Add a TargetMachine argument to the AddressingModeMatcher, we'll
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
index 0c765b6431361efa24ce3acf0669513b750a04f0..cabf897c7029a9cd28867ff792e3ff56dc810a7f 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/ValueMap.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/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.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/CallSite.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
-#include "llvm/Support/ValueHandle.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;
 
+#define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
+
 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
@@ -60,24 +66,63 @@ STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
+STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
+STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
 
 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."));
 
+static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
+  "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
+  cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
+
+static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
+   "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
+   cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
+
+static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
+    "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
+    cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
+
+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;
-typedef DenseMap<Instruction *, Type *> InstrToOrigTy;
+struct TypeIsSExt {
+  Type *Ty;
+  bool IsSExt;
+  TypeIsSExt(Type *Ty, bool IsSExt) : Ty(Ty), IsSExt(IsSExt) {}
+};
+typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
+class TypePromotionTransaction;
 
   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
     /// transformation profitability.
     const TargetMachine *TM;
     const TargetLowering *TLI;
+    const TargetTransformInfo *TTI;
     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
     DominatorTree *DT;
 
@@ -106,17 +151,18 @@ typedef DenseMap<Instruction *, Type *> InstrToOrigTy;
 
   public:
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = 0)
-      : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(0) {
+    explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
+        : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr) {
         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
       }
-    bool runOnFunction(Function &F);
+    bool runOnFunction(Function &F) override;
 
-    const char *getPassName() const { return "CodeGen Prepare"; }
+    const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
-      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+      AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
     }
 
   private:
@@ -124,53 +170,54 @@ typedef DenseMap<Instruction *, Type *> 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 OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
+    bool OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
     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);
+    bool OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
     bool PlaceDbgValues(Function &F);
+    bool sinkAndCmp(Function &F);
+    bool ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
+                        Instruction *&Inst,
+                        const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
+                        unsigned CreatedInst);
+    bool splitBranchCondition(Function &F);
+    bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
   };
 }
 
 char CodeGenPrepare::ID = 0;
-static void *initializeCodeGenPreparePassOnce(PassRegistry &Registry) {
-  initializeTargetLibraryInfoPass(Registry);
-  PassInfo *PI = new PassInfo(
-      "Optimize for code generation", "codegenprepare", &CodeGenPrepare::ID,
-      PassInfo::NormalCtor_t(callDefaultCtor<CodeGenPrepare>), false, false,
-      PassInfo::TargetMachineCtor_t(callTargetMachineCtor<CodeGenPrepare>));
-  Registry.registerPass(*PI, true);
-  return PI;
-}
-
-void llvm::initializeCodeGenPreparePass(PassRegistry &Registry) {
-  CALL_ONCE_INITIALIZATION(initializeCodeGenPreparePassOnce)
-}
+INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
+                   "Optimize for code generation", false, false)
 
 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
   return new CodeGenPrepare(TM);
 }
 
 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
+  if (skipOptnoneFunction(F))
+    return false;
+
   bool EverMadeChange = false;
   // Clear per function information.
   InsertedTruncsSet.clear();
   PromotedInsts.clear();
 
   ModifiedDT = false;
-  if (TM) TLI = TM->getTargetLowering();
-  TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
+  if (TM)
+    TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
+  TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
+  TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
-  DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : 0;
-  OptSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
-                                           Attribute::OptimizeForSize);
+  DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
+  OptSize = F.hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
 
   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
@@ -190,12 +237,27 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
   // find a node corresponding to the value.
   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
 
+  // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
+  // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
+  // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
+  // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
+  if (!DisableBranchOpts) {
+    EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
+    EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
+  }
+
   bool MadeChange = true;
   while (MadeChange) {
     MadeChange = false;
     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
       BasicBlock *BB = I++;
-      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB);
+      bool ModifiedDTOnIteration = false;
+      MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
+
+      // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
+      ModifiedDT |= ModifiedDTOnIteration;
+      if (ModifiedDTOnIteration)
+        break;
     }
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
@@ -205,9 +267,9 @@ 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
@@ -241,6 +303,16 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
     EverMadeChange |= MadeChange;
   }
 
+  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);
+  }
+
   if (ModifiedDT && DT)
     DT->recalculate(F);
 
@@ -253,7 +325,7 @@ bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
   bool Changed = false;
   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
-  for (Function::iterator I = llvm::next(F.begin()), E = F.end(); I != E; ) {
+  for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
     BasicBlock *BB = I++;
     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
     // edge, just collapse it.
@@ -269,7 +341,7 @@ 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, DT);
 
       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
@@ -289,7 +361,7 @@ bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
   bool MadeChange = false;
   // Note that this intentionally skips the entry block.
-  for (Function::iterator I = llvm::next(F.begin()), E = F.end(); I != E; ) {
+  for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
     BasicBlock *BB = I++;
 
     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
@@ -335,16 +407,15 @@ bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
   // don't mess around with them.
   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
-    for (Value::const_use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
-         UI != E; ++UI) {
-      const Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
-      if (User->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(User))
+    for (const User *U : PN->users()) {
+      const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+      if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
         return false;
       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
-      if (User->getParent() == DestBB) {
-        if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(User))
+      if (UI->getParent() == DestBB) {
+        if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
@@ -410,7 +481,7 @@ 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, DT);
 
       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
@@ -465,47 +536,153 @@ void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
 }
 
-/// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
-/// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
-/// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
-/// registers that must be created and coalesced.
-///
-/// Return true if any changes are made.
-///
-static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
-  // If this is a noop copy,
-  EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
-  EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
+// 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.basePtrIndex(),
+                            ThisRelocate.derivedPtrIndex());
+    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;
 
-  // This is an fp<->int conversion?
-  if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
-    return false;
+    IntrinsicInst *I = Item.second;
+    auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
+    IntrinsicInst *Base = RelocateIdxMap[BaseKey];
+    if (!Base)
+      // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
+      // that, if there are enough derived object relocates.
+      continue;
+    RelocateInstMap[Base].push_back(I);
+  }
+}
 
-  // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
-  // isn't a noop.
-  if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
+// 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;
+  }
 
-  // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
-  // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
-  // are.
-  if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
-      TargetLowering::TypePromoteInteger)
-    SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
-  if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
-      TargetLowering::TypePromoteInteger)
-    DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
+  for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
+    OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
+  return true;
+}
 
-  // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
-  if (SrcVT != DstVT)
+// 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.basePtrIndex() == MasterRelocate.basePtrIndex() &&
+           "Not relocating a derived object of the original base object");
+    if (ThisRelocate.basePtrIndex() == ThisRelocate.derivedPtrIndex()) {
+      // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
+      continue;
+    }
+
+    Value *Base = ThisRelocate.basePtr();
+    auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.derivedPtr());
+    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
+    IRBuilder<> Builder(ToReplace);
+    Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
+    Value *Replacement =
+        Builder.CreateGEP(RelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
+    Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
+    ReplacementInst->removeFromParent();
+    ReplacementInst->insertAfter(RelocatedBase);
+    Replacement->takeName(ToReplace);
+    ToReplace->replaceAllUsesWith(Replacement);
+    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();
 
   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
 
   bool MadeChange = false;
-  for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
+  for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
        UI != E; ) {
     Use &TheUse = UI.getUse();
     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
@@ -514,7 +691,7 @@ static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
     // appropriate predecessor block.
     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
-      UserBB = PN->getIncomingBlock(UI);
+      UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
     }
 
     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
@@ -548,6 +725,43 @@ static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
   return MadeChange;
 }
 
+/// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
+/// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
+/// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
+/// registers that must be created and coalesced.
+///
+/// Return true if any changes are made.
+///
+static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
+  // If this is a noop copy,
+  EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
+  EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
+
+  // This is an fp<->int conversion?
+  if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
+    return false;
+
+  // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
+  // isn't a noop.
+  if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
+
+  // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
+  // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
+  // are.
+  if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
+      TargetLowering::TypePromoteInteger)
+    SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
+  if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
+      TargetLowering::TypePromoteInteger)
+    DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
+
+  // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
+  if (SrcVT != DstVT)
+    return false;
+
+  return SinkCast(CI);
+}
+
 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
@@ -561,7 +775,7 @@ static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
 
   bool MadeChange = false;
-  for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
+  for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
        UI != E; ) {
     Use &TheUse = UI.getUse();
     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
@@ -603,23 +817,395 @@ static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
   return MadeChange;
 }
 
-namespace {
-class CodeGenPrepareFortifiedLibCalls : public SimplifyFortifiedLibCalls {
-protected:
-  void replaceCall(Value *With) {
-    CI->replaceAllUsesWith(With);
-    CI->eraseFromParent();
+/// isExtractBitsCandidateUse - Check if the candidates could
+/// be combined with shift instruction, which includes:
+/// 1. Truncate instruction
+/// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
+/// imm & (imm+1) == 0
+static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
+  if (!isa<TruncInst>(User)) {
+    if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
+        !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
+      return false;
+
+    const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
+
+    if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
+      return false;
   }
-  bool isFoldable(unsigned SizeCIOp, unsigned, bool) const {
-      if (ConstantInt *SizeCI =
-                             dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(SizeCIOp)))
-        return SizeCI->isAllOnesValue();
-    return false;
+  return true;
+}
+
+/// SinkShiftAndTruncate - sink both shift and truncate instruction
+/// to the use of truncate's BB.
+static bool
+SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
+                     DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
+                     const TargetLowering &TLI) {
+  BasicBlock *UserBB = User->getParent();
+  DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
+  TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
+  bool MadeChange = false;
+
+  for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
+                            TruncE = TruncI->user_end();
+       TruncUI != TruncE;) {
+
+    Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
+    Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
+    // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
+
+    ++TruncUI;
+
+    int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
+    if (!ISDOpcode)
+      continue;
+
+    // If the use is actually a legal node, there will not be an
+    // implicit truncate.
+    // FIXME: always querying the result type is just an
+    // 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)))
+      continue;
+
+    // Don't bother for PHI nodes.
+    if (isa<PHINode>(TruncUser))
+      continue;
+
+    BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
+
+    if (UserBB == TruncUserBB)
+      continue;
+
+    BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
+    CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
+
+    if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
+      BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
+      // Sink the shift
+      if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
+        InsertedShift =
+            BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+      else
+        InsertedShift =
+            BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+
+      // Sink the trunc
+      BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
+      TruncInsertPt++;
+
+      InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
+                                       TruncI->getType(), "", TruncInsertPt);
+
+      MadeChange = true;
+
+      TruncTheUse = InsertedTrunc;
+    }
   }
-};
-} // end anonymous namespace
+  return MadeChange;
+}
+
+/// OptimizeExtractBits - sink the shift *right* instruction into user blocks if
+/// the uses could potentially be combined with this shift instruction and
+/// generate BitExtract instruction. It will only be applied if the architecture
+/// supports BitExtract instruction. Here is an example:
+/// BB1:
+///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
+/// BB2:
+///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
+/// ==>
+///
+/// BB2:
+///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
+///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
+///
+/// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
+/// instruction.
+/// Return true if any changes are made.
+static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
+                                const TargetLowering &TLI) {
+  BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
+
+  /// Only insert instructions in each block once.
+  DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
+
+  bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(ShiftI->getType()));
+
+  bool MadeChange = false;
+  for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
+       UI != E;) {
+    Use &TheUse = UI.getUse();
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+    // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
+    ++UI;
+
+    // Don't bother for PHI nodes.
+    if (isa<PHINode>(User))
+      continue;
+
+    if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
+      continue;
+
+    BasicBlock *UserBB = User->getParent();
+
+    if (UserBB == DefBB) {
+      // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
+      // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
+      // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
+      // instruction to the BB of TruncUse.
+      // for example:
+      // BB1:
+      // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
+      // trunc.result = trunc shift.result to i16
+      //
+      // BB2:
+      //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
+      //   not have i16 compare.
+      // cmp i16 trunc.result, opnd2
+      //
+      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()))))
+        MadeChange =
+            SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI);
+
+      continue;
+    }
+    // If we have already inserted a shift into this block, use it.
+    BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
+
+    if (!InsertedShift) {
+      BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
+
+      if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
+        InsertedShift =
+            BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+      else
+        InsertedShift =
+            BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
+
+      MadeChange = true;
+    }
+
+    // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
+    TheUse = InsertedShift;
+  }
+
+  // If we removed all uses, nuke the shift.
+  if (ShiftI->use_empty())
+    ShiftI->eraseFromParent();
+
+  return MadeChange;
+}
+
+//  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, whith 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(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;
+  }
+
+  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(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;
+  }
+  CI->eraseFromParent();
+}
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI) {
+bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
   BasicBlock *BB = CI->getParent();
 
   // Lower inline assembly if we can.
@@ -639,52 +1225,80 @@ 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);
+  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,
+                                    TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
+                                    TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
 
-    replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal, TLI ? TLI->getDataLayout() : 0,
-                                  TLInfo, ModifiedDT ? 0 : DT);
-
-    // 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;
+    }
     }
-    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) {
+      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;
+    }
   }
 
   // From here on out we're working with named functions.
-  if (CI->getCalledFunction() == 0) return false;
+  if (!CI->getCalledFunction()) return false;
 
   // We'll need DataLayout from here on out.
-  const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : 0;
+  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(TD, TLInfo, true);
+  if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
+    CI->replaceAllUsesWith(V);
+    CI->eraseFromParent();
+    return true;
+  }
+  return false;
 }
 
 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
@@ -726,8 +1340,8 @@ bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
   if (!RI)
     return false;
 
-  PHINode *PN = 0;
-  BitCastInst *BCI = 0;
+  PHINode *PN = nullptr;
+  BitCastInst *BCI = nullptr;
   Value *V = RI->getReturnValue();
   if (V) {
     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
@@ -781,7 +1395,7 @@ bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
   } else {
     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
-      if (!VisitedBBs.insert(*PI))
+      if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
         continue;
 
       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
@@ -842,7 +1456,7 @@ namespace {
 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
   Value *BaseReg;
   Value *ScaledReg;
-  ExtAddrMode() : BaseReg(0), ScaledReg(0) {}
+  ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
   void print(raw_ostream &OS) const;
   void dump() const;
 
@@ -870,8 +1484,11 @@ void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
     NeedPlus = true;
   }
 
-  if (BaseOffs)
-    OS << (NeedPlus ? " + " : "") << BaseOffs, NeedPlus = true;
+  if (BaseOffs) {
+    OS << (NeedPlus ? " + " : "")
+       << BaseOffs;
+    NeedPlus = true;
+  }
 
   if (BaseReg) {
     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
@@ -984,7 +1601,7 @@ class TypePromotionTransaction {
     }
 
     /// \brief Move the instruction back to its original position.
-    void undo() {
+    void undo() override {
       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
       Position.insert(Inst);
     }
@@ -1009,7 +1626,7 @@ class TypePromotionTransaction {
     }
 
     /// \brief Restore the original value of the instruction.
-    void undo() {
+    void undo() override {
       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
                    << "for: " << *Inst << "\n"
                    << "with: " << *Origin << "\n");
@@ -1041,7 +1658,7 @@ class TypePromotionTransaction {
     }
 
     /// \brief Restore the original list of uses.
-    void undo() {
+    void undo() override {
       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
@@ -1050,46 +1667,75 @@ class TypePromotionTransaction {
 
   /// \brief Build a truncate instruction.
   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
+    Value *Val;
   public:
     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
     /// result.
     /// trunc Opnd to Ty.
     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
       IRBuilder<> Builder(Opnd);
-      Inst = cast<Instruction>(Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted"));
-      DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Inst << "\n");
+      Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
+      DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
     }
 
-    /// \brief Get the built instruction.
-    Instruction *getBuiltInstruction() { return Inst; }
+    /// \brief Get the built value.
+    Value *getBuiltValue() { return Val; }
 
     /// \brief Remove the built instruction.
-    void undo() {
-      DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Inst << "\n");
-      Inst->eraseFromParent();
+    void undo() override {
+      DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
+      if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
+        IVal->eraseFromParent();
     }
   };
 
   /// \brief Build a sign extension instruction.
   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
+    Value *Val;
   public:
     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
     /// result.
     /// sext Opnd to Ty.
     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
-        : TypePromotionAction(Inst) {
+        : TypePromotionAction(InsertPt) {
       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
-      Inst = cast<Instruction>(Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted"));
-      DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Inst << "\n");
+      Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
+      DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
     }
 
-    /// \brief Get the built instruction.
-    Instruction *getBuiltInstruction() { return Inst; }
+    /// \brief Get the built value.
+    Value *getBuiltValue() { return Val; }
 
     /// \brief Remove the built instruction.
-    void undo() {
-      DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Inst << "\n");
-      Inst->eraseFromParent();
+    void undo() override {
+      DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
+      if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
+        IVal->eraseFromParent();
+    }
+  };
+
+  /// \brief Build a zero extension instruction.
+  class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
+    Value *Val;
+  public:
+    /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
+    /// result.
+    /// zext Opnd to Ty.
+    ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
+        : TypePromotionAction(InsertPt) {
+      IRBuilder<> Builder(InsertPt);
+      Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
+      DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
+    }
+
+    /// \brief Get the built value.
+    Value *getBuiltValue() { return Val; }
+
+    /// \brief Remove the built instruction.
+    void undo() override {
+      DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
+      if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
+        IVal->eraseFromParent();
     }
   };
 
@@ -1108,7 +1754,7 @@ class TypePromotionTransaction {
     }
 
     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
-    void undo() {
+    void undo() override {
       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
                    << "\n");
       Inst->mutateType(OrigTy);
@@ -1137,18 +1783,16 @@ class TypePromotionTransaction {
       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
                    << "\n");
       // Record the original uses.
-      for (Value::use_iterator UseIt = Inst->use_begin(),
-                               EndIt = Inst->use_end();
-           UseIt != EndIt; ++UseIt) {
-        Instruction *Use = cast<Instruction>(*UseIt);
-        OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(Use, UseIt.getOperandNo()));
+      for (Use &U : Inst->uses()) {
+        Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
+        OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
       }
       // Now, we can replace the uses.
       Inst->replaceAllUsesWith(New);
     }
 
     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
-    void undo() {
+    void undo() override {
       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
                         EndIt = OriginalUses.end();
@@ -1171,10 +1815,10 @@ class TypePromotionTransaction {
   public:
     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
     /// uses with New.
-    /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != NULL
-    InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = NULL)
+    /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
+    InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
-          Replacer(NULL) {
+          Replacer(nullptr) {
       if (New)
         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
@@ -1184,11 +1828,11 @@ class TypePromotionTransaction {
     ~InstructionRemover() { delete Replacer; }
 
     /// \brief Really remove the instruction.
-    void commit() { delete Inst; }
+    void commit() override { delete Inst; }
 
     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
     /// new value was provided when build this action.
-    void undo() {
+    void undo() override {
       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
       Inserter.insert(Inst);
       if (Replacer)
@@ -1214,102 +1858,104 @@ public:
   /// Same as Instruction::setOperand.
   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
-  void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = NULL);
+  void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
   /// Same as Value::mutateType.
   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
-  Instruction *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
+  Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
   /// Same as IRBuilder::createSExt.
-  Instruction *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
+  Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
+  /// Same as IRBuilder::createZExt.
+  Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
   /// Same as Instruction::moveBefore.
   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
   /// @}
 
-  ~TypePromotionTransaction();
-
 private:
   /// The ordered list of actions made so far.
-  SmallVector<TypePromotionAction *, 16> Actions;
-  typedef SmallVectorImpl<TypePromotionAction *>::iterator CommitPt;
+  SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
+  typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
 };
 
 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
                                           Value *NewVal) {
   Actions.push_back(
-      new TypePromotionTransaction::OperandSetter(Inst, Idx, NewVal));
+      make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
 }
 
 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
                                                 Value *NewVal) {
   Actions.push_back(
-      new TypePromotionTransaction::InstructionRemover(Inst, NewVal));
+      make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
 }
 
 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
                                                   Value *New) {
-  Actions.push_back(new TypePromotionTransaction::UsesReplacer(Inst, New));
+  Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
 }
 
 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
-  Actions.push_back(new TypePromotionTransaction::TypeMutator(Inst, NewTy));
+  Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
+}
+
+Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
+                                             Type *Ty) {
+  std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
+  Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
+  Actions.push_back(std::move(Ptr));
+  return Val;
 }
 
-Instruction *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
-                                                   Type *Ty) {
-  TruncBuilder *TB = new TruncBuilder(Opnd, Ty);
-  Actions.push_back(TB);
-  return TB->getBuiltInstruction();
+Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
+                                            Value *Opnd, Type *Ty) {
+  std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
+  Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
+  Actions.push_back(std::move(Ptr));
+  return Val;
 }
 
-Instruction *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
-                                                  Value *Opnd, Type *Ty) {
-  SExtBuilder *SB = new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty);
-  Actions.push_back(SB);
-  return SB->getBuiltInstruction();
+Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
+                                            Value *Opnd, Type *Ty) {
+  std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
+  Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
+  Actions.push_back(std::move(Ptr));
+  return Val;
 }
 
 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
                                           Instruction *Before) {
   Actions.push_back(
-      new TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore(Inst, Before));
+      make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
 }
 
 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
-  return Actions.rbegin() != Actions.rend() ? *Actions.rbegin() : NULL;
+  return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
 }
 
 void TypePromotionTransaction::commit() {
   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
-       ++It) {
+       ++It)
     (*It)->commit();
-    delete *It;
-  }
   Actions.clear();
 }
 
 void TypePromotionTransaction::rollback(
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
-  while (!Actions.empty() && Point != (*Actions.rbegin())) {
-    TypePromotionAction *Curr = Actions.pop_back_val();
+  while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
+    std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
     Curr->undo();
-    delete Curr;
   }
 }
 
-TypePromotionTransaction::~TypePromotionTransaction() {
-  for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt; ++It)
-    delete *It;
-  Actions.clear();
-}
-
 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
 ///
 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
 class AddressingModeMatcher {
   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
+  const TargetMachine &TM;
   const TargetLowering &TLI;
 
   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
@@ -1333,13 +1979,15 @@ class AddressingModeMatcher {
   /// always returns true.
   bool IgnoreProfitability;
 
-  AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction*> &AMI,
-                        const TargetLowering &T, Type *AT,
-                        Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
-                        const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+  AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
+                        const TargetMachine &TM, Type *AT, Instruction *MI,
+                        ExtAddrMode &AM, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
                         TypePromotionTransaction &TPT)
-      : AddrModeInsts(AMI), TLI(T), AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM),
+      : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
+        TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
+                 ->getTargetLowering()),
+        AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM),
         InsertedTruncs(InsertedTruncs), PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
     IgnoreProfitability = false;
   }
@@ -1356,13 +2004,13 @@ public:
   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy,
                            Instruction *MemoryInst,
                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
-                           const TargetLowering &TLI,
+                           const TargetMachine &TM,
                            const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
                            TypePromotionTransaction &TPT) {
     ExtAddrMode Result;
 
-    bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, AccessTy,
+    bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy,
                                          MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
                                          PromotedInsts, TPT).MatchAddr(V, 0);
     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
@@ -1372,7 +2020,7 @@ private:
   bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
   bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
   bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
-                          bool *MovedAway = NULL);
+                          bool *MovedAway = nullptr);
   bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
                                             ExtAddrMode &AMBefore,
                                             ExtAddrMode &AMAfter);
@@ -1417,7 +2065,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
-  ConstantInt *CI = 0; Value *AddLHS = 0;
+  ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
@@ -1443,6 +2091,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
   switch (I->getOpcode()) {
   case Instruction::BitCast:
+  case Instruction::AddrSpaceCast:
     // Don't touch identity bitcasts.
     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
       return false;
@@ -1466,60 +2115,107 @@ 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, 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(PromotedInst->getType()));
+}
+
 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
 class TypePromotionHelper {
-  /// \brief Utility function to check whether or not a sign extension of
-  /// \p Inst with \p ConsideredSExtType can be moved through \p Inst by either
-  /// using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
+  /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
+  /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
+  /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
+  /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
   /// In other words, check if:
-  /// sext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredSExtType.
+  /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
   /// #1 Promotion applies:
-  /// ConsideredSExtType Inst (sext opnd1 to ConsideredSExtType, ...).
+  /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
   /// #2 Operand reuses:
-  /// sext opnd1 to ConsideredSExtType.
+  /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
-  static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredSExtType,
-                            const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
+  static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
+                            const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
 
   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
   /// promoting \p Inst.
-  static bool shouldSExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
+  static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
     if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
       return false;
     return true;
   }
 
-  /// \brief Utility function to promote the operand of \p SExt when this
-  /// operand is a promotable trunc or sext.
+  /// \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
-  /// created to promote the operand of SExt.
+  /// 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 SExt.
-  static Value *promoteOperandForTruncAndSExt(Instruction *SExt,
-                                              TypePromotionTransaction &TPT,
-                                              InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                              unsigned &CreatedInsts);
-
-  /// \brief Utility function to promote the operand of \p SExt when this
+  /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
+  static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
+      Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+      InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+      SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
+
+  /// \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
-  /// created to promote the operand of SExt.
+  /// 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 SExt.
-  static Value *promoteOperandForOther(Instruction *SExt,
-                                       TypePromotionTransaction &TPT,
-                                       InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                       unsigned &CreatedInsts);
+  /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
+  static Value *
+  promoteOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                         InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+                         SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                         SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt);
+
+  /// \see promoteOperandForOther.
+  static Value *
+  signExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
+                            unsigned &CreatedInsts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
+    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
+                                  Truncs, true);
+  }
+
+  /// \see promoteOperandForOther.
+  static Value *
+  zeroExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
+                            unsigned &CreatedInsts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
+    return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
+                                  Truncs, false);
+  }
 
 public:
-  /// Type for the utility function that promotes the operand of SExt.
-  typedef Value *(*Action)(Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
-                           InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                           unsigned &CreatedInsts);
-  /// \brief Given a sign extend instruction \p SExt, return the approriate
-  /// action to promote the operand of \p SExt instead of using SExt.
+  /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
+  typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+                           InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+                           SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
+  /// \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
@@ -1527,36 +2223,49 @@ public:
   /// 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 *SExt, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+  static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
                           const TargetLowering &TLI,
                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
 };
 
 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
-                                        Type *ConsideredSExtType,
-                                        const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
-  // We can always get through sext.
-  if (isa<SExtInst>(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;
+
+  // sext(sext) is ok too.
+  if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
     return true;
 
   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
-      (BinOp->hasNoUnsignedWrap() || BinOp->hasNoSignedWrap()))
+      ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
+       (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
     return true;
 
   // Check if we can do the following simplification.
-  // sext(trunc(sext)) --> sext
+  // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
   if (!isa<TruncInst>(Inst))
     return false;
 
   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
-  // Check if we can use this operand in the sext.
-  // If the type is larger than the result type of the sign extension,
+  // 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() >
-      ConsideredSExtType->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
@@ -1567,18 +2276,19 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
     return false;
 
   // Check if the source of the type is narrow enough.
-  // I.e., check that trunc just drops sign extended bits.
-  // #1 get the type of the operand.
+  // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
+  // the extension.
+  // #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())
-    OpndType = It->second;
-  else if (isa<SExtInst>(Opnd))
-    OpndType = cast<Instruction>(Opnd)->getOperand(0)->getType();
+  if (It != PromotedInsts.end() && It->second.IsSExt == IsSExt)
+    OpndType = It->second.Ty;
+  else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
+    OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
   else
     return false;
 
-  // #2 check that the truncate just drop sign extended bits.
+  // #2 check that the truncate just drop extended bits.
   if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
     return true;
 
@@ -1586,149 +2296,181 @@ bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
 }
 
 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
-    Instruction *SExt, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
+    Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
-  Instruction *SExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
-  Type *SExtTy = SExt->getType();
-  // If the operand of the sign extension is not an instruction, we cannot
+  assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
+         "Unexpected instruction type");
+  Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
+  Type *ExtTy = Ext->getType();
+  bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
+  // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
   // get through.
   // If it, check we can get through.
-  if (!SExtOpnd || !canGetThrough(SExtOpnd, SExtTy, PromotedInsts))
-    return NULL;
+  if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
+    return nullptr;
 
   // 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>(SExtOpnd) && InsertedTruncs.count(SExtOpnd))
-    return NULL;
+  if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedTruncs.count(ExtOpnd))
+    return nullptr;
 
   // SExt or Trunc instructions.
   // Return the related handler.
-  if (isa<SExtInst>(SExtOpnd) || isa<TruncInst>(SExtOpnd))
-    return promoteOperandForTruncAndSExt;
+  if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
+      isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
+    return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
 
   // Regular instruction.
   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
-  if (!SExtOpnd->hasOneUse() &&
-      !TLI.isTruncateFree(SExtTy, SExtOpnd->getType()))
-    return NULL;
-  return promoteOperandForOther;
+  if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
+    return nullptr;
+  return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
 }
 
-Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndSExt(
+Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
-    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts) {
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
   // 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));
-  // Replace sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
-  // => sext(opnd).
-  TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
+  Value *ExtVal = SExt;
+  if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
+    // Replace s|zext(zext(opnd))
+    // => zext(opnd).
+    Value *ZExt =
+        TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
+    TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
+    TPT.eraseInstruction(SExt);
+    ExtVal = ZExt;
+  } else {
+    // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
+    // => z|sext(opnd).
+    TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
+  }
   CreatedInsts = 0;
 
   // Remove dead code.
   if (SExtOpnd->use_empty())
     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
 
-  // Check if the sext is still needed.
-  if (SExt->getType() != SExt->getOperand(0)->getType())
-    return SExt;
+  // Check if the extension is still needed.
+  Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
+  if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
+    if (ExtInst && Exts)
+      Exts->push_back(ExtInst);
+    return ExtVal;
+  }
 
-  // At this point we have: sext ty opnd to ty.
-  // Reassign the uses of SExt to the opnd and remove SExt.
-  Value *NextVal = SExt->getOperand(0);
-  TPT.eraseInstruction(SExt, NextVal);
+  // At this point we have: ext ty opnd to ty.
+  // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
+  Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
+  TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
   return NextVal;
 }
 
-Value *
-TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(Instruction *SExt,
-                                            TypePromotionTransaction &TPT,
-                                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
-                                            unsigned &CreatedInsts) {
-  // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
+Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
+    Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
+    InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
+    SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, 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 *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
+  Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
   CreatedInsts = 0;
-  if (!SExtOpnd->hasOneUse()) {
-    // SExtOpnd will be promoted.
-    // All its uses, but SExt, will need to use a truncated value of the
+  if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
+    // ExtOpnd will be promoted.
+    // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
     // promoted version.
     // Create the truncate now.
-    Instruction *Trunc = TPT.createTrunc(SExt, SExtOpnd->getType());
-    Trunc->removeFromParent();
-    // Insert it just after the definition.
-    Trunc->insertAfter(SExtOpnd);
+    Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
+    if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
+      ITrunc->removeFromParent();
+      // Insert it just after the definition.
+      ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
+      if (Truncs)
+        Truncs->push_back(ITrunc);
+    }
 
-    TPT.replaceAllUsesWith(SExtOpnd, Trunc);
-    // Restore the operand of SExt (which has been replace by the previous call
+    TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
+    // Restore the operand of Ext (which has been replace by the previous call
     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
-    TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd);
+    TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
   }
 
   // Get through the Instruction:
   // 1. Update its type.
-  // 2. Replace the uses of SExt by Inst.
-  // 3. Sign extend each operand that needs to be sign extended.
+  // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
+  // 3. Extend each operand that needs to be extended.
 
   // Remember the original type of the instruction before promotion.
   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
-  PromotedInsts.insert(
-      std::pair<Instruction *, Type *>(SExtOpnd, SExtOpnd->getType()));
+  PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
+      ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
   // Step #1.
-  TPT.mutateType(SExtOpnd, SExt->getType());
+  TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
   // Step #2.
-  TPT.replaceAllUsesWith(SExt, SExtOpnd);
+  TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
   // Step #3.
-  Instruction *SExtForOpnd = SExt;
+  Instruction *ExtForOpnd = Ext;
 
-  DEBUG(dbgs() << "Propagate SExt to operands\n");
-  for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = SExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
+  DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
+  for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
        ++OpIdx) {
-    DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(SExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
-    if (SExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == SExt->getType() ||
-        !shouldSExtOperand(SExtOpnd, OpIdx)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
+    if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
+        !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
       continue;
     }
-    // Check if we can statically sign extend the operand.
-    Value *Opnd = SExtOpnd->getOperand(OpIdx);
+    // Check if we can statically extend the operand.
+    Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
-      DEBUG(dbgs() << "Statically sign extend\n");
-      TPT.setOperand(
-          SExtOpnd, OpIdx,
-          ConstantInt::getSigned(SExt->getType(), Cst->getSExtValue()));
+      DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
+      unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
+      APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
+                            : Cst->getValue().zext(BitWidth);
+      TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
       continue;
     }
     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
-      DEBUG(dbgs() << "Statically sign extend\n");
-      TPT.setOperand(SExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(SExt->getType()));
+      DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
+      TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
       continue;
     }
 
     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
-    // Check if SExt was reused to sign extend an operand.
-    if (!SExtForOpnd) {
+    // Check if Ext was reused to extend an operand.
+    if (!ExtForOpnd) {
       // If yes, create a new one.
-      DEBUG(dbgs() << "More operands to sext\n");
-      SExtForOpnd = TPT.createSExt(SExt, Opnd, SExt->getType());
+      DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
+      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);
       ++CreatedInsts;
     }
-
-    TPT.setOperand(SExtForOpnd, 0, Opnd);
+    if (Exts)
+      Exts->push_back(ExtForOpnd);
+    TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
 
     // Move the sign extension before the insertion point.
-    TPT.moveBefore(SExtForOpnd, SExtOpnd);
-    TPT.setOperand(SExtOpnd, OpIdx, SExtForOpnd);
+    TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
+    TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
-    SExtForOpnd = NULL;
+    ExtForOpnd = nullptr;
   }
-  if (SExtForOpnd == SExt) {
-    DEBUG(dbgs() << "Sign extension is useless now\n");
-    TPT.eraseInstruction(SExt);
+  if (ExtForOpnd == Ext) {
+    DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
+    TPT.eraseInstruction(Ext);
   }
-  return SExtOpnd;
+  return ExtOpnd;
 }
 
 /// IsPromotionProfitable - Check whether or not promoting an instruction
@@ -1753,16 +2495,7 @@ AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize,
   // 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,
-                                      EVT::getEVT(PromotedInst->getType()));
+  return isPromotedInstructionLegal(TLI, PromotedOperand);
 }
 
 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
@@ -1797,6 +2530,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
       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() ||
@@ -1845,7 +2579,8 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
   case Instruction::Shl: {
     // Can only handle X*C and X << C.
     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
-    if (!RHS) return false;
+    if (!RHS)
+      return false;
     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
     if (Opcode == Instruction::Shl)
       Scale = 1LL << Scale;
@@ -1938,28 +2673,33 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
 
     return true;
   }
-  case Instruction::SExt: {
-    // Try to move this sext out of the way of the addressing mode.
-    Instruction *SExt = cast<Instruction>(AddrInst);
+  case Instruction::SExt:
+  case Instruction::ZExt: {
+    Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
+    if (!Ext)
+      return false;
+
+    // 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(
-        SExt, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
+    TypePromotionHelper::Action TPH =
+        TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
     if (!TPH)
       return false;
 
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
     unsigned CreatedInsts = 0;
-    Value *PromotedOperand = TPH(SExt, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts);
+    Value *PromotedOperand =
+        TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, nullptr, nullptr);
     // 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.
     // E.g.,
     // op = add opnd, 1
-    // idx = sext op
+    // idx = ext op
     // addr = gep base, idx
     // is now:
-    // promotedOpnd = sext opnd           <- no match here
+    // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
     // addr = gep base, op                <- match
     if (MovedAway)
@@ -2004,11 +2744,11 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
     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 == 0) {
+    if (!AddrMode.BaseGV) {
       AddrMode.BaseGV = GV;
       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
         return true;
-      AddrMode.BaseGV = 0;
+      AddrMode.BaseGV = nullptr;
     }
   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
@@ -2053,7 +2793,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
       return true;
     AddrMode.HasBaseReg = false;
-    AddrMode.BaseReg = 0;
+    AddrMode.BaseReg = nullptr;
   }
 
   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
@@ -2063,7 +2803,7 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
       return true;
     AddrMode.Scale = 0;
-    AddrMode.ScaledReg = 0;
+    AddrMode.ScaledReg = nullptr;
   }
   // Couldn't match.
   TPT.rollback(LastKnownGood);
@@ -2075,7 +2815,8 @@ bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
 /// return false.
 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
                                     const TargetLowering &TLI) {
-  TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints = TLI.ParseConstraints(ImmutableCallSite(CI));
+  TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
+      TLI.ParseConstraints(ImmutableCallSite(CI));
   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
 
@@ -2098,10 +2839,10 @@ static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
 static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
                 SmallVectorImpl<std::pair<Instruction*,unsigned> > &MemoryUses,
-                              SmallPtrSet<Instruction*, 16> &ConsideredInsts,
+                              SmallPtrSetImpl<Instruction*> &ConsideredInsts,
                               const TargetLowering &TLI) {
   // If we already considered this instruction, we're done.
-  if (!ConsideredInsts.insert(I))
+  if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
     return false;
 
   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
@@ -2109,23 +2850,22 @@ static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
     return true;
 
   // Loop over all the uses, recursively processing them.
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    User *U = *UI;
+  for (Use &U : I->uses()) {
+    Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
 
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
-      MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, UI.getOperandNo()));
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
+      MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
       continue;
     }
 
-    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
-      unsigned opNo = UI.getOperandNo();
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
+      unsigned opNo = U.getOperandNo();
       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
       continue;
     }
 
-    if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
+    if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
       if (!IA) return true;
 
@@ -2135,8 +2875,7 @@ static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
       continue;
     }
 
-    if (FindAllMemoryUses(cast<Instruction>(U), MemoryUses, ConsideredInsts,
-                          TLI))
+    if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
       return true;
   }
 
@@ -2150,7 +2889,7 @@ static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
                                                    Value *KnownLive2) {
   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
-  if (Val == 0 || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
+  if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
     return true;
 
   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
@@ -2209,13 +2948,13 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
-    BaseReg = 0;
+    BaseReg = nullptr;
   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
-    ScaledReg = 0;
+    ScaledReg = nullptr;
 
   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
   // ranges, we're ok with it.
-  if (BaseReg == 0 && ScaledReg == 0)
+  if (!BaseReg && !ScaledReg)
     return true;
 
   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
@@ -2249,7 +2988,7 @@ IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
     ExtAddrMode Result;
     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
         TPT.getRestorationPoint();
-    AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, AddressAccessTy,
+    AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy,
                                   MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
                                   PromotedInsts, TPT);
     Matcher.IgnoreProfitability = true;
@@ -2304,7 +3043,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
   // are equivalent.
-  Value *Consensus = 0;
+  Value *Consensus = nullptr;
   unsigned NumUsesConsensus = 0;
   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
@@ -2317,8 +3056,8 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
     worklist.pop_back();
 
     // Break use-def graph loops.
-    if (!Visited.insert(V)) {
-      Consensus = 0;
+    if (!Visited.insert(V).second) {
+      Consensus = nullptr;
       break;
     }
 
@@ -2332,7 +3071,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
-        V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TLI, InsertedTruncsSet,
+        V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM, InsertedTruncsSet,
         PromotedInsts, TPT);
 
     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
@@ -2364,7 +3103,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
       continue;
     }
 
-    Consensus = 0;
+    Consensus = nullptr;
     break;
   }
 
@@ -2404,14 +3143,137 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
   if (SunkAddr) {
     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
-                 << *MemoryInst);
+                 << *MemoryInst << "\n");
     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
+  } 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());
+    Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
+
+    // First, find the pointer.
+    if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
+      ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
+      AddrMode.BaseReg = nullptr;
+    }
+
+    if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
+      // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
+      // pointer (both of which seem meaningless).
+      if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
+        return false;
+
+      ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
+      AddrMode.Scale = 0;
+    }
+
+    if (AddrMode.BaseGV) {
+      if (ResultPtr)
+        return false;
+
+      ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
+    }
+
+    // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
+    // will look through it and provide only the integer value. In that case,
+    // use it here.
+    if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
+      ResultPtr =
+        Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
+      AddrMode.BaseReg = nullptr;
+    } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
+      ResultPtr =
+        Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
+      AddrMode.Scale = 0;
+    }
+
+    if (!ResultPtr &&
+        !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
+      SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
+    } else if (!ResultPtr) {
+      return false;
+    } else {
+      Type *I8PtrTy =
+        Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
+
+      // 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
+      // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
+      // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
+      // we'd end up sinking both muls.
+      if (AddrMode.BaseReg) {
+        Value *V = AddrMode.BaseReg;
+        if (V->getType() != IntPtrTy)
+          V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
+
+        ResultIndex = V;
+      }
+
+      // Add the scale value.
+      if (AddrMode.Scale) {
+        Value *V = AddrMode.ScaledReg;
+        if (V->getType() == IntPtrTy) {
+          // done.
+        } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
+                   cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
+          V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
+        } else {
+          // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
+          // required to create it did not overflow before we extend it. Since
+          // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
+          // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
+          // do not match instead of extending it.
+          Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
+          if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
+            I->eraseFromParent();
+          return false;
+        }
+
+        if (AddrMode.Scale != 1)
+          V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
+                                "sunkaddr");
+        if (ResultIndex)
+          ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
+        else
+          ResultIndex = V;
+      }
+
+      // Add in the Base Offset if present.
+      if (AddrMode.BaseOffs) {
+        Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
+        if (ResultIndex) {
+          // We need to add this separately from the scale above to help with
+          // SDAG consecutive load/store merging.
+          if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
+            ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
+          ResultPtr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
+        }
+
+        ResultIndex = V;
+      }
+
+      if (!ResultIndex) {
+        SunkAddr = ResultPtr;
+      } else {
+        if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
+          ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
+        SunkAddr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
+      }
+
+      if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
+        SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
+    }
   } else {
     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
-                 << *MemoryInst);
+                 << *MemoryInst << "\n");
     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
-    Value *Result = 0;
+    Value *Result = nullptr;
 
     // 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
@@ -2438,7 +3300,15 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
       } else {
-        V = Builder.CreateSExt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
+        // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
+        // required to create it did not overflow before we extend it. Since
+        // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
+        // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
+        // do not match instead of extending it.
+        Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
+        if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
+          I->eraseFromParent();
+        return false;
       }
       if (AddrMode.Scale != 1)
         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
@@ -2467,7 +3337,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
         Result = V;
     }
 
-    if (Result == 0)
+    if (!Result)
       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
     else
       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
@@ -2522,26 +3392,186 @@ 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 CreatedInsts = 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, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
+    // Check if we can promote.
+    if (!TPH)
+      continue;
+    // Save the current state.
+    TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
+        TPT.getRestorationPoint();
+    SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
+    unsigned NewCreatedInsts = 0;
+    // Promote.
+    Value *PromotedVal =
+        TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInsts, &NewExts, nullptr);
+    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.
+    unsigned TotalCreatedInsts = CreatedInsts + NewCreatedInsts;
+    if (!StressExtLdPromotion &&
+        (TotalCreatedInsts > 1 ||
+         !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
+      // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
+      TPT.rollback(LastKnownGood);
+      continue;
+    }
+    // The promotion is profitable.
+    // Check if it exposes an ext(load).
+    (void)ExtLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInsts);
+    if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInsts == 0 ||
+               // 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());
+
   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
   // isn't worthwhile.
-  if (!LI->hasOneUse() &&
-      TLI && (TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(LI->getType())) ||
-              !TLI->isTypeLegal(TLI->getValueType(I->getType()))) &&
-      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType()))
+  if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
+      (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
+      !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Check whether the target supports casts folded into loads.
   unsigned LType;
@@ -2551,11 +3581,15 @@ bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *I) {
     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
     LType = ISD::SEXTLOAD;
   }
-  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, TLI->getValueType(LI->getType())))
+  if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
+    I = OldExt;
+    TPT.rollback(LastKnownGood);
     return false;
+  }
 
   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
   // can fold it.
+  TPT.commit();
   I->removeFromParent();
   I->insertAfter(LI);
   ++NumExtsMoved;
@@ -2581,12 +3615,11 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
     return false;
 
   bool DefIsLiveOut = false;
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+  for (User *U : I->users()) {
+    Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
 
     // Figure out which BB this ext is used in.
-    BasicBlock *UserBB = User->getParent();
+    BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
     if (UserBB == DefBB) continue;
     DefIsLiveOut = true;
     break;
@@ -2595,14 +3628,13 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
     return false;
 
   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
-  for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
-    BasicBlock *UserBB = User->getParent();
+  for (User *U : Src->users()) {
+    Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+    BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
     if (UserBB == DefBB) continue;
     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
     // reloads just before load / store instructions.
-    if (isa<PHINode>(User) || isa<LoadInst>(User) || isa<StoreInst>(User))
+    if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
       return false;
   }
 
@@ -2610,10 +3642,8 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
 
   bool MadeChange = false;
-  for (Value::use_iterator UI = Src->use_begin(), E = Src->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    Use &TheUse = UI.getUse();
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+  for (Use &U : Src->uses()) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
 
     // Figure out which BB this ext is used in.
     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
@@ -2629,7 +3659,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
     }
 
     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
-    TheUse = InsertedTrunc;
+    U = InsertedTrunc;
     ++NumExtUses;
     MadeChange = true;
   }
@@ -2725,8 +3755,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
   return true;
 }
 
-
-bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
+static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
   int SplatElem = -1;
   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
@@ -2758,16 +3787,15 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
 
   bool MadeChange = false;
-  for (Value::use_iterator UI = SVI->use_begin(), E = SVI->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+  for (User *U : SVI->users()) {
+    Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
 
     // Figure out which BB this ext is used in.
-    BasicBlock *UserBB = User->getParent();
+    BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
     if (UserBB == DefBB) continue;
 
     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
-    if (!User->isShift()) continue;
+    if (!UI->isShift()) continue;
 
     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
     // already have a copy.
@@ -2780,7 +3808,7 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
                                               SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
     }
 
-    User->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
+    UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
     MadeChange = true;
   }
 
@@ -2793,12 +3821,374 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
   return MadeChange;
 }
 
-bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
+namespace {
+/// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
+/// This class is used to move downward extractelement transition.
+/// E.g.,
+/// a = vector_op <2 x i32>
+/// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
+/// c = scalar_op b
+/// store c
+///
+/// =>
+/// a = vector_op <2 x i32>
+/// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
+/// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
+/// * store d
+/// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
+/// transition.
+class VectorPromoteHelper {
+  /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
+  const TargetLowering &TLI;
+
+  /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
+  const TargetTransformInfo &TTI;
+
+  /// The transition being moved downwards.
+  Instruction *Transition;
+  /// The sequence of instructions to be promoted.
+  SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
+  /// Cost of combining a store and an extract.
+  unsigned StoreExtractCombineCost;
+  /// Instruction that will be combined with the transition.
+  Instruction *CombineInst;
+
+  /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
+  /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
+  /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
+  Instruction *getEndOfTransition() const {
+    if (InstsToBePromoted.empty())
+      return Transition;
+    return InstsToBePromoted.back();
+  }
+
+  /// \brief Return the index of the original value in the transition.
+  /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
+  /// c, is at index 0.
+  unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
+    assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
+           "Other kind of transitions are not supported yet");
+    return 0;
+  }
+
+  /// \brief Return the index of the index in the transition.
+  /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
+  /// is at index 1.
+  unsigned getTransitionIdx() const {
+    assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
+           "Other kind of transitions are not supported yet");
+    return 1;
+  }
+
+  /// \brief Get the type of the transition.
+  /// This is the type of the original value.
+  /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
+  /// transition is <2 x i32>.
+  Type *getTransitionType() const {
+    return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
+  }
+
+  /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
+  /// I.e., we have the following sequence:
+  /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
+  /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
+  /// =>
+  /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
+  /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
+  void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
+
+  /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
+  /// instructions enqueued to be promoted.
+  bool isProfitableToPromote() {
+    Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
+    unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
+                         ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
+                         : -1;
+    Type *PromotedType = getTransitionType();
+
+    StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
+    unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
+    unsigned Align = ST->getAlignment();
+    // Check if this store is supported.
+    if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
+            TLI.getValueType(ST->getValueOperand()->getType()), AS, Align)) {
+      // If this is not supported, there is no way we can combine
+      // the extract with the store.
+      return false;
+    }
+
+    // The scalar chain of computation has to pay for the transition
+    // scalar to vector.
+    // The vector chain has to account for the combining cost.
+    uint64_t ScalarCost =
+        TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
+    uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
+    for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
+      // Compute the cost.
+      // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
+      // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
+      // constant.
+      Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
+      bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
+                            isa<ConstantFP>(Arg0);
+      TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
+          IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
+                         : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+      TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
+          !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
+                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+      ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
+          Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
+      VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
+                                               Arg0OVK, Arg1OVK);
+    }
+    DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
+                 << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
+    return ScalarCost > VectorCost;
+  }
+
+  /// \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.
+  /// 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
+  /// used at the index of the extract.
+  Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
+    unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
+    if (!UseSplat) {
+      // If we cannot determine where the constant must be, we have to
+      // use a splat constant.
+      Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
+      if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
+        ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
+      else
+        UseSplat = true;
+    }
+
+    unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
+    if (UseSplat)
+      return ConstantVector::getSplat(End, Val);
+
+    SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
+    UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
+    for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
+      if (Idx == ExtractIdx)
+        ConstVec.push_back(Val);
+      else
+        ConstVec.push_back(UndefVal);
+    }
+    return ConstantVector::get(ConstVec);
+  }
+
+  /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
+  /// in \p Use can trigger undefined behavior.
+  static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
+                                        unsigned OperandIdx) {
+    // This is not safe to introduce undef when the operand is on
+    // the right hand side of a division-like instruction.
+    if (OperandIdx != 1)
+      return false;
+    switch (Use->getOpcode()) {
+    default:
+      return false;
+    case Instruction::SDiv:
+    case Instruction::UDiv:
+    case Instruction::SRem:
+    case Instruction::URem:
+      return true;
+    case Instruction::FDiv:
+    case Instruction::FRem:
+      return !Use->hasNoNaNs();
+    }
+    llvm_unreachable(nullptr);
+  }
+
+public:
+  VectorPromoteHelper(const TargetLowering &TLI, const TargetTransformInfo &TTI,
+                      Instruction *Transition, unsigned CombineCost)
+      : TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
+        StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
+    assert(Transition && "Do not know how to promote null");
+  }
+
+  /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
+  bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
+    // We could support CastInst too.
+    return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
+  }
+
+  /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
+  /// by moving downward the transition through.
+  bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
+    // Promote only if all the operands can be statically expanded.
+    // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
+    for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
+      const Value *Val = U.get();
+      if (Val == getEndOfTransition()) {
+        // If the use is a division and the transition is on the rhs,
+        // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
+        // division by zero.
+        if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
+          return false;
+        continue;
+      }
+      if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
+          !isa<ConstantFP>(Val))
+        return false;
+    }
+    // Check that the resulting operation is legal.
+    int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
+    if (!ISDOpcode)
+      return false;
+    return StressStoreExtract ||
+           TLI.isOperationLegalOrCustom(
+               ISDOpcode, TLI.getValueType(getTransitionType(), true));
+  }
+
+  /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
+  /// with the transition.
+  /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
+  bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
+
+  /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
+  void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
+    InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
+  }
+
+  /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
+  void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
+    assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
+    CombineInst = ToBeCombined;
+  }
+
+  /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
+  /// is profitable.
+  /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
+  bool promote() {
+    // Check if there is something to promote.
+    // Right now, if we do not have anything to combine with,
+    // we assume the promotion is not profitable.
+    if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
+      return false;
+
+    // Check cost.
+    if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
+      return false;
+
+    // Promote.
+    for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
+      promoteImpl(ToBePromoted);
+    InstsToBePromoted.clear();
+    return true;
+  }
+};
+} // End of anonymous namespace.
+
+void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
+  // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
+  // can be statically promoted.
+  // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
+  // b = ToBePromoted ty1 a
+  // Def = Transition ty1 b to ty2
+  // Move the transition down.
+  // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
+  // = ... b => = ... Def.
+  assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
+         "The type of the result of the transition does not match "
+         "the final type");
+  ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
+  // 2. Update the type of the uses.
+  // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
+  Type *TransitionTy = getTransitionType();
+  ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
+  // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
+  // operands.
+  // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
+  for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
+    Value *Val = U.get();
+    Value *NewVal = nullptr;
+    if (Val == Transition)
+      NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
+    else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
+             isa<ConstantFP>(Val)) {
+      // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
+      NewVal = getConstantVector(
+          cast<Constant>(Val),
+          isa<UndefValue>(Val) ||
+              canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
+    } else
+      llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
+                       "this?");
+    ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
+  }
+  Transition->removeFromParent();
+  Transition->insertAfter(ToBePromoted);
+  Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
+}
+
+/// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
+/// Try to push the extractelement towards the stores when the target
+/// has this feature and this is profitable.
+bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
+  unsigned CombineCost = UINT_MAX;
+  if (DisableStoreExtract || !TLI ||
+      (!StressStoreExtract &&
+       !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
+                                       Inst->getOperand(1), CombineCost)))
+    return false;
+
+  // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
+  // Try to move it down the def-use chain, until:
+  // - We can combine the transition with its single use
+  //   => we got rid of the transition.
+  // - We escape the current basic block
+  //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
+  //      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);
+  // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
+  // beneficial.
+  while (Inst->hasOneUse()) {
+    Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
+    DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
+
+    if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
+      DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
+                   << ToBePromoted->getParent()->getName()
+                   << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
+      return false;
+    }
+
+    if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
+      DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
+                   << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
+      VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
+      bool Changed = VPH.promote();
+      NumStoreExtractExposed += Changed;
+      return Changed;
+    }
+
+    DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
+    if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
+      return false;
+
+    DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
+
+    VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
+    Inst = ToBePromoted;
+  }
+  return false;
+}
+
+bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
   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() : 0,
+    if (Value *V = SimplifyInstruction(P, TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
                                        TLInfo, DT)) {
       P->replaceAllUsesWith(V);
       P->eraseFromParent();
@@ -2822,8 +4212,16 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
       return true;
 
     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
-      bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
-      return MadeChange | OptimizeExtUses(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) {
+        return SinkCast(CI);
+      } else {
+        bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
+        return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
+      }
     }
     return false;
   }
@@ -2845,6 +4243,17 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
     return false;
   }
 
+  BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
+
+  if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
+                BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
+    ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
+    if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
+      return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI);
+
+    return false;
+  }
+
   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
@@ -2853,14 +4262,14 @@ 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);
@@ -2868,20 +4277,25 @@ bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I) {
   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
     return OptimizeShuffleVectorInst(SVI);
 
+  if (isa<ExtractElementInst>(I))
+    return OptimizeExtractElementInst(I);
+
   return false;
 }
 
 // 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;
@@ -2892,12 +4306,17 @@ 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) {
-    Instruction *PrevNonDbgInst = NULL;
-    for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE;) {
-      Instruction *Insn = BI; ++BI;
+  for (BasicBlock &BB : F) {
+    Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
+    for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
+      Instruction *Insn = BI++;
       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
-      if (!DVI) {
+      // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
+      // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
+      // being taken.  They should not be moved next to the alloca
+      // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
+      // where said address is used.
+      if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
         PrevNonDbgInst = Insn;
         continue;
       }
@@ -2917,3 +4336,300 @@ bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
   }
   return MadeChange;
 }
+
+// If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
+// against zero that can be combined into a single instruction, and the
+// target supports folding these into a single instruction, sink the
+// mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
+// OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
+// searched for.
+bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
+  if (!EnableAndCmpSinking)
+    return false;
+  if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
+    return false;
+  bool MadeChange = false;
+  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
+    BasicBlock *BB = I++;
+
+    // Does this BB end with the following?
+    //   %andVal = and %val, #single-bit-set
+    //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
+    //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
+    BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
+    if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
+      continue;
+    ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
+    if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
+      continue;
+    ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
+    if (!Zero || !Zero->isZero())
+      continue;
+    Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
+    if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
+      continue;
+    ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
+    if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
+      continue;
+    DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
+
+    // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
+    // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
+    // track of which BBs we insert into.
+    for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
+         UI != E; ) {
+      Use &TheUse = *UI;
+      // Find brcc use.
+      BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
+      ++UI;
+      if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
+        continue;
+      BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
+      if (UserBB == BB) continue;
+      DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
+
+      // Sink the "and; icmp" to use.
+      MadeChange = true;
+      BinaryOperator *NewAnd =
+        BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
+                                  BrccUser);
+      CmpInst *NewCmp =
+        CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
+                        "", BrccUser);
+      TheUse = NewCmp;
+      ++NumAndCmpsMoved;
+      DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
+    }
+  }
+  return MadeChange;
+}
+
+/// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
+/// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
+static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
+                                  uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
+  assert(BI->isConditional() &&
+         "Looking for probabilities on unconditional branch?");
+  auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
+  if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
+    return false;
+
+  const auto *CITrue =
+      mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
+  const auto *CIFalse =
+      mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
+  if (!CITrue || !CIFalse)
+    return false;
+
+  ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
+  ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
+
+  return true;
+}
+
+/// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
+static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
+  uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
+  uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
+  NewTrue = NewTrue / Scale;
+  NewFalse = NewFalse / Scale;
+}
+
+/// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
+/// \code
+///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
+///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
+///   %or.cond = or i1 %0, %1
+///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
+/// \endcode
+/// into multiple branch instructions like:
+/// \code
+///   bb1:
+///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
+///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
+///   bb2:
+///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
+///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
+/// \endcode
+/// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
+/// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
+/// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
+///
+/// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
+///
+bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
+  if (!TM || TM->Options.EnableFastISel != true ||
+      !TLI || TLI->isJumpExpensive())
+    return false;
+
+  bool MadeChange = false;
+  for (auto &BB : F) {
+    // Does this BB end with the following?
+    //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
+    //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
+    //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
+    //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
+    BinaryOperator *LogicOp;
+    BasicBlock *TBB, *FBB;
+    if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
+      continue;
+
+    unsigned Opc;
+    Value *Cond1, *Cond2;
+    if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                             m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
+      Opc = Instruction::And;
+    else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
+                                 m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
+      Opc = Instruction::Or;
+    else
+      continue;
+
+    if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
+        !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
+      continue;
+
+    DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
+
+    // Create a new BB.
+    auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
+        .getNodePtrUnchecked();
+    auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
+                                    BB.getName() + ".cond.split",
+                                    BB.getParent(), InsertBefore);
+
+    // Update original basic block by using the first condition directly by the
+    // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
+    auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
+    Br1->setCondition(Cond1);
+    LogicOp->eraseFromParent();
+
+    // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
+    // successor of the original branch instruction.
+    if (Opc == Instruction::And)
+      Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
+    else
+      Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
+
+    // Fill in the new basic block.
+    auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
+    if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
+      I->removeFromParent();
+      I->insertBefore(Br2);
+    }
+
+    // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
+    // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
+    // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
+    // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
+    // now the same successor. Depending on the original branch condition
+    // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
+    // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
+    // This doesn't change the successor order of the just created branch
+    // instruction (or any other instruction).
+    if (Opc == Instruction::Or)
+      std::swap(TBB, FBB);
+
+    // Replace the old BB with the new BB.
+    for (auto &I : *TBB) {
+      PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
+      if (!PN)
+        break;
+      int i;
+      while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
+        PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
+    }
+
+    // Add another incoming edge form the new BB.
+    for (auto &I : *FBB) {
+      PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
+      if (!PN)
+        break;
+      auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
+      PN->addIncoming(Val, TmpBB);
+    }
+
+    // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
+    // FindMergedConditions).
+    if (Opc == Instruction::Or) {
+      // Codegen X | Y as:
+      // BB1:
+      //   jmp_if_X TBB
+      //   jmp TmpBB
+      // TmpBB:
+      //   jmp_if_Y TBB
+      //   jmp FBB
+      //
+
+      // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
+      // The requirement is that
+      //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
+      //     = TrueProb for orignal BB.
+      // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
+      // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
+      // assumes that
+      //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
+      // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
+      // TmpBB, but the math is more complicated.
+      uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
+      if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
+        uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
+        uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+
+        NewTrueWeight = TrueWeight;
+        NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+      }
+    } else {
+      // Codegen X & Y as:
+      // BB1:
+      //   jmp_if_X TmpBB
+      //   jmp FBB
+      // TmpBB:
+      //   jmp_if_Y TBB
+      //   jmp FBB
+      //
+      //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
+
+      // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
+      // The requirement is that
+      //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
+      //     = FalseProb for orignal BB.
+      // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
+      // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
+      // assumes that
+      //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
+      uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
+      if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
+        uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
+        uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+
+        NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
+        NewFalseWeight = FalseWeight;
+        scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
+        Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
+                         .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
+      }
+    }
+
+    // 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.
+    ModifiedDT = true;
+
+    MadeChange = true;
+
+    DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
+          TmpBB->dump());
+  }
+  return MadeChange;
+}