contrib/llvm/lib/Analysis/LazyValueInfo.cpp

   1 //===- LazyValueInfo.cpp - Value constraint analysis ------------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the interface for lazy computation of value constraint
  11 // information.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/Analysis/LazyValueInfo.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  18 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  21 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
  22 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ValueLattice.h"
  24 #include "llvm/IR/AssemblyAnnotationWriter.h"
  25 #include "llvm/IR/CFG.h"
  26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  27 #include "llvm/IR/Constants.h"
  28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  29 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  30 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  31 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  33 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  34 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  35 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  36 #include "llvm/Support/Debug.h"
  37 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  39 #include <map>
  40 using namespace llvm;
  41 using namespace PatternMatch;
  42
  43 #define DEBUG_TYPE "lazy-value-info"
  44
  45 // This is the number of worklist items we will process to try to discover an
  46 // answer for a given value.
  47 static const unsigned MaxProcessedPerValue = 500;
  48
  49 char LazyValueInfoWrapperPass::ID = 0;
  50 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LazyValueInfoWrapperPass, "lazy-value-info",
  51                 "Lazy Value Information Analysis", false, true)
  52 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
  53 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
  54 INITIALIZE_PASS_END(LazyValueInfoWrapperPass, "lazy-value-info",
  55                 "Lazy Value Information Analysis", false, true)
  56
  57 namespace llvm {
  58   FunctionPass *createLazyValueInfoPass() { return new LazyValueInfoWrapperPass(); }
  59 }
  60
  61 AnalysisKey LazyValueAnalysis::Key;
  62
  63 /// Returns true if this lattice value represents at most one possible value.
  64 /// This is as precise as any lattice value can get while still representing
  65 /// reachable code.
  66 static bool hasSingleValue(const ValueLatticeElement &Val) {
  67   if (Val.isConstantRange() &&
  68       Val.getConstantRange().isSingleElement())
  69     // Integer constants are single element ranges
  70     return true;
  71   if (Val.isConstant())
  72     // Non integer constants
  73     return true;
  74   return false;
  75 }
  76
  77 /// Combine two sets of facts about the same value into a single set of
  78 /// facts.  Note that this method is not suitable for merging facts along
  79 /// different paths in a CFG; that's what the mergeIn function is for.  This
  80 /// is for merging facts gathered about the same value at the same location
  81 /// through two independent means.
  82 /// Notes:
  83 /// * This method does not promise to return the most precise possible lattice
  84 ///   value implied by A and B.  It is allowed to return any lattice element
  85 ///   which is at least as strong as *either* A or B (unless our facts
  86 ///   conflict, see below).
  87 /// * Due to unreachable code, the intersection of two lattice values could be
  88 ///   contradictory.  If this happens, we return some valid lattice value so as
  89 ///   not confuse the rest of LVI.  Ideally, we'd always return Undefined, but
  90 ///   we do not make this guarantee.  TODO: This would be a useful enhancement.
  91 static ValueLatticeElement intersect(const ValueLatticeElement &A,
  92                                      const ValueLatticeElement &B) {
  93   // Undefined is the strongest state.  It means the value is known to be along
  94   // an unreachable path.
  95   if (A.isUndefined())
  96     return A;
  97   if (B.isUndefined())
  98     return B;
  99
 100   // If we gave up for one, but got a useable fact from the other, use it.
 101   if (A.isOverdefined())
 102     return B;
 103   if (B.isOverdefined())
 104     return A;
 105
 106   // Can't get any more precise than constants.
 107   if (hasSingleValue(A))
 108     return A;
 109   if (hasSingleValue(B))
 110     return B;
 111
 112   // Could be either constant range or not constant here.
 113   if (!A.isConstantRange() || !B.isConstantRange()) {
 114     // TODO: Arbitrary choice, could be improved
 115     return A;
 116   }
 117
 118   // Intersect two constant ranges
 119   ConstantRange Range =
 120     A.getConstantRange().intersectWith(B.getConstantRange());
 121   // Note: An empty range is implicitly converted to overdefined internally.
 122   // TODO: We could instead use Undefined here since we've proven a conflict
 123   // and thus know this path must be unreachable.
 124   return ValueLatticeElement::getRange(std::move(Range));
 125 }
 126
 127 //===----------------------------------------------------------------------===//
 128 //                          LazyValueInfoCache Decl
 129 //===----------------------------------------------------------------------===//
 130
 131 namespace {
 132   /// A callback value handle updates the cache when values are erased.
 133   class LazyValueInfoCache;
 134   struct LVIValueHandle final : public CallbackVH {
 135     // Needs to access getValPtr(), which is protected.
 136     friend struct DenseMapInfo<LVIValueHandle>;
 137
 138     LazyValueInfoCache *Parent;
 139
 140     LVIValueHandle(Value *V, LazyValueInfoCache *P)
 141       : CallbackVH(V), Parent(P) { }
 142
 143     void deleted() override;
 144     void allUsesReplacedWith(Value *V) override {
 145       deleted();
 146     }
 147   };
 148 } // end anonymous namespace
 149
 150 namespace {
 151   /// This is the cache kept by LazyValueInfo which
 152   /// maintains information about queries across the clients' queries.
 153   class LazyValueInfoCache {
 154     /// This is all of the cached block information for exactly one Value*.
 155     /// The entries are sorted by the BasicBlock* of the
 156     /// entries, allowing us to do a lookup with a binary search.
 157     /// Over-defined lattice values are recorded in OverDefinedCache to reduce
 158     /// memory overhead.
 159     struct ValueCacheEntryTy {
 160       ValueCacheEntryTy(Value *V, LazyValueInfoCache *P) : Handle(V, P) {}
 161       LVIValueHandle Handle;
 162       SmallDenseMap<PoisoningVH<BasicBlock>, ValueLatticeElement, 4> BlockVals;
 163     };
 164
 165     /// This tracks, on a per-block basis, the set of values that are
 166     /// over-defined at the end of that block.
 167     typedef DenseMap<PoisoningVH<BasicBlock>, SmallPtrSet<Value *, 4>>
 168         OverDefinedCacheTy;
 169     /// Keep track of all blocks that we have ever seen, so we
 170     /// don't spend time removing unused blocks from our caches.
 171     DenseSet<PoisoningVH<BasicBlock> > SeenBlocks;
 172
 173     /// This is all of the cached information for all values,
 174     /// mapped from Value* to key information.
 175     DenseMap<Value *, std::unique_ptr<ValueCacheEntryTy>> ValueCache;
 176     OverDefinedCacheTy OverDefinedCache;
 177
 178
 179   public:
 180     void insertResult(Value *Val, BasicBlock *BB,
 181                       const ValueLatticeElement &Result) {
 182       SeenBlocks.insert(BB);
 183
 184       // Insert over-defined values into their own cache to reduce memory
 185       // overhead.
 186       if (Result.isOverdefined())
 187         OverDefinedCache[BB].insert(Val);
 188       else {
 189         auto It = ValueCache.find_as(Val);
 190         if (It == ValueCache.end()) {
 191           ValueCache[Val] = make_unique<ValueCacheEntryTy>(Val, this);
 192           It = ValueCache.find_as(Val);
 193           assert(It != ValueCache.end() && "Val was just added to the map!");
 194         }
 195         It->second->BlockVals[BB] = Result;
 196       }
 197     }
 198
 199     bool isOverdefined(Value *V, BasicBlock *BB) const {
 200       auto ODI = OverDefinedCache.find(BB);
 201
 202       if (ODI == OverDefinedCache.end())
 203         return false;
 204
 205       return ODI->second.count(V);
 206     }
 207
 208     bool hasCachedValueInfo(Value *V, BasicBlock *BB) const {
 209       if (isOverdefined(V, BB))
 210         return true;
 211
 212       auto I = ValueCache.find_as(V);
 213       if (I == ValueCache.end())
 214         return false;
 215
 216       return I->second->BlockVals.count(BB);
 217     }
 218
 219     ValueLatticeElement getCachedValueInfo(Value *V, BasicBlock *BB) const {
 220       if (isOverdefined(V, BB))
 221         return ValueLatticeElement::getOverdefined();
 222
 223       auto I = ValueCache.find_as(V);
 224       if (I == ValueCache.end())
 225         return ValueLatticeElement();
 226       auto BBI = I->second->BlockVals.find(BB);
 227       if (BBI == I->second->BlockVals.end())
 228         return ValueLatticeElement();
 229       return BBI->second;
 230     }
 231
 232     /// clear - Empty the cache.
 233     void clear() {
 234       SeenBlocks.clear();
 235       ValueCache.clear();
 236       OverDefinedCache.clear();
 237     }
 238
 239     /// Inform the cache that a given value has been deleted.
 240     void eraseValue(Value *V);
 241
 242     /// This is part of the update interface to inform the cache
 243     /// that a block has been deleted.
 244     void eraseBlock(BasicBlock *BB);
 245
 246     /// Updates the cache to remove any influence an overdefined value in
 247     /// OldSucc might have (unless also overdefined in NewSucc).  This just
 248     /// flushes elements from the cache and does not add any.
 249     void threadEdgeImpl(BasicBlock *OldSucc,BasicBlock *NewSucc);
 250
 251     friend struct LVIValueHandle;
 252   };
 253 }
 254
 255 void LazyValueInfoCache::eraseValue(Value *V) {
 256   for (auto I = OverDefinedCache.begin(), E = OverDefinedCache.end(); I != E;) {
 257     // Copy and increment the iterator immediately so we can erase behind
 258     // ourselves.
 259     auto Iter = I++;
 260     SmallPtrSetImpl<Value *> &ValueSet = Iter->second;
 261     ValueSet.erase(V);
 262     if (ValueSet.empty())
 263       OverDefinedCache.erase(Iter);
 264   }
 265
 266   ValueCache.erase(V);
 267 }
 268
 269 void LVIValueHandle::deleted() {
 270   // This erasure deallocates *this, so it MUST happen after we're done
 271   // using any and all members of *this.
 272   Parent->eraseValue(*this);
 273 }
 274
 275 void LazyValueInfoCache::eraseBlock(BasicBlock *BB) {
 276   // Shortcut if we have never seen this block.
 277   DenseSet<PoisoningVH<BasicBlock> >::iterator I = SeenBlocks.find(BB);
 278   if (I == SeenBlocks.end())
 279     return;
 280   SeenBlocks.erase(I);
 281
 282   auto ODI = OverDefinedCache.find(BB);
 283   if (ODI != OverDefinedCache.end())
 284     OverDefinedCache.erase(ODI);
 285
 286   for (auto &I : ValueCache)
 287     I.second->BlockVals.erase(BB);
 288 }
 289
 290 void LazyValueInfoCache::threadEdgeImpl(BasicBlock *OldSucc,
 291                                         BasicBlock *NewSucc) {
 292   // When an edge in the graph has been threaded, values that we could not
 293   // determine a value for before (i.e. were marked overdefined) may be
 294   // possible to solve now. We do NOT try to proactively update these values.
 295   // Instead, we clear their entries from the cache, and allow lazy updating to
 296   // recompute them when needed.
 297
 298   // The updating process is fairly simple: we need to drop cached info
 299   // for all values that were marked overdefined in OldSucc, and for those same
 300   // values in any successor of OldSucc (except NewSucc) in which they were
 301   // also marked overdefined.
 302   std::vector<BasicBlock*> worklist;
 303   worklist.push_back(OldSucc);
 304
 305   auto I = OverDefinedCache.find(OldSucc);
 306   if (I == OverDefinedCache.end())
 307     return; // Nothing to process here.
 308   SmallVector<Value *, 4> ValsToClear(I->second.begin(), I->second.end());
 309
 310   // Use a worklist to perform a depth-first search of OldSucc's successors.
 311   // NOTE: We do not need a visited list since any blocks we have already
 312   // visited will have had their overdefined markers cleared already, and we
 313   // thus won't loop to their successors.
 314   while (!worklist.empty()) {
 315     BasicBlock *ToUpdate = worklist.back();
 316     worklist.pop_back();
 317
 318     // Skip blocks only accessible through NewSucc.
 319     if (ToUpdate == NewSucc) continue;
 320
 321     // If a value was marked overdefined in OldSucc, and is here too...
 322     auto OI = OverDefinedCache.find(ToUpdate);
 323     if (OI == OverDefinedCache.end())
 324       continue;
 325     SmallPtrSetImpl<Value *> &ValueSet = OI->second;
 326
 327     bool changed = false;
 328     for (Value *V : ValsToClear) {
 329       if (!ValueSet.erase(V))
 330         continue;
 331
 332       // If we removed anything, then we potentially need to update
 333       // blocks successors too.
 334       changed = true;
 335
 336       if (ValueSet.empty()) {
 337         OverDefinedCache.erase(OI);
 338         break;
 339       }
 340     }
 341
 342     if (!changed) continue;
 343
 344     worklist.insert(worklist.end(), succ_begin(ToUpdate), succ_end(ToUpdate));
 345   }
 346 }
 347
 348
 349 namespace {
 350 /// An assembly annotator class to print LazyValueCache information in
 351 /// comments.
 352 class LazyValueInfoImpl;
 353 class LazyValueInfoAnnotatedWriter : public AssemblyAnnotationWriter {
 354   LazyValueInfoImpl *LVIImpl;
 355   // While analyzing which blocks we can solve values for, we need the dominator
 356   // information. Since this is an optional parameter in LVI, we require this
 357   // DomTreeAnalysis pass in the printer pass, and pass the dominator
 358   // tree to the LazyValueInfoAnnotatedWriter.
 359   DominatorTree &DT;
 360
 361 public:
 362   LazyValueInfoAnnotatedWriter(LazyValueInfoImpl *L, DominatorTree &DTree)
 363       : LVIImpl(L), DT(DTree) {}
 364
 365   virtual void emitBasicBlockStartAnnot(const BasicBlock *BB,
 366                                         formatted_raw_ostream &OS);
 367
 368   virtual void emitInstructionAnnot(const Instruction *I,
 369                                     formatted_raw_ostream &OS);
 370 };
 371 }
 372 namespace {
 373   // The actual implementation of the lazy analysis and update.  Note that the
 374   // inheritance from LazyValueInfoCache is intended to be temporary while
 375   // splitting the code and then transitioning to a has-a relationship.
 376   class LazyValueInfoImpl {
 377
 378     /// Cached results from previous queries
 379     LazyValueInfoCache TheCache;
 380
 381     /// This stack holds the state of the value solver during a query.
 382     /// It basically emulates the callstack of the naive
 383     /// recursive value lookup process.
 384     SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> BlockValueStack;
 385
 386     /// Keeps track of which block-value pairs are in BlockValueStack.
 387     DenseSet<std::pair<BasicBlock*, Value*> > BlockValueSet;
 388
 389     /// Push BV onto BlockValueStack unless it's already in there.
 390     /// Returns true on success.
 391     bool pushBlockValue(const std::pair<BasicBlock *, Value *> &BV) {
 392       if (!BlockValueSet.insert(BV).second)
 393         return false;  // It's already in the stack.
 394
 395       DEBUG(dbgs() << "PUSH: " << *BV.second << " in " << BV.first->getName()
 396                    << "\n");
 397       BlockValueStack.push_back(BV);
 398       return true;
 399     }
 400
 401     AssumptionCache *AC;  ///< A pointer to the cache of @llvm.assume calls.
 402     const DataLayout &DL; ///< A mandatory DataLayout
 403     DominatorTree *DT;    ///< An optional DT pointer.
 404
 405   ValueLatticeElement getBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB);
 406   bool getEdgeValue(Value *V, BasicBlock *F, BasicBlock *T,
 407                     ValueLatticeElement &Result, Instruction *CxtI = nullptr);
 408   bool hasBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB);
 409
 410   // These methods process one work item and may add more. A false value
 411   // returned means that the work item was not completely processed and must
 412   // be revisited after going through the new items.
 413   bool solveBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB);
 414   bool solveBlockValueImpl(ValueLatticeElement &Res, Value *Val,
 415                            BasicBlock *BB);
 416   bool solveBlockValueNonLocal(ValueLatticeElement &BBLV, Value *Val,
 417                                BasicBlock *BB);
 418   bool solveBlockValuePHINode(ValueLatticeElement &BBLV, PHINode *PN,
 419                               BasicBlock *BB);
 420   bool solveBlockValueSelect(ValueLatticeElement &BBLV, SelectInst *S,
 421                              BasicBlock *BB);
 422   bool solveBlockValueBinaryOp(ValueLatticeElement &BBLV, BinaryOperator *BBI,
 423                                BasicBlock *BB);
 424   bool solveBlockValueCast(ValueLatticeElement &BBLV, CastInst *CI,
 425                            BasicBlock *BB);
 426   void intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(Value *Val,
 427                                                      ValueLatticeElement &BBLV,
 428                                                      Instruction *BBI);
 429
 430   void solve();
 431
 432   public:
 433     /// This is the query interface to determine the lattice
 434     /// value for the specified Value* at the end of the specified block.
 435     ValueLatticeElement getValueInBlock(Value *V, BasicBlock *BB,
 436                                         Instruction *CxtI = nullptr);
 437
 438     /// This is the query interface to determine the lattice
 439     /// value for the specified Value* at the specified instruction (generally
 440     /// from an assume intrinsic).
 441     ValueLatticeElement getValueAt(Value *V, Instruction *CxtI);
 442
 443     /// This is the query interface to determine the lattice
 444     /// value for the specified Value* that is true on the specified edge.
 445     ValueLatticeElement getValueOnEdge(Value *V, BasicBlock *FromBB,
 446                                        BasicBlock *ToBB,
 447                                    Instruction *CxtI = nullptr);
 448
 449     /// Complete flush all previously computed values
 450     void clear() {
 451       TheCache.clear();
 452     }
 453
 454     /// Printing the LazyValueInfo Analysis.
 455     void printLVI(Function &F, DominatorTree &DTree, raw_ostream &OS) {
 456         LazyValueInfoAnnotatedWriter Writer(this, DTree);
 457         F.print(OS, &Writer);
 458     }
 459
 460     /// This is part of the update interface to inform the cache
 461     /// that a block has been deleted.
 462     void eraseBlock(BasicBlock *BB) {
 463       TheCache.eraseBlock(BB);
 464     }
 465
 466     /// This is the update interface to inform the cache that an edge from
 467     /// PredBB to OldSucc has been threaded to be from PredBB to NewSucc.
 468     void threadEdge(BasicBlock *PredBB,BasicBlock *OldSucc,BasicBlock *NewSucc);
 469
 470     LazyValueInfoImpl(AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL,
 471                        DominatorTree *DT = nullptr)
 472         : AC(AC), DL(DL), DT(DT) {}
 473   };
 474 } // end anonymous namespace
 475
 476
 477 void LazyValueInfoImpl::solve() {
 478   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, Value *>, 8> StartingStack(
 479       BlockValueStack.begin(), BlockValueStack.end());
 480
 481   unsigned processedCount = 0;
 482   while (!BlockValueStack.empty()) {
 483     processedCount++;
 484     // Abort if we have to process too many values to get a result for this one.
 485     // Because of the design of the overdefined cache currently being per-block
 486     // to avoid naming-related issues (IE it wants to try to give different
 487     // results for the same name in different blocks), overdefined results don't
 488     // get cached globally, which in turn means we will often try to rediscover
 489     // the same overdefined result again and again.  Once something like
 490     // PredicateInfo is used in LVI or CVP, we should be able to make the
 491     // overdefined cache global, and remove this throttle.
 492     if (processedCount > MaxProcessedPerValue) {
 493       DEBUG(dbgs() << "Giving up on stack because we are getting too deep\n");
 494       // Fill in the original values
 495       while (!StartingStack.empty()) {
 496         std::pair<BasicBlock *, Value *> &e = StartingStack.back();
 497         TheCache.insertResult(e.second, e.first,
 498                               ValueLatticeElement::getOverdefined());
 499         StartingStack.pop_back();
 500       }
 501       BlockValueSet.clear();
 502       BlockValueStack.clear();
 503       return;
 504     }
 505     std::pair<BasicBlock *, Value *> e = BlockValueStack.back();
 506     assert(BlockValueSet.count(e) && "Stack value should be in BlockValueSet!");
 507
 508     if (solveBlockValue(e.second, e.first)) {
 509       // The work item was completely processed.
 510       assert(BlockValueStack.back() == e && "Nothing should have been pushed!");
 511       assert(TheCache.hasCachedValueInfo(e.second, e.first) &&
 512              "Result should be in cache!");
 513
 514       DEBUG(dbgs() << "POP " << *e.second << " in " << e.first->getName()
 515                    << " = " << TheCache.getCachedValueInfo(e.second, e.first) << "\n");
 516
 517       BlockValueStack.pop_back();
 518       BlockValueSet.erase(e);
 519     } else {
 520       // More work needs to be done before revisiting.
 521       assert(BlockValueStack.back() != e && "Stack should have been pushed!");
 522     }
 523   }
 524 }
 525
 526 bool LazyValueInfoImpl::hasBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB) {
 527   // If already a constant, there is nothing to compute.
 528   if (isa<Constant>(Val))
 529     return true;
 530
 531   return TheCache.hasCachedValueInfo(Val, BB);
 532 }
 533
 534 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::getBlockValue(Value *Val,
 535                                                      BasicBlock *BB) {
 536   // If already a constant, there is nothing to compute.
 537   if (Constant *VC = dyn_cast<Constant>(Val))
 538     return ValueLatticeElement::get(VC);
 539
 540   return TheCache.getCachedValueInfo(Val, BB);
 541 }
 542
 543 static ValueLatticeElement getFromRangeMetadata(Instruction *BBI) {
 544   switch (BBI->getOpcode()) {
 545   default: break;
 546   case Instruction::Load:
 547   case Instruction::Call:
 548   case Instruction::Invoke:
 549     if (MDNode *Ranges = BBI->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
 550       if (isa<IntegerType>(BBI->getType())) {
 551         return ValueLatticeElement::getRange(
 552             getConstantRangeFromMetadata(*Ranges));
 553       }
 554     break;
 555   };
 556   // Nothing known - will be intersected with other facts
 557   return ValueLatticeElement::getOverdefined();
 558 }
 559
 560 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB) {
 561   if (isa<Constant>(Val))
 562     return true;
 563
 564   if (TheCache.hasCachedValueInfo(Val, BB)) {
 565     // If we have a cached value, use that.
 566     DEBUG(dbgs() << "  reuse BB '" << BB->getName()
 567                  << "' val=" << TheCache.getCachedValueInfo(Val, BB) << '\n');
 568
 569     // Since we're reusing a cached value, we don't need to update the
 570     // OverDefinedCache. The cache will have been properly updated whenever the
 571     // cached value was inserted.
 572     return true;
 573   }
 574
 575   // Hold off inserting this value into the Cache in case we have to return
 576   // false and come back later.
 577   ValueLatticeElement Res;
 578   if (!solveBlockValueImpl(Res, Val, BB))
 579     // Work pushed, will revisit
 580     return false;
 581
 582   TheCache.insertResult(Val, BB, Res);
 583   return true;
 584 }
 585
 586 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueImpl(ValueLatticeElement &Res,
 587                                             Value *Val, BasicBlock *BB) {
 588
 589   Instruction *BBI = dyn_cast<Instruction>(Val);
 590   if (!BBI || BBI->getParent() != BB)
 591     return solveBlockValueNonLocal(Res, Val, BB);
 592
 593   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI))
 594     return solveBlockValuePHINode(Res, PN, BB);
 595
 596   if (auto *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI))
 597     return solveBlockValueSelect(Res, SI, BB);
 598
 599   // If this value is a nonnull pointer, record it's range and bailout.  Note
 600   // that for all other pointer typed values, we terminate the search at the
 601   // definition.  We could easily extend this to look through geps, bitcasts,
 602   // and the like to prove non-nullness, but it's not clear that's worth it
 603   // compile time wise.  The context-insensitive value walk done inside
 604   // isKnownNonZero gets most of the profitable cases at much less expense.
 605   // This does mean that we have a sensativity to where the defining
 606   // instruction is placed, even if it could legally be hoisted much higher.
 607   // That is unfortunate.
 608   PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(BBI->getType());
 609   if (PT && isKnownNonZero(BBI, DL)) {
 610     Res = ValueLatticeElement::getNot(ConstantPointerNull::get(PT));
 611     return true;
 612   }
 613   if (BBI->getType()->isIntegerTy()) {
 614     if (auto *CI = dyn_cast<CastInst>(BBI))
 615       return solveBlockValueCast(Res, CI, BB);
 616
 617     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(BBI);
 618     if (BO && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
 619       return solveBlockValueBinaryOp(Res, BO, BB);
 620   }
 621
 622   DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
 623                  << "' - unknown inst def found.\n");
 624   Res = getFromRangeMetadata(BBI);
 625   return true;
 626 }
 627
 628 static bool InstructionDereferencesPointer(Instruction *I, Value *Ptr) {
 629   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 630     return L->getPointerAddressSpace() == 0 &&
 631            GetUnderlyingObject(L->getPointerOperand(),
 632                                L->getModule()->getDataLayout()) == Ptr;
 633   }
 634   if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 635     return S->getPointerAddressSpace() == 0 &&
 636            GetUnderlyingObject(S->getPointerOperand(),
 637                                S->getModule()->getDataLayout()) == Ptr;
 638   }
 639   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I)) {
 640     if (MI->isVolatile()) return false;
 641
 642     // FIXME: check whether it has a valuerange that excludes zero?
 643     ConstantInt *Len = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
 644     if (!Len || Len->isZero()) return false;
 645
 646     if (MI->getDestAddressSpace() == 0)
 647       if (GetUnderlyingObject(MI->getRawDest(),
 648                               MI->getModule()->getDataLayout()) == Ptr)
 649         return true;
 650     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
 651       if (MTI->getSourceAddressSpace() == 0)
 652         if (GetUnderlyingObject(MTI->getRawSource(),
 653                                 MTI->getModule()->getDataLayout()) == Ptr)
 654           return true;
 655   }
 656   return false;
 657 }
 658
 659 /// Return true if the allocation associated with Val is ever dereferenced
 660 /// within the given basic block.  This establishes the fact Val is not null,
 661 /// but does not imply that the memory at Val is dereferenceable.  (Val may
 662 /// point off the end of the dereferenceable part of the object.)
 663 static bool isObjectDereferencedInBlock(Value *Val, BasicBlock *BB) {
 664   assert(Val->getType()->isPointerTy());
 665
 666   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
 667   Value *UnderlyingVal = GetUnderlyingObject(Val, DL);
 668   // If 'GetUnderlyingObject' didn't converge, skip it. It won't converge
 669   // inside InstructionDereferencesPointer either.
 670   if (UnderlyingVal == GetUnderlyingObject(UnderlyingVal, DL, 1))
 671     for (Instruction &I : *BB)
 672       if (InstructionDereferencesPointer(&I, UnderlyingVal))
 673         return true;
 674   return false;
 675 }
 676
 677 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueNonLocal(ValueLatticeElement &BBLV,
 678                                                  Value *Val, BasicBlock *BB) {
 679   ValueLatticeElement Result;  // Start Undefined.
 680
 681   // If this is the entry block, we must be asking about an argument.  The
 682   // value is overdefined.
 683   if (BB == &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
 684     assert(isa<Argument>(Val) && "Unknown live-in to the entry block");
 685     // Before giving up, see if we can prove the pointer non-null local to
 686     // this particular block.
 687     if (Val->getType()->isPointerTy() &&
 688         (isKnownNonZero(Val, DL) || isObjectDereferencedInBlock(Val, BB))) {
 689       PointerType *PTy = cast<PointerType>(Val->getType());
 690       Result = ValueLatticeElement::getNot(ConstantPointerNull::get(PTy));
 691     } else {
 692       Result = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 693     }
 694     BBLV = Result;
 695     return true;
 696   }
 697
 698   // Loop over all of our predecessors, merging what we know from them into
 699   // result.  If we encounter an unexplored predecessor, we eagerly explore it
 700   // in a depth first manner.  In practice, this has the effect of discovering
 701   // paths we can't analyze eagerly without spending compile times analyzing
 702   // other paths.  This heuristic benefits from the fact that predecessors are
 703   // frequently arranged such that dominating ones come first and we quickly
 704   // find a path to function entry.  TODO: We should consider explicitly
 705   // canonicalizing to make this true rather than relying on this happy
 706   // accident.
 707   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
 708     ValueLatticeElement EdgeResult;
 709     if (!getEdgeValue(Val, *PI, BB, EdgeResult))
 710       // Explore that input, then return here
 711       return false;
 712
 713     Result.mergeIn(EdgeResult, DL);
 714
 715     // If we hit overdefined, exit early.  The BlockVals entry is already set
 716     // to overdefined.
 717     if (Result.isOverdefined()) {
 718       DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
 719             << "' - overdefined because of pred (non local).\n");
 720       // Before giving up, see if we can prove the pointer non-null local to
 721       // this particular block.
 722       if (Val->getType()->isPointerTy() &&
 723           isObjectDereferencedInBlock(Val, BB)) {
 724         PointerType *PTy = cast<PointerType>(Val->getType());
 725         Result = ValueLatticeElement::getNot(ConstantPointerNull::get(PTy));
 726       }
 727
 728       BBLV = Result;
 729       return true;
 730     }
 731   }
 732
 733   // Return the merged value, which is more precise than 'overdefined'.
 734   assert(!Result.isOverdefined());
 735   BBLV = Result;
 736   return true;
 737 }
 738
 739 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValuePHINode(ValueLatticeElement &BBLV,
 740                                                PHINode *PN, BasicBlock *BB) {
 741   ValueLatticeElement Result;  // Start Undefined.
 742
 743   // Loop over all of our predecessors, merging what we know from them into
 744   // result.  See the comment about the chosen traversal order in
 745   // solveBlockValueNonLocal; the same reasoning applies here.
 746   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 747     BasicBlock *PhiBB = PN->getIncomingBlock(i);
 748     Value *PhiVal = PN->getIncomingValue(i);
 749     ValueLatticeElement EdgeResult;
 750     // Note that we can provide PN as the context value to getEdgeValue, even
 751     // though the results will be cached, because PN is the value being used as
 752     // the cache key in the caller.
 753     if (!getEdgeValue(PhiVal, PhiBB, BB, EdgeResult, PN))
 754       // Explore that input, then return here
 755       return false;
 756
 757     Result.mergeIn(EdgeResult, DL);
 758
 759     // If we hit overdefined, exit early.  The BlockVals entry is already set
 760     // to overdefined.
 761     if (Result.isOverdefined()) {
 762       DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
 763             << "' - overdefined because of pred (local).\n");
 764
 765       BBLV = Result;
 766       return true;
 767     }
 768   }
 769
 770   // Return the merged value, which is more precise than 'overdefined'.
 771   assert(!Result.isOverdefined() && "Possible PHI in entry block?");
 772   BBLV = Result;
 773   return true;
 774 }
 775
 776 static ValueLatticeElement getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond,
 777                                                  bool isTrueDest = true);
 778
 779 // If we can determine a constraint on the value given conditions assumed by
 780 // the program, intersect those constraints with BBLV
 781 void LazyValueInfoImpl::intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(
 782         Value *Val, ValueLatticeElement &BBLV, Instruction *BBI) {
 783   BBI = BBI ? BBI : dyn_cast<Instruction>(Val);
 784   if (!BBI)
 785     return;
 786
 787   for (auto &AssumeVH : AC->assumptionsFor(Val)) {
 788     if (!AssumeVH)
 789       continue;
 790     auto *I = cast<CallInst>(AssumeVH);
 791     if (!isValidAssumeForContext(I, BBI, DT))
 792       continue;
 793
 794     BBLV = intersect(BBLV, getValueFromCondition(Val, I->getArgOperand(0)));
 795   }
 796
 797   // If guards are not used in the module, don't spend time looking for them
 798   auto *GuardDecl = BBI->getModule()->getFunction(
 799           Intrinsic::getName(Intrinsic::experimental_guard));
 800   if (!GuardDecl || GuardDecl->use_empty())
 801     return;
 802
 803   for (Instruction &I : make_range(BBI->getIterator().getReverse(),
 804                                    BBI->getParent()->rend())) {
 805     Value *Cond = nullptr;
 806     if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::experimental_guard>(m_Value(Cond))))
 807       BBLV = intersect(BBLV, getValueFromCondition(Val, Cond));
 808   }
 809 }
 810
 811 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueSelect(ValueLatticeElement &BBLV,
 812                                               SelectInst *SI, BasicBlock *BB) {
 813
 814   // Recurse on our inputs if needed
 815   if (!hasBlockValue(SI->getTrueValue(), BB)) {
 816     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, SI->getTrueValue())))
 817       return false;
 818     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 819     return true;
 820   }
 821   ValueLatticeElement TrueVal = getBlockValue(SI->getTrueValue(), BB);
 822   // If we hit overdefined, don't ask more queries.  We want to avoid poisoning
 823   // extra slots in the table if we can.
 824   if (TrueVal.isOverdefined()) {
 825     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 826     return true;
 827   }
 828
 829   if (!hasBlockValue(SI->getFalseValue(), BB)) {
 830     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, SI->getFalseValue())))
 831       return false;
 832     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 833     return true;
 834   }
 835   ValueLatticeElement FalseVal = getBlockValue(SI->getFalseValue(), BB);
 836   // If we hit overdefined, don't ask more queries.  We want to avoid poisoning
 837   // extra slots in the table if we can.
 838   if (FalseVal.isOverdefined()) {
 839     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 840     return true;
 841   }
 842
 843   if (TrueVal.isConstantRange() && FalseVal.isConstantRange()) {
 844     const ConstantRange &TrueCR = TrueVal.getConstantRange();
 845     const ConstantRange &FalseCR = FalseVal.getConstantRange();
 846     Value *LHS = nullptr;
 847     Value *RHS = nullptr;
 848     SelectPatternResult SPR = matchSelectPattern(SI, LHS, RHS);
 849     // Is this a min specifically of our two inputs?  (Avoid the risk of
 850     // ValueTracking getting smarter looking back past our immediate inputs.)
 851     if (SelectPatternResult::isMinOrMax(SPR.Flavor) &&
 852         LHS == SI->getTrueValue() && RHS == SI->getFalseValue()) {
 853       ConstantRange ResultCR = [&]() {
 854         switch (SPR.Flavor) {
 855         default:
 856           llvm_unreachable("unexpected minmax type!");
 857         case SPF_SMIN:                   /// Signed minimum
 858           return TrueCR.smin(FalseCR);
 859         case SPF_UMIN:                   /// Unsigned minimum
 860           return TrueCR.umin(FalseCR);
 861         case SPF_SMAX:                   /// Signed maximum
 862           return TrueCR.smax(FalseCR);
 863         case SPF_UMAX:                   /// Unsigned maximum
 864           return TrueCR.umax(FalseCR);
 865         };
 866       }();
 867       BBLV = ValueLatticeElement::getRange(ResultCR);
 868       return true;
 869     }
 870
 871     // TODO: ABS, NABS from the SelectPatternResult
 872   }
 873
 874   // Can we constrain the facts about the true and false values by using the
 875   // condition itself?  This shows up with idioms like e.g. select(a > 5, a, 5).
 876   // TODO: We could potentially refine an overdefined true value above.
 877   Value *Cond = SI->getCondition();
 878   TrueVal = intersect(TrueVal,
 879                       getValueFromCondition(SI->getTrueValue(), Cond, true));
 880   FalseVal = intersect(FalseVal,
 881                        getValueFromCondition(SI->getFalseValue(), Cond, false));
 882
 883   // Handle clamp idioms such as:
 884   //   %24 = constantrange<0, 17>
 885   //   %39 = icmp eq i32 %24, 0
 886   //   %40 = add i32 %24, -1
 887   //   %siv.next = select i1 %39, i32 16, i32 %40
 888   //   %siv.next = constantrange<0, 17> not <-1, 17>
 889   // In general, this can handle any clamp idiom which tests the edge
 890   // condition via an equality or inequality.
 891   if (auto *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Cond)) {
 892     ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 893     Value *A = ICI->getOperand(0);
 894     if (ConstantInt *CIBase = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 895       auto addConstants = [](ConstantInt *A, ConstantInt *B) {
 896         assert(A->getType() == B->getType());
 897         return ConstantInt::get(A->getType(), A->getValue() + B->getValue());
 898       };
 899       // See if either input is A + C2, subject to the constraint from the
 900       // condition that A != C when that input is used.  We can assume that
 901       // that input doesn't include C + C2.
 902       ConstantInt *CIAdded;
 903       switch (Pred) {
 904       default: break;
 905       case ICmpInst::ICMP_EQ:
 906         if (match(SI->getFalseValue(), m_Add(m_Specific(A),
 907                                              m_ConstantInt(CIAdded)))) {
 908           auto ResNot = addConstants(CIBase, CIAdded);
 909           FalseVal = intersect(FalseVal,
 910                                ValueLatticeElement::getNot(ResNot));
 911         }
 912         break;
 913       case ICmpInst::ICMP_NE:
 914         if (match(SI->getTrueValue(), m_Add(m_Specific(A),
 915                                             m_ConstantInt(CIAdded)))) {
 916           auto ResNot = addConstants(CIBase, CIAdded);
 917           TrueVal = intersect(TrueVal,
 918                               ValueLatticeElement::getNot(ResNot));
 919         }
 920         break;
 921       };
 922     }
 923   }
 924
 925   ValueLatticeElement Result;  // Start Undefined.
 926   Result.mergeIn(TrueVal, DL);
 927   Result.mergeIn(FalseVal, DL);
 928   BBLV = Result;
 929   return true;
 930 }
 931
 932 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueCast(ValueLatticeElement &BBLV,
 933                                             CastInst *CI,
 934                                             BasicBlock *BB) {
 935   if (!CI->getOperand(0)->getType()->isSized()) {
 936     // Without knowing how wide the input is, we can't analyze it in any useful
 937     // way.
 938     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 939     return true;
 940   }
 941
 942   // Filter out casts we don't know how to reason about before attempting to
 943   // recurse on our operand.  This can cut a long search short if we know we're
 944   // not going to be able to get any useful information anways.
 945   switch (CI->getOpcode()) {
 946   case Instruction::Trunc:
 947   case Instruction::SExt:
 948   case Instruction::ZExt:
 949   case Instruction::BitCast:
 950     break;
 951   default:
 952     // Unhandled instructions are overdefined.
 953     DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
 954                  << "' - overdefined (unknown cast).\n");
 955     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
 956     return true;
 957   }
 958
 959   // Figure out the range of the LHS.  If that fails, we still apply the
 960   // transfer rule on the full set since we may be able to locally infer
 961   // interesting facts.
 962   if (!hasBlockValue(CI->getOperand(0), BB))
 963     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, CI->getOperand(0))))
 964       // More work to do before applying this transfer rule.
 965       return false;
 966
 967   const unsigned OperandBitWidth =
 968     DL.getTypeSizeInBits(CI->getOperand(0)->getType());
 969   ConstantRange LHSRange = ConstantRange(OperandBitWidth);
 970   if (hasBlockValue(CI->getOperand(0), BB)) {
 971     ValueLatticeElement LHSVal = getBlockValue(CI->getOperand(0), BB);
 972     intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(CI->getOperand(0), LHSVal,
 973                                                   CI);
 974     if (LHSVal.isConstantRange())
 975       LHSRange = LHSVal.getConstantRange();
 976   }
 977
 978   const unsigned ResultBitWidth = CI->getType()->getIntegerBitWidth();
 979
 980   // NOTE: We're currently limited by the set of operations that ConstantRange
 981   // can evaluate symbolically.  Enhancing that set will allows us to analyze
 982   // more definitions.
 983   BBLV = ValueLatticeElement::getRange(LHSRange.castOp(CI->getOpcode(),
 984                                                        ResultBitWidth));
 985   return true;
 986 }
 987
 988 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueBinaryOp(ValueLatticeElement &BBLV,
 989                                                 BinaryOperator *BO,
 990                                                 BasicBlock *BB) {
 991
 992   assert(BO->getOperand(0)->getType()->isSized() &&
 993          "all operands to binary operators are sized");
 994
 995   // Filter out operators we don't know how to reason about before attempting to
 996   // recurse on our operand(s).  This can cut a long search short if we know
 997   // we're not going to be able to get any useful information anyways.
 998   switch (BO->getOpcode()) {
 999   case Instruction::Add:
1000   case Instruction::Sub:
1001   case Instruction::Mul:
1002   case Instruction::UDiv:
1003   case Instruction::Shl:
1004   case Instruction::LShr:
1005   case Instruction::AShr:
1006   case Instruction::And:
1007   case Instruction::Or:
1008     // continue into the code below
1009     break;
1010   default:
1011     // Unhandled instructions are overdefined.
1012     DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
1013                  << "' - overdefined (unknown binary operator).\n");
1014     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1015     return true;
1016   };
1017
1018   // Figure out the range of the LHS.  If that fails, use a conservative range,
1019   // but apply the transfer rule anyways.  This lets us pick up facts from
1020   // expressions like "and i32 (call i32 @foo()), 32"
1021   if (!hasBlockValue(BO->getOperand(0), BB))
1022     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, BO->getOperand(0))))
1023       // More work to do before applying this transfer rule.
1024       return false;
1025
1026   const unsigned OperandBitWidth =
1027     DL.getTypeSizeInBits(BO->getOperand(0)->getType());
1028   ConstantRange LHSRange = ConstantRange(OperandBitWidth);
1029   if (hasBlockValue(BO->getOperand(0), BB)) {
1030     ValueLatticeElement LHSVal = getBlockValue(BO->getOperand(0), BB);
1031     intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(BO->getOperand(0), LHSVal,
1032                                                   BO);
1033     if (LHSVal.isConstantRange())
1034       LHSRange = LHSVal.getConstantRange();
1035   }
1036
1037   ConstantInt *RHS = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
1038   ConstantRange RHSRange = ConstantRange(RHS->getValue());
1039
1040   // NOTE: We're currently limited by the set of operations that ConstantRange
1041   // can evaluate symbolically.  Enhancing that set will allows us to analyze
1042   // more definitions.
1043   Instruction::BinaryOps BinOp = BO->getOpcode();
1044   BBLV = ValueLatticeElement::getRange(LHSRange.binaryOp(BinOp, RHSRange));
1045   return true;
1046 }
1047
1048 static ValueLatticeElement getValueFromICmpCondition(Value *Val, ICmpInst *ICI,
1049                                                      bool isTrueDest) {
1050   Value *LHS = ICI->getOperand(0);
1051   Value *RHS = ICI->getOperand(1);
1052   CmpInst::Predicate Predicate = ICI->getPredicate();
1053
1054   if (isa<Constant>(RHS)) {
1055     if (ICI->isEquality() && LHS == Val) {
1056       // We know that V has the RHS constant if this is a true SETEQ or
1057       // false SETNE.
1058       if (isTrueDest == (Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ))
1059         return ValueLatticeElement::get(cast<Constant>(RHS));
1060       else
1061         return ValueLatticeElement::getNot(cast<Constant>(RHS));
1062     }
1063   }
1064
1065   if (!Val->getType()->isIntegerTy())
1066     return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1067
1068   // Use ConstantRange::makeAllowedICmpRegion in order to determine the possible
1069   // range of Val guaranteed by the condition. Recognize comparisons in the from
1070   // of:
1071   //  icmp <pred> Val, ...
1072   //  icmp <pred> (add Val, Offset), ...
1073   // The latter is the range checking idiom that InstCombine produces. Subtract
1074   // the offset from the allowed range for RHS in this case.
1075
1076   // Val or (add Val, Offset) can be on either hand of the comparison
1077   if (LHS != Val && !match(LHS, m_Add(m_Specific(Val), m_ConstantInt()))) {
1078     std::swap(LHS, RHS);
1079     Predicate = CmpInst::getSwappedPredicate(Predicate);
1080   }
1081
1082   ConstantInt *Offset = nullptr;
1083   if (LHS != Val)
1084     match(LHS, m_Add(m_Specific(Val), m_ConstantInt(Offset)));
1085
1086   if (LHS == Val || Offset) {
1087     // Calculate the range of values that are allowed by the comparison
1088     ConstantRange RHSRange(RHS->getType()->getIntegerBitWidth(),
1089                            /*isFullSet=*/true);
1090     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
1091       RHSRange = ConstantRange(CI->getValue());
1092     else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RHS))
1093       if (auto *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1094         RHSRange = getConstantRangeFromMetadata(*Ranges);
1095
1096     // If we're interested in the false dest, invert the condition
1097     CmpInst::Predicate Pred =
1098             isTrueDest ? Predicate : CmpInst::getInversePredicate(Predicate);
1099     ConstantRange TrueValues =
1100             ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(Pred, RHSRange);
1101
1102     if (Offset) // Apply the offset from above.
1103       TrueValues = TrueValues.subtract(Offset->getValue());
1104
1105     return ValueLatticeElement::getRange(std::move(TrueValues));
1106   }
1107
1108   return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1109 }
1110
1111 static ValueLatticeElement
1112 getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond, bool isTrueDest,
1113                       DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> &Visited);
1114
1115 static ValueLatticeElement
1116 getValueFromConditionImpl(Value *Val, Value *Cond, bool isTrueDest,
1117                           DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> &Visited) {
1118   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Cond))
1119     return getValueFromICmpCondition(Val, ICI, isTrueDest);
1120
1121   // Handle conditions in the form of (cond1 && cond2), we know that on the
1122   // true dest path both of the conditions hold. Similarly for conditions of
1123   // the form (cond1 || cond2), we know that on the false dest path neither
1124   // condition holds.
1125   BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond);
1126   if (!BO || (isTrueDest && BO->getOpcode() != BinaryOperator::And) ||
1127              (!isTrueDest && BO->getOpcode() != BinaryOperator::Or))
1128     return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1129
1130   auto RHS = getValueFromCondition(Val, BO->getOperand(0), isTrueDest, Visited);
1131   auto LHS = getValueFromCondition(Val, BO->getOperand(1), isTrueDest, Visited);
1132   return intersect(RHS, LHS);
1133 }
1134
1135 static ValueLatticeElement
1136 getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond, bool isTrueDest,
1137                       DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> &Visited) {
1138   auto I = Visited.find(Cond);
1139   if (I != Visited.end())
1140     return I->second;
1141
1142   auto Result = getValueFromConditionImpl(Val, Cond, isTrueDest, Visited);
1143   Visited[Cond] = Result;
1144   return Result;
1145 }
1146
1147 ValueLatticeElement getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond,
1148                                           bool isTrueDest) {
1149   assert(Cond && "precondition");
1150   DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> Visited;
1151   return getValueFromCondition(Val, Cond, isTrueDest, Visited);
1152 }
1153
1154 // Return true if Usr has Op as an operand, otherwise false.
1155 static bool usesOperand(User *Usr, Value *Op) {
1156   return find(Usr->operands(), Op) != Usr->op_end();
1157 }
1158
1159 // Return true if the instruction type of Val is supported by
1160 // constantFoldUser(). Currently CastInst and BinaryOperator only.  Call this
1161 // before calling constantFoldUser() to find out if it's even worth attempting
1162 // to call it.
1163 static bool isOperationFoldable(User *Usr) {
1164   return isa<CastInst>(Usr) || isa<BinaryOperator>(Usr);
1165 }
1166
1167 // Check if Usr can be simplified to an integer constant when the value of one
1168 // of its operands Op is an integer constant OpConstVal. If so, return it as an
1169 // lattice value range with a single element or otherwise return an overdefined
1170 // lattice value.
1171 static ValueLatticeElement constantFoldUser(User *Usr, Value *Op,
1172                                             const APInt &OpConstVal,
1173                                             const DataLayout &DL) {
1174   assert(isOperationFoldable(Usr) && "Precondition");
1175   Constant* OpConst = Constant::getIntegerValue(Op->getType(), OpConstVal);
1176   // Check if Usr can be simplified to a constant.
1177   if (auto *CI = dyn_cast<CastInst>(Usr)) {
1178     assert(CI->getOperand(0) == Op && "Operand 0 isn't Op");
1179     if (auto *C = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(
1180             SimplifyCastInst(CI->getOpcode(), OpConst,
1181                              CI->getDestTy(), DL))) {
1182       return ValueLatticeElement::getRange(ConstantRange(C->getValue()));
1183     }
1184   } else if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Usr)) {
1185     bool Op0Match = BO->getOperand(0) == Op;
1186     bool Op1Match = BO->getOperand(1) == Op;
1187     assert((Op0Match || Op1Match) &&
1188            "Operand 0 nor Operand 1 isn't a match");
1189     Value *LHS = Op0Match ? OpConst : BO->getOperand(0);
1190     Value *RHS = Op1Match ? OpConst : BO->getOperand(1);
1191     if (auto *C = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(
1192             SimplifyBinOp(BO->getOpcode(), LHS, RHS, DL))) {
1193       return ValueLatticeElement::getRange(ConstantRange(C->getValue()));
1194     }
1195   }
1196   return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1197 }
1198
1199 /// \brief Compute the value of Val on the edge BBFrom -> BBTo. Returns false if
1200 /// Val is not constrained on the edge.  Result is unspecified if return value
1201 /// is false.
1202 static bool getEdgeValueLocal(Value *Val, BasicBlock *BBFrom,
1203                               BasicBlock *BBTo, ValueLatticeElement &Result) {
1204   // TODO: Handle more complex conditionals. If (v == 0 || v2 < 1) is false, we
1205   // know that v != 0.
1206   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBFrom->getTerminator())) {
1207     // If this is a conditional branch and only one successor goes to BBTo, then
1208     // we may be able to infer something from the condition.
1209     if (BI->isConditional() &&
1210         BI->getSuccessor(0) != BI->getSuccessor(1)) {
1211       bool isTrueDest = BI->getSuccessor(0) == BBTo;
1212       assert(BI->getSuccessor(!isTrueDest) == BBTo &&
1213              "BBTo isn't a successor of BBFrom");
1214       Value *Condition = BI->getCondition();
1215
1216       // If V is the condition of the branch itself, then we know exactly what
1217       // it is.
1218       if (Condition == Val) {
1219         Result = ValueLatticeElement::get(ConstantInt::get(
1220                               Type::getInt1Ty(Val->getContext()), isTrueDest));
1221         return true;
1222       }
1223
1224       // If the condition of the branch is an equality comparison, we may be
1225       // able to infer the value.
1226       Result = getValueFromCondition(Val, Condition, isTrueDest);
1227       if (!Result.isOverdefined())
1228         return true;
1229
1230       if (User *Usr = dyn_cast<User>(Val)) {
1231         assert(Result.isOverdefined() && "Result isn't overdefined");
1232         // Check with isOperationFoldable() first to avoid linearly iterating
1233         // over the operands unnecessarily which can be expensive for
1234         // instructions with many operands.
1235         if (isa<IntegerType>(Usr->getType()) && isOperationFoldable(Usr)) {
1236           const DataLayout &DL = BBTo->getModule()->getDataLayout();
1237           if (usesOperand(Usr, Condition)) {
1238             // If Val has Condition as an operand and Val can be folded into a
1239             // constant with either Condition == true or Condition == false,
1240             // propagate the constant.
1241             // eg.
1242             //   ; %Val is true on the edge to %then.
1243             //   %Val = and i1 %Condition, true.
1244             //   br %Condition, label %then, label %else
1245             APInt ConditionVal(1, isTrueDest ? 1 : 0);
1246             Result = constantFoldUser(Usr, Condition, ConditionVal, DL);
1247           } else {
1248             // If one of Val's operand has an inferred value, we may be able to
1249             // infer the value of Val.
1250             // eg.
1251             //    ; %Val is 94 on the edge to %then.
1252             //    %Val = add i8 %Op, 1
1253             //    %Condition = icmp eq i8 %Op, 93
1254             //    br i1 %Condition, label %then, label %else
1255             for (unsigned i = 0; i < Usr->getNumOperands(); ++i) {
1256               Value *Op = Usr->getOperand(i);
1257               ValueLatticeElement OpLatticeVal =
1258                   getValueFromCondition(Op, Condition, isTrueDest);
1259               if (Optional<APInt> OpConst = OpLatticeVal.asConstantInteger()) {
1260                 Result = constantFoldUser(Usr, Op, OpConst.getValue(), DL);
1261                 break;
1262               }
1263             }
1264           }
1265         }
1266       }
1267       if (!Result.isOverdefined())
1268         return true;
1269     }
1270   }
1271
1272   // If the edge was formed by a switch on the value, then we may know exactly
1273   // what it is.
1274   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BBFrom->getTerminator())) {
1275     Value *Condition = SI->getCondition();
1276     if (!isa<IntegerType>(Val->getType()))
1277       return false;
1278     bool ValUsesConditionAndMayBeFoldable = false;
1279     if (Condition != Val) {
1280       // Check if Val has Condition as an operand.
1281       if (User *Usr = dyn_cast<User>(Val))
1282         ValUsesConditionAndMayBeFoldable = isOperationFoldable(Usr) &&
1283             usesOperand(Usr, Condition);
1284       if (!ValUsesConditionAndMayBeFoldable)
1285         return false;
1286     }
1287     assert((Condition == Val || ValUsesConditionAndMayBeFoldable) &&
1288            "Condition != Val nor Val doesn't use Condition");
1289
1290     bool DefaultCase = SI->getDefaultDest() == BBTo;
1291     unsigned BitWidth = Val->getType()->getIntegerBitWidth();
1292     ConstantRange EdgesVals(BitWidth, DefaultCase/*isFullSet*/);
1293
1294     for (auto Case : SI->cases()) {
1295       APInt CaseValue = Case.getCaseValue()->getValue();
1296       ConstantRange EdgeVal(CaseValue);
1297       if (ValUsesConditionAndMayBeFoldable) {
1298         User *Usr = cast<User>(Val);
1299         const DataLayout &DL = BBTo->getModule()->getDataLayout();
1300         ValueLatticeElement EdgeLatticeVal =
1301             constantFoldUser(Usr, Condition, CaseValue, DL);
1302         if (EdgeLatticeVal.isOverdefined())
1303           return false;
1304         EdgeVal = EdgeLatticeVal.getConstantRange();
1305       }
1306       if (DefaultCase) {
1307         // It is possible that the default destination is the destination of
1308         // some cases. We cannot perform difference for those cases.
1309         // We know Condition != CaseValue in BBTo.  In some cases we can use
1310         // this to infer Val == f(Condition) is != f(CaseValue).  For now, we
1311         // only do this when f is identity (i.e. Val == Condition), but we
1312         // should be able to do this for any injective f.
1313         if (Case.getCaseSuccessor() != BBTo && Condition == Val)
1314           EdgesVals = EdgesVals.difference(EdgeVal);
1315       } else if (Case.getCaseSuccessor() == BBTo)
1316         EdgesVals = EdgesVals.unionWith(EdgeVal);
1317     }
1318     Result = ValueLatticeElement::getRange(std::move(EdgesVals));
1319     return true;
1320   }
1321   return false;
1322 }
1323
1324 /// \brief Compute the value of Val on the edge BBFrom -> BBTo or the value at
1325 /// the basic block if the edge does not constrain Val.
1326 bool LazyValueInfoImpl::getEdgeValue(Value *Val, BasicBlock *BBFrom,
1327                                      BasicBlock *BBTo,
1328                                      ValueLatticeElement &Result,
1329                                      Instruction *CxtI) {
1330   // If already a constant, there is nothing to compute.
1331   if (Constant *VC = dyn_cast<Constant>(Val)) {
1332     Result = ValueLatticeElement::get(VC);
1333     return true;
1334   }
1335
1336   ValueLatticeElement LocalResult;
1337   if (!getEdgeValueLocal(Val, BBFrom, BBTo, LocalResult))
1338     // If we couldn't constrain the value on the edge, LocalResult doesn't
1339     // provide any information.
1340     LocalResult = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1341
1342   if (hasSingleValue(LocalResult)) {
1343     // Can't get any more precise here
1344     Result = LocalResult;
1345     return true;
1346   }
1347
1348   if (!hasBlockValue(Val, BBFrom)) {
1349     if (pushBlockValue(std::make_pair(BBFrom, Val)))
1350       return false;
1351     // No new information.
1352     Result = LocalResult;
1353     return true;
1354   }
1355
1356   // Try to intersect ranges of the BB and the constraint on the edge.
1357   ValueLatticeElement InBlock = getBlockValue(Val, BBFrom);
1358   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(Val, InBlock,
1359                                                 BBFrom->getTerminator());
1360   // We can use the context instruction (generically the ultimate instruction
1361   // the calling pass is trying to simplify) here, even though the result of
1362   // this function is generally cached when called from the solve* functions
1363   // (and that cached result might be used with queries using a different
1364   // context instruction), because when this function is called from the solve*
1365   // functions, the context instruction is not provided. When called from
1366   // LazyValueInfoImpl::getValueOnEdge, the context instruction is provided,
1367   // but then the result is not cached.
1368   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(Val, InBlock, CxtI);
1369
1370   Result = intersect(LocalResult, InBlock);
1371   return true;
1372 }
1373
1374 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::getValueInBlock(Value *V, BasicBlock *BB,
1375                                                        Instruction *CxtI) {
1376   DEBUG(dbgs() << "LVI Getting block end value " << *V << " at '"
1377         << BB->getName() << "'\n");
1378
1379   assert(BlockValueStack.empty() && BlockValueSet.empty());
1380   if (!hasBlockValue(V, BB)) {
1381     pushBlockValue(std::make_pair(BB, V));
1382     solve();
1383   }
1384   ValueLatticeElement Result = getBlockValue(V, BB);
1385   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(V, Result, CxtI);
1386
1387   DEBUG(dbgs() << "  Result = " << Result << "\n");
1388   return Result;
1389 }
1390
1391 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::getValueAt(Value *V, Instruction *CxtI) {
1392   DEBUG(dbgs() << "LVI Getting value " << *V << " at '"
1393         << CxtI->getName() << "'\n");
1394
1395   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
1396     return ValueLatticeElement::get(C);
1397
1398   ValueLatticeElement Result = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1399   if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1400     Result = getFromRangeMetadata(I);
1401   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(V, Result, CxtI);
1402
1403   DEBUG(dbgs() << "  Result = " << Result << "\n");
1404   return Result;
1405 }
1406
1407 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::
1408 getValueOnEdge(Value *V, BasicBlock *FromBB, BasicBlock *ToBB,
1409                Instruction *CxtI) {
1410   DEBUG(dbgs() << "LVI Getting edge value " << *V << " from '"
1411         << FromBB->getName() << "' to '" << ToBB->getName() << "'\n");
1412
1413   ValueLatticeElement Result;
1414   if (!getEdgeValue(V, FromBB, ToBB, Result, CxtI)) {
1415     solve();
1416     bool WasFastQuery = getEdgeValue(V, FromBB, ToBB, Result, CxtI);
1417     (void)WasFastQuery;
1418     assert(WasFastQuery && "More work to do after problem solved?");
1419   }
1420
1421   DEBUG(dbgs() << "  Result = " << Result << "\n");
1422   return Result;
1423 }
1424
1425 void LazyValueInfoImpl::threadEdge(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *OldSucc,
1426                                    BasicBlock *NewSucc) {
1427   TheCache.threadEdgeImpl(OldSucc, NewSucc);
1428 }
1429
1430 //===----------------------------------------------------------------------===//
1431 //                            LazyValueInfo Impl
1432 //===----------------------------------------------------------------------===//
1433
1434 /// This lazily constructs the LazyValueInfoImpl.
1435 static LazyValueInfoImpl &getImpl(void *&PImpl, AssumptionCache *AC,
1436                                   const DataLayout *DL,
1437                                   DominatorTree *DT = nullptr) {
1438   if (!PImpl) {
1439     assert(DL && "getCache() called with a null DataLayout");
1440     PImpl = new LazyValueInfoImpl(AC, *DL, DT);
1441   }
1442   return *static_cast<LazyValueInfoImpl*>(PImpl);
1443 }
1444
1445 bool LazyValueInfoWrapperPass::runOnFunction(Function &F) {
1446   Info.AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
1447   const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
1448
1449   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
1450       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
1451   Info.DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
1452   Info.TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
1453
1454   if (Info.PImpl)
1455     getImpl(Info.PImpl, Info.AC, &DL, Info.DT).clear();
1456
1457   // Fully lazy.
1458   return false;
1459 }
1460
1461 void LazyValueInfoWrapperPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1462   AU.setPreservesAll();
1463   AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
1464   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
1465 }
1466
1467 LazyValueInfo &LazyValueInfoWrapperPass::getLVI() { return Info; }
1468
1469 LazyValueInfo::~LazyValueInfo() { releaseMemory(); }
1470
1471 void LazyValueInfo::releaseMemory() {
1472   // If the cache was allocated, free it.
1473   if (PImpl) {
1474     delete &getImpl(PImpl, AC, nullptr);
1475     PImpl = nullptr;
1476   }
1477 }
1478
1479 bool LazyValueInfo::invalidate(Function &F, const PreservedAnalyses &PA,
1480                                FunctionAnalysisManager::Invalidator &Inv) {
1481   // We need to invalidate if we have either failed to preserve this analyses
1482   // result directly or if any of its dependencies have been invalidated.
1483   auto PAC = PA.getChecker<LazyValueAnalysis>();
1484   if (!(PAC.preserved() || PAC.preservedSet<AllAnalysesOn<Function>>()) ||
1485       (DT && Inv.invalidate<DominatorTreeAnalysis>(F, PA)))
1486     return true;
1487
1488   return false;
1489 }
1490
1491 void LazyValueInfoWrapperPass::releaseMemory() { Info.releaseMemory(); }
1492
1493 LazyValueInfo LazyValueAnalysis::run(Function &F,
1494                                      FunctionAnalysisManager &FAM) {
1495   auto &AC = FAM.getResult<AssumptionAnalysis>(F);
1496   auto &TLI = FAM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
1497   auto *DT = FAM.getCachedResult<DominatorTreeAnalysis>(F);
1498
1499   return LazyValueInfo(&AC, &F.getParent()->getDataLayout(), &TLI, DT);
1500 }
1501
1502 /// Returns true if we can statically tell that this value will never be a
1503 /// "useful" constant.  In practice, this means we've got something like an
1504 /// alloca or a malloc call for which a comparison against a constant can
1505 /// only be guarding dead code.  Note that we are potentially giving up some
1506 /// precision in dead code (a constant result) in favour of avoiding a
1507 /// expensive search for a easily answered common query.
1508 static bool isKnownNonConstant(Value *V) {
1509   V = V->stripPointerCasts();
1510   // The return val of alloc cannot be a Constant.
1511   if (isa<AllocaInst>(V))
1512     return true;
1513   return false;
1514 }
1515
1516 Constant *LazyValueInfo::getConstant(Value *V, BasicBlock *BB,
1517                                      Instruction *CxtI) {
1518   // Bail out early if V is known not to be a Constant.
1519   if (isKnownNonConstant(V))
1520     return nullptr;
1521
1522   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1523   ValueLatticeElement Result =
1524       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueInBlock(V, BB, CxtI);
1525
1526   if (Result.isConstant())
1527     return Result.getConstant();
1528   if (Result.isConstantRange()) {
1529     const ConstantRange &CR = Result.getConstantRange();
1530     if (const APInt *SingleVal = CR.getSingleElement())
1531       return ConstantInt::get(V->getContext(), *SingleVal);
1532   }
1533   return nullptr;
1534 }
1535
1536 ConstantRange LazyValueInfo::getConstantRange(Value *V, BasicBlock *BB,
1537                                               Instruction *CxtI) {
1538   assert(V->getType()->isIntegerTy());
1539   unsigned Width = V->getType()->getIntegerBitWidth();
1540   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1541   ValueLatticeElement Result =
1542       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueInBlock(V, BB, CxtI);
1543   if (Result.isUndefined())
1544     return ConstantRange(Width, /*isFullSet=*/false);
1545   if (Result.isConstantRange())
1546     return Result.getConstantRange();
1547   // We represent ConstantInt constants as constant ranges but other kinds
1548   // of integer constants, i.e. ConstantExpr will be tagged as constants
1549   assert(!(Result.isConstant() && isa<ConstantInt>(Result.getConstant())) &&
1550          "ConstantInt value must be represented as constantrange");
1551   return ConstantRange(Width, /*isFullSet=*/true);
1552 }
1553
1554 /// Determine whether the specified value is known to be a
1555 /// constant on the specified edge. Return null if not.
1556 Constant *LazyValueInfo::getConstantOnEdge(Value *V, BasicBlock *FromBB,
1557                                            BasicBlock *ToBB,
1558                                            Instruction *CxtI) {
1559   const DataLayout &DL = FromBB->getModule()->getDataLayout();
1560   ValueLatticeElement Result =
1561       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueOnEdge(V, FromBB, ToBB, CxtI);
1562
1563   if (Result.isConstant())
1564     return Result.getConstant();
1565   if (Result.isConstantRange()) {
1566     const ConstantRange &CR = Result.getConstantRange();
1567     if (const APInt *SingleVal = CR.getSingleElement())
1568       return ConstantInt::get(V->getContext(), *SingleVal);
1569   }
1570   return nullptr;
1571 }
1572
1573 ConstantRange LazyValueInfo::getConstantRangeOnEdge(Value *V,
1574                                                     BasicBlock *FromBB,
1575                                                     BasicBlock *ToBB,
1576                                                     Instruction *CxtI) {
1577   unsigned Width = V->getType()->getIntegerBitWidth();
1578   const DataLayout &DL = FromBB->getModule()->getDataLayout();
1579   ValueLatticeElement Result =
1580       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueOnEdge(V, FromBB, ToBB, CxtI);
1581
1582   if (Result.isUndefined())
1583     return ConstantRange(Width, /*isFullSet=*/false);
1584   if (Result.isConstantRange())
1585     return Result.getConstantRange();
1586   // We represent ConstantInt constants as constant ranges but other kinds
1587   // of integer constants, i.e. ConstantExpr will be tagged as constants
1588   assert(!(Result.isConstant() && isa<ConstantInt>(Result.getConstant())) &&
1589          "ConstantInt value must be represented as constantrange");
1590   return ConstantRange(Width, /*isFullSet=*/true);
1591 }
1592
1593 static LazyValueInfo::Tristate
1594 getPredicateResult(unsigned Pred, Constant *C, const ValueLatticeElement &Val,
1595                    const DataLayout &DL, TargetLibraryInfo *TLI) {
1596   // If we know the value is a constant, evaluate the conditional.
1597   Constant *Res = nullptr;
1598   if (Val.isConstant()) {
1599     Res = ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, Val.getConstant(), C, DL, TLI);
1600     if (ConstantInt *ResCI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
1601       return ResCI->isZero() ? LazyValueInfo::False : LazyValueInfo::True;
1602     return LazyValueInfo::Unknown;
1603   }
1604
1605   if (Val.isConstantRange()) {
1606     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1607     if (!CI) return LazyValueInfo::Unknown;
1608
1609     const ConstantRange &CR = Val.getConstantRange();
1610     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1611       if (!CR.contains(CI->getValue()))
1612         return LazyValueInfo::False;
1613
1614       if (CR.isSingleElement())
1615         return LazyValueInfo::True;
1616     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
1617       if (!CR.contains(CI->getValue()))
1618         return LazyValueInfo::True;
1619
1620       if (CR.isSingleElement())
1621         return LazyValueInfo::False;
1622     } else {
1623       // Handle more complex predicates.
1624       ConstantRange TrueValues = ConstantRange::makeExactICmpRegion(
1625           (ICmpInst::Predicate)Pred, CI->getValue());
1626       if (TrueValues.contains(CR))
1627         return LazyValueInfo::True;
1628       if (TrueValues.inverse().contains(CR))
1629         return LazyValueInfo::False;
1630     }
1631     return LazyValueInfo::Unknown;
1632   }
1633
1634   if (Val.isNotConstant()) {
1635     // If this is an equality comparison, we can try to fold it knowing that
1636     // "V != C1".
1637     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1638       // !C1 == C -> false iff C1 == C.
1639       Res = ConstantFoldCompareInstOperands(ICmpInst::ICMP_NE,
1640                                             Val.getNotConstant(), C, DL,
1641                                             TLI);
1642       if (Res->isNullValue())
1643         return LazyValueInfo::False;
1644     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
1645       // !C1 != C -> true iff C1 == C.
1646       Res = ConstantFoldCompareInstOperands(ICmpInst::ICMP_NE,
1647                                             Val.getNotConstant(), C, DL,
1648                                             TLI);
1649       if (Res->isNullValue())
1650         return LazyValueInfo::True;
1651     }
1652     return LazyValueInfo::Unknown;
1653   }
1654
1655   return LazyValueInfo::Unknown;
1656 }
1657
1658 /// Determine whether the specified value comparison with a constant is known to
1659 /// be true or false on the specified CFG edge. Pred is a CmpInst predicate.
1660 LazyValueInfo::Tristate
1661 LazyValueInfo::getPredicateOnEdge(unsigned Pred, Value *V, Constant *C,
1662                                   BasicBlock *FromBB, BasicBlock *ToBB,
1663                                   Instruction *CxtI) {
1664   const DataLayout &DL = FromBB->getModule()->getDataLayout();
1665   ValueLatticeElement Result =
1666       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueOnEdge(V, FromBB, ToBB, CxtI);
1667
1668   return getPredicateResult(Pred, C, Result, DL, TLI);
1669 }
1670
1671 LazyValueInfo::Tristate
1672 LazyValueInfo::getPredicateAt(unsigned Pred, Value *V, Constant *C,
1673                               Instruction *CxtI) {
1674   // Is or is not NonNull are common predicates being queried. If
1675   // isKnownNonZero can tell us the result of the predicate, we can
1676   // return it quickly. But this is only a fastpath, and falling
1677   // through would still be correct.
1678   const DataLayout &DL = CxtI->getModule()->getDataLayout();
1679   if (V->getType()->isPointerTy() && C->isNullValue() &&
1680       isKnownNonZero(V->stripPointerCasts(), DL)) {
1681     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
1682       return LazyValueInfo::False;
1683     else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
1684       return LazyValueInfo::True;
1685   }
1686   ValueLatticeElement Result = getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueAt(V, CxtI);
1687   Tristate Ret = getPredicateResult(Pred, C, Result, DL, TLI);
1688   if (Ret != Unknown)
1689     return Ret;
1690
1691   // Note: The following bit of code is somewhat distinct from the rest of LVI;
1692   // LVI as a whole tries to compute a lattice value which is conservatively
1693   // correct at a given location.  In this case, we have a predicate which we
1694   // weren't able to prove about the merged result, and we're pushing that
1695   // predicate back along each incoming edge to see if we can prove it
1696   // separately for each input.  As a motivating example, consider:
1697   // bb1:
1698   //   %v1 = ... ; constantrange<1, 5>
1699   //   br label %merge
1700   // bb2:
1701   //   %v2 = ... ; constantrange<10, 20>
1702   //   br label %merge
1703   // merge:
1704   //   %phi = phi [%v1, %v2] ; constantrange<1,20>
1705   //   %pred = icmp eq i32 %phi, 8
1706   // We can't tell from the lattice value for '%phi' that '%pred' is false
1707   // along each path, but by checking the predicate over each input separately,
1708   // we can.
1709   // We limit the search to one step backwards from the current BB and value.
1710   // We could consider extending this to search further backwards through the
1711   // CFG and/or value graph, but there are non-obvious compile time vs quality
1712   // tradeoffs.
1713   if (CxtI) {
1714     BasicBlock *BB = CxtI->getParent();
1715
1716     // Function entry or an unreachable block.  Bail to avoid confusing
1717     // analysis below.
1718     pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1719     if (PI == PE)
1720       return Unknown;
1721
1722     // If V is a PHI node in the same block as the context, we need to ask
1723     // questions about the predicate as applied to the incoming value along
1724     // each edge. This is useful for eliminating cases where the predicate is
1725     // known along all incoming edges.
1726     if (auto *PHI = dyn_cast<PHINode>(V))
1727       if (PHI->getParent() == BB) {
1728         Tristate Baseline = Unknown;
1729         for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i < e; i++) {
1730           Value *Incoming = PHI->getIncomingValue(i);
1731           BasicBlock *PredBB = PHI->getIncomingBlock(i);
1732           // Note that PredBB may be BB itself.
1733           Tristate Result = getPredicateOnEdge(Pred, Incoming, C, PredBB, BB,
1734                                                CxtI);
1735
1736           // Keep going as long as we've seen a consistent known result for
1737           // all inputs.
1738           Baseline = (i == 0) ? Result /* First iteration */
1739             : (Baseline == Result ? Baseline : Unknown); /* All others */
1740           if (Baseline == Unknown)
1741             break;
1742         }
1743         if (Baseline != Unknown)
1744           return Baseline;
1745       }
1746
1747     // For a comparison where the V is outside this block, it's possible
1748     // that we've branched on it before. Look to see if the value is known
1749     // on all incoming edges.
1750     if (!isa<Instruction>(V) ||
1751         cast<Instruction>(V)->getParent() != BB) {
1752       // For predecessor edge, determine if the comparison is true or false
1753       // on that edge. If they're all true or all false, we can conclude
1754       // the value of the comparison in this block.
1755       Tristate Baseline = getPredicateOnEdge(Pred, V, C, *PI, BB, CxtI);
1756       if (Baseline != Unknown) {
1757         // Check that all remaining incoming values match the first one.
1758         while (++PI != PE) {
1759           Tristate Ret = getPredicateOnEdge(Pred, V, C, *PI, BB, CxtI);
1760           if (Ret != Baseline) break;
1761         }
1762         // If we terminated early, then one of the values didn't match.
1763         if (PI == PE) {
1764           return Baseline;
1765         }
1766       }
1767     }
1768   }
1769   return Unknown;
1770 }
1771
1772 void LazyValueInfo::threadEdge(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *OldSucc,
1773                                BasicBlock *NewSucc) {
1774   if (PImpl) {
1775     const DataLayout &DL = PredBB->getModule()->getDataLayout();
1776     getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).threadEdge(PredBB, OldSucc, NewSucc);
1777   }
1778 }
1779
1780 void LazyValueInfo::eraseBlock(BasicBlock *BB) {
1781   if (PImpl) {
1782     const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1783     getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).eraseBlock(BB);
1784   }
1785 }
1786
1787
1788 void LazyValueInfo::printLVI(Function &F, DominatorTree &DTree, raw_ostream &OS) {
1789   if (PImpl) {
1790     getImpl(PImpl, AC, DL, DT).printLVI(F, DTree, OS);
1791   }
1792 }
1793
1794 // Print the LVI for the function arguments at the start of each basic block.
1795 void LazyValueInfoAnnotatedWriter::emitBasicBlockStartAnnot(
1796     const BasicBlock *BB, formatted_raw_ostream &OS) {
1797   // Find if there are latticevalues defined for arguments of the function.
1798   auto *F = BB->getParent();
1799   for (auto &Arg : F->args()) {
1800     ValueLatticeElement Result = LVIImpl->getValueInBlock(
1801         const_cast<Argument *>(&Arg), const_cast<BasicBlock *>(BB));
1802     if (Result.isUndefined())
1803       continue;
1804     OS << "; LatticeVal for: '" << Arg << "' is: " << Result << "\n";
1805   }
1806 }
1807
1808 // This function prints the LVI analysis for the instruction I at the beginning
1809 // of various basic blocks. It relies on calculated values that are stored in
1810 // the LazyValueInfoCache, and in the absence of cached values, recalculte the
1811 // LazyValueInfo for `I`, and print that info.
1812 void LazyValueInfoAnnotatedWriter::emitInstructionAnnot(
1813     const Instruction *I, formatted_raw_ostream &OS) {
1814
1815   auto *ParentBB = I->getParent();
1816   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BlocksContainingLVI;
1817   // We can generate (solve) LVI values only for blocks that are dominated by
1818   // the I's parent. However, to avoid generating LVI for all dominating blocks,
1819   // that contain redundant/uninteresting information, we print LVI for
1820   // blocks that may use this LVI information (such as immediate successor
1821   // blocks, and blocks that contain uses of `I`).
1822   auto printResult = [&](const BasicBlock *BB) {
1823     if (!BlocksContainingLVI.insert(BB).second)
1824       return;
1825     ValueLatticeElement Result = LVIImpl->getValueInBlock(
1826         const_cast<Instruction *>(I), const_cast<BasicBlock *>(BB));
1827       OS << "; LatticeVal for: '" << *I << "' in BB: '";
1828       BB->printAsOperand(OS, false);
1829       OS << "' is: " << Result << "\n";
1830   };
1831
1832   printResult(ParentBB);
1833   // Print the LVI analysis results for the the immediate successor blocks, that
1834   // are dominated by `ParentBB`.
1835   for (auto *BBSucc : successors(ParentBB))
1836     if (DT.dominates(ParentBB, BBSucc))
1837       printResult(BBSucc);
1838
1839   // Print LVI in blocks where `I` is used.
1840   for (auto *U : I->users())
1841     if (auto *UseI = dyn_cast<Instruction>(U))
1842       if (!isa<PHINode>(UseI) || DT.dominates(ParentBB, UseI->getParent()))
1843         printResult(UseI->getParent());
1844
1845 }
1846
1847 namespace {
1848 // Printer class for LazyValueInfo results.
1849 class LazyValueInfoPrinter : public FunctionPass {
1850 public:
1851   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
1852   LazyValueInfoPrinter() : FunctionPass(ID) {
1853     initializeLazyValueInfoPrinterPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1854   }
1855
1856   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
1857     AU.setPreservesAll();
1858     AU.addRequired<LazyValueInfoWrapperPass>();
1859     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
1860   }
1861
1862   // Get the mandatory dominator tree analysis and pass this in to the
1863   // LVIPrinter. We cannot rely on the LVI's DT, since it's optional.
1864   bool runOnFunction(Function &F) override {
1865     dbgs() << "LVI for function '" << F.getName() << "':\n";
1866     auto &LVI = getAnalysis<LazyValueInfoWrapperPass>().getLVI();
1867     auto &DTree = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
1868     LVI.printLVI(F, DTree, dbgs());
1869     return false;
1870   }
1871 };
1872 }
1873
1874 char LazyValueInfoPrinter::ID = 0;
1875 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LazyValueInfoPrinter, "print-lazy-value-info",
1876                 "Lazy Value Info Printer Pass", false, false)
1877 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LazyValueInfoWrapperPass)
1878 INITIALIZE_PASS_END(LazyValueInfoPrinter, "print-lazy-value-info",
1879                 "Lazy Value Info Printer Pass", false, false)