wrap OptSize and MinSize attributes for easier and consistent access (NFCI)
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
index 82cd3801f5832ee5e4b1babeb2838f9dc0faedae..6e7f525736d07ad1e61c8c8d3e3e2bbef41e0566 100644 (file)
@@ -18,6 +18,7 @@
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/IR/CallSite.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/MDBuilder.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"
@@ -72,6 +73,10 @@ 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."));
@@ -104,11 +109,7 @@ static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
 
 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;
 
@@ -119,7 +120,6 @@ class TypePromotionTransaction;
     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
@@ -131,23 +131,25 @@ class TypePromotionTransaction;
     /// 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.
+    /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway.
     bool ModifiedDT;
 
     /// OptSize - 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;
@@ -156,8 +158,8 @@ class TypePromotionTransaction;
 
     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
-      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
-      AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+      AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
     }
 
   private:
@@ -167,7 +169,8 @@ class TypePromotionTransaction;
     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
     bool OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
-    bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
+    bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr,
+                            Type *AccessTy, unsigned AS);
     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
@@ -181,8 +184,9 @@ class TypePromotionTransaction;
     bool ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
                         Instruction *&Inst,
                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
-                        unsigned CreatedInst);
+                        unsigned CreatedInstCost);
     bool splitBranchCondition(Function &F);
+    bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
   };
 }
 
@@ -198,21 +202,20 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
   if (skipOptnoneFunction(F))
     return false;
 
+  DL = &F.getParent()->getDataLayout();
+
   bool EverMadeChange = false;
   // 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);
+  // FIXME: Use Function::optForSize().
+  OptSize = F.hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
 
   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
@@ -248,9 +251,8 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
       BasicBlock *BB = I++;
       bool ModifiedDTOnIteration = false;
       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
-      
+
       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
-      ModifiedDT |= ModifiedDTOnIteration;
       if (ModifiedDTOnIteration)
         break;
     }
@@ -293,13 +295,18 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
     if (EverMadeChange || MadeChange)
       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);
+  }
 
   return EverMadeChange;
 }
@@ -326,7 +333,7 @@ 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());
@@ -466,7 +473,7 @@ 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());
@@ -508,19 +515,188 @@ 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<User *> &AllRelocateCalls,
+    DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 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>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
+  for (auto &U : AllRelocateCalls) {
+    GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
+    IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
+    auto K = std::make_pair(ThisRelocate.getBasePtrIndex(),
+                            ThisRelocate.getDerivedPtrIndex());
+    RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
+  }
+  for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
+    std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
+    if (Key.first == Key.second)
+      // Base relocation: nothing to insert
+      continue;
+
+    IntrinsicInst *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(IntrinsicInst *RelocatedBase,
+                          const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
+  bool MadeChange = false;
+  for (auto &ToReplace : Targets) {
+    GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
+    GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
+
+    assert(ThisRelocate.getBasePtrIndex() == MasterRelocate.getBasePtrIndex() &&
+           "Not relocating a derived object of the original base object");
+    if (ThisRelocate.getBasePtrIndex() == ThisRelocate.getDerivedPtrIndex()) {
+      // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
+      continue;
+    }
+
+    Value *Base = ThisRelocate.getBasePtr();
+    auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.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.
+    Instruction *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
+    if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
+      ActualRelocatedBase =
+          cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType()));
+    }
+    Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
+        Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
+    Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
+    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.
+    Instruction *ActualReplacement = ReplacementInst;
+    if (ReplacementInst->getType() != ToReplace->getType()) {
+      ActualReplacement =
+          cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(ReplacementInst, 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<User *, 2> AllRelocateCalls;
+
+  for (auto *U : I.users())
+    if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
+      // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
+      AllRelocateCalls.push_back(U);
+
+  // 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<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 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();
@@ -555,11 +731,11 @@ static bool SinkCast(CastInst *CI) {
       InsertedCast =
         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
                          InsertPt);
-      MadeChange = true;
     }
 
     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
     TheUse = InsertedCast;
+    MadeChange = true;
     ++NumCastUses;
   }
 
@@ -579,10 +755,11 @@ static bool SinkCast(CastInst *CI) {
 ///
 /// 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())
@@ -609,13 +786,60 @@ static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
   return SinkCast(CI);
 }
 
-/// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
+/// CombineUAddWithOverflow - 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->getParent()->getParent()->getParent();
+  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;
+}
+
+/// SinkCmpExpression - 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.
@@ -649,21 +873,33 @@ static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
-      MadeChange = true;
     }
 
     // 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;
 }
 
+static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
+  if (SinkCmpExpression(CI))
+    return true;
+
+  if (CombineUAddWithOverflow(CI))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
 /// isExtractBitsCandidateUse - Check if the candidates could
 /// be combined with shift instruction, which includes:
 /// 1. Truncate instruction
@@ -688,7 +924,7 @@ static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
 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);
@@ -714,7 +950,7 @@ 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.
@@ -772,13 +1008,14 @@ 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();
@@ -815,9 +1052,10 @@ 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;
     }
@@ -943,8 +1181,9 @@ static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
     //
     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
-    
-    Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+
+    Value *Gep =
+        Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
     LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
 
@@ -1038,7 +1277,8 @@ static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
     
     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
-    Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+    Value *Gep =
+        Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
     Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
 
     // Create "else" block, fill it in the next iteration
@@ -1072,6 +1312,50 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
       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->hasUniqueInitializer() &&
+          !GV->hasSection() && 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()) {
@@ -1088,8 +1372,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
       WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
 
       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
-                                    TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
-                                    TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
+                                    TLInfo, nullptr);
 
       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
       // start of the block.
@@ -1116,14 +1399,31 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
       }
       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;
+    }
     }
 
     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))
+      if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy, AddrSpace))
         while (!PtrOps.empty())
-          if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
+          if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy, AddrSpace))
             return true;
     }
   }
@@ -1131,15 +1431,11 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
   // 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
   // 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(TD, TLInfo, true);
+  FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
     CI->replaceAllUsesWith(V);
     CI->eraseFromParent();
@@ -1672,7 +1968,7 @@ class TypePromotionTransaction {
       Inst->removeFromParent();
     }
 
-    ~InstructionRemover() { delete Replacer; }
+    ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
 
     /// \brief Really remove the instruction.
     void commit() override { delete Inst; }
@@ -1802,19 +2098,22 @@ 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
   /// 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.
@@ -1825,14 +2124,18 @@ class AddressingModeMatcher {
   /// 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:
@@ -1840,22 +2143,21 @@ public:
   /// Match - 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,
+    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;
@@ -1869,7 +2171,7 @@ private:
                                             ExtAddrMode &AMBefore,
                                             ExtAddrMode &AMAfter);
   bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
-  bool IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize, unsigned SizeWithPromotion,
+  bool IsPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
                              Value *PromotedOperand) const;
 };
 
@@ -1900,7 +2202,7 @@ 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.
@@ -1917,7 +2219,7 @@ 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;
@@ -1963,7 +2265,8 @@ static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
 /// \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, Value *Val) {
+static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
+                                       const DataLayout &DL, Value *Val) {
   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
   if (!PromotedInst)
     return false;
@@ -1973,7 +2276,7 @@ static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI, Value *Val) {
     return true;
   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
-      ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
+      ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
 }
 
 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
@@ -2003,7 +2306,7 @@ class TypePromotionHelper {
   /// \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.
@@ -2011,63 +2314,65 @@ class TypePromotionHelper {
   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
-      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
-      SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
+      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,
-                         SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
-                         SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt);
+  static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
+                                       TypePromotionTransaction &TPT,
+                                       InstrToOrigTy &PromotedInsts,
+                                       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,
-                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
-                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
-    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
-                                  Truncs, 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,
-                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
-                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
-    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
-                                  Truncs, 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,
+                           InstrToOrigTy &PromotedInsts,
+                           unsigned &CreatedInstsCost,
                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
-                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
+                           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);
 };
@@ -2125,8 +2430,8 @@ 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
@@ -2140,7 +2445,7 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
 }
 
 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");
@@ -2156,7 +2461,7 @@ 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.
@@ -2174,16 +2479,18 @@ 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) {
+    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);
@@ -2194,7 +2501,7 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
     // => z|sext(opnd).
     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
   }
-  CreatedInsts = 0;
+  CreatedInstsCost = 0;
 
   // Remove dead code.
   if (SExtOpnd->use_empty())
@@ -2203,8 +2510,11 @@ 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 && Exts)
-      Exts->push_back(ExtInst);
+    if (ExtInst) {
+      if (Exts)
+        Exts->push_back(ExtInst);
+      CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
+    }
     return ExtVal;
   }
 
@@ -2217,13 +2527,14 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
 
 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
-    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
-    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt) {
+    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
@@ -2298,7 +2609,6 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
         continue;
       }
       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
-      ++CreatedInsts;
     }
     if (Exts)
       Exts->push_back(ExtForOpnd);
@@ -2307,6 +2617,7 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
     // 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;
   }
@@ -2319,27 +2630,27 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
 
 /// 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.
+/// \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.
-  return isPromotedInstructionLegal(TLI, PromotedOperand);
+  return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
 }
 
 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
@@ -2367,14 +2678,15 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned 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:
+  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()))
+    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() ||
@@ -2385,6 +2697,14 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
       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;
@@ -2438,16 +2758,15 @@ 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.
@@ -2466,7 +2785,8 @@ 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))
           return true;
@@ -2526,15 +2846,16 @@ 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;
+    unsigned CreatedInstsCost = 0;
+    unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
     Value *PromotedOperand =
-        TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, nullptr, nullptr);
+        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.
@@ -2556,7 +2877,12 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
 
     if (!MatchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
-        !IsPromotionProfitable(AddrModeInsts.size(), OldSize + CreatedInsts,
+        // The total of the new cost is equals to the cost of the created
+        // instructions.
+        // The total of the old cost is equals 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);
@@ -2583,14 +2909,14 @@ 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;
     }
@@ -2634,7 +2960,7 @@ 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;
@@ -2644,7 +2970,7 @@ 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;
@@ -2658,13 +2984,18 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
 /// 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!
@@ -2680,10 +3011,10 @@ static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
 /// FindAllMemoryUses - 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).second)
     return false;
@@ -2713,12 +3044,12 @@ 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;
   }
 
@@ -2806,7 +3137,7 @@ 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
@@ -2821,9 +3152,11 @@ 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
@@ -2831,8 +3164,8 @@ 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);
@@ -2874,7 +3207,7 @@ static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
 /// operands.
 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
-                                        Type *AccessTy) {
+                                        Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
   Value *Repl = Addr;
 
   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
@@ -2906,16 +3239,16 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
 
     // 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
@@ -2989,13 +3322,15 @@ 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.
@@ -3041,7 +3376,8 @@ 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
@@ -3093,7 +3429,7 @@ 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;
@@ -3104,7 +3440,7 @@ 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())
@@ -3113,7 +3449,7 @@ 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
@@ -3213,8 +3549,10 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
 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];
@@ -3225,7 +3563,7 @@ 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++;
   }
@@ -3308,7 +3646,7 @@ static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
 bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
-                                    unsigned CreatedInsts = 0) {
+                                    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).
@@ -3322,7 +3660,7 @@ bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
       continue;
     // Get the action to perform the promotion.
     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
-        I, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
+        I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
     // Check if we can promote.
     if (!TPH)
       continue;
@@ -3330,10 +3668,11 @@ bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
-    unsigned NewCreatedInsts = 0;
+    unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
+    unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
     // Promote.
-    Value *PromotedVal =
-        TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInsts, &NewExts, nullptr);
+    Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
+                             &NewExts, nullptr, *TLI);
     assert(PromotedVal &&
            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
 
@@ -3343,18 +3682,19 @@ bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
     // 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.
-    unsigned TotalCreatedInsts = CreatedInsts + NewCreatedInsts;
+    long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
+    TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
     if (!StressExtLdPromotion &&
-        (TotalCreatedInsts > 1 ||
-         !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
+        (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, TotalCreatedInsts);
-    if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInsts == 0 ||
+    (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.
@@ -3401,8 +3741,8 @@ bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
     return false;
 
-  EVT VT = TLI->getValueType(I->getType());
-  EVT LoadVT = TLI->getValueType(LI->getType());
+  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.
@@ -3496,7 +3836,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
     if (!InsertedTrunc) {
       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
-      InsertedTruncsSet.insert(InsertedTrunc);
+      InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
     }
 
     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
@@ -3679,6 +4019,9 @@ 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;
 
@@ -3752,7 +4095,8 @@ 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;
@@ -3847,9 +4191,10 @@ 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");
   }
@@ -3885,7 +4230,7 @@ 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
@@ -3969,148 +4314,6 @@ void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
 }
 
-// See if we can speculate calls to intrinsic cttz/ctlz.
-//
-// Example:
-// entry:
-//   ...
-//   %cmp = icmp eq i64 %val, 0
-//   br i1 %cmp, label %end.bb, label %then.bb
-//
-// then.bb:
-//   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 true)
-//   br label %EndBB
-//
-// end.bb:
-//   %cond = phi i64 [ %c, %then.bb ], [ 64, %entry ]
-//
-// ==>
-//
-// entry:
-//   ...
-//   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 false)
-//
-static bool OptimizeBranchInst(BranchInst *BrInst, const TargetLowering &TLI) {
-  assert(BrInst->isConditional() && "Expected a conditional branch!");
-  BasicBlock *ThenBB = BrInst->getSuccessor(1);
-  BasicBlock *EndBB = BrInst->getSuccessor(0);
-
-  // See if ThenBB contains only one instruction (excluding the
-  // terminator and DbgInfoIntrinsic calls).
-  IntrinsicInst *II = nullptr;
-  CastInst *CI = nullptr;
-  for (BasicBlock::iterator I = ThenBB->begin(),
-                            E = std::prev(ThenBB->end()); I != E; ++I) {
-    // Skip debug info.
-    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
-      continue;
-
-    // Check if this is a zero extension or a truncate of a previously
-    // matched call to intrinsic cttz/ctlz.
-    if (II) {
-      // Early exit if we already found a "free" zero extend/truncate.
-      if (CI)
-        return false;
-
-      Type *SrcTy = II->getType();
-      Type *DestTy = I->getType();
-      Value *V;
-      if (match(cast<Instruction>(I), m_ZExt(m_Value(V))) && V == II) {
-        // Speculate this zero extend only if it is "free" for the target.
-        if (TLI.isZExtFree(SrcTy, DestTy)) {
-          CI = cast<CastInst>(I);
-          continue;
-        }
-      } else if (match(cast<Instruction>(I), m_Trunc(m_Value(V))) && V == II) {
-        // Speculate this truncate only if it is "free" for the target.
-        if (TLI.isTruncateFree(SrcTy, DestTy)) {
-          CI = cast<CastInst>(I);
-          continue;
-        }
-      } else {
-        // Avoid speculating more than one instruction.
-        return false;
-      }
-    }
-
-    // See if this is a call to intrinsic cttz/ctlz.
-    if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::cttz>())) {
-      // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
-      if (!TLI.isCheapToSpeculateCttz())
-        return false;
-    }
-    else if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::ctlz>())) {
-      // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
-      if (!TLI.isCheapToSpeculateCtlz())
-        return false;
-    } else
-      return false;
-    
-    II = cast<IntrinsicInst>(I);
-  }
-
-  // Look for PHI nodes with 'II' as the incoming value from 'ThenBB'.
-  BasicBlock *EntryBB = BrInst->getParent();
-  for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
-       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
-    Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
-    Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(EntryBB);
-
-    if (!OrigV)
-      return false;
-
-    if (ThenV != II && (!CI || ThenV != CI))
-      return false;
-    
-    if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(OrigV)) {
-      unsigned BitWidth = II->getType()->getIntegerBitWidth();
-
-      // Don't try to simplify this phi node if 'ThenV' is a cttz/ctlz
-      // intrinsic call, but 'OrigV' is not equal to the 'size-of' in bits
-      // of the value in input to the cttz/ctlz.
-      if (CInt->getValue() != BitWidth)
-        return false;
-
-      // Hoist the call to cttz/ctlz from ThenBB into EntryBB.
-      EntryBB->getInstList().splice(BrInst, ThenBB->getInstList(),
-                                    ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
-      // Update PN setting ThenV as the incoming value from both 'EntryBB'
-      // and 'ThenBB'. Eventually, method 'OptimizeInst' will fold this
-      // phi node if all the incoming values are the same.
-      PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(EntryBB), ThenV);
-      PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(ThenBB), ThenV);
-
-      // Clear the 'undef on zero' flag of the cttz/ctlz intrinsic call.
-      if (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->isOne()) {
-        Type *Ty = II->getArgOperand(0)->getType();
-        Value *Args[] = { II->getArgOperand(0),
-                          ConstantInt::getFalse(II->getContext()) };
-        Module *M = EntryBB->getParent()->getParent();
-        Value *IF = Intrinsic::getDeclaration(M, II->getIntrinsicID(), Ty);
-        IRBuilder<> Builder(II);
-        Instruction *NewI = Builder.CreateCall(IF, Args);
-
-        // Replace the old call to cttz/ctlz.
-        II->replaceAllUsesWith(NewI);
-        II->eraseFromParent();
-      }
-      // Update BrInst condition so that the branch to EndBB is always taken.
-      // Later on, method 'ConstantFoldTerminator' will simplify this branch
-      // replacing it with a direct branch to 'EndBB'.
-      // As a side effect, CodeGenPrepare will attempt to simplify the control
-      // flow graph by deleting basic block 'ThenBB' and merging 'EntryBB' into
-      // 'EndBB' (calling method 'EliminateFallThrough').
-      BrInst->setCondition(ConstantInt::getTrue(BrInst->getContext()));
-      return true;
-    }
-  }
-
-  return false;
-}
-
 /// 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.
@@ -4131,7 +4334,7 @@ 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()) {
@@ -4167,12 +4370,16 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
 }
 
 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;
@@ -4191,15 +4398,16 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
     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);
@@ -4214,15 +4422,19 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
       return OptimizeCmpExpression(CI);
 
   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
-    if (TLI)
-      return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
+    if (TLI) {
+      unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
+      return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
+    }
     return false;
   }
 
   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
-    if (TLI)
+    if (TLI) {
+      unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
-                                SI->getOperand(0)->getType());
+                                SI->getOperand(0)->getType(), AS);
+    }
     return false;
   }
 
@@ -4232,7 +4444,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
                 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;
   }
@@ -4263,34 +4475,6 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
   if (isa<ExtractElementInst>(I))
     return OptimizeExtractElementInst(I);
 
-  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
-    if (TLI && BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse()) {
-      // Check if the branch condition compares a value agaist zero.
-      if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
-        if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
-            match(ICI->getOperand(1), m_Zero())) {
-          BasicBlock *ThenBB = BI->getSuccessor(1);
-          BasicBlock *EndBB = BI->getSuccessor(0);
-
-          // Check if ThenBB is only reachable from this basic block; also,
-          // check if EndBB has more than one predecessor.
-          if (ThenBB->getSinglePredecessor() &&
-              !EndBB->getSinglePredecessor()) {
-            TerminatorInst *TI = ThenBB->getTerminator();
-
-            if (TI->getNumSuccessors() == 1 && TI->getSuccessor(0) == EndBB &&
-                // Try to speculate calls to intrinsic cttz/ctlz from 'ThenBB'.
-                OptimizeBranchInst(BI, *TLI)) {
-              ModifiedDT = true;
-              return true;
-            }
-          }
-        }
-      }
-    }
-    return false;
-  }
-
   return false;
 }
 
@@ -4469,8 +4653,7 @@ static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
 ///
 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
-  if (!TM || TM->Options.EnableFastISel != true ||
-      !TLI || TLI->isJumpExpensive())
+  if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
     return false;
 
   bool MadeChange = false;
@@ -4631,10 +4814,8 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
       }
     }
 
-    // Request DOM Tree update.
     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
-    // available to CodeGenPrepare and the existing update code is broken
-    // anyways.
+    // available to CodeGenPrepare.
     ModifiedDT = true;
 
     MadeChange = true;