one of the 'true' or 'false' paths
+  // of the condition, it means that side of the branch goes to the end block
+  // directly and the path originates from the start block from the point of
+  // view of the new PHI.
+  if (TrueBlock == nullptr) {
+    BranchInst::Create(EndBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
+    TrueBlock = StartBlock;
+  } else if (FalseBlock == nullptr) {
+    BranchInst::Create(TrueBlock, EndBlock, SI->getCondition(), SI);
+    FalseBlock = StartBlock;
+  } else {
+    BranchInst::Create(TrueBlock, FalseBlock, SI->getCondition(), SI);
+  }
 
   // The select itself is replaced with a PHI Node.
-  PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
+  PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", &EndBlock->front());
   PN->takeName(SI);
-  PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
-  PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
+  PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), TrueBlock);
+  PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), FalseBlock);
+
   SI->replaceAllUsesWith(PN);
   SI->eraseFromParent();
 
@@ -3164,7 +5492,7 @@ static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
 /// codegen can spot all lanes are identical.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
 
   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
@@ -3196,9 +5524,10 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
 
     if (!InsertedShuffle) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
-      InsertedShuffle = new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0),
-                                              SVI->getOperand(1),
-                                              SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
+      assert(InsertPt != UserBB->end());
+      InsertedShuffle =
+          new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
+                                SVI->getOperand(2), "", &*InsertPt);
     }
 
     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
@@ -3214,6 +5543,49 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
   return MadeChange;
 }
 
+bool CodeGenPrepare::optimizeSwitchInst(SwitchInst *SI) {
+  if (!TLI || !DL)
+    return false;
+
+  Value *Cond = SI->getCondition();
+  Type *OldType = Cond->getType();
+  LLVMContext &Context = Cond->getContext();
+  MVT RegType = TLI->getRegisterType(Context, TLI->getValueType(*DL, OldType));
+  unsigned RegWidth = RegType.getSizeInBits();
+
+  if (RegWidth <= cast<IntegerType>(OldType)->getBitWidth())
+    return false;
+
+  // If the register width is greater than the type width, expand the condition
+  // of the switch instruction and each case constant to the width of the
+  // register. By widening the type of the switch condition, subsequent
+  // comparisons (for case comparisons) will not need to be extended to the
+  // preferred register width, so we will potentially eliminate N-1 extends,
+  // where N is the number of cases in the switch.
+  auto *NewType = Type::getIntNTy(Context, RegWidth);
+
+  // Zero-extend the switch condition and case constants unless the switch
+  // condition is a function argument that is already being sign-extended.
+  // In that case, we can avoid an unnecessary mask/extension by sign-extending
+  // everything instead.
+  Instruction::CastOps ExtType = Instruction::ZExt;
+  if (auto *Arg = dyn_cast<Argument>(Cond))
+    if (Arg->hasSExtAttr())
+      ExtType = Instruction::SExt;
+
+  auto *ExtInst = CastInst::Create(ExtType, Cond, NewType);
+  ExtInst->insertBefore(SI);
+  SI->setCondition(ExtInst);
+  for (SwitchInst::CaseIt Case : SI->cases()) {
+    APInt NarrowConst = Case.getCaseValue()->getValue();
+    APInt WideConst = (ExtType == Instruction::ZExt) ?
+                      NarrowConst.zext(RegWidth) : NarrowConst.sext(RegWidth);
+    Case.setValue(ConstantInt::get(Context, WideConst));
+  }
+
+  return true;
+}
+
 namespace {
 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
 /// This class is used to move downward extractelement transition.
@@ -3231,6 +5603,9 @@ namespace {
 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
 /// transition.
 class VectorPromoteHelper {
+  /// DataLayout associated with the current module.
+  const DataLayout &DL;
+
   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
   const TargetLowering &TLI;
 
@@ -3304,7 +5679,8 @@ class VectorPromoteHelper {
     unsigned Align = ST->getAlignment();
     // Check if this store is supported.
     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
-            TLI.getValueType(ST->getValueOperand()->getType()), AS, Align)) {
+            TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
+            Align)) {
       // If this is not supported, there is no way we can combine
       // the extract with the store.
       return false;
@@ -3343,7 +5719,7 @@ class VectorPromoteHelper {
   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
   /// number of elements as the transition.
   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
-  /// accross the whole vector.
+  /// across the whole vector.
   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
@@ -3399,9 +5775,10 @@ class VectorPromoteHelper {
   }
 
 public:
-  VectorPromoteHelper(const TargetLowering &TLI, const TargetTransformInfo &TTI,
-                      Instruction *Transition, unsigned CombineCost)
-      : TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
+  VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
+                      const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
+                      unsigned CombineCost)
+      : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
   }
@@ -3437,7 +5814,7 @@ public:
       return false;
     return StressStoreExtract ||
            TLI.isOperationLegalOrCustom(
-               ISDOpcode, TLI.getValueType(getTransitionType(), true));
+               ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
   }
 
   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
@@ -3512,7 +5889,8 @@ void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
           isa<UndefValue>(Val) ||
               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
     } else
-      assert(0 && "Did you modified shouldPromote and forgot to update this?");
+      llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
+                       "this?");
     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
   }
   Transition->removeFromParent();
@@ -3523,7 +5901,7 @@ void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
 /// has this feature and this is profitable.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
       (!StressStoreExtract &&
@@ -3540,7 +5918,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
   //      we do not do that for now.
   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
-  VectorPromoteHelper VPH(*TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
+  VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
   // beneficial.
   while (Inst->hasOneUse()) {
@@ -3575,13 +5953,17 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
   return false;
 }
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
+  // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
+  // stepping on each other's toes.
+  if (InsertedInsts.count(I))
+    return false;
+
   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
-    if (Value *V = SimplifyInstruction(P, TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
-                                       TLInfo, DT)) {
+    if (Value *V = SimplifyInstruction(P, *DL, TLInfo, nullptr)) {
       P->replaceAllUsesWith(V);
       P->eraseFromParent();
       ++NumPHIsElim;
@@ -3600,19 +5982,20 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
       return false;
 
-    if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
+    if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
       return true;
 
     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
       /// fit in one register
-      if (TLI && TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
-                                    TLI->getValueType(CI->getType())) ==
-                     TargetLowering::TypeExpandInteger) {
+      if (TLI &&
+          TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
+                             TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
+              TargetLowering::TypeExpandInteger) {
         return SinkCast(CI);
       } else {
-        bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
-        return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
+        bool MadeChange = moveExtToFormExtLoad(I);
+        return MadeChange | optimizeExtUses(I);
       }
     }
     return false;
@@ -3623,15 +6006,23 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
       return OptimizeCmpExpression(CI);
 
   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
-    if (TLI)
-      return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
+    stripInvariantGroupMetadata(*LI);
+    if (TLI) {
+      bool Modified = optimizeLoadExt(LI);
+      unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
+      Modified |= optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
+      return Modified;
+    }
     return false;
   }
 
   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
-    if (TLI)
-      return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
-                                SI->getOperand(0)->getType());
+    stripInvariantGroupMetadata(*SI);
+    if (TLI) {
+      unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
+      return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
+                                SI->getOperand(0)->getType(), AS);
+    }
     return false;
   }
 
@@ -3641,7 +6032,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
-      return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI);
+      return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
 
     return false;
   }
@@ -3654,52 +6045,86 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
       GEPI->eraseFromParent();
       ++NumGEPsElim;
-      OptimizeInst(NC);
+      optimizeInst(NC, ModifiedDT);
       return true;
     }
     return false;
   }
 
   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
-    return OptimizeCallInst(CI);
+    return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
 
   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
-    return OptimizeSelectInst(SI);
+    return optimizeSelectInst(SI);
 
   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
-    return OptimizeShuffleVectorInst(SVI);
+    return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
+
+  if (auto *Switch = dyn_cast<SwitchInst>(I))
+    return optimizeSwitchInst(Switch);
 
   if (isa<ExtractElementInst>(I))
-    return OptimizeExtractElementInst(I);
+    return optimizeExtractElementInst(I);
 
   return false;
 }
 
+/// Given an OR instruction, check to see if this is a bitreverse
+/// idiom. If so, insert the new intrinsic and return true.
+static bool makeBitReverse(Instruction &I, const DataLayout &DL,
+                           const TargetLowering &TLI) {
+  if (!I.getType()->isIntegerTy() ||
+      !TLI.isOperationLegalOrCustom(ISD::BITREVERSE,
+                                    TLI.getValueType(DL, I.getType(), true)))
+    return false;
+
+  SmallVector<Instruction*, 4> Insts;
+  if (!recognizeBitReverseOrBSwapIdiom(&I, false, true, Insts))
+    return false;
+  Instruction *LastInst = Insts.back();
+  I.replaceAllUsesWith(LastInst);
+  RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(&I);
+  return true;
+}
+
 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
 // selection.
-bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
+bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
   SunkAddrs.clear();
   bool MadeChange = false;
 
   CurInstIterator = BB.begin();
-  while (CurInstIterator != BB.end())
-    MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++);
-
-  MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
+  while (CurInstIterator != BB.end()) {
+    MadeChange |= optimizeInst(&*CurInstIterator++, ModifiedDT);
+    if (ModifiedDT)
+      return true;
+  }
 
+  bool MadeBitReverse = true;
+  while (TLI && MadeBitReverse) {
+    MadeBitReverse = false;
+    for (auto &I : reverse(BB)) {
+      if (makeBitReverse(I, *DL, *TLI)) {
+        MadeBitReverse = MadeChange = true;
+        break;
+      }
+    }
+  }
+  MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
+  
   return MadeChange;
 }
 
 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
 // find a node corresponding to the value.
-bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
+bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
   bool MadeChange = false;
-  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
+  for (BasicBlock &BB : F) {
     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
-    for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE;) {
-      Instruction *Insn = BI; ++BI;
+    for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
+      Instruction *Insn = &*BI++;
       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
@@ -3713,10 +6138,14 @@ bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
 
       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
+        // If VI is a phi in a block with an EHPad terminator, we can't insert
+        // after it.
+        if (isa<PHINode>(VI) && VI->getParent()->getTerminator()->isEHPad())
+          continue;
         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
         DVI->removeFromParent();
         if (isa<PHINode>(VI))
-          DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
+          DVI->insertBefore(&*VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
         else
           DVI->insertAfter(VI);
         MadeChange = true;
@@ -3740,7 +6169,7 @@ bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
     return false;
   bool MadeChange = false;
   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
-    BasicBlock *BB = I++;
+    BasicBlock *BB = &*I++;
 
     // Does this BB end with the following?
     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
@@ -3793,3 +6222,238 @@ bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
   }
   return MadeChange;
 }
+
+/// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
+/// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
+static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
+                                  uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
+  assert(BI->isConditional() &&
+         "Looking for probabilities on unconditional branch?");
+  auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
+  if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
+    return false;
+
+  const auto *CITrue =
+      mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
+  const auto *CIFalse =
+      mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
+  if (!CITrue || !CIFalse)
+    return false;
+
+  ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
+  ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
+
+  return true;
+}
+
+/// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
+static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
+  uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
+  uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
+  NewTrue = NewTrue / Scale;
+  NewFalse = NewFalse / Scale;
+}
+
+/// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
+/// \code
+///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
+///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
+///   %or.cond = or i1 %0, %1
+///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
+/// \endcode
+/// into multiple branch instructions like:
+/// \code
+///   bb1:
+///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
+///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
+///   bb2:
+///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
+///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
+/// \endcode
+/// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
+/// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
+/// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
+///
+/// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
+///
+bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
+  if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
+    return false;
+
+  bool MadeChange = false;
+  for (auto &BB : F) {
+    // Does this BB end with the following?
+    //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
+    //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
+    //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
+    //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
+    BinaryOperator *LogicOp;
+    BasicBlock *TBB, *FBB;
+    if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
+      continue;
+
+    auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
+    if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
+      continue;
+
+    unsigned Opc;
+    Value *Cond1, *Cond2;
+    if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                             m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
+      Opc = Instruction::And;
+    else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                                 m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
+      Opc = Instruction::Or;
+    else
+      continue;
+
+    if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
+        !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
+      continue;
+
+    DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
+
+    // Create a new BB.
+    auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
+        .getNodePtrUnchecked();
+    auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
+                                    BB.getName() + ".cond.split",
+                                    BB.getParent(), InsertBefore);
+
+    // Update original basic block by using the first condition directly by the
+    // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
+    Br1->setCondition(Cond1);
+    LogicOp->eraseFromParent();
+
+    // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
+    // successor of the original branch instruction.
+    if (Opc == Instruction::And)
+      Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
+    else
+      Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
+
+    // Fill in the new basic block.
+    auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
+    if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
+      I->removeFromParent();
+      I->insertBefore(Br2);
+    }
+
+    // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
+    // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
+    // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
+    // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
+    // now the same successor. Depending on the original branch condition
+    // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
+    // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
+    // This doesn't change the successor order of the just created branch
+    // instruction (or any other instruction).
+    if (Opc == Instruction::Or)
+      std::swap(TBB, FBB);
+
+    // Replace the old BB with the new BB.
+    for (auto &I : *TBB) {
+      PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
+      if (!PN)
+        break;
+      int i;
+      while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
+        PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
+    }
+
+    // Add another incoming edge form the new BB.
+    for (auto &I : *FBB) {
+      PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
+      if (!PN)
+        break;
+      auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
+      PN->addIncoming(Val, TmpBB);
+    }
+
+    // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
+    // FindMergedConditions).
+    if (Opc == Instruction::Or) {
+      // Codegen X | Y as:
+      // BB1:
+      //   jmp_if_X TBB
+      //   jmp TmpBB
+      // TmpBB:
+      //   jmp_if_Y TBB
+      //   jmp FBB
+      //
+
+      // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
+      // The requirement is that
+      //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
+      //     = TrueProb for orignal BB.
+      // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
+      // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
+      // assumes that
+      //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
+      // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
+      // TmpBB, but the math is more complicated.
+      uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
+      if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
+        uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
+        uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+
+        NewTrueWeight = TrueWeight;
+        NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+      }
+    } else {
+      // Codegen X & Y as:
+      // BB1:
+      //   jmp_if_X TmpBB
+      //   jmp FBB
+      // TmpBB:
+      //   jmp_if_Y TBB
+      //   jmp FBB
+      //
+      //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
+
+      // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
+      // The requirement is that
+      //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
+      //     = FalseProb for orignal BB.
+      // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
+      // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
+      // assumes that
+      //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
+      uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
+      if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
+        uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
+        uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+
+        NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
+        NewFalseWeight = FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+      }
+    }
+
+    // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
+    // available to CodeGenPrepare.
+    ModifiedDT = true;
+
+    MadeChange = true;
+
+    DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
+          TmpBB->dump());
+  }
+  return MadeChange;
+}
+
+void CodeGenPrepare::stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I) {
+  if (auto *InvariantMD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
+    I.dropUnknownNonDebugMetadata(InvariantMD->getMetadataID());
+}