fix a off-by-one bug in intersectWith(), and add a bunch of tests
[oota-llvm.git] / lib / Support / ConstantRange.cpp
index d07e4af8b27d15fa019a7bc6a104710633cb0597..61d333f24a0f092081d7707e3b7fc888c36ede8c 100644 (file)
@@ -1,10 +1,10 @@
 //===-- ConstantRange.cpp - ConstantRange implementation ------------------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // Represent a range of possible values that may occur when the program is run
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#include "llvm/InstrTypes.h"
 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/Instruction.h"
-#include "llvm/Type.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 using namespace llvm;
 
-static bool LT(ConstantIntegral *A, ConstantIntegral *B) {
-  Constant *C = ConstantExpr::get(Instruction::SetLT, A, B);
-  assert(isa<ConstantBool>(C) && "Constant folding of integrals not impl??");
-  return cast<ConstantBool>(C)->getValue();
-}
-
-static bool GT(ConstantIntegral *A, ConstantIntegral *B) {
-  Constant *C = ConstantExpr::get(Instruction::SetGT, A, B);
-  assert(isa<ConstantBool>(C) && "Constant folding of integrals not impl??");
-  return cast<ConstantBool>(C)->getValue();
-}
-
-static ConstantIntegral *Min(ConstantIntegral *A, ConstantIntegral *B) {
-  return LT(A, B) ? A : B;
-}
-static ConstantIntegral *Max(ConstantIntegral *A, ConstantIntegral *B) {
-  return GT(A, B) ? A : B;
-}
-
-
 /// Initialize a full (the default) or empty set for the specified type.
 ///
-ConstantRange::ConstantRange(const Type *Ty, bool Full) {
-  assert(Ty->isIntegral() &&
-         "Cannot make constant range of non-integral type!");
+ConstantRange::ConstantRange(uint32_t BitWidth, bool Full) {
   if (Full)
-    Lower = Upper = ConstantIntegral::getMaxValue(Ty);
+    Lower = Upper = APInt::getMaxValue(BitWidth);
   else
-    Lower = Upper = ConstantIntegral::getMinValue(Ty);
+    Lower = Upper = APInt::getMinValue(BitWidth);
 }
 
-/// Initialize a range of values explicitly... this will assert out if
-/// Lower==Upper and Lower != Min or Max for its type (or if the two constants
-/// have different types)
+/// Initialize a range to hold the single specified value.
 ///
-ConstantRange::ConstantRange(Constant *L, Constant *U)
-  : Lower(cast<ConstantIntegral>(L)), Upper(cast<ConstantIntegral>(U)) {
-  assert(Lower->getType() == Upper->getType() &&
-         "Incompatible types for ConstantRange!");
-  
-  // Make sure that if L & U are equal that they are either Min or Max...
-  assert((L != U || (L == ConstantIntegral::getMaxValue(L->getType()) ||
-                     L == ConstantIntegral::getMinValue(L->getType()))) &&
-         "Lower == Upper, but they aren't min or max for type!");
-}
+ConstantRange::ConstantRange(const APInt &V) : Lower(V), Upper(V + 1) {}
 
-static ConstantIntegral *Next(ConstantIntegral *CI) {
-  if (CI->getType() == Type::BoolTy)
-    return CI == ConstantBool::True ? ConstantBool::False : ConstantBool::True;
-      
-  Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Add, CI,
-                                       ConstantInt::get(CI->getType(), 1));
-  return cast<ConstantIntegral>(Result);
+ConstantRange::ConstantRange(const APInt &L, const APInt &U) :
+  Lower(L), Upper(U) {
+  assert(L.getBitWidth() == U.getBitWidth() &&
+         "ConstantRange with unequal bit widths");
+  assert((L != U || (L.isMaxValue() || L.isMinValue())) &&
+         "Lower == Upper, but they aren't min or max value!");
 }
 
-/// Initialize a set of values that all satisfy the condition with C.
-///
-ConstantRange::ConstantRange(unsigned SetCCOpcode, ConstantIntegral *C) {
-  switch (SetCCOpcode) {
-  default: assert(0 && "Invalid SetCC opcode to ConstantRange ctor!");
-  case Instruction::SetEQ: Lower = C; Upper = Next(C); return;
-  case Instruction::SetNE: Upper = C; Lower = Next(C); return;
-  case Instruction::SetLT:
-    Lower = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());
-    Upper = C;
-    return;
-  case Instruction::SetGT:
-    Lower = Next(C);
-    Upper = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());  // Min = Next(Max)
-    return;
-  case Instruction::SetLE:
-    Lower = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());
-    Upper = Next(C);
-    return;
-  case Instruction::SetGE:
-    Lower = C;
-    Upper = ConstantIntegral::getMinValue(C->getType());  // Min = Next(Max)
-    return;
+ConstantRange ConstantRange::makeICmpRegion(unsigned Pred,
+                                            const ConstantRange &CR) {
+  if (CR.isEmptySet())
+    return CR;
+
+  uint32_t W = CR.getBitWidth();
+  switch (Pred) {
+    default: llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate to makeICmpRegion()");
+    case CmpInst::ICMP_EQ:
+      return CR;
+    case CmpInst::ICMP_NE:
+      if (CR.isSingleElement())
+        return ConstantRange(CR.getUpper(), CR.getLower());
+      return ConstantRange(W);
+    case CmpInst::ICMP_ULT: {
+      APInt UMax(CR.getUnsignedMax());
+      if (UMax.isMinValue())
+        return ConstantRange(W, /* empty */ false);
+      return ConstantRange(APInt::getMinValue(W), UMax);
+    }
+    case CmpInst::ICMP_SLT: {
+      APInt SMax(CR.getSignedMax());
+      if (SMax.isMinSignedValue())
+        return ConstantRange(W, /* empty */ false);
+      return ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(W), SMax);
+    }
+    case CmpInst::ICMP_ULE: {
+      APInt UMax(CR.getUnsignedMax());
+      if (UMax.isMaxValue())
+        return ConstantRange(W);
+      return ConstantRange(APInt::getMinValue(W), UMax + 1);
+    }
+    case CmpInst::ICMP_SLE: {
+      APInt SMax(CR.getSignedMax());
+      if (SMax.isMaxSignedValue())
+        return ConstantRange(W);
+      return ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(W), SMax + 1);
+    }
+    case CmpInst::ICMP_UGT: {
+      APInt UMin(CR.getUnsignedMin());
+      if (UMin.isMaxValue())
+        return ConstantRange(W, /* empty */ false);
+      return ConstantRange(UMin + 1, APInt::getNullValue(W));
+    }
+    case CmpInst::ICMP_SGT: {
+      APInt SMin(CR.getSignedMin());
+      if (SMin.isMaxSignedValue())
+        return ConstantRange(W, /* empty */ false);
+      return ConstantRange(SMin + 1, APInt::getSignedMinValue(W));
+    }
+    case CmpInst::ICMP_UGE: {
+      APInt UMin(CR.getUnsignedMin());
+      if (UMin.isMinValue())
+        return ConstantRange(W);
+      return ConstantRange(UMin, APInt::getNullValue(W));
+    }
+    case CmpInst::ICMP_SGE: {
+      APInt SMin(CR.getSignedMin());
+      if (SMin.isMinSignedValue())
+        return ConstantRange(W);
+      return ConstantRange(SMin, APInt::getSignedMinValue(W));
+    }
   }
 }
 
-/// getType - Return the LLVM data type of this range.
-///
-const Type *ConstantRange::getType() const { return Lower->getType(); }
-
 /// isFullSet - Return true if this set contains all of the elements possible
 /// for this data-type
 bool ConstantRange::isFullSet() const {
-  return Lower == Upper && Lower == ConstantIntegral::getMaxValue(getType());
+  return Lower == Upper && Lower.isMaxValue();
 }
-  
+
 /// isEmptySet - Return true if this set contains no members.
 ///
 bool ConstantRange::isEmptySet() const {
-  return Lower == Upper && Lower == ConstantIntegral::getMinValue(getType());
+  return Lower == Upper && Lower.isMinValue();
 }
 
 /// isWrappedSet - Return true if this set wraps around the top of the range,
 /// for example: [100, 8)
 ///
 bool ConstantRange::isWrappedSet() const {
-  return GT(Lower, Upper);
+  return Lower.ugt(Upper);
 }
 
-  
-/// getSingleElement - If this set contains a single element, return it,
-/// otherwise return null.
-ConstantIntegral *ConstantRange::getSingleElement() const {
-  if (Upper == Next(Lower))  // Is it a single element range?
-    return Lower;
-  return 0;
+/// isSignWrappedSet - Return true if this set wraps around the INT_MIN of
+/// its bitwidth, for example: i8 [120, 140).
+///
+bool ConstantRange::isSignWrappedSet() const {
+  return contains(APInt::getSignedMaxValue(getBitWidth())) &&
+         contains(APInt::getSignedMinValue(getBitWidth()));
 }
 
 /// getSetSize - Return the number of elements in this set.
 ///
-uint64_t ConstantRange::getSetSize() const {
-  if (isEmptySet()) return 0;
-  if (getType() == Type::BoolTy) {
+APInt ConstantRange::getSetSize() const {
+  if (isEmptySet()) 
+    return APInt(getBitWidth(), 0);
+  if (getBitWidth() == 1) {
     if (Lower != Upper)  // One of T or F in the set...
-      return 1;
-    return 2;            // Must be full set...
+      return APInt(2, 1);
+    return APInt(2, 2);      // Must be full set...
   }
-  
+
   // Simply subtract the bounds...
-  Constant *Result =
-    ConstantExpr::get(Instruction::Sub, (Constant*)Upper, (Constant*)Lower);
-  return cast<ConstantInt>(Result)->getRawValue();
+  return Upper - Lower;
 }
 
+/// getUnsignedMax - Return the largest unsigned value contained in the
+/// ConstantRange.
+///
+APInt ConstantRange::getUnsignedMax() const {
+  if (isFullSet() || isWrappedSet())
+    return APInt::getMaxValue(getBitWidth());
+  return getUpper() - 1;
+}
 
+/// getUnsignedMin - Return the smallest unsigned value contained in the
+/// ConstantRange.
+///
+APInt ConstantRange::getUnsignedMin() const {
+  if (isFullSet() || (isWrappedSet() && getUpper() != 0))
+    return APInt::getMinValue(getBitWidth());
+  return getLower();
+}
 
+/// getSignedMax - Return the largest signed value contained in the
+/// ConstantRange.
+///
+APInt ConstantRange::getSignedMax() const {
+  APInt SignedMax(APInt::getSignedMaxValue(getBitWidth()));
+  if (!isWrappedSet()) {
+    if (getLower().sle(getUpper() - 1))
+      return getUpper() - 1;
+    return SignedMax;
+  }
+  if (getLower().isNegative() == getUpper().isNegative())
+    return SignedMax;
+  return getUpper() - 1;
+}
 
-// intersect1Wrapped - This helper function is used to intersect two ranges when
-// it is known that LHS is wrapped and RHS isn't.
-//
-static ConstantRange intersect1Wrapped(const ConstantRange &LHS,
-                                       const ConstantRange &RHS) {
-  assert(LHS.isWrappedSet() && !RHS.isWrappedSet());
-
-  // Check to see if we overlap on the Left side of RHS...
-  //
-  if (LT(RHS.getLower(), LHS.getUpper())) {
-    // We do overlap on the left side of RHS, see if we overlap on the right of
-    // RHS...
-    if (GT(RHS.getUpper(), LHS.getLower())) {
-      // Ok, the result overlaps on both the left and right sides.  See if the
-      // resultant interval will be smaller if we wrap or not...
-      //
-      if (LHS.getSetSize() < RHS.getSetSize())
-        return LHS;
-      else
-        return RHS;
-
-    } else {
-      // No overlap on the right, just on the left.
-      return ConstantRange(RHS.getLower(), LHS.getUpper());
-    }
-
-  } else {
-    // We don't overlap on the left side of RHS, see if we overlap on the right
-    // of RHS...
-    if (GT(RHS.getUpper(), LHS.getLower())) {
-      // Simple overlap...
-      return ConstantRange(LHS.getLower(), RHS.getUpper());
-    } else {
-      // No overlap...
-      return ConstantRange(LHS.getType(), false);
-    }
+/// getSignedMin - Return the smallest signed value contained in the
+/// ConstantRange.
+///
+APInt ConstantRange::getSignedMin() const {
+  APInt SignedMin(APInt::getSignedMinValue(getBitWidth()));
+  if (!isWrappedSet()) {
+    if (getLower().sle(getUpper() - 1))
+      return getLower();
+    return SignedMin;
   }
+  if ((getUpper() - 1).slt(getLower())) {
+    if (getUpper() != SignedMin)
+      return SignedMin;
+  }
+  return getLower();
 }
 
-/// intersect - Return the range that results from the intersection of this
-/// range with another range.
+/// contains - Return true if the specified value is in the set.
 ///
-ConstantRange ConstantRange::intersectWith(const ConstantRange &CR) const {
-  assert(getType() == CR.getType() && "ConstantRange types don't agree!");
-  // Handle common special cases
-  if (isEmptySet() || CR.isFullSet())  return *this;
-  if (isFullSet()  || CR.isEmptySet()) return CR;
+bool ConstantRange::contains(const APInt &V) const {
+  if (Lower == Upper)
+    return isFullSet();
+
+  if (!isWrappedSet())
+    return Lower.ule(V) && V.ult(Upper);
+  return Lower.ule(V) || V.ult(Upper);
+}
+
+/// contains - Return true if the argument is a subset of this range.
+/// Two equal sets contain each other. The empty set contained by all other
+/// sets.
+///
+bool ConstantRange::contains(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isFullSet() || Other.isEmptySet()) return true;
+  if (isEmptySet() || Other.isFullSet()) return false;
 
   if (!isWrappedSet()) {
-    if (!CR.isWrappedSet()) {
-      ConstantIntegral *L = Max(Lower, CR.Lower);
-      ConstantIntegral *U = Min(Upper, CR.Upper);
-
-      if (LT(L, U))  // If range isn't empty...
-        return ConstantRange(L, U);
-      else
-        return ConstantRange(getType(), false);  // Otherwise, return empty set
-    } else
-      return intersect1Wrapped(CR, *this);
-  } else {   // We know "this" is wrapped...
-    if (!CR.isWrappedSet())
-      return intersect1Wrapped(*this, CR);
-    else {
-      // Both ranges are wrapped...
-      ConstantIntegral *L = Max(Lower, CR.Lower);
-      ConstantIntegral *U = Min(Upper, CR.Upper);
-      return ConstantRange(L, U);
+    if (Other.isWrappedSet())
+      return false;
+
+    return Lower.ule(Other.getLower()) && Other.getUpper().ule(Upper);
+  }
+
+  if (!Other.isWrappedSet())
+    return Other.getUpper().ule(Upper) ||
+           Lower.ule(Other.getLower());
+
+  return Other.getUpper().ule(Upper) && Lower.ule(Other.getLower());
+}
+
+/// subtract - Subtract the specified constant from the endpoints of this
+/// constant range.
+ConstantRange ConstantRange::subtract(const APInt &Val) const {
+  assert(Val.getBitWidth() == getBitWidth() && "Wrong bit width");
+  // If the set is empty or full, don't modify the endpoints.
+  if (Lower == Upper) 
+    return *this;
+  return ConstantRange(Lower - Val, Upper - Val);
+}
+
+/// intersectWith - Return the range that results from the intersection of this
+/// range with another range.  The resultant range is guaranteed to include all
+/// elements contained in both input ranges, and to have the smallest possible
+/// set size that does so.  Because there may be two intersections with the
+/// same set size, A.intersectWith(B) might not be equal to B.intersectWith(A).
+ConstantRange ConstantRange::intersectWith(const ConstantRange &CR) const {
+  assert(getBitWidth() == CR.getBitWidth() && 
+         "ConstantRange types don't agree!");
+
+  // Handle common cases.
+  if (   isEmptySet() || CR.isFullSet()) return *this;
+  if (CR.isEmptySet() ||    isFullSet()) return CR;
+
+  if (!isWrappedSet() && CR.isWrappedSet())
+    return CR.intersectWith(*this);
+
+  if (!isWrappedSet() && !CR.isWrappedSet()) {
+    if (Lower.ult(CR.Lower)) {
+      if (Upper.ule(CR.Lower))
+        return ConstantRange(getBitWidth(), false);
+
+      if (Upper.ult(CR.Upper))
+        return ConstantRange(CR.Lower, Upper);
+
+      return CR;
     }
+    if (Upper.ult(CR.Upper))
+      return *this;
+
+    if (Lower.ult(CR.Upper))
+      return ConstantRange(Lower, CR.Upper);
+
+    return ConstantRange(getBitWidth(), false);
   }
-  return *this;
+
+  if (isWrappedSet() && !CR.isWrappedSet()) {
+    if (CR.Lower.ult(Upper)) {
+      if (CR.Upper.ult(Upper))
+        return CR;
+
+      if (CR.Upper.ule(Lower))
+        return ConstantRange(CR.Lower, Upper);
+
+      if (getSetSize().ult(CR.getSetSize()))
+        return *this;
+      return CR;
+    }
+    if (CR.Lower.ult(Lower)) {
+      if (CR.Upper.ule(Lower))
+        return ConstantRange(getBitWidth(), false);
+
+      return ConstantRange(Lower, CR.Upper);
+    }
+    return CR;
+  }
+
+  if (CR.Upper.ult(Upper)) {
+    if (CR.Lower.ult(Upper)) {
+      if (getSetSize().ult(CR.getSetSize()))
+        return *this;
+      return CR;
+    }
+
+    if (CR.Lower.ult(Lower))
+      return ConstantRange(Lower, CR.Upper);
+
+    return CR;
+  }
+  if (CR.Upper.ule(Lower)) {
+    if (CR.Lower.ult(Lower))
+      return *this;
+
+    return ConstantRange(CR.Lower, Upper);
+  }
+  if (getSetSize().ult(CR.getSetSize()))
+    return *this;
+  return CR;
 }
 
-/// union - Return the range that results from the union of this range with
+
+/// unionWith - Return the range that results from the union of this range with
 /// another range.  The resultant range is guaranteed to include the elements of
-/// both sets, but may contain more.  For example, [3, 9) union [12,15) is [3,
-/// 15), which includes 9, 10, and 11, which were not included in either set
-/// before.
+/// both sets, but may contain more.  For example, [3, 9) union [12,15) is
+/// [3, 15), which includes 9, 10, and 11, which were not included in either
+/// set before.
 ///
 ConstantRange ConstantRange::unionWith(const ConstantRange &CR) const {
-  assert(getType() == CR.getType() && "ConstantRange types don't agree!");
+  assert(getBitWidth() == CR.getBitWidth() && 
+         "ConstantRange types don't agree!");
+
+  if (   isFullSet() || CR.isEmptySet()) return *this;
+  if (CR.isFullSet() ||    isEmptySet()) return CR;
+
+  if (!isWrappedSet() && CR.isWrappedSet()) return CR.unionWith(*this);
+
+  if (!isWrappedSet() && !CR.isWrappedSet()) {
+    if (CR.Upper.ult(Lower) || Upper.ult(CR.Lower)) {
+      // If the two ranges are disjoint, find the smaller gap and bridge it.
+      APInt d1 = CR.Lower - Upper, d2 = Lower - CR.Upper;
+      if (d1.ult(d2))
+        return ConstantRange(Lower, CR.Upper);
+      return ConstantRange(CR.Lower, Upper);
+    }
+
+    APInt L = Lower, U = Upper;
+    if (CR.Lower.ult(L))
+      L = CR.Lower;
+    if ((CR.Upper - 1).ugt(U - 1))
+      U = CR.Upper;
+
+    if (L == 0 && U == 0)
+      return ConstantRange(getBitWidth());
+
+    return ConstantRange(L, U);
+  }
+
+  if (!CR.isWrappedSet()) {
+    // ------U   L-----  and  ------U   L----- : this
+    //   L--U                            L--U  : CR
+    if (CR.Upper.ule(Upper) || CR.Lower.uge(Lower))
+      return *this;
+
+    // ------U   L----- : this
+    //    L---------U   : CR
+    if (CR.Lower.ule(Upper) && Lower.ule(CR.Upper))
+      return ConstantRange(getBitWidth());
+
+    // ----U       L---- : this
+    //       L---U       : CR
+    //    <d1>  <d2>
+    if (Upper.ule(CR.Lower) && CR.Upper.ule(Lower)) {
+      APInt d1 = CR.Lower - Upper, d2 = Lower - CR.Upper;
+      if (d1.ult(d2))
+        return ConstantRange(Lower, CR.Upper);
+      return ConstantRange(CR.Lower, Upper);
+    }
+
+    // ----U     L----- : this
+    //        L----U    : CR
+    if (Upper.ult(CR.Lower) && Lower.ult(CR.Upper))
+      return ConstantRange(CR.Lower, Upper);
+
+    // ------U    L---- : this
+    //    L-----U       : CR
+    assert(CR.Lower.ult(Upper) && CR.Upper.ult(Lower) &&
+           "ConstantRange::unionWith missed a case with one range wrapped");
+    return ConstantRange(Lower, CR.Upper);
+  }
+
+  // ------U    L----  and  ------U    L---- : this
+  // -U  L-----------  and  ------------U  L : CR
+  if (CR.Lower.ule(Upper) || Lower.ule(CR.Upper))
+    return ConstantRange(getBitWidth());
+
+  APInt L = Lower, U = Upper;
+  if (CR.Upper.ugt(U))
+    U = CR.Upper;
+  if (CR.Lower.ult(L))
+    L = CR.Lower;
+
+  return ConstantRange(L, U);
+}
+
+/// zeroExtend - Return a new range in the specified integer type, which must
+/// be strictly larger than the current type.  The returned range will
+/// correspond to the possible range of values as if the source range had been
+/// zero extended.
+ConstantRange ConstantRange::zeroExtend(uint32_t DstTySize) const {
+  if (isEmptySet()) return ConstantRange(DstTySize, /*isFullSet=*/false);
 
-  assert(0 && "Range union not implemented yet!");
+  unsigned SrcTySize = getBitWidth();
+  assert(SrcTySize < DstTySize && "Not a value extension");
+  if (isFullSet() || isWrappedSet())
+    // Change into [0, 1 << src bit width)
+    return ConstantRange(APInt(DstTySize,0), APInt(DstTySize,1).shl(SrcTySize));
 
+  return ConstantRange(Lower.zext(DstTySize), Upper.zext(DstTySize));
+}
+
+/// signExtend - Return a new range in the specified integer type, which must
+/// be strictly larger than the current type.  The returned range will
+/// correspond to the possible range of values as if the source range had been
+/// sign extended.
+ConstantRange ConstantRange::signExtend(uint32_t DstTySize) const {
+  if (isEmptySet()) return ConstantRange(DstTySize, /*isFullSet=*/false);
+
+  unsigned SrcTySize = getBitWidth();
+  assert(SrcTySize < DstTySize && "Not a value extension");
+  if (isFullSet() || isSignWrappedSet()) {
+    return ConstantRange(APInt::getHighBitsSet(DstTySize,DstTySize-SrcTySize+1),
+                         APInt::getLowBitsSet(DstTySize, SrcTySize-1) + 1);
+  }
+
+  return ConstantRange(Lower.sext(DstTySize), Upper.sext(DstTySize));
+}
+
+/// truncate - Return a new range in the specified integer type, which must be
+/// strictly smaller than the current type.  The returned range will
+/// correspond to the possible range of values as if the source range had been
+/// truncated to the specified type.
+ConstantRange ConstantRange::truncate(uint32_t DstTySize) const {
+  assert(getBitWidth() > DstTySize && "Not a value truncation");
+  if (isFullSet() || getSetSize().getActiveBits() > DstTySize)
+    return ConstantRange(DstTySize, /*isFullSet=*/true);
+
+  return ConstantRange(Lower.trunc(DstTySize), Upper.trunc(DstTySize));
+}
+
+/// zextOrTrunc - make this range have the bit width given by \p DstTySize. The
+/// value is zero extended, truncated, or left alone to make it that width.
+ConstantRange ConstantRange::zextOrTrunc(uint32_t DstTySize) const {
+  unsigned SrcTySize = getBitWidth();
+  if (SrcTySize > DstTySize)
+    return truncate(DstTySize);
+  if (SrcTySize < DstTySize)
+    return zeroExtend(DstTySize);
   return *this;
 }
 
+/// sextOrTrunc - make this range have the bit width given by \p DstTySize. The
+/// value is sign extended, truncated, or left alone to make it that width.
+ConstantRange ConstantRange::sextOrTrunc(uint32_t DstTySize) const {
+  unsigned SrcTySize = getBitWidth();
+  if (SrcTySize > DstTySize)
+    return truncate(DstTySize);
+  if (SrcTySize < DstTySize)
+    return signExtend(DstTySize);
+  return *this;
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::add(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  if (isFullSet() || Other.isFullSet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  APInt Spread_X = getSetSize(), Spread_Y = Other.getSetSize();
+  APInt NewLower = getLower() + Other.getLower();
+  APInt NewUpper = getUpper() + Other.getUpper() - 1;
+  if (NewLower == NewUpper)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  ConstantRange X = ConstantRange(NewLower, NewUpper);
+  if (X.getSetSize().ult(Spread_X) || X.getSetSize().ult(Spread_Y))
+    // We've wrapped, therefore, full set.
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  return X;
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::sub(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  if (isFullSet() || Other.isFullSet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  APInt Spread_X = getSetSize(), Spread_Y = Other.getSetSize();
+  APInt NewLower = getLower() - Other.getUpper() + 1;
+  APInt NewUpper = getUpper() - Other.getLower();
+  if (NewLower == NewUpper)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  ConstantRange X = ConstantRange(NewLower, NewUpper);
+  if (X.getSetSize().ult(Spread_X) || X.getSetSize().ult(Spread_Y))
+    // We've wrapped, therefore, full set.
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  return X;
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::multiply(const ConstantRange &Other) const {
+  // TODO: If either operand is a single element and the multiply is known to
+  // be non-wrapping, round the result min and max value to the appropriate
+  // multiple of that element. If wrapping is possible, at least adjust the
+  // range according to the greatest power-of-two factor of the single element.
+
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  if (isFullSet() || Other.isFullSet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  APInt this_min = getUnsignedMin().zext(getBitWidth() * 2);
+  APInt this_max = getUnsignedMax().zext(getBitWidth() * 2);
+  APInt Other_min = Other.getUnsignedMin().zext(getBitWidth() * 2);
+  APInt Other_max = Other.getUnsignedMax().zext(getBitWidth() * 2);
+
+  ConstantRange Result_zext = ConstantRange(this_min * Other_min,
+                                            this_max * Other_max + 1);
+  return Result_zext.truncate(getBitWidth());
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::smax(const ConstantRange &Other) const {
+  // X smax Y is: range(smax(X_smin, Y_smin),
+  //                    smax(X_smax, Y_smax))
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  APInt NewL = APIntOps::smax(getSignedMin(), Other.getSignedMin());
+  APInt NewU = APIntOps::smax(getSignedMax(), Other.getSignedMax()) + 1;
+  if (NewU == NewL)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+  return ConstantRange(NewL, NewU);
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::umax(const ConstantRange &Other) const {
+  // X umax Y is: range(umax(X_umin, Y_umin),
+  //                    umax(X_umax, Y_umax))
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  APInt NewL = APIntOps::umax(getUnsignedMin(), Other.getUnsignedMin());
+  APInt NewU = APIntOps::umax(getUnsignedMax(), Other.getUnsignedMax()) + 1;
+  if (NewU == NewL)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+  return ConstantRange(NewL, NewU);
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::udiv(const ConstantRange &RHS) const {
+  if (isEmptySet() || RHS.isEmptySet() || RHS.getUnsignedMax() == 0)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  if (RHS.isFullSet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  APInt Lower = getUnsignedMin().udiv(RHS.getUnsignedMax());
+
+  APInt RHS_umin = RHS.getUnsignedMin();
+  if (RHS_umin == 0) {
+    // We want the lowest value in RHS excluding zero. Usually that would be 1
+    // except for a range in the form of [X, 1) in which case it would be X.
+    if (RHS.getUpper() == 1)
+      RHS_umin = RHS.getLower();
+    else
+      RHS_umin = APInt(getBitWidth(), 1);
+  }
+
+  APInt Upper = getUnsignedMax().udiv(RHS_umin) + 1;
+
+  // If the LHS is Full and the RHS is a wrapped interval containing 1 then
+  // this could occur.
+  if (Lower == Upper)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  return ConstantRange(Lower, Upper);
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::binaryAnd(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+
+  // TODO: replace this with something less conservative
+
+  APInt umin = APIntOps::umin(Other.getUnsignedMax(), getUnsignedMax());
+  if (umin.isAllOnesValue())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+  return ConstantRange(APInt::getNullValue(getBitWidth()), umin + 1);
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::binaryOr(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+
+  // TODO: replace this with something less conservative
+
+  APInt umax = APIntOps::umax(getUnsignedMin(), Other.getUnsignedMin());
+  if (umax.isMinValue())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+  return ConstantRange(umax, APInt::getNullValue(getBitWidth()));
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::shl(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+
+  APInt min = getUnsignedMin().shl(Other.getUnsignedMin());
+  APInt max = getUnsignedMax().shl(Other.getUnsignedMax());
+
+  // there's no overflow!
+  APInt Zeros(getBitWidth(), getUnsignedMax().countLeadingZeros());
+  if (Zeros.ugt(Other.getUnsignedMax()))
+    return ConstantRange(min, max + 1);
+
+  // FIXME: implement the other tricky cases
+  return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+}
+
+ConstantRange
+ConstantRange::lshr(const ConstantRange &Other) const {
+  if (isEmptySet() || Other.isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  
+  APInt max = getUnsignedMax().lshr(Other.getUnsignedMin());
+  APInt min = getUnsignedMin().lshr(Other.getUnsignedMax());
+  if (min == max + 1)
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+
+  return ConstantRange(min, max + 1);
+}
+
+ConstantRange ConstantRange::inverse() const {
+  if (isFullSet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/false);
+  if (isEmptySet())
+    return ConstantRange(getBitWidth(), /*isFullSet=*/true);
+  return ConstantRange(Upper, Lower);
+}
+
 /// print - Print out the bounds to a stream...
 ///
-void ConstantRange::print(std::ostream &OS) const {
-  OS << "[" << Lower << "," << Upper << " )";
+void ConstantRange::print(raw_ostream &OS) const {
+  if (isFullSet())
+    OS << "full-set";
+  else if (isEmptySet())
+    OS << "empty-set";
+  else
+    OS << "[" << Lower << "," << Upper << ")";
 }
 
 /// dump - Allow printing from a debugger easily...
 ///
 void ConstantRange::dump() const {
-  print(std::cerr);
+  print(dbgs());
 }