[FunctionAttrs] Move the malloc-like test to a static helper function
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
index e043bfbfa270229a527da16d5ce3099ba5e09b4a..9ed15fb77531ca74b9754fd909f3bd0a2ed44de5 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"
 #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;
 
@@ -71,6 +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."));
@@ -91,14 +97,21 @@ 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
@@ -107,7 +120,6 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
     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
@@ -119,23 +131,25 @@ 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.
+    /// 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;
@@ -144,8 +158,8 @@ 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:
@@ -153,12 +167,13 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
     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 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 MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I);
+    bool OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
+    bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
     bool OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
@@ -166,7 +181,12 @@ typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
     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);
   };
 }
 
@@ -182,21 +202,19 @@ 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);
+  OptSize = F.optForSize();
 
   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
@@ -230,7 +248,12 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
     MadeChange = false;
     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
       BasicBlock *BB = I++;
-      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
+      bool ModifiedDTOnIteration = false;
+      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
+
+      // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
+      if (ModifiedDTOnIteration)
+        break;
     }
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
@@ -240,9 +263,9 @@ 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
@@ -271,13 +294,18 @@ 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;
 }
@@ -304,7 +332,7 @@ 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());
@@ -444,7 +472,7 @@ 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());
@@ -486,19 +514,188 @@ 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();
@@ -533,11 +730,11 @@ 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;
   }
 
@@ -557,10 +754,11 @@ 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())
@@ -587,13 +785,60 @@ 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.
@@ -627,21 +872,33 @@ 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
@@ -666,7 +923,7 @@ 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);
@@ -692,7 +949,7 @@ 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.
@@ -750,13 +1007,14 @@ 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();
@@ -793,9 +1051,10 @@ 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;
     }
@@ -826,23 +1085,213 @@ static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
   return MadeChange;
 }
 
-namespace {
-class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
-protected:
-  void replaceCall(Value *With) override {
-    CI->replaceAllUsesWith(With);
-    CI->eraseFromParent();
+//  ScalarizeMaskedLoad() translates 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 *Src0 = CI->getArgOperand(3);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
+  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+
+  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);
+
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
+  Type *NewPtrType =
+    EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
+  Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
+  Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
+
+  // The result vector
+  Value *VResult = UndefVal;
+
+  PHINode *Phi = nullptr;
+  Value *PrevPhi = UndefVal;
+
+  unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
+  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, "cond.load");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+
+    Value *Gep =
+        Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
+    LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
+    VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(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;
   }
-  bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const override {
-      if (ConstantInt *SizeCI =
-                             dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
-        return SizeCI->isAllOnesValue();
-    return false;
+
+  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();
+}
+
+//  ScalarizeMaskedStore() translates 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 *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
+  Value *Src = CI->getArgOperand(0);
+  Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
+
+  VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
+  Type *EltTy = VecType->getElementType();
+
+  assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
+
+  IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
+  Instruction *InsertPt = CI;
+  BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+  Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
+
+  // 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();
+  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_load, 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, "cond.store");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    
+    Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, 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
+    BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+    OldBr->eraseFromParent();
+    IfBlock = NewIfBlock;
   }
-};
-} // end anonymous namespace
+  CI->eraseFromParent();
+}
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
+bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 
   // Lower inline assembly if we can.
@@ -862,53 +1311,136 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
       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);
+  // 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));
+    }
+  }
 
-    replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
-                                  TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
-                                  TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
+  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) {
-      CurInstIterator = BB->begin();
-      SunkAddrs.clear();
+      // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
+      // start of the block.
+      if (IterHandle != CurInstIterator) {
+        CurInstIterator = BB->begin();
+        SunkAddrs.clear();
+      }
+      return true;
+    }
+    case Intrinsic::masked_load: {
+      // Scalarize unsupported vector masked load
+      if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
+        ScalarizeMaskedLoad(CI);
+        ModifiedDT = true;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+    case Intrinsic::masked_store: {
+      if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
+        ScalarizeMaskedStore(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;
+    }
     }
-    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
@@ -1435,7 +1967,7 @@ class TypePromotionTransaction {
       Inst->removeFromParent();
     }
 
-    ~InstructionRemover() { delete Replacer; }
+    ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
 
     /// \brief Really remove the instruction.
     void commit() override { delete Inst; }
@@ -1565,19 +2097,22 @@ 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.
@@ -1588,14 +2123,18 @@ 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:
@@ -1603,22 +2142,21 @@ 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;
@@ -1632,7 +2170,7 @@ 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;
 };
 
@@ -1663,7 +2201,7 @@ 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.
@@ -1680,7 +2218,7 @@ 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;
@@ -1722,6 +2260,24 @@ 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
@@ -1749,58 +2305,73 @@ 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.
   /// 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);
 };
@@ -1809,6 +2380,12 @@ 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;
@@ -1834,8 +2411,9 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
   // 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 (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
+      OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
+          ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
     return false;
 
   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
@@ -1851,8 +2429,8 @@ 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
@@ -1866,7 +2444,7 @@ 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");
@@ -1882,7 +2460,7 @@ 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.
@@ -1900,14 +2478,18 @@ 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);
@@ -1918,7 +2500,7 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
     // => z|sext(opnd).
     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
   }
-  CreatedInsts = 0;
+  CreatedInstsCost = 0;
 
   // Remove dead code.
   if (SExtOpnd->use_empty())
@@ -1926,8 +2508,14 @@ 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.
@@ -1938,11 +2526,14 @@ 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
@@ -1953,6 +2544,8 @@ Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
       ITrunc->removeFromParent();
       // Insert it just after the definition.
       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
+      if (Truncs)
+        Truncs->push_back(ITrunc);
     }
 
     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
@@ -2008,17 +2601,22 @@ 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;
   }
@@ -2031,36 +2629,27 @@ 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.
-  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
@@ -2088,14 +2677,15 @@ 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() ||
@@ -2106,6 +2696,14 @@ 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;
@@ -2159,16 +2757,15 @@ 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.
@@ -2187,7 +2784,8 @@ 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;
@@ -2247,14 +2845,16 @@ 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.
@@ -2276,7 +2876,12 @@ 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);
@@ -2303,14 +2908,14 @@ 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;
     }
@@ -2354,7 +2959,7 @@ 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;
@@ -2364,7 +2969,7 @@ 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;
@@ -2378,13 +2983,18 @@ 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!
@@ -2400,10 +3010,10 @@ 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;
@@ -2433,12 +3043,12 @@ 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;
   }
 
@@ -2526,7 +3136,7 @@ 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
@@ -2541,9 +3151,11 @@ 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
@@ -2551,8 +3163,8 @@ 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);
@@ -2594,7 +3206,7 @@ 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
@@ -2626,16 +3238,16 @@ 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
@@ -2709,13 +3321,15 @@ 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.
@@ -2761,7 +3375,8 @@ 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
@@ -2813,7 +3428,7 @@ 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;
@@ -2824,7 +3439,7 @@ 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())
@@ -2833,7 +3448,7 @@ 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
@@ -2933,8 +3548,10 @@ 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];
@@ -2945,7 +3562,7 @@ 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++;
   }
@@ -2953,28 +3570,188 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
   return MadeChange;
 }
 
+/// \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;
+}
+
 /// 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.
+/// \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(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.
   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
-      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
+      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Check whether the target supports casts folded into loads.
   unsigned LType;
@@ -2984,11 +3761,15 @@ bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
     LType = ISD::SEXTLOAD;
   }
-  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, LoadVT))
+  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;
@@ -3054,7 +3835,7 @@ 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.
@@ -3237,6 +4018,9 @@ 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;
 
@@ -3310,7 +4094,8 @@ 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;
@@ -3349,7 +4134,7 @@ 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
@@ -3405,9 +4190,10 @@ 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");
   }
@@ -3443,7 +4229,7 @@ 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
@@ -3518,7 +4304,8 @@ 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();
@@ -3546,7 +4333,7 @@ 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()) {
@@ -3581,13 +4368,17 @@ 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;
@@ -3606,15 +4397,16 @@ 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);
@@ -3629,15 +4421,19 @@ 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());
+    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;
   }
 
@@ -3647,7 +4443,7 @@ 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;
   }
@@ -3660,14 +4456,14 @@ 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);
@@ -3684,14 +4480,16 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
 // 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++);
-
+  while (CurInstIterator != BB.end()) {
+    MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
+    if (ModifiedDT)
+      return true;
+  }
   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
 
   return MadeChange;
@@ -3702,10 +4500,10 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB) {
 // find a node corresponding to the value.
 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)
@@ -3810,8 +4608,10 @@ static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
     return false;
 
-  const auto *CITrue = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
-  const auto *CIFalse = dyn_cast<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
+  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;
 
@@ -3852,8 +4652,7 @@ 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;
@@ -3868,13 +4667,17 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
     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;
-    Instruction *Cond1, *Cond2;
-    if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Instruction(Cond1)),
-                             m_OneUse(m_Instruction(Cond2)))))
+    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_Instruction(Cond1)),
-                                 m_OneUse(m_Instruction(Cond2)))))
+    else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                                 m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
       Opc = Instruction::Or;
     else
       continue;
@@ -3894,10 +4697,9 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
 
     // Update original basic block by using the first condition directly by the
     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
-    auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
     Br1->setCondition(Cond1);
     LogicOp->eraseFromParent();
-    Cond2->removeFromParent();
+
     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
     // successor of the original branch instruction.
     if (Opc == Instruction::And)
@@ -3907,7 +4709,10 @@ bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
 
     // Fill in the new basic block.
     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
-    Cond2->insertBefore(Br2);
+    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
@@ -4011,10 +4816,8 @@ 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;