]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Utils/Local.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Utils / Local.cpp
1 //===- Local.cpp - Functions to perform local transformations -------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This family of functions perform various local transformations to the
10 // program.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/ADT/APInt.h"
16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
17 #include "llvm/ADT/DenseMapInfo.h"
18 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
20 #include "llvm/ADT/None.h"
21 #include "llvm/ADT/Optional.h"
22 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
23 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
28 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
29 #include "llvm/Analysis/DomTreeUpdater.h"
30 #include "llvm/Analysis/EHPersonalities.h"
31 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
32 #include "llvm/Analysis/LazyValueInfo.h"
33 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
34 #include "llvm/Analysis/MemorySSAUpdater.h"
35 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
36 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
37 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
38 #include "llvm/BinaryFormat/Dwarf.h"
39 #include "llvm/IR/Argument.h"
40 #include "llvm/IR/Attributes.h"
41 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
42 #include "llvm/IR/CFG.h"
43 #include "llvm/IR/CallSite.h"
44 #include "llvm/IR/Constant.h"
45 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
46 #include "llvm/IR/Constants.h"
47 #include "llvm/IR/DIBuilder.h"
48 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
49 #include "llvm/IR/DebugInfoMetadata.h"
50 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
51 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
52 #include "llvm/IR/Dominators.h"
53 #include "llvm/IR/Function.h"
54 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
55 #include "llvm/IR/GlobalObject.h"
56 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
57 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
58 #include "llvm/IR/Instruction.h"
59 #include "llvm/IR/Instructions.h"
60 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
61 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
62 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
63 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
64 #include "llvm/IR/Metadata.h"
65 #include "llvm/IR/Module.h"
66 #include "llvm/IR/Operator.h"
67 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
68 #include "llvm/IR/Type.h"
69 #include "llvm/IR/Use.h"
70 #include "llvm/IR/User.h"
71 #include "llvm/IR/Value.h"
72 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
73 #include "llvm/Support/Casting.h"
74 #include "llvm/Support/Debug.h"
75 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
76 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
77 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
78 #include "llvm/Transforms/Utils/ValueMapper.h"
79 #include <algorithm>
80 #include <cassert>
81 #include <climits>
82 #include <cstdint>
83 #include <iterator>
84 #include <map>
85 #include <utility>
86
87 using namespace llvm;
88 using namespace llvm::PatternMatch;
89
90 #define DEBUG_TYPE "local"
91
92 STATISTIC(NumRemoved, "Number of unreachable basic blocks removed");
93
94 // Max recursion depth for collectBitParts used when detecting bswap and
95 // bitreverse idioms
96 static const unsigned BitPartRecursionMaxDepth = 64;
97
98 //===----------------------------------------------------------------------===//
99 //  Local constant propagation.
100 //
101
102 /// ConstantFoldTerminator - If a terminator instruction is predicated on a
103 /// constant value, convert it into an unconditional branch to the constant
104 /// destination.  This is a nontrivial operation because the successors of this
105 /// basic block must have their PHI nodes updated.
106 /// Also calls RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions() on any branch/switch
107 /// conditions and indirectbr addresses this might make dead if
108 /// DeleteDeadConditions is true.
109 bool llvm::ConstantFoldTerminator(BasicBlock *BB, bool DeleteDeadConditions,
110                                   const TargetLibraryInfo *TLI,
111                                   DomTreeUpdater *DTU) {
112   Instruction *T = BB->getTerminator();
113   IRBuilder<> Builder(T);
114
115   // Branch - See if we are conditional jumping on constant
116   if (auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
117     if (BI->isUnconditional()) return false;  // Can't optimize uncond branch
118     BasicBlock *Dest1 = BI->getSuccessor(0);
119     BasicBlock *Dest2 = BI->getSuccessor(1);
120
121     if (auto *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
122       // Are we branching on constant?
123       // YES.  Change to unconditional branch...
124       BasicBlock *Destination = Cond->getZExtValue() ? Dest1 : Dest2;
125       BasicBlock *OldDest     = Cond->getZExtValue() ? Dest2 : Dest1;
126
127       // Let the basic block know that we are letting go of it.  Based on this,
128       // it will adjust it's PHI nodes.
129       OldDest->removePredecessor(BB);
130
131       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
132       Builder.CreateBr(Destination);
133       BI->eraseFromParent();
134       if (DTU)
135         DTU->applyUpdatesPermissive({{DominatorTree::Delete, BB, OldDest}});
136       return true;
137     }
138
139     if (Dest2 == Dest1) {       // Conditional branch to same location?
140       // This branch matches something like this:
141       //     br bool %cond, label %Dest, label %Dest
142       // and changes it into:  br label %Dest
143
144       // Let the basic block know that we are letting go of one copy of it.
145       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
146       Dest1->removePredecessor(BI->getParent());
147
148       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
149       Builder.CreateBr(Dest1);
150       Value *Cond = BI->getCondition();
151       BI->eraseFromParent();
152       if (DeleteDeadConditions)
153         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond, TLI);
154       return true;
155     }
156     return false;
157   }
158
159   if (auto *SI = dyn_cast<SwitchInst>(T)) {
160     // If we are switching on a constant, we can convert the switch to an
161     // unconditional branch.
162     auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition());
163     BasicBlock *DefaultDest = SI->getDefaultDest();
164     BasicBlock *TheOnlyDest = DefaultDest;
165
166     // If the default is unreachable, ignore it when searching for TheOnlyDest.
167     if (isa<UnreachableInst>(DefaultDest->getFirstNonPHIOrDbg()) &&
168         SI->getNumCases() > 0) {
169       TheOnlyDest = SI->case_begin()->getCaseSuccessor();
170     }
171
172     // Figure out which case it goes to.
173     for (auto i = SI->case_begin(), e = SI->case_end(); i != e;) {
174       // Found case matching a constant operand?
175       if (i->getCaseValue() == CI) {
176         TheOnlyDest = i->getCaseSuccessor();
177         break;
178       }
179
180       // Check to see if this branch is going to the same place as the default
181       // dest.  If so, eliminate it as an explicit compare.
182       if (i->getCaseSuccessor() == DefaultDest) {
183         MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
184         unsigned NCases = SI->getNumCases();
185         // Fold the case metadata into the default if there will be any branches
186         // left, unless the metadata doesn't match the switch.
187         if (NCases > 1 && MD && MD->getNumOperands() == 2 + NCases) {
188           // Collect branch weights into a vector.
189           SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
190           for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
191                ++MD_i) {
192             auto *CI = mdconst::extract<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
193             Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
194           }
195           // Merge weight of this case to the default weight.
196           unsigned idx = i->getCaseIndex();
197           Weights[0] += Weights[idx+1];
198           // Remove weight for this case.
199           std::swap(Weights[idx+1], Weights.back());
200           Weights.pop_back();
201           SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
202                           MDBuilder(BB->getContext()).
203                           createBranchWeights(Weights));
204         }
205         // Remove this entry.
206         BasicBlock *ParentBB = SI->getParent();
207         DefaultDest->removePredecessor(ParentBB);
208         i = SI->removeCase(i);
209         e = SI->case_end();
210         if (DTU)
211           DTU->applyUpdatesPermissive(
212               {{DominatorTree::Delete, ParentBB, DefaultDest}});
213         continue;
214       }
215
216       // Otherwise, check to see if the switch only branches to one destination.
217       // We do this by reseting "TheOnlyDest" to null when we find two non-equal
218       // destinations.
219       if (i->getCaseSuccessor() != TheOnlyDest)
220         TheOnlyDest = nullptr;
221
222       // Increment this iterator as we haven't removed the case.
223       ++i;
224     }
225
226     if (CI && !TheOnlyDest) {
227       // Branching on a constant, but not any of the cases, go to the default
228       // successor.
229       TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
230     }
231
232     // If we found a single destination that we can fold the switch into, do so
233     // now.
234     if (TheOnlyDest) {
235       // Insert the new branch.
236       Builder.CreateBr(TheOnlyDest);
237       BasicBlock *BB = SI->getParent();
238       std::vector <DominatorTree::UpdateType> Updates;
239       if (DTU)
240         Updates.reserve(SI->getNumSuccessors() - 1);
241
242       // Remove entries from PHI nodes which we no longer branch to...
243       for (BasicBlock *Succ : successors(SI)) {
244         // Found case matching a constant operand?
245         if (Succ == TheOnlyDest) {
246           TheOnlyDest = nullptr; // Don't modify the first branch to TheOnlyDest
247         } else {
248           Succ->removePredecessor(BB);
249           if (DTU)
250             Updates.push_back({DominatorTree::Delete, BB, Succ});
251         }
252       }
253
254       // Delete the old switch.
255       Value *Cond = SI->getCondition();
256       SI->eraseFromParent();
257       if (DeleteDeadConditions)
258         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond, TLI);
259       if (DTU)
260         DTU->applyUpdatesPermissive(Updates);
261       return true;
262     }
263
264     if (SI->getNumCases() == 1) {
265       // Otherwise, we can fold this switch into a conditional branch
266       // instruction if it has only one non-default destination.
267       auto FirstCase = *SI->case_begin();
268       Value *Cond = Builder.CreateICmpEQ(SI->getCondition(),
269           FirstCase.getCaseValue(), "cond");
270
271       // Insert the new branch.
272       BranchInst *NewBr = Builder.CreateCondBr(Cond,
273                                                FirstCase.getCaseSuccessor(),
274                                                SI->getDefaultDest());
275       MDNode *MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
276       if (MD && MD->getNumOperands() == 3) {
277         ConstantInt *SICase =
278             mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(MD->getOperand(2));
279         ConstantInt *SIDef =
280             mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(MD->getOperand(1));
281         assert(SICase && SIDef);
282         // The TrueWeight should be the weight for the single case of SI.
283         NewBr->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
284                         MDBuilder(BB->getContext()).
285                         createBranchWeights(SICase->getValue().getZExtValue(),
286                                             SIDef->getValue().getZExtValue()));
287       }
288
289       // Update make.implicit metadata to the newly-created conditional branch.
290       MDNode *MakeImplicitMD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_make_implicit);
291       if (MakeImplicitMD)
292         NewBr->setMetadata(LLVMContext::MD_make_implicit, MakeImplicitMD);
293
294       // Delete the old switch.
295       SI->eraseFromParent();
296       return true;
297     }
298     return false;
299   }
300
301   if (auto *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(T)) {
302     // indirectbr blockaddress(@F, @BB) -> br label @BB
303     if (auto *BA =
304           dyn_cast<BlockAddress>(IBI->getAddress()->stripPointerCasts())) {
305       BasicBlock *TheOnlyDest = BA->getBasicBlock();
306       std::vector <DominatorTree::UpdateType> Updates;
307       if (DTU)
308         Updates.reserve(IBI->getNumDestinations() - 1);
309
310       // Insert the new branch.
311       Builder.CreateBr(TheOnlyDest);
312
313       for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
314         if (IBI->getDestination(i) == TheOnlyDest) {
315           TheOnlyDest = nullptr;
316         } else {
317           BasicBlock *ParentBB = IBI->getParent();
318           BasicBlock *DestBB = IBI->getDestination(i);
319           DestBB->removePredecessor(ParentBB);
320           if (DTU)
321             Updates.push_back({DominatorTree::Delete, ParentBB, DestBB});
322         }
323       }
324       Value *Address = IBI->getAddress();
325       IBI->eraseFromParent();
326       if (DeleteDeadConditions)
327         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Address, TLI);
328
329       // If we didn't find our destination in the IBI successor list, then we
330       // have undefined behavior.  Replace the unconditional branch with an
331       // 'unreachable' instruction.
332       if (TheOnlyDest) {
333         BB->getTerminator()->eraseFromParent();
334         new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
335       }
336
337       if (DTU)
338         DTU->applyUpdatesPermissive(Updates);
339       return true;
340     }
341   }
342
343   return false;
344 }
345
346 //===----------------------------------------------------------------------===//
347 //  Local dead code elimination.
348 //
349
350 /// isInstructionTriviallyDead - Return true if the result produced by the
351 /// instruction is not used, and the instruction has no side effects.
352 ///
353 bool llvm::isInstructionTriviallyDead(Instruction *I,
354                                       const TargetLibraryInfo *TLI) {
355   if (!I->use_empty())
356     return false;
357   return wouldInstructionBeTriviallyDead(I, TLI);
358 }
359
360 bool llvm::wouldInstructionBeTriviallyDead(Instruction *I,
361                                            const TargetLibraryInfo *TLI) {
362   if (I->isTerminator())
363     return false;
364
365   // We don't want the landingpad-like instructions removed by anything this
366   // general.
367   if (I->isEHPad())
368     return false;
369
370   // We don't want debug info removed by anything this general, unless
371   // debug info is empty.
372   if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(I)) {
373     if (DDI->getAddress())
374       return false;
375     return true;
376   }
377   if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(I)) {
378     if (DVI->getValue())
379       return false;
380     return true;
381   }
382   if (DbgLabelInst *DLI = dyn_cast<DbgLabelInst>(I)) {
383     if (DLI->getLabel())
384       return false;
385     return true;
386   }
387
388   if (!I->mayHaveSideEffects())
389     return true;
390
391   // Special case intrinsics that "may have side effects" but can be deleted
392   // when dead.
393   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
394     // Safe to delete llvm.stacksave and launder.invariant.group if dead.
395     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave ||
396         II->getIntrinsicID() == Intrinsic::launder_invariant_group)
397       return true;
398
399     // Lifetime intrinsics are dead when their right-hand is undef.
400     if (II->isLifetimeStartOrEnd())
401       return isa<UndefValue>(II->getArgOperand(1));
402
403     // Assumptions are dead if their condition is trivially true.  Guards on
404     // true are operationally no-ops.  In the future we can consider more
405     // sophisticated tradeoffs for guards considering potential for check
406     // widening, but for now we keep things simple.
407     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::assume ||
408         II->getIntrinsicID() == Intrinsic::experimental_guard) {
409       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0)))
410         return !Cond->isZero();
411
412       return false;
413     }
414   }
415
416   if (isAllocLikeFn(I, TLI))
417     return true;
418
419   if (CallInst *CI = isFreeCall(I, TLI))
420     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(CI->getArgOperand(0)))
421       return C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C);
422
423   if (auto *Call = dyn_cast<CallBase>(I))
424     if (isMathLibCallNoop(Call, TLI))
425       return true;
426
427   return false;
428 }
429
430 /// RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions - If the specified value is a
431 /// trivially dead instruction, delete it.  If that makes any of its operands
432 /// trivially dead, delete them too, recursively.  Return true if any
433 /// instructions were deleted.
434 bool llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(
435     Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI, MemorySSAUpdater *MSSAU) {
436   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
437   if (!I || !isInstructionTriviallyDead(I, TLI))
438     return false;
439
440   SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
441   DeadInsts.push_back(I);
442   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts, TLI, MSSAU);
443
444   return true;
445 }
446
447 void llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(
448     SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts, const TargetLibraryInfo *TLI,
449     MemorySSAUpdater *MSSAU) {
450   // Process the dead instruction list until empty.
451   while (!DeadInsts.empty()) {
452     Instruction &I = *DeadInsts.pop_back_val();
453     assert(I.use_empty() && "Instructions with uses are not dead.");
454     assert(isInstructionTriviallyDead(&I, TLI) &&
455            "Live instruction found in dead worklist!");
456
457     // Don't lose the debug info while deleting the instructions.
458     salvageDebugInfo(I);
459
460     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
461     // dead as we go.
462     for (Use &OpU : I.operands()) {
463       Value *OpV = OpU.get();
464       OpU.set(nullptr);
465
466       if (!OpV->use_empty())
467         continue;
468
469       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
470       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
471       // iteration.
472       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
473         if (isInstructionTriviallyDead(OpI, TLI))
474           DeadInsts.push_back(OpI);
475     }
476     if (MSSAU)
477       MSSAU->removeMemoryAccess(&I);
478
479     I.eraseFromParent();
480   }
481 }
482
483 bool llvm::replaceDbgUsesWithUndef(Instruction *I) {
484   SmallVector<DbgVariableIntrinsic *, 1> DbgUsers;
485   findDbgUsers(DbgUsers, I);
486   for (auto *DII : DbgUsers) {
487     Value *Undef = UndefValue::get(I->getType());
488     DII->setOperand(0, MetadataAsValue::get(DII->getContext(),
489                                             ValueAsMetadata::get(Undef)));
490   }
491   return !DbgUsers.empty();
492 }
493
494 /// areAllUsesEqual - Check whether the uses of a value are all the same.
495 /// This is similar to Instruction::hasOneUse() except this will also return
496 /// true when there are no uses or multiple uses that all refer to the same
497 /// value.
498 static bool areAllUsesEqual(Instruction *I) {
499   Value::user_iterator UI = I->user_begin();
500   Value::user_iterator UE = I->user_end();
501   if (UI == UE)
502     return true;
503
504   User *TheUse = *UI;
505   for (++UI; UI != UE; ++UI) {
506     if (*UI != TheUse)
507       return false;
508   }
509   return true;
510 }
511
512 /// RecursivelyDeleteDeadPHINode - If the specified value is an effectively
513 /// dead PHI node, due to being a def-use chain of single-use nodes that
514 /// either forms a cycle or is terminated by a trivially dead instruction,
515 /// delete it.  If that makes any of its operands trivially dead, delete them
516 /// too, recursively.  Return true if a change was made.
517 bool llvm::RecursivelyDeleteDeadPHINode(PHINode *PN,
518                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
519   SmallPtrSet<Instruction*, 4> Visited;
520   for (Instruction *I = PN; areAllUsesEqual(I) && !I->mayHaveSideEffects();
521        I = cast<Instruction>(*I->user_begin())) {
522     if (I->use_empty())
523       return RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I, TLI);
524
525     // If we find an instruction more than once, we're on a cycle that
526     // won't prove fruitful.
527     if (!Visited.insert(I).second) {
528       // Break the cycle and delete the instruction and its operands.
529       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
530       (void)RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I, TLI);
531       return true;
532     }
533   }
534   return false;
535 }
536
537 static bool
538 simplifyAndDCEInstruction(Instruction *I,
539                           SmallSetVector<Instruction *, 16> &WorkList,
540                           const DataLayout &DL,
541                           const TargetLibraryInfo *TLI) {
542   if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
543     salvageDebugInfo(*I);
544
545     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
546     // dead as we go.
547     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
548       Value *OpV = I->getOperand(i);
549       I->setOperand(i, nullptr);
550
551       if (!OpV->use_empty() || I == OpV)
552         continue;
553
554       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
555       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
556       // iteration.
557       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
558         if (isInstructionTriviallyDead(OpI, TLI))
559           WorkList.insert(OpI);
560     }
561
562     I->eraseFromParent();
563
564     return true;
565   }
566
567   if (Value *SimpleV = SimplifyInstruction(I, DL)) {
568     // Add the users to the worklist. CAREFUL: an instruction can use itself,
569     // in the case of a phi node.
570     for (User *U : I->users()) {
571       if (U != I) {
572         WorkList.insert(cast<Instruction>(U));
573       }
574     }
575
576     // Replace the instruction with its simplified value.
577     bool Changed = false;
578     if (!I->use_empty()) {
579       I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
580       Changed = true;
581     }
582     if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
583       I->eraseFromParent();
584       Changed = true;
585     }
586     return Changed;
587   }
588   return false;
589 }
590
591 /// SimplifyInstructionsInBlock - Scan the specified basic block and try to
592 /// simplify any instructions in it and recursively delete dead instructions.
593 ///
594 /// This returns true if it changed the code, note that it can delete
595 /// instructions in other blocks as well in this block.
596 bool llvm::SimplifyInstructionsInBlock(BasicBlock *BB,
597                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
598   bool MadeChange = false;
599   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
600
601 #ifndef NDEBUG
602   // In debug builds, ensure that the terminator of the block is never replaced
603   // or deleted by these simplifications. The idea of simplification is that it
604   // cannot introduce new instructions, and there is no way to replace the
605   // terminator of a block without introducing a new instruction.
606   AssertingVH<Instruction> TerminatorVH(&BB->back());
607 #endif
608
609   SmallSetVector<Instruction *, 16> WorkList;
610   // Iterate over the original function, only adding insts to the worklist
611   // if they actually need to be revisited. This avoids having to pre-init
612   // the worklist with the entire function's worth of instructions.
613   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), E = std::prev(BB->end());
614        BI != E;) {
615     assert(!BI->isTerminator());
616     Instruction *I = &*BI;
617     ++BI;
618
619     // We're visiting this instruction now, so make sure it's not in the
620     // worklist from an earlier visit.
621     if (!WorkList.count(I))
622       MadeChange |= simplifyAndDCEInstruction(I, WorkList, DL, TLI);
623   }
624
625   while (!WorkList.empty()) {
626     Instruction *I = WorkList.pop_back_val();
627     MadeChange |= simplifyAndDCEInstruction(I, WorkList, DL, TLI);
628   }
629   return MadeChange;
630 }
631
632 //===----------------------------------------------------------------------===//
633 //  Control Flow Graph Restructuring.
634 //
635
636 /// RemovePredecessorAndSimplify - Like BasicBlock::removePredecessor, this
637 /// method is called when we're about to delete Pred as a predecessor of BB.  If
638 /// BB contains any PHI nodes, this drops the entries in the PHI nodes for Pred.
639 ///
640 /// Unlike the removePredecessor method, this attempts to simplify uses of PHI
641 /// nodes that collapse into identity values.  For example, if we have:
642 ///   x = phi(1, 0, 0, 0)
643 ///   y = and x, z
644 ///
645 /// .. and delete the predecessor corresponding to the '1', this will attempt to
646 /// recursively fold the and to 0.
647 void llvm::RemovePredecessorAndSimplify(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
648                                         DomTreeUpdater *DTU) {
649   // This only adjusts blocks with PHI nodes.
650   if (!isa<PHINode>(BB->begin()))
651     return;
652
653   // Remove the entries for Pred from the PHI nodes in BB, but do not simplify
654   // them down.  This will leave us with single entry phi nodes and other phis
655   // that can be removed.
656   BB->removePredecessor(Pred, true);
657
658   WeakTrackingVH PhiIt = &BB->front();
659   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PhiIt)) {
660     PhiIt = &*++BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PhiIt));
661     Value *OldPhiIt = PhiIt;
662
663     if (!recursivelySimplifyInstruction(PN))
664       continue;
665
666     // If recursive simplification ended up deleting the next PHI node we would
667     // iterate to, then our iterator is invalid, restart scanning from the top
668     // of the block.
669     if (PhiIt != OldPhiIt) PhiIt = &BB->front();
670   }
671   if (DTU)
672     DTU->applyUpdatesPermissive({{DominatorTree::Delete, Pred, BB}});
673 }
674
675 /// MergeBasicBlockIntoOnlyPred - DestBB is a block with one predecessor and its
676 /// predecessor is known to have one successor (DestBB!). Eliminate the edge
677 /// between them, moving the instructions in the predecessor into DestBB and
678 /// deleting the predecessor block.
679 void llvm::MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BasicBlock *DestBB,
680                                        DomTreeUpdater *DTU) {
681
682   // If BB has single-entry PHI nodes, fold them.
683   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
684     Value *NewVal = PN->getIncomingValue(0);
685     // Replace self referencing PHI with undef, it must be dead.
686     if (NewVal == PN) NewVal = UndefValue::get(PN->getType());
687     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
688     PN->eraseFromParent();
689   }
690
691   BasicBlock *PredBB = DestBB->getSinglePredecessor();
692   assert(PredBB && "Block doesn't have a single predecessor!");
693
694   bool ReplaceEntryBB = false;
695   if (PredBB == &DestBB->getParent()->getEntryBlock())
696     ReplaceEntryBB = true;
697
698   // DTU updates: Collect all the edges that enter
699   // PredBB. These dominator edges will be redirected to DestBB.
700   SmallVector<DominatorTree::UpdateType, 32> Updates;
701
702   if (DTU) {
703     Updates.push_back({DominatorTree::Delete, PredBB, DestBB});
704     for (auto I = pred_begin(PredBB), E = pred_end(PredBB); I != E; ++I) {
705       Updates.push_back({DominatorTree::Delete, *I, PredBB});
706       // This predecessor of PredBB may already have DestBB as a successor.
707       if (llvm::find(successors(*I), DestBB) == succ_end(*I))
708         Updates.push_back({DominatorTree::Insert, *I, DestBB});
709     }
710   }
711
712   // Zap anything that took the address of DestBB.  Not doing this will give the
713   // address an invalid value.
714   if (DestBB->hasAddressTaken()) {
715     BlockAddress *BA = BlockAddress::get(DestBB);
716     Constant *Replacement =
717       ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BA->getContext()), 1);
718     BA->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getIntToPtr(Replacement,
719                                                      BA->getType()));
720     BA->destroyConstant();
721   }
722
723   // Anything that branched to PredBB now branches to DestBB.
724   PredBB->replaceAllUsesWith(DestBB);
725
726   // Splice all the instructions from PredBB to DestBB.
727   PredBB->getTerminator()->eraseFromParent();
728   DestBB->getInstList().splice(DestBB->begin(), PredBB->getInstList());
729   new UnreachableInst(PredBB->getContext(), PredBB);
730
731   // If the PredBB is the entry block of the function, move DestBB up to
732   // become the entry block after we erase PredBB.
733   if (ReplaceEntryBB)
734     DestBB->moveAfter(PredBB);
735
736   if (DTU) {
737     assert(PredBB->getInstList().size() == 1 &&
738            isa<UnreachableInst>(PredBB->getTerminator()) &&
739            "The successor list of PredBB isn't empty before "
740            "applying corresponding DTU updates.");
741     DTU->applyUpdatesPermissive(Updates);
742     DTU->deleteBB(PredBB);
743     // Recalculation of DomTree is needed when updating a forward DomTree and
744     // the Entry BB is replaced.
745     if (ReplaceEntryBB && DTU->hasDomTree()) {
746       // The entry block was removed and there is no external interface for
747       // the dominator tree to be notified of this change. In this corner-case
748       // we recalculate the entire tree.
749       DTU->recalculate(*(DestBB->getParent()));
750     }
751   }
752
753   else {
754     PredBB->eraseFromParent(); // Nuke BB if DTU is nullptr.
755   }
756 }
757
758 /// CanMergeValues - Return true if we can choose one of these values to use
759 /// in place of the other. Note that we will always choose the non-undef
760 /// value to keep.
761 static bool CanMergeValues(Value *First, Value *Second) {
762   return First == Second || isa<UndefValue>(First) || isa<UndefValue>(Second);
763 }
764
765 /// CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
766 /// almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into Succ.
767 ///
768 /// Assumption: Succ is the single successor for BB.
769 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
770   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
771
772   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Looking to fold " << BB->getName() << " into "
773                     << Succ->getName() << "\n");
774   // Shortcut, if there is only a single predecessor it must be BB and merging
775   // is always safe
776   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
777
778   // Make a list of the predecessors of BB
779   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
780
781   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
782   // merging these blocks
783   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
784     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
785
786     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
787     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
788     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
789     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
790     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
791       for (unsigned PI = 0, PE = PN->getNumIncomingValues(); PI != PE; ++PI) {
792         BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(PI);
793         if (BBPreds.count(IBB) &&
794             !CanMergeValues(BBPN->getIncomingValueForBlock(IBB),
795                             PN->getIncomingValue(PI))) {
796           LLVM_DEBUG(dbgs()
797                      << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in "
798                      << Succ->getName() << " is conflicting with "
799                      << BBPN->getName() << " with regard to common predecessor "
800                      << IBB->getName() << "\n");
801           return false;
802         }
803       }
804     } else {
805       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
806       for (unsigned PI = 0, PE = PN->getNumIncomingValues(); PI != PE; ++PI) {
807         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
808         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
809         // of the block.
810         BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(PI);
811         if (BBPreds.count(IBB) &&
812             !CanMergeValues(Val, PN->getIncomingValue(PI))) {
813           LLVM_DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName()
814                             << " in " << Succ->getName()
815                             << " is conflicting with regard to common "
816                             << "predecessor " << IBB->getName() << "\n");
817           return false;
818         }
819       }
820     }
821   }
822
823   return true;
824 }
825
826 using PredBlockVector = SmallVector<BasicBlock *, 16>;
827 using IncomingValueMap = DenseMap<BasicBlock *, Value *>;
828
829 /// Determines the value to use as the phi node input for a block.
830 ///
831 /// Select between \p OldVal any value that we know flows from \p BB
832 /// to a particular phi on the basis of which one (if either) is not
833 /// undef. Update IncomingValues based on the selected value.
834 ///
835 /// \param OldVal The value we are considering selecting.
836 /// \param BB The block that the value flows in from.
837 /// \param IncomingValues A map from block-to-value for other phi inputs
838 /// that we have examined.
839 ///
840 /// \returns the selected value.
841 static Value *selectIncomingValueForBlock(Value *OldVal, BasicBlock *BB,
842                                           IncomingValueMap &IncomingValues) {
843   if (!isa<UndefValue>(OldVal)) {
844     assert((!IncomingValues.count(BB) ||
845             IncomingValues.find(BB)->second == OldVal) &&
846            "Expected OldVal to match incoming value from BB!");
847
848     IncomingValues.insert(std::make_pair(BB, OldVal));
849     return OldVal;
850   }
851
852   IncomingValueMap::const_iterator It = IncomingValues.find(BB);
853   if (It != IncomingValues.end()) return It->second;
854
855   return OldVal;
856 }
857
858 /// Create a map from block to value for the operands of a
859 /// given phi.
860 ///
861 /// Create a map from block to value for each non-undef value flowing
862 /// into \p PN.
863 ///
864 /// \param PN The phi we are collecting the map for.
865 /// \param IncomingValues [out] The map from block to value for this phi.
866 static void gatherIncomingValuesToPhi(PHINode *PN,
867                                       IncomingValueMap &IncomingValues) {
868   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
869     BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
870     Value *V = PN->getIncomingValue(i);
871
872     if (!isa<UndefValue>(V))
873       IncomingValues.insert(std::make_pair(BB, V));
874   }
875 }
876
877 /// Replace the incoming undef values to a phi with the values
878 /// from a block-to-value map.
879 ///
880 /// \param PN The phi we are replacing the undefs in.
881 /// \param IncomingValues A map from block to value.
882 static void replaceUndefValuesInPhi(PHINode *PN,
883                                     const IncomingValueMap &IncomingValues) {
884   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
885     Value *V = PN->getIncomingValue(i);
886
887     if (!isa<UndefValue>(V)) continue;
888
889     BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
890     IncomingValueMap::const_iterator It = IncomingValues.find(BB);
891     if (It == IncomingValues.end()) continue;
892
893     PN->setIncomingValue(i, It->second);
894   }
895 }
896
897 /// Replace a value flowing from a block to a phi with
898 /// potentially multiple instances of that value flowing from the
899 /// block's predecessors to the phi.
900 ///
901 /// \param BB The block with the value flowing into the phi.
902 /// \param BBPreds The predecessors of BB.
903 /// \param PN The phi that we are updating.
904 static void redirectValuesFromPredecessorsToPhi(BasicBlock *BB,
905                                                 const PredBlockVector &BBPreds,
906                                                 PHINode *PN) {
907   Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
908   assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
909
910   IncomingValueMap IncomingValues;
911
912   // We are merging two blocks - BB, and the block containing PN - and
913   // as a result we need to redirect edges from the predecessors of BB
914   // to go to the block containing PN, and update PN
915   // accordingly. Since we allow merging blocks in the case where the
916   // predecessor and successor blocks both share some predecessors,
917   // and where some of those common predecessors might have undef
918   // values flowing into PN, we want to rewrite those values to be
919   // consistent with the non-undef values.
920
921   gatherIncomingValuesToPhi(PN, IncomingValues);
922
923   // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
924   // in the PHI node are the entries from the old PHI.
925   if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
926     PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
927     for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
928       // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
929       // have common predecessors, we could end up with a phi node with
930       // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
931       // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
932       // simplifying the corresponding conditional branch).
933       BasicBlock *PredBB = OldValPN->getIncomingBlock(i);
934       Value *PredVal = OldValPN->getIncomingValue(i);
935       Value *Selected = selectIncomingValueForBlock(PredVal, PredBB,
936                                                     IncomingValues);
937
938       // And add a new incoming value for this predecessor for the
939       // newly retargeted branch.
940       PN->addIncoming(Selected, PredBB);
941     }
942   } else {
943     for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i) {
944       // Update existing incoming values in PN for this
945       // predecessor of BB.
946       BasicBlock *PredBB = BBPreds[i];
947       Value *Selected = selectIncomingValueForBlock(OldVal, PredBB,
948                                                     IncomingValues);
949
950       // And add a new incoming value for this predecessor for the
951       // newly retargeted branch.
952       PN->addIncoming(Selected, PredBB);
953     }
954   }
955
956   replaceUndefValuesInPhi(PN, IncomingValues);
957 }
958
959 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB is known to contain an
960 /// unconditional branch, and contains no instructions other than PHI nodes,
961 /// potential side-effect free intrinsics and the branch.  If possible,
962 /// eliminate BB by rewriting all the predecessors to branch to the successor
963 /// block and return true.  If we can't transform, return false.
964 bool llvm::TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB,
965                                                    DomTreeUpdater *DTU) {
966   assert(BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
967          "TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock called on entry block!");
968
969   // We can't eliminate infinite loops.
970   BasicBlock *Succ = cast<BranchInst>(BB->getTerminator())->getSuccessor(0);
971   if (BB == Succ) return false;
972
973   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
974   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
975   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
976
977   // Check for cases where Succ has multiple predecessors and a PHI node in BB
978   // has uses which will not disappear when the PHI nodes are merged.  It is
979   // possible to handle such cases, but difficult: it requires checking whether
980   // BB dominates Succ, which is non-trivial to calculate in the case where
981   // Succ has multiple predecessors.  Also, it requires checking whether
982   // constructing the necessary self-referential PHI node doesn't introduce any
983   // conflicts; this isn't too difficult, but the previous code for doing this
984   // was incorrect.
985   //
986   // Note that if this check finds a live use, BB dominates Succ, so BB is
987   // something like a loop pre-header (or rarely, a part of an irreducible CFG);
988   // folding the branch isn't profitable in that case anyway.
989   if (!Succ->getSinglePredecessor()) {
990     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
991     while (isa<PHINode>(*BBI)) {
992       for (Use &U : BBI->uses()) {
993         if (PHINode* PN = dyn_cast<PHINode>(U.getUser())) {
994           if (PN->getIncomingBlock(U) != BB)
995             return false;
996         } else {
997           return false;
998         }
999       }
1000       ++BBI;
1001     }
1002   }
1003
1004   // We cannot fold the block if it's a branch to an already present callbr
1005   // successor because that creates duplicate successors.
1006   for (auto I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
1007     if (auto *CBI = dyn_cast<CallBrInst>((*I)->getTerminator())) {
1008       if (Succ == CBI->getDefaultDest())
1009         return false;
1010       for (unsigned i = 0, e = CBI->getNumIndirectDests(); i != e; ++i)
1011         if (Succ == CBI->getIndirectDest(i))
1012           return false;
1013     }
1014   }
1015
1016   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Killing Trivial BB: \n" << *BB);
1017
1018   SmallVector<DominatorTree::UpdateType, 32> Updates;
1019   if (DTU) {
1020     Updates.push_back({DominatorTree::Delete, BB, Succ});
1021     // All predecessors of BB will be moved to Succ.
1022     for (auto I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
1023       Updates.push_back({DominatorTree::Delete, *I, BB});
1024       // This predecessor of BB may already have Succ as a successor.
1025       if (llvm::find(successors(*I), Succ) == succ_end(*I))
1026         Updates.push_back({DominatorTree::Insert, *I, Succ});
1027     }
1028   }
1029
1030   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
1031     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
1032     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
1033     //
1034     const PredBlockVector BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
1035
1036     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
1037     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
1038       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1039
1040       redirectValuesFromPredecessorsToPhi(BB, BBPreds, PN);
1041     }
1042   }
1043
1044   if (Succ->getSinglePredecessor()) {
1045     // BB is the only predecessor of Succ, so Succ will end up with exactly
1046     // the same predecessors BB had.
1047
1048     // Copy over any phi, debug or lifetime instruction.
1049     BB->getTerminator()->eraseFromParent();
1050     Succ->getInstList().splice(Succ->getFirstNonPHI()->getIterator(),
1051                                BB->getInstList());
1052   } else {
1053     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
1054       // We explicitly check for such uses in CanPropagatePredecessorsForPHIs.
1055       assert(PN->use_empty() && "There shouldn't be any uses here!");
1056       PN->eraseFromParent();
1057     }
1058   }
1059
1060   // If the unconditional branch we replaced contains llvm.loop metadata, we
1061   // add the metadata to the branch instructions in the predecessors.
1062   unsigned LoopMDKind = BB->getContext().getMDKindID("llvm.loop");
1063   Instruction *TI = BB->getTerminator();
1064   if (TI)
1065     if (MDNode *LoopMD = TI->getMetadata(LoopMDKind))
1066       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
1067         BasicBlock *Pred = *PI;
1068         Pred->getTerminator()->setMetadata(LoopMDKind, LoopMD);
1069       }
1070
1071   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
1072   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
1073   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
1074
1075   // Clear the successor list of BB to match updates applying to DTU later.
1076   if (BB->getTerminator())
1077     BB->getInstList().pop_back();
1078   new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
1079   assert(succ_empty(BB) && "The successor list of BB isn't empty before "
1080                            "applying corresponding DTU updates.");
1081
1082   if (DTU) {
1083     DTU->applyUpdatesPermissive(Updates);
1084     DTU->deleteBB(BB);
1085   } else {
1086     BB->eraseFromParent(); // Delete the old basic block.
1087   }
1088   return true;
1089 }
1090
1091 /// EliminateDuplicatePHINodes - Check for and eliminate duplicate PHI
1092 /// nodes in this block. This doesn't try to be clever about PHI nodes
1093 /// which differ only in the order of the incoming values, but instcombine
1094 /// orders them so it usually won't matter.
1095 bool llvm::EliminateDuplicatePHINodes(BasicBlock *BB) {
1096   // This implementation doesn't currently consider undef operands
1097   // specially. Theoretically, two phis which are identical except for
1098   // one having an undef where the other doesn't could be collapsed.
1099
1100   struct PHIDenseMapInfo {
1101     static PHINode *getEmptyKey() {
1102       return DenseMapInfo<PHINode *>::getEmptyKey();
1103     }
1104
1105     static PHINode *getTombstoneKey() {
1106       return DenseMapInfo<PHINode *>::getTombstoneKey();
1107     }
1108
1109     static unsigned getHashValue(PHINode *PN) {
1110       // Compute a hash value on the operands. Instcombine will likely have
1111       // sorted them, which helps expose duplicates, but we have to check all
1112       // the operands to be safe in case instcombine hasn't run.
1113       return static_cast<unsigned>(hash_combine(
1114           hash_combine_range(PN->value_op_begin(), PN->value_op_end()),
1115           hash_combine_range(PN->block_begin(), PN->block_end())));
1116     }
1117
1118     static bool isEqual(PHINode *LHS, PHINode *RHS) {
1119       if (LHS == getEmptyKey() || LHS == getTombstoneKey() ||
1120           RHS == getEmptyKey() || RHS == getTombstoneKey())
1121         return LHS == RHS;
1122       return LHS->isIdenticalTo(RHS);
1123     }
1124   };
1125
1126   // Set of unique PHINodes.
1127   DenseSet<PHINode *, PHIDenseMapInfo> PHISet;
1128
1129   // Examine each PHI.
1130   bool Changed = false;
1131   for (auto I = BB->begin(); PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I++);) {
1132     auto Inserted = PHISet.insert(PN);
1133     if (!Inserted.second) {
1134       // A duplicate. Replace this PHI with its duplicate.
1135       PN->replaceAllUsesWith(*Inserted.first);
1136       PN->eraseFromParent();
1137       Changed = true;
1138
1139       // The RAUW can change PHIs that we already visited. Start over from the
1140       // beginning.
1141       PHISet.clear();
1142       I = BB->begin();
1143     }
1144   }
1145
1146   return Changed;
1147 }
1148
1149 /// enforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
1150 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
1151 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
1152 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
1153 /// their preferred alignment from the beginning.
1154 static unsigned enforceKnownAlignment(Value *V, unsigned Align,
1155                                       unsigned PrefAlign,
1156                                       const DataLayout &DL) {
1157   assert(PrefAlign > Align);
1158
1159   V = V->stripPointerCasts();
1160
1161   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
1162     // TODO: ideally, computeKnownBits ought to have used
1163     // AllocaInst::getAlignment() in its computation already, making
1164     // the below max redundant. But, as it turns out,
1165     // stripPointerCasts recurses through infinite layers of bitcasts,
1166     // while computeKnownBits is not allowed to traverse more than 6
1167     // levels.
1168     Align = std::max(AI->getAlignment(), Align);
1169     if (PrefAlign <= Align)
1170       return Align;
1171
1172     // If the preferred alignment is greater than the natural stack alignment
1173     // then don't round up. This avoids dynamic stack realignment.
1174     if (DL.exceedsNaturalStackAlignment(PrefAlign))
1175       return Align;
1176     AI->setAlignment(PrefAlign);
1177     return PrefAlign;
1178   }
1179
1180   if (auto *GO = dyn_cast<GlobalObject>(V)) {
1181     // TODO: as above, this shouldn't be necessary.
1182     Align = std::max(GO->getAlignment(), Align);
1183     if (PrefAlign <= Align)
1184       return Align;
1185
1186     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
1187     // of the global.  If the memory we set aside for the global may not be the
1188     // memory used by the final program then it is impossible for us to reliably
1189     // enforce the preferred alignment.
1190     if (!GO->canIncreaseAlignment())
1191       return Align;
1192
1193     GO->setAlignment(PrefAlign);
1194     return PrefAlign;
1195   }
1196
1197   return Align;
1198 }
1199
1200 unsigned llvm::getOrEnforceKnownAlignment(Value *V, unsigned PrefAlign,
1201                                           const DataLayout &DL,
1202                                           const Instruction *CxtI,
1203                                           AssumptionCache *AC,
1204                                           const DominatorTree *DT) {
1205   assert(V->getType()->isPointerTy() &&
1206          "getOrEnforceKnownAlignment expects a pointer!");
1207
1208   KnownBits Known = computeKnownBits(V, DL, 0, AC, CxtI, DT);
1209   unsigned TrailZ = Known.countMinTrailingZeros();
1210
1211   // Avoid trouble with ridiculously large TrailZ values, such as
1212   // those computed from a null pointer.
1213   TrailZ = std::min(TrailZ, unsigned(sizeof(unsigned) * CHAR_BIT - 1));
1214
1215   unsigned Align = 1u << std::min(Known.getBitWidth() - 1, TrailZ);
1216
1217   // LLVM doesn't support alignments larger than this currently.
1218   Align = std::min(Align, +Value::MaximumAlignment);
1219
1220   if (PrefAlign > Align)
1221     Align = enforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign, DL);
1222
1223   // We don't need to make any adjustment.
1224   return Align;
1225 }
1226
1227 ///===---------------------------------------------------------------------===//
1228 ///  Dbg Intrinsic utilities
1229 ///
1230
1231 /// See if there is a dbg.value intrinsic for DIVar before I.
1232 static bool LdStHasDebugValue(DILocalVariable *DIVar, DIExpression *DIExpr,
1233                               Instruction *I) {
1234   // Since we can't guarantee that the original dbg.declare instrinsic
1235   // is removed by LowerDbgDeclare(), we need to make sure that we are
1236   // not inserting the same dbg.value intrinsic over and over.
1237   BasicBlock::InstListType::iterator PrevI(I);
1238   if (PrevI != I->getParent()->getInstList().begin()) {
1239     --PrevI;
1240     if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(PrevI))
1241       if (DVI->getValue() == I->getOperand(0) &&
1242           DVI->getVariable() == DIVar &&
1243           DVI->getExpression() == DIExpr)
1244         return true;
1245   }
1246   return false;
1247 }
1248
1249 /// See if there is a dbg.value intrinsic for DIVar for the PHI node.
1250 static bool PhiHasDebugValue(DILocalVariable *DIVar,
1251                              DIExpression *DIExpr,
1252                              PHINode *APN) {
1253   // Since we can't guarantee that the original dbg.declare instrinsic
1254   // is removed by LowerDbgDeclare(), we need to make sure that we are
1255   // not inserting the same dbg.value intrinsic over and over.
1256   SmallVector<DbgValueInst *, 1> DbgValues;
1257   findDbgValues(DbgValues, APN);
1258   for (auto *DVI : DbgValues) {
1259     assert(DVI->getValue() == APN);
1260     if ((DVI->getVariable() == DIVar) && (DVI->getExpression() == DIExpr))
1261       return true;
1262   }
1263   return false;
1264 }
1265
1266 /// Check if the alloc size of \p ValTy is large enough to cover the variable
1267 /// (or fragment of the variable) described by \p DII.
1268 ///
1269 /// This is primarily intended as a helper for the different
1270 /// ConvertDebugDeclareToDebugValue functions. The dbg.declare/dbg.addr that is
1271 /// converted describes an alloca'd variable, so we need to use the
1272 /// alloc size of the value when doing the comparison. E.g. an i1 value will be
1273 /// identified as covering an n-bit fragment, if the store size of i1 is at
1274 /// least n bits.
1275 static bool valueCoversEntireFragment(Type *ValTy, DbgVariableIntrinsic *DII) {
1276   const DataLayout &DL = DII->getModule()->getDataLayout();
1277   uint64_t ValueSize = DL.getTypeAllocSizeInBits(ValTy);
1278   if (auto FragmentSize = DII->getFragmentSizeInBits())
1279     return ValueSize >= *FragmentSize;
1280   // We can't always calculate the size of the DI variable (e.g. if it is a
1281   // VLA). Try to use the size of the alloca that the dbg intrinsic describes
1282   // intead.
1283   if (DII->isAddressOfVariable())
1284     if (auto *AI = dyn_cast_or_null<AllocaInst>(DII->getVariableLocation()))
1285       if (auto FragmentSize = AI->getAllocationSizeInBits(DL))
1286         return ValueSize >= *FragmentSize;
1287   // Could not determine size of variable. Conservatively return false.
1288   return false;
1289 }
1290
1291 /// Produce a DebugLoc to use for each dbg.declare/inst pair that are promoted
1292 /// to a dbg.value. Because no machine insts can come from debug intrinsics,
1293 /// only the scope and inlinedAt is significant. Zero line numbers are used in
1294 /// case this DebugLoc leaks into any adjacent instructions.
1295 static DebugLoc getDebugValueLoc(DbgVariableIntrinsic *DII, Instruction *Src) {
1296   // Original dbg.declare must have a location.
1297   DebugLoc DeclareLoc = DII->getDebugLoc();
1298   MDNode *Scope = DeclareLoc.getScope();
1299   DILocation *InlinedAt = DeclareLoc.getInlinedAt();
1300   // Produce an unknown location with the correct scope / inlinedAt fields.
1301   return DebugLoc::get(0, 0, Scope, InlinedAt);
1302 }
1303
1304 /// Inserts a llvm.dbg.value intrinsic before a store to an alloca'd value
1305 /// that has an associated llvm.dbg.declare or llvm.dbg.addr intrinsic.
1306 void llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgVariableIntrinsic *DII,
1307                                            StoreInst *SI, DIBuilder &Builder) {
1308   assert(DII->isAddressOfVariable());
1309   auto *DIVar = DII->getVariable();
1310   assert(DIVar && "Missing variable");
1311   auto *DIExpr = DII->getExpression();
1312   Value *DV = SI->getValueOperand();
1313
1314   DebugLoc NewLoc = getDebugValueLoc(DII, SI);
1315
1316   if (!valueCoversEntireFragment(DV->getType(), DII)) {
1317     // FIXME: If storing to a part of the variable described by the dbg.declare,
1318     // then we want to insert a dbg.value for the corresponding fragment.
1319     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Failed to convert dbg.declare to dbg.value: "
1320                       << *DII << '\n');
1321     // For now, when there is a store to parts of the variable (but we do not
1322     // know which part) we insert an dbg.value instrinsic to indicate that we
1323     // know nothing about the variable's content.
1324     DV = UndefValue::get(DV->getType());
1325     if (!LdStHasDebugValue(DIVar, DIExpr, SI))
1326       Builder.insertDbgValueIntrinsic(DV, DIVar, DIExpr, NewLoc, SI);
1327     return;
1328   }
1329
1330   if (!LdStHasDebugValue(DIVar, DIExpr, SI))
1331     Builder.insertDbgValueIntrinsic(DV, DIVar, DIExpr, NewLoc, SI);
1332 }
1333
1334 /// Inserts a llvm.dbg.value intrinsic before a load of an alloca'd value
1335 /// that has an associated llvm.dbg.declare or llvm.dbg.addr intrinsic.
1336 void llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgVariableIntrinsic *DII,
1337                                            LoadInst *LI, DIBuilder &Builder) {
1338   auto *DIVar = DII->getVariable();
1339   auto *DIExpr = DII->getExpression();
1340   assert(DIVar && "Missing variable");
1341
1342   if (LdStHasDebugValue(DIVar, DIExpr, LI))
1343     return;
1344
1345   if (!valueCoversEntireFragment(LI->getType(), DII)) {
1346     // FIXME: If only referring to a part of the variable described by the
1347     // dbg.declare, then we want to insert a dbg.value for the corresponding
1348     // fragment.
1349     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Failed to convert dbg.declare to dbg.value: "
1350                       << *DII << '\n');
1351     return;
1352   }
1353
1354   DebugLoc NewLoc = getDebugValueLoc(DII, nullptr);
1355
1356   // We are now tracking the loaded value instead of the address. In the
1357   // future if multi-location support is added to the IR, it might be
1358   // preferable to keep tracking both the loaded value and the original
1359   // address in case the alloca can not be elided.
1360   Instruction *DbgValue = Builder.insertDbgValueIntrinsic(
1361       LI, DIVar, DIExpr, NewLoc, (Instruction *)nullptr);
1362   DbgValue->insertAfter(LI);
1363 }
1364
1365 /// Inserts a llvm.dbg.value intrinsic after a phi that has an associated
1366 /// llvm.dbg.declare or llvm.dbg.addr intrinsic.
1367 void llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgVariableIntrinsic *DII,
1368                                            PHINode *APN, DIBuilder &Builder) {
1369   auto *DIVar = DII->getVariable();
1370   auto *DIExpr = DII->getExpression();
1371   assert(DIVar && "Missing variable");
1372
1373   if (PhiHasDebugValue(DIVar, DIExpr, APN))
1374     return;
1375
1376   if (!valueCoversEntireFragment(APN->getType(), DII)) {
1377     // FIXME: If only referring to a part of the variable described by the
1378     // dbg.declare, then we want to insert a dbg.value for the corresponding
1379     // fragment.
1380     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Failed to convert dbg.declare to dbg.value: "
1381                       << *DII << '\n');
1382     return;
1383   }
1384
1385   BasicBlock *BB = APN->getParent();
1386   auto InsertionPt = BB->getFirstInsertionPt();
1387
1388   DebugLoc NewLoc = getDebugValueLoc(DII, nullptr);
1389
1390   // The block may be a catchswitch block, which does not have a valid
1391   // insertion point.
1392   // FIXME: Insert dbg.value markers in the successors when appropriate.
1393   if (InsertionPt != BB->end())
1394     Builder.insertDbgValueIntrinsic(APN, DIVar, DIExpr, NewLoc, &*InsertionPt);
1395 }
1396
1397 /// Determine whether this alloca is either a VLA or an array.
1398 static bool isArray(AllocaInst *AI) {
1399   return AI->isArrayAllocation() ||
1400     AI->getType()->getElementType()->isArrayTy();
1401 }
1402
1403 /// LowerDbgDeclare - Lowers llvm.dbg.declare intrinsics into appropriate set
1404 /// of llvm.dbg.value intrinsics.
1405 bool llvm::LowerDbgDeclare(Function &F) {
1406   DIBuilder DIB(*F.getParent(), /*AllowUnresolved*/ false);
1407   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> Dbgs;
1408   for (auto &FI : F)
1409     for (Instruction &BI : FI)
1410       if (auto DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(&BI))
1411         Dbgs.push_back(DDI);
1412
1413   if (Dbgs.empty())
1414     return false;
1415
1416   for (auto &I : Dbgs) {
1417     DbgDeclareInst *DDI = I;
1418     AllocaInst *AI = dyn_cast_or_null<AllocaInst>(DDI->getAddress());
1419     // If this is an alloca for a scalar variable, insert a dbg.value
1420     // at each load and store to the alloca and erase the dbg.declare.
1421     // The dbg.values allow tracking a variable even if it is not
1422     // stored on the stack, while the dbg.declare can only describe
1423     // the stack slot (and at a lexical-scope granularity). Later
1424     // passes will attempt to elide the stack slot.
1425     if (!AI || isArray(AI))
1426       continue;
1427
1428     // A volatile load/store means that the alloca can't be elided anyway.
1429     if (llvm::any_of(AI->users(), [](User *U) -> bool {
1430           if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U))
1431             return LI->isVolatile();
1432           if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U))
1433             return SI->isVolatile();
1434           return false;
1435         }))
1436       continue;
1437
1438     for (auto &AIUse : AI->uses()) {
1439       User *U = AIUse.getUser();
1440       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
1441         if (AIUse.getOperandNo() == 1)
1442           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
1443       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
1444         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
1445       } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
1446         // This is a call by-value or some other instruction that takes a
1447         // pointer to the variable. Insert a *value* intrinsic that describes
1448         // the variable by dereferencing the alloca.
1449         DebugLoc NewLoc = getDebugValueLoc(DDI, nullptr);
1450         auto *DerefExpr =
1451             DIExpression::append(DDI->getExpression(), dwarf::DW_OP_deref);
1452         DIB.insertDbgValueIntrinsic(AI, DDI->getVariable(), DerefExpr, NewLoc,
1453                                     CI);
1454       }
1455     }
1456     DDI->eraseFromParent();
1457   }
1458   return true;
1459 }
1460
1461 /// Propagate dbg.value intrinsics through the newly inserted PHIs.
1462 void llvm::insertDebugValuesForPHIs(BasicBlock *BB,
1463                                     SmallVectorImpl<PHINode *> &InsertedPHIs) {
1464   assert(BB && "No BasicBlock to clone dbg.value(s) from.");
1465   if (InsertedPHIs.size() == 0)
1466     return;
1467
1468   // Map existing PHI nodes to their dbg.values.
1469   ValueToValueMapTy DbgValueMap;
1470   for (auto &I : *BB) {
1471     if (auto DbgII = dyn_cast<DbgVariableIntrinsic>(&I)) {
1472       if (auto *Loc = dyn_cast_or_null<PHINode>(DbgII->getVariableLocation()))
1473         DbgValueMap.insert({Loc, DbgII});
1474     }
1475   }
1476   if (DbgValueMap.size() == 0)
1477     return;
1478
1479   // Then iterate through the new PHIs and look to see if they use one of the
1480   // previously mapped PHIs. If so, insert a new dbg.value intrinsic that will
1481   // propagate the info through the new PHI.
1482   LLVMContext &C = BB->getContext();
1483   for (auto PHI : InsertedPHIs) {
1484     BasicBlock *Parent = PHI->getParent();
1485     // Avoid inserting an intrinsic into an EH block.
1486     if (Parent->getFirstNonPHI()->isEHPad())
1487       continue;
1488     auto PhiMAV = MetadataAsValue::get(C, ValueAsMetadata::get(PHI));
1489     for (auto VI : PHI->operand_values()) {
1490       auto V = DbgValueMap.find(VI);
1491       if (V != DbgValueMap.end()) {
1492         auto *DbgII = cast<DbgVariableIntrinsic>(V->second);
1493         Instruction *NewDbgII = DbgII->clone();
1494         NewDbgII->setOperand(0, PhiMAV);
1495         auto InsertionPt = Parent->getFirstInsertionPt();
1496         assert(InsertionPt != Parent->end() && "Ill-formed basic block");
1497         NewDbgII->insertBefore(&*InsertionPt);
1498       }
1499     }
1500   }
1501 }
1502
1503 /// Finds all intrinsics declaring local variables as living in the memory that
1504 /// 'V' points to. This may include a mix of dbg.declare and
1505 /// dbg.addr intrinsics.
1506 TinyPtrVector<DbgVariableIntrinsic *> llvm::FindDbgAddrUses(Value *V) {
1507   // This function is hot. Check whether the value has any metadata to avoid a
1508   // DenseMap lookup.
1509   if (!V->isUsedByMetadata())
1510     return {};
1511   auto *L = LocalAsMetadata::getIfExists(V);
1512   if (!L)
1513     return {};
1514   auto *MDV = MetadataAsValue::getIfExists(V->getContext(), L);
1515   if (!MDV)
1516     return {};
1517
1518   TinyPtrVector<DbgVariableIntrinsic *> Declares;
1519   for (User *U : MDV->users()) {
1520     if (auto *DII = dyn_cast<DbgVariableIntrinsic>(U))
1521       if (DII->isAddressOfVariable())
1522         Declares.push_back(DII);
1523   }
1524
1525   return Declares;
1526 }
1527
1528 void llvm::findDbgValues(SmallVectorImpl<DbgValueInst *> &DbgValues, Value *V) {
1529   // This function is hot. Check whether the value has any metadata to avoid a
1530   // DenseMap lookup.
1531   if (!V->isUsedByMetadata())
1532     return;
1533   if (auto *L = LocalAsMetadata::getIfExists(V))
1534     if (auto *MDV = MetadataAsValue::getIfExists(V->getContext(), L))
1535       for (User *U : MDV->users())
1536         if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(U))
1537           DbgValues.push_back(DVI);
1538 }
1539
1540 void llvm::findDbgUsers(SmallVectorImpl<DbgVariableIntrinsic *> &DbgUsers,
1541                         Value *V) {
1542   // This function is hot. Check whether the value has any metadata to avoid a
1543   // DenseMap lookup.
1544   if (!V->isUsedByMetadata())
1545     return;
1546   if (auto *L = LocalAsMetadata::getIfExists(V))
1547     if (auto *MDV = MetadataAsValue::getIfExists(V->getContext(), L))
1548       for (User *U : MDV->users())
1549         if (DbgVariableIntrinsic *DII = dyn_cast<DbgVariableIntrinsic>(U))
1550           DbgUsers.push_back(DII);
1551 }
1552
1553 bool llvm::replaceDbgDeclare(Value *Address, Value *NewAddress,
1554                              Instruction *InsertBefore, DIBuilder &Builder,
1555                              uint8_t DIExprFlags, int Offset) {
1556   auto DbgAddrs = FindDbgAddrUses(Address);
1557   for (DbgVariableIntrinsic *DII : DbgAddrs) {
1558     DebugLoc Loc = DII->getDebugLoc();
1559     auto *DIVar = DII->getVariable();
1560     auto *DIExpr = DII->getExpression();
1561     assert(DIVar && "Missing variable");
1562     DIExpr = DIExpression::prepend(DIExpr, DIExprFlags, Offset);
1563     // Insert llvm.dbg.declare immediately before InsertBefore, and remove old
1564     // llvm.dbg.declare.
1565     Builder.insertDeclare(NewAddress, DIVar, DIExpr, Loc, InsertBefore);
1566     if (DII == InsertBefore)
1567       InsertBefore = InsertBefore->getNextNode();
1568     DII->eraseFromParent();
1569   }
1570   return !DbgAddrs.empty();
1571 }
1572
1573 bool llvm::replaceDbgDeclareForAlloca(AllocaInst *AI, Value *NewAllocaAddress,
1574                                       DIBuilder &Builder, uint8_t DIExprFlags,
1575                                       int Offset) {
1576   return replaceDbgDeclare(AI, NewAllocaAddress, AI->getNextNode(), Builder,
1577                            DIExprFlags, Offset);
1578 }
1579
1580 static void replaceOneDbgValueForAlloca(DbgValueInst *DVI, Value *NewAddress,
1581                                         DIBuilder &Builder, int Offset) {
1582   DebugLoc Loc = DVI->getDebugLoc();
1583   auto *DIVar = DVI->getVariable();
1584   auto *DIExpr = DVI->getExpression();
1585   assert(DIVar && "Missing variable");
1586
1587   // This is an alloca-based llvm.dbg.value. The first thing it should do with
1588   // the alloca pointer is dereference it. Otherwise we don't know how to handle
1589   // it and give up.
1590   if (!DIExpr || DIExpr->getNumElements() < 1 ||
1591       DIExpr->getElement(0) != dwarf::DW_OP_deref)
1592     return;
1593
1594   // Insert the offset immediately after the first deref.
1595   // We could just change the offset argument of dbg.value, but it's unsigned...
1596   if (Offset) {
1597     SmallVector<uint64_t, 4> Ops;
1598     Ops.push_back(dwarf::DW_OP_deref);
1599     DIExpression::appendOffset(Ops, Offset);
1600     Ops.append(DIExpr->elements_begin() + 1, DIExpr->elements_end());
1601     DIExpr = Builder.createExpression(Ops);
1602   }
1603
1604   Builder.insertDbgValueIntrinsic(NewAddress, DIVar, DIExpr, Loc, DVI);
1605   DVI->eraseFromParent();
1606 }
1607
1608 void llvm::replaceDbgValueForAlloca(AllocaInst *AI, Value *NewAllocaAddress,
1609                                     DIBuilder &Builder, int Offset) {
1610   if (auto *L = LocalAsMetadata::getIfExists(AI))
1611     if (auto *MDV = MetadataAsValue::getIfExists(AI->getContext(), L))
1612       for (auto UI = MDV->use_begin(), UE = MDV->use_end(); UI != UE;) {
1613         Use &U = *UI++;
1614         if (auto *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(U.getUser()))
1615           replaceOneDbgValueForAlloca(DVI, NewAllocaAddress, Builder, Offset);
1616       }
1617 }
1618
1619 /// Wrap \p V in a ValueAsMetadata instance.
1620 static MetadataAsValue *wrapValueInMetadata(LLVMContext &C, Value *V) {
1621   return MetadataAsValue::get(C, ValueAsMetadata::get(V));
1622 }
1623
1624 bool llvm::salvageDebugInfo(Instruction &I) {
1625   SmallVector<DbgVariableIntrinsic *, 1> DbgUsers;
1626   findDbgUsers(DbgUsers, &I);
1627   if (DbgUsers.empty())
1628     return false;
1629
1630   return salvageDebugInfoForDbgValues(I, DbgUsers);
1631 }
1632
1633 bool llvm::salvageDebugInfoForDbgValues(
1634     Instruction &I, ArrayRef<DbgVariableIntrinsic *> DbgUsers) {
1635   auto &Ctx = I.getContext();
1636   auto wrapMD = [&](Value *V) { return wrapValueInMetadata(Ctx, V); };
1637
1638   for (auto *DII : DbgUsers) {
1639     // Do not add DW_OP_stack_value for DbgDeclare and DbgAddr, because they
1640     // are implicitly pointing out the value as a DWARF memory location
1641     // description.
1642     bool StackValue = isa<DbgValueInst>(DII);
1643
1644     DIExpression *DIExpr =
1645         salvageDebugInfoImpl(I, DII->getExpression(), StackValue);
1646
1647     // salvageDebugInfoImpl should fail on examining the first element of
1648     // DbgUsers, or none of them.
1649     if (!DIExpr)
1650       return false;
1651
1652     DII->setOperand(0, wrapMD(I.getOperand(0)));
1653     DII->setOperand(2, MetadataAsValue::get(Ctx, DIExpr));
1654     LLVM_DEBUG(dbgs() << "SALVAGE: " << *DII << '\n');
1655   }
1656
1657   return true;
1658 }
1659
1660 DIExpression *llvm::salvageDebugInfoImpl(Instruction &I,
1661                                          DIExpression *SrcDIExpr,
1662                                          bool WithStackValue) {
1663   auto &M = *I.getModule();
1664   auto &DL = M.getDataLayout();
1665
1666   // Apply a vector of opcodes to the source DIExpression.
1667   auto doSalvage = [&](SmallVectorImpl<uint64_t> &Ops) -> DIExpression * {
1668     DIExpression *DIExpr = SrcDIExpr;
1669     if (!Ops.empty()) {
1670       DIExpr = DIExpression::prependOpcodes(DIExpr, Ops, WithStackValue);
1671     }
1672     return DIExpr;
1673   };
1674
1675   // Apply the given offset to the source DIExpression.
1676   auto applyOffset = [&](uint64_t Offset) -> DIExpression * {
1677     SmallVector<uint64_t, 8> Ops;
1678     DIExpression::appendOffset(Ops, Offset);
1679     return doSalvage(Ops);
1680   };
1681
1682   // initializer-list helper for applying operators to the source DIExpression.
1683   auto applyOps =
1684       [&](std::initializer_list<uint64_t> Opcodes) -> DIExpression * {
1685     SmallVector<uint64_t, 8> Ops(Opcodes);
1686     return doSalvage(Ops);
1687   };
1688
1689   if (auto *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1690     // No-op casts and zexts are irrelevant for debug info.
1691     if (CI->isNoopCast(DL) || isa<ZExtInst>(&I))
1692       return SrcDIExpr;
1693     return nullptr;
1694   } else if (auto *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(&I)) {
1695     unsigned BitWidth =
1696         M.getDataLayout().getIndexSizeInBits(GEP->getPointerAddressSpace());
1697     // Rewrite a constant GEP into a DIExpression.
1698     APInt Offset(BitWidth, 0);
1699     if (GEP->accumulateConstantOffset(M.getDataLayout(), Offset)) {
1700       return applyOffset(Offset.getSExtValue());
1701     } else {
1702       return nullptr;
1703     }
1704   } else if (auto *BI = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) {
1705     // Rewrite binary operations with constant integer operands.
1706     auto *ConstInt = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1));
1707     if (!ConstInt || ConstInt->getBitWidth() > 64)
1708       return nullptr;
1709
1710     uint64_t Val = ConstInt->getSExtValue();
1711     switch (BI->getOpcode()) {
1712     case Instruction::Add:
1713       return applyOffset(Val);
1714     case Instruction::Sub:
1715       return applyOffset(-int64_t(Val));
1716     case Instruction::Mul:
1717       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_mul});
1718     case Instruction::SDiv:
1719       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_div});
1720     case Instruction::SRem:
1721       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_mod});
1722     case Instruction::Or:
1723       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_or});
1724     case Instruction::And:
1725       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_and});
1726     case Instruction::Xor:
1727       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_xor});
1728     case Instruction::Shl:
1729       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_shl});
1730     case Instruction::LShr:
1731       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_shr});
1732     case Instruction::AShr:
1733       return applyOps({dwarf::DW_OP_constu, Val, dwarf::DW_OP_shra});
1734     default:
1735       // TODO: Salvage constants from each kind of binop we know about.
1736       return nullptr;
1737     }
1738     // *Not* to do: we should not attempt to salvage load instructions,
1739     // because the validity and lifetime of a dbg.value containing
1740     // DW_OP_deref becomes difficult to analyze. See PR40628 for examples.
1741   }
1742   return nullptr;
1743 }
1744
1745 /// A replacement for a dbg.value expression.
1746 using DbgValReplacement = Optional<DIExpression *>;
1747
1748 /// Point debug users of \p From to \p To using exprs given by \p RewriteExpr,
1749 /// possibly moving/deleting users to prevent use-before-def. Returns true if
1750 /// changes are made.
1751 static bool rewriteDebugUsers(
1752     Instruction &From, Value &To, Instruction &DomPoint, DominatorTree &DT,
1753     function_ref<DbgValReplacement(DbgVariableIntrinsic &DII)> RewriteExpr) {
1754   // Find debug users of From.
1755   SmallVector<DbgVariableIntrinsic *, 1> Users;
1756   findDbgUsers(Users, &From);
1757   if (Users.empty())
1758     return false;
1759
1760   // Prevent use-before-def of To.
1761   bool Changed = false;
1762   SmallPtrSet<DbgVariableIntrinsic *, 1> DeleteOrSalvage;
1763   if (isa<Instruction>(&To)) {
1764     bool DomPointAfterFrom = From.getNextNonDebugInstruction() == &DomPoint;
1765
1766     for (auto *DII : Users) {
1767       // It's common to see a debug user between From and DomPoint. Move it
1768       // after DomPoint to preserve the variable update without any reordering.
1769       if (DomPointAfterFrom && DII->getNextNonDebugInstruction() == &DomPoint) {
1770         LLVM_DEBUG(dbgs() << "MOVE:  " << *DII << '\n');
1771         DII->moveAfter(&DomPoint);
1772         Changed = true;
1773
1774       // Users which otherwise aren't dominated by the replacement value must
1775       // be salvaged or deleted.
1776       } else if (!DT.dominates(&DomPoint, DII)) {
1777         DeleteOrSalvage.insert(DII);
1778       }
1779     }
1780   }
1781
1782   // Update debug users without use-before-def risk.
1783   for (auto *DII : Users) {
1784     if (DeleteOrSalvage.count(DII))
1785       continue;
1786
1787     LLVMContext &Ctx = DII->getContext();
1788     DbgValReplacement DVR = RewriteExpr(*DII);
1789     if (!DVR)
1790       continue;
1791
1792     DII->setOperand(0, wrapValueInMetadata(Ctx, &To));
1793     DII->setOperand(2, MetadataAsValue::get(Ctx, *DVR));
1794     LLVM_DEBUG(dbgs() << "REWRITE:  " << *DII << '\n');
1795     Changed = true;
1796   }
1797
1798   if (!DeleteOrSalvage.empty()) {
1799     // Try to salvage the remaining debug users.
1800     Changed |= salvageDebugInfo(From);
1801
1802     // Delete the debug users which weren't salvaged.
1803     for (auto *DII : DeleteOrSalvage) {
1804       if (DII->getVariableLocation() == &From) {
1805         LLVM_DEBUG(dbgs() << "Erased UseBeforeDef:  " << *DII << '\n');
1806         DII->eraseFromParent();
1807         Changed = true;
1808       }
1809     }
1810   }
1811
1812   return Changed;
1813 }
1814
1815 /// Check if a bitcast between a value of type \p FromTy to type \p ToTy would
1816 /// losslessly preserve the bits and semantics of the value. This predicate is
1817 /// symmetric, i.e swapping \p FromTy and \p ToTy should give the same result.
1818 ///
1819 /// Note that Type::canLosslesslyBitCastTo is not suitable here because it
1820 /// allows semantically unequivalent bitcasts, such as <2 x i64> -> <4 x i32>,
1821 /// and also does not allow lossless pointer <-> integer conversions.
1822 static bool isBitCastSemanticsPreserving(const DataLayout &DL, Type *FromTy,
1823                                          Type *ToTy) {
1824   // Trivially compatible types.
1825   if (FromTy == ToTy)
1826     return true;
1827
1828   // Handle compatible pointer <-> integer conversions.
1829   if (FromTy->isIntOrPtrTy() && ToTy->isIntOrPtrTy()) {
1830     bool SameSize = DL.getTypeSizeInBits(FromTy) == DL.getTypeSizeInBits(ToTy);
1831     bool LosslessConversion = !DL.isNonIntegralPointerType(FromTy) &&
1832                               !DL.isNonIntegralPointerType(ToTy);
1833     return SameSize && LosslessConversion;
1834   }
1835
1836   // TODO: This is not exhaustive.
1837   return false;
1838 }
1839
1840 bool llvm::replaceAllDbgUsesWith(Instruction &From, Value &To,
1841                                  Instruction &DomPoint, DominatorTree &DT) {
1842   // Exit early if From has no debug users.
1843   if (!From.isUsedByMetadata())
1844     return false;
1845
1846   assert(&From != &To && "Can't replace something with itself");
1847
1848   Type *FromTy = From.getType();
1849   Type *ToTy = To.getType();
1850
1851   auto Identity = [&](DbgVariableIntrinsic &DII) -> DbgValReplacement {
1852     return DII.getExpression();
1853   };
1854
1855   // Handle no-op conversions.
1856   Module &M = *From.getModule();
1857   const DataLayout &DL = M.getDataLayout();
1858   if (isBitCastSemanticsPreserving(DL, FromTy, ToTy))
1859     return rewriteDebugUsers(From, To, DomPoint, DT, Identity);
1860
1861   // Handle integer-to-integer widening and narrowing.
1862   // FIXME: Use DW_OP_convert when it's available everywhere.
1863   if (FromTy->isIntegerTy() && ToTy->isIntegerTy()) {
1864     uint64_t FromBits = FromTy->getPrimitiveSizeInBits();
1865     uint64_t ToBits = ToTy->getPrimitiveSizeInBits();
1866     assert(FromBits != ToBits && "Unexpected no-op conversion");
1867
1868     // When the width of the result grows, assume that a debugger will only
1869     // access the low `FromBits` bits when inspecting the source variable.
1870     if (FromBits < ToBits)
1871       return rewriteDebugUsers(From, To, DomPoint, DT, Identity);
1872
1873     // The width of the result has shrunk. Use sign/zero extension to describe
1874     // the source variable's high bits.
1875     auto SignOrZeroExt = [&](DbgVariableIntrinsic &DII) -> DbgValReplacement {
1876       DILocalVariable *Var = DII.getVariable();
1877
1878       // Without knowing signedness, sign/zero extension isn't possible.
1879       auto Signedness = Var->getSignedness();
1880       if (!Signedness)
1881         return None;
1882
1883       bool Signed = *Signedness == DIBasicType::Signedness::Signed;
1884       dwarf::TypeKind TK = Signed ? dwarf::DW_ATE_signed : dwarf::DW_ATE_unsigned;
1885       SmallVector<uint64_t, 8> Ops({dwarf::DW_OP_LLVM_convert, ToBits, TK,
1886                                    dwarf::DW_OP_LLVM_convert, FromBits, TK});
1887       return DIExpression::appendToStack(DII.getExpression(), Ops);
1888     };
1889     return rewriteDebugUsers(From, To, DomPoint, DT, SignOrZeroExt);
1890   }
1891
1892   // TODO: Floating-point conversions, vectors.
1893   return false;
1894 }
1895
1896 unsigned llvm::removeAllNonTerminatorAndEHPadInstructions(BasicBlock *BB) {
1897   unsigned NumDeadInst = 0;
1898   // Delete the instructions backwards, as it has a reduced likelihood of
1899   // having to update as many def-use and use-def chains.
1900   Instruction *EndInst = BB->getTerminator(); // Last not to be deleted.
1901   while (EndInst != &BB->front()) {
1902     // Delete the next to last instruction.
1903     Instruction *Inst = &*--EndInst->getIterator();
1904     if (!Inst->use_empty() && !Inst->getType()->isTokenTy())
1905       Inst->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Inst->getType()));
1906     if (Inst->isEHPad() || Inst->getType()->isTokenTy()) {
1907       EndInst = Inst;
1908       continue;
1909     }
1910     if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst))
1911       ++NumDeadInst;
1912     Inst->eraseFromParent();
1913   }
1914   return NumDeadInst;
1915 }
1916
1917 unsigned llvm::changeToUnreachable(Instruction *I, bool UseLLVMTrap,
1918                                    bool PreserveLCSSA, DomTreeUpdater *DTU,
1919                                    MemorySSAUpdater *MSSAU) {
1920   BasicBlock *BB = I->getParent();
1921   std::vector <DominatorTree::UpdateType> Updates;
1922
1923   if (MSSAU)
1924     MSSAU->changeToUnreachable(I);
1925
1926   // Loop over all of the successors, removing BB's entry from any PHI
1927   // nodes.
1928   if (DTU)
1929     Updates.reserve(BB->getTerminator()->getNumSuccessors());
1930   for (BasicBlock *Successor : successors(BB)) {
1931     Successor->removePredecessor(BB, PreserveLCSSA);
1932     if (DTU)
1933       Updates.push_back({DominatorTree::Delete, BB, Successor});
1934   }
1935   // Insert a call to llvm.trap right before this.  This turns the undefined
1936   // behavior into a hard fail instead of falling through into random code.
1937   if (UseLLVMTrap) {
1938     Function *TrapFn =
1939       Intrinsic::getDeclaration(BB->getParent()->getParent(), Intrinsic::trap);
1940     CallInst *CallTrap = CallInst::Create(TrapFn, "", I);
1941     CallTrap->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1942   }
1943   auto *UI = new UnreachableInst(I->getContext(), I);
1944   UI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
1945
1946   // All instructions after this are dead.
1947   unsigned NumInstrsRemoved = 0;
1948   BasicBlock::iterator BBI = I->getIterator(), BBE = BB->end();
1949   while (BBI != BBE) {
1950     if (!BBI->use_empty())
1951       BBI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(BBI->getType()));
1952     BB->getInstList().erase(BBI++);
1953     ++NumInstrsRemoved;
1954   }
1955   if (DTU)
1956     DTU->applyUpdatesPermissive(Updates);
1957   return NumInstrsRemoved;
1958 }
1959
1960 /// changeToCall - Convert the specified invoke into a normal call.
1961 static void changeToCall(InvokeInst *II, DomTreeUpdater *DTU = nullptr) {
1962   SmallVector<Value*, 8> Args(II->arg_begin(), II->arg_end());
1963   SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
1964   II->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
1965   CallInst *NewCall = CallInst::Create(
1966       II->getFunctionType(), II->getCalledValue(), Args, OpBundles, "", II);
1967   NewCall->takeName(II);
1968   NewCall->setCallingConv(II->getCallingConv());
1969   NewCall->setAttributes(II->getAttributes());
1970   NewCall->setDebugLoc(II->getDebugLoc());
1971   NewCall->copyMetadata(*II);
1972   II->replaceAllUsesWith(NewCall);
1973
1974   // Follow the call by a branch to the normal destination.
1975   BasicBlock *NormalDestBB = II->getNormalDest();
1976   BranchInst::Create(NormalDestBB, II);
1977
1978   // Update PHI nodes in the unwind destination
1979   BasicBlock *BB = II->getParent();
1980   BasicBlock *UnwindDestBB = II->getUnwindDest();
1981   UnwindDestBB->removePredecessor(BB);
1982   II->eraseFromParent();
1983   if (DTU)
1984     DTU->applyUpdatesPermissive({{DominatorTree::Delete, BB, UnwindDestBB}});
1985 }
1986
1987 BasicBlock *llvm::changeToInvokeAndSplitBasicBlock(CallInst *CI,
1988                                                    BasicBlock *UnwindEdge) {
1989   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1990
1991   // Convert this function call into an invoke instruction.  First, split the
1992   // basic block.
1993   BasicBlock *Split =
1994       BB->splitBasicBlock(CI->getIterator(), CI->getName() + ".noexc");
1995
1996   // Delete the unconditional branch inserted by splitBasicBlock
1997   BB->getInstList().pop_back();
1998
1999   // Create the new invoke instruction.
2000   SmallVector<Value *, 8> InvokeArgs(CI->arg_begin(), CI->arg_end());
2001   SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
2002
2003   CI->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
2004
2005   // Note: we're round tripping operand bundles through memory here, and that
2006   // can potentially be avoided with a cleverer API design that we do not have
2007   // as of this time.
2008
2009   InvokeInst *II =
2010       InvokeInst::Create(CI->getFunctionType(), CI->getCalledValue(), Split,
2011                          UnwindEdge, InvokeArgs, OpBundles, CI->getName(), BB);
2012   II->setDebugLoc(CI->getDebugLoc());
2013   II->setCallingConv(CI->getCallingConv());
2014   II->setAttributes(CI->getAttributes());
2015
2016   // Make sure that anything using the call now uses the invoke!  This also
2017   // updates the CallGraph if present, because it uses a WeakTrackingVH.
2018   CI->replaceAllUsesWith(II);
2019
2020   // Delete the original call
2021   Split->getInstList().pop_front();
2022   return Split;
2023 }
2024
2025 static bool markAliveBlocks(Function &F,
2026                             SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &Reachable,
2027                             DomTreeUpdater *DTU = nullptr) {
2028   SmallVector<BasicBlock*, 128> Worklist;
2029   BasicBlock *BB = &F.front();
2030   Worklist.push_back(BB);
2031   Reachable.insert(BB);
2032   bool Changed = false;
2033   do {
2034     BB = Worklist.pop_back_val();
2035
2036     // Do a quick scan of the basic block, turning any obviously unreachable
2037     // instructions into LLVM unreachable insts.  The instruction combining pass
2038     // canonicalizes unreachable insts into stores to null or undef.
2039     for (Instruction &I : *BB) {
2040       if (auto *CI = dyn_cast<CallInst>(&I)) {
2041         Value *Callee = CI->getCalledValue();
2042         // Handle intrinsic calls.
2043         if (Function *F = dyn_cast<Function>(Callee)) {
2044           auto IntrinsicID = F->getIntrinsicID();
2045           // Assumptions that are known to be false are equivalent to
2046           // unreachable. Also, if the condition is undefined, then we make the
2047           // choice most beneficial to the optimizer, and choose that to also be
2048           // unreachable.
2049           if (IntrinsicID == Intrinsic::assume) {
2050             if (match(CI->getArgOperand(0), m_CombineOr(m_Zero(), m_Undef()))) {
2051               // Don't insert a call to llvm.trap right before the unreachable.
2052               changeToUnreachable(CI, false, false, DTU);
2053               Changed = true;
2054               break;
2055             }
2056           } else if (IntrinsicID == Intrinsic::experimental_guard) {
2057             // A call to the guard intrinsic bails out of the current
2058             // compilation unit if the predicate passed to it is false. If the
2059             // predicate is a constant false, then we know the guard will bail
2060             // out of the current compile unconditionally, so all code following
2061             // it is dead.
2062             //
2063             // Note: unlike in llvm.assume, it is not "obviously profitable" for
2064             // guards to treat `undef` as `false` since a guard on `undef` can
2065             // still be useful for widening.
2066             if (match(CI->getArgOperand(0), m_Zero()))
2067               if (!isa<UnreachableInst>(CI->getNextNode())) {
2068                 changeToUnreachable(CI->getNextNode(), /*UseLLVMTrap=*/false,
2069                                     false, DTU);
2070                 Changed = true;
2071                 break;
2072               }
2073           }
2074         } else if ((isa<ConstantPointerNull>(Callee) &&
2075                     !NullPointerIsDefined(CI->getFunction())) ||
2076                    isa<UndefValue>(Callee)) {
2077           changeToUnreachable(CI, /*UseLLVMTrap=*/false, false, DTU);
2078           Changed = true;
2079           break;
2080         }
2081         if (CI->doesNotReturn() && !CI->isMustTailCall()) {
2082           // If we found a call to a no-return function, insert an unreachable
2083           // instruction after it.  Make sure there isn't *already* one there
2084           // though.
2085           if (!isa<UnreachableInst>(CI->getNextNode())) {
2086             // Don't insert a call to llvm.trap right before the unreachable.
2087             changeToUnreachable(CI->getNextNode(), false, false, DTU);
2088             Changed = true;
2089           }
2090           break;
2091         }
2092       } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(&I)) {
2093         // Store to undef and store to null are undefined and used to signal
2094         // that they should be changed to unreachable by passes that can't
2095         // modify the CFG.
2096
2097         // Don't touch volatile stores.
2098         if (SI->isVolatile()) continue;
2099
2100         Value *Ptr = SI->getOperand(1);
2101
2102         if (isa<UndefValue>(Ptr) ||
2103             (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) &&
2104              !NullPointerIsDefined(SI->getFunction(),
2105                                    SI->getPointerAddressSpace()))) {
2106           changeToUnreachable(SI, true, false, DTU);
2107           Changed = true;
2108           break;
2109         }
2110       }
2111     }
2112
2113     Instruction *Terminator = BB->getTerminator();
2114     if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(Terminator)) {
2115       // Turn invokes that call 'nounwind' functions into ordinary calls.
2116       Value *Callee = II->getCalledValue();
2117       if ((isa<ConstantPointerNull>(Callee) &&
2118            !NullPointerIsDefined(BB->getParent())) ||
2119           isa<UndefValue>(Callee)) {
2120         changeToUnreachable(II, true, false, DTU);
2121         Changed = true;
2122       } else if (II->doesNotThrow() && canSimplifyInvokeNoUnwind(&F)) {
2123         if (II->use_empty() && II->onlyReadsMemory()) {
2124           // jump to the normal destination branch.
2125           BasicBlock *NormalDestBB = II->getNormalDest();
2126           BasicBlock *UnwindDestBB = II->getUnwindDest();
2127           BranchInst::Create(NormalDestBB, II);
2128           UnwindDestBB->removePredecessor(II->getParent());
2129           II->eraseFromParent();
2130           if (DTU)
2131             DTU->applyUpdatesPermissive(
2132                 {{DominatorTree::Delete, BB, UnwindDestBB}});
2133         } else
2134           changeToCall(II, DTU);
2135         Changed = true;
2136       }
2137     } else if (auto *CatchSwitch = dyn_cast<CatchSwitchInst>(Terminator)) {
2138       // Remove catchpads which cannot be reached.
2139       struct CatchPadDenseMapInfo {
2140         static CatchPadInst *getEmptyKey() {
2141           return DenseMapInfo<CatchPadInst *>::getEmptyKey();
2142         }
2143
2144         static CatchPadInst *getTombstoneKey() {
2145           return DenseMapInfo<CatchPadInst *>::getTombstoneKey();
2146         }
2147
2148         static unsigned getHashValue(CatchPadInst *CatchPad) {
2149           return static_cast<unsigned>(hash_combine_range(
2150               CatchPad->value_op_begin(), CatchPad->value_op_end()));
2151         }
2152
2153         static bool isEqual(CatchPadInst *LHS, CatchPadInst *RHS) {
2154           if (LHS == getEmptyKey() || LHS == getTombstoneKey() ||
2155               RHS == getEmptyKey() || RHS == getTombstoneKey())
2156             return LHS == RHS;
2157           return LHS->isIdenticalTo(RHS);
2158         }
2159       };
2160
2161       // Set of unique CatchPads.
2162       SmallDenseMap<CatchPadInst *, detail::DenseSetEmpty, 4,
2163                     CatchPadDenseMapInfo, detail::DenseSetPair<CatchPadInst *>>
2164           HandlerSet;
2165       detail::DenseSetEmpty Empty;
2166       for (CatchSwitchInst::handler_iterator I = CatchSwitch->handler_begin(),
2167                                              E = CatchSwitch->handler_end();
2168            I != E; ++I) {
2169         BasicBlock *HandlerBB = *I;
2170         auto *CatchPad = cast<CatchPadInst>(HandlerBB->getFirstNonPHI());
2171         if (!HandlerSet.insert({CatchPad, Empty}).second) {
2172           CatchSwitch->removeHandler(I);
2173           --I;
2174           --E;
2175           Changed = true;
2176         }
2177       }
2178     }
2179
2180     Changed |= ConstantFoldTerminator(BB, true, nullptr, DTU);
2181     for (BasicBlock *Successor : successors(BB))
2182       if (Reachable.insert(Successor).second)
2183         Worklist.push_back(Successor);
2184   } while (!Worklist.empty());
2185   return Changed;
2186 }
2187
2188 void llvm::removeUnwindEdge(BasicBlock *BB, DomTreeUpdater *DTU) {
2189   Instruction *TI = BB->getTerminator();
2190
2191   if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
2192     changeToCall(II, DTU);
2193     return;
2194   }
2195
2196   Instruction *NewTI;
2197   BasicBlock *UnwindDest;
2198
2199   if (auto *CRI = dyn_cast<CleanupReturnInst>(TI)) {
2200     NewTI = CleanupReturnInst::Create(CRI->getCleanupPad(), nullptr, CRI);
2201     UnwindDest = CRI->getUnwindDest();
2202   } else if (auto *CatchSwitch = dyn_cast<CatchSwitchInst>(TI)) {
2203     auto *NewCatchSwitch = CatchSwitchInst::Create(
2204         CatchSwitch->getParentPad(), nullptr, CatchSwitch->getNumHandlers(),
2205         CatchSwitch->getName(), CatchSwitch);
2206     for (BasicBlock *PadBB : CatchSwitch->handlers())
2207       NewCatchSwitch->addHandler(PadBB);
2208
2209     NewTI = NewCatchSwitch;
2210     UnwindDest = CatchSwitch->getUnwindDest();
2211   } else {
2212     llvm_unreachable("Could not find unwind successor");
2213   }
2214
2215   NewTI->takeName(TI);
2216   NewTI->setDebugLoc(TI->getDebugLoc());
2217   UnwindDest->removePredecessor(BB);
2218   TI->replaceAllUsesWith(NewTI);
2219   TI->eraseFromParent();
2220   if (DTU)
2221     DTU->applyUpdatesPermissive({{DominatorTree::Delete, BB, UnwindDest}});
2222 }
2223
2224 /// removeUnreachableBlocks - Remove blocks that are not reachable, even
2225 /// if they are in a dead cycle.  Return true if a change was made, false
2226 /// otherwise. If `LVI` is passed, this function preserves LazyValueInfo
2227 /// after modifying the CFG.
2228 bool llvm::removeUnreachableBlocks(Function &F, LazyValueInfo *LVI,
2229                                    DomTreeUpdater *DTU,
2230                                    MemorySSAUpdater *MSSAU) {
2231   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> Reachable;
2232   bool Changed = markAliveBlocks(F, Reachable, DTU);
2233
2234   // If there are unreachable blocks in the CFG...
2235   if (Reachable.size() == F.size())
2236     return Changed;
2237
2238   assert(Reachable.size() < F.size());
2239   NumRemoved += F.size()-Reachable.size();
2240
2241   SmallSetVector<BasicBlock *, 8> DeadBlockSet;
2242   for (Function::iterator I = ++F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
2243     auto *BB = &*I;
2244     if (Reachable.count(BB))
2245       continue;
2246     DeadBlockSet.insert(BB);
2247   }
2248
2249   if (MSSAU)
2250     MSSAU->removeBlocks(DeadBlockSet);
2251
2252   // Loop over all of the basic blocks that are not reachable, dropping all of
2253   // their internal references. Update DTU and LVI if available.
2254   std::vector<DominatorTree::UpdateType> Updates;
2255   for (auto *BB : DeadBlockSet) {
2256     for (BasicBlock *Successor : successors(BB)) {
2257       if (!DeadBlockSet.count(Successor))
2258         Successor->removePredecessor(BB);
2259       if (DTU)
2260         Updates.push_back({DominatorTree::Delete, BB, Successor});
2261     }
2262     if (LVI)
2263       LVI->eraseBlock(BB);
2264     BB->dropAllReferences();
2265   }
2266   for (Function::iterator I = ++F.begin(); I != F.end();) {
2267     auto *BB = &*I;
2268     if (Reachable.count(BB)) {
2269       ++I;
2270       continue;
2271     }
2272     if (DTU) {
2273       // Remove the terminator of BB to clear the successor list of BB.
2274       if (BB->getTerminator())
2275         BB->getInstList().pop_back();
2276       new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
2277       assert(succ_empty(BB) && "The successor list of BB isn't empty before "
2278                                "applying corresponding DTU updates.");
2279       ++I;
2280     } else {
2281       I = F.getBasicBlockList().erase(I);
2282     }
2283   }
2284
2285   if (DTU) {
2286     DTU->applyUpdatesPermissive(Updates);
2287     bool Deleted = false;
2288     for (auto *BB : DeadBlockSet) {
2289       if (DTU->isBBPendingDeletion(BB))
2290         --NumRemoved;
2291       else
2292         Deleted = true;
2293       DTU->deleteBB(BB);
2294     }
2295     if (!Deleted)
2296       return false;
2297   }
2298   return true;
2299 }
2300
2301 void llvm::combineMetadata(Instruction *K, const Instruction *J,
2302                            ArrayRef<unsigned> KnownIDs, bool DoesKMove) {
2303   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> Metadata;
2304   K->dropUnknownNonDebugMetadata(KnownIDs);
2305   K->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
2306   for (const auto &MD : Metadata) {
2307     unsigned Kind = MD.first;
2308     MDNode *JMD = J->getMetadata(Kind);
2309     MDNode *KMD = MD.second;
2310
2311     switch (Kind) {
2312       default:
2313         K->setMetadata(Kind, nullptr); // Remove unknown metadata
2314         break;
2315       case LLVMContext::MD_dbg:
2316         llvm_unreachable("getAllMetadataOtherThanDebugLoc returned a MD_dbg");
2317       case LLVMContext::MD_tbaa:
2318         K->setMetadata(Kind, MDNode::getMostGenericTBAA(JMD, KMD));
2319         break;
2320       case LLVMContext::MD_alias_scope:
2321         K->setMetadata(Kind, MDNode::getMostGenericAliasScope(JMD, KMD));
2322         break;
2323       case LLVMContext::MD_noalias:
2324       case LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access:
2325         K->setMetadata(Kind, MDNode::intersect(JMD, KMD));
2326         break;
2327       case LLVMContext::MD_access_group:
2328         K->setMetadata(LLVMContext::MD_access_group,
2329                        intersectAccessGroups(K, J));
2330         break;
2331       case LLVMContext::MD_range:
2332
2333         // If K does move, use most generic range. Otherwise keep the range of
2334         // K.
2335         if (DoesKMove)
2336           // FIXME: If K does move, we should drop the range info and nonnull.
2337           //        Currently this function is used with DoesKMove in passes
2338           //        doing hoisting/sinking and the current behavior of using the
2339           //        most generic range is correct in those cases.
2340           K->setMetadata(Kind, MDNode::getMostGenericRange(JMD, KMD));
2341         break;
2342       case LLVMContext::MD_fpmath:
2343         K->setMetadata(Kind, MDNode::getMostGenericFPMath(JMD, KMD));
2344         break;
2345       case LLVMContext::MD_invariant_load:
2346         // Only set the !invariant.load if it is present in both instructions.
2347         K->setMetadata(Kind, JMD);
2348         break;
2349       case LLVMContext::MD_nonnull:
2350         // If K does move, keep nonull if it is present in both instructions.
2351         if (DoesKMove)
2352           K->setMetadata(Kind, JMD);
2353         break;
2354       case LLVMContext::MD_invariant_group:
2355         // Preserve !invariant.group in K.
2356         break;
2357       case LLVMContext::MD_align:
2358         K->setMetadata(Kind,
2359           MDNode::getMostGenericAlignmentOrDereferenceable(JMD, KMD));
2360         break;
2361       case LLVMContext::MD_dereferenceable:
2362       case LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null:
2363         K->setMetadata(Kind,
2364           MDNode::getMostGenericAlignmentOrDereferenceable(JMD, KMD));
2365         break;
2366     }
2367   }
2368   // Set !invariant.group from J if J has it. If both instructions have it
2369   // then we will just pick it from J - even when they are different.
2370   // Also make sure that K is load or store - f.e. combining bitcast with load
2371   // could produce bitcast with invariant.group metadata, which is invalid.
2372   // FIXME: we should try to preserve both invariant.group md if they are
2373   // different, but right now instruction can only have one invariant.group.
2374   if (auto *JMD = J->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
2375     if (isa<LoadInst>(K) || isa<StoreInst>(K))
2376       K->setMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group, JMD);
2377 }
2378
2379 void llvm::combineMetadataForCSE(Instruction *K, const Instruction *J,
2380                                  bool KDominatesJ) {
2381   unsigned KnownIDs[] = {
2382       LLVMContext::MD_tbaa,            LLVMContext::MD_alias_scope,
2383       LLVMContext::MD_noalias,         LLVMContext::MD_range,
2384       LLVMContext::MD_invariant_load,  LLVMContext::MD_nonnull,
2385       LLVMContext::MD_invariant_group, LLVMContext::MD_align,
2386       LLVMContext::MD_dereferenceable,
2387       LLVMContext::MD_dereferenceable_or_null,
2388       LLVMContext::MD_access_group};
2389   combineMetadata(K, J, KnownIDs, KDominatesJ);
2390 }
2391
2392 void llvm::patchReplacementInstruction(Instruction *I, Value *Repl) {
2393   auto *ReplInst = dyn_cast<Instruction>(Repl);
2394   if (!ReplInst)
2395     return;
2396
2397   // Patch the replacement so that it is not more restrictive than the value
2398   // being replaced.
2399   // Note that if 'I' is a load being replaced by some operation,
2400   // for example, by an arithmetic operation, then andIRFlags()
2401   // would just erase all math flags from the original arithmetic
2402   // operation, which is clearly not wanted and not needed.
2403   if (!isa<LoadInst>(I))
2404     ReplInst->andIRFlags(I);
2405
2406   // FIXME: If both the original and replacement value are part of the
2407   // same control-flow region (meaning that the execution of one
2408   // guarantees the execution of the other), then we can combine the
2409   // noalias scopes here and do better than the general conservative
2410   // answer used in combineMetadata().
2411
2412   // In general, GVN unifies expressions over different control-flow
2413   // regions, and so we need a conservative combination of the noalias
2414   // scopes.
2415   static const unsigned KnownIDs[] = {
2416       LLVMContext::MD_tbaa,            LLVMContext::MD_alias_scope,
2417       LLVMContext::MD_noalias,         LLVMContext::MD_range,
2418       LLVMContext::MD_fpmath,          LLVMContext::MD_invariant_load,
2419       LLVMContext::MD_invariant_group, LLVMContext::MD_nonnull,
2420       LLVMContext::MD_access_group};
2421   combineMetadata(ReplInst, I, KnownIDs, false);
2422 }
2423
2424 template <typename RootType, typename DominatesFn>
2425 static unsigned replaceDominatedUsesWith(Value *From, Value *To,
2426                                          const RootType &Root,
2427                                          const DominatesFn &Dominates) {
2428   assert(From->getType() == To->getType());
2429
2430   unsigned Count = 0;
2431   for (Value::use_iterator UI = From->use_begin(), UE = From->use_end();
2432        UI != UE;) {
2433     Use &U = *UI++;
2434     if (!Dominates(Root, U))
2435       continue;
2436     U.set(To);
2437     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Replace dominated use of '" << From->getName()
2438                       << "' as " << *To << " in " << *U << "\n");
2439     ++Count;
2440   }
2441   return Count;
2442 }
2443
2444 unsigned llvm::replaceNonLocalUsesWith(Instruction *From, Value *To) {
2445    assert(From->getType() == To->getType());
2446    auto *BB = From->getParent();
2447    unsigned Count = 0;
2448
2449   for (Value::use_iterator UI = From->use_begin(), UE = From->use_end();
2450        UI != UE;) {
2451     Use &U = *UI++;
2452     auto *I = cast<Instruction>(U.getUser());
2453     if (I->getParent() == BB)
2454       continue;
2455     U.set(To);
2456     ++Count;
2457   }
2458   return Count;
2459 }
2460
2461 unsigned llvm::replaceDominatedUsesWith(Value *From, Value *To,
2462                                         DominatorTree &DT,
2463                                         const BasicBlockEdge &Root) {
2464   auto Dominates = [&DT](const BasicBlockEdge &Root, const Use &U) {
2465     return DT.dominates(Root, U);
2466   };
2467   return ::replaceDominatedUsesWith(From, To, Root, Dominates);
2468 }
2469
2470 unsigned llvm::replaceDominatedUsesWith(Value *From, Value *To,
2471                                         DominatorTree &DT,
2472                                         const BasicBlock *BB) {
2473   auto ProperlyDominates = [&DT](const BasicBlock *BB, const Use &U) {
2474     auto *I = cast<Instruction>(U.getUser())->getParent();
2475     return DT.properlyDominates(BB, I);
2476   };
2477   return ::replaceDominatedUsesWith(From, To, BB, ProperlyDominates);
2478 }
2479
2480 bool llvm::callsGCLeafFunction(const CallBase *Call,
2481                                const TargetLibraryInfo &TLI) {
2482   // Check if the function is specifically marked as a gc leaf function.
2483   if (Call->hasFnAttr("gc-leaf-function"))
2484     return true;
2485   if (const Function *F = Call->getCalledFunction()) {
2486     if (F->hasFnAttribute("gc-leaf-function"))
2487       return true;
2488
2489     if (auto IID = F->getIntrinsicID())
2490       // Most LLVM intrinsics do not take safepoints.
2491       return IID != Intrinsic::experimental_gc_statepoint &&
2492              IID != Intrinsic::experimental_deoptimize;
2493   }
2494
2495   // Lib calls can be materialized by some passes, and won't be
2496   // marked as 'gc-leaf-function.' All available Libcalls are
2497   // GC-leaf.
2498   LibFunc LF;
2499   if (TLI.getLibFunc(ImmutableCallSite(Call), LF)) {
2500     return TLI.has(LF);
2501   }
2502
2503   return false;
2504 }
2505
2506 void llvm::copyNonnullMetadata(const LoadInst &OldLI, MDNode *N,
2507                                LoadInst &NewLI) {
2508   auto *NewTy = NewLI.getType();
2509
2510   // This only directly applies if the new type is also a pointer.
2511   if (NewTy->isPointerTy()) {
2512     NewLI.setMetadata(LLVMContext::MD_nonnull, N);
2513     return;
2514   }
2515
2516   // The only other translation we can do is to integral loads with !range
2517   // metadata.
2518   if (!NewTy->isIntegerTy())
2519     return;
2520
2521   MDBuilder MDB(NewLI.getContext());
2522   const Value *Ptr = OldLI.getPointerOperand();
2523   auto *ITy = cast<IntegerType>(NewTy);
2524   auto *NullInt = ConstantExpr::getPtrToInt(
2525       ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(Ptr->getType())), ITy);
2526   auto *NonNullInt = ConstantExpr::getAdd(NullInt, ConstantInt::get(ITy, 1));
2527   NewLI.setMetadata(LLVMContext::MD_range,
2528                     MDB.createRange(NonNullInt, NullInt));
2529 }
2530
2531 void llvm::copyRangeMetadata(const DataLayout &DL, const LoadInst &OldLI,
2532                              MDNode *N, LoadInst &NewLI) {
2533   auto *NewTy = NewLI.getType();
2534
2535   // Give up unless it is converted to a pointer where there is a single very
2536   // valuable mapping we can do reliably.
2537   // FIXME: It would be nice to propagate this in more ways, but the type
2538   // conversions make it hard.
2539   if (!NewTy->isPointerTy())
2540     return;
2541
2542   unsigned BitWidth = DL.getIndexTypeSizeInBits(NewTy);
2543   if (!getConstantRangeFromMetadata(*N).contains(APInt(BitWidth, 0))) {
2544     MDNode *NN = MDNode::get(OldLI.getContext(), None);
2545     NewLI.setMetadata(LLVMContext::MD_nonnull, NN);
2546   }
2547 }
2548
2549 void llvm::dropDebugUsers(Instruction &I) {
2550   SmallVector<DbgVariableIntrinsic *, 1> DbgUsers;
2551   findDbgUsers(DbgUsers, &I);
2552   for (auto *DII : DbgUsers)
2553     DII->eraseFromParent();
2554 }
2555
2556 void llvm::hoistAllInstructionsInto(BasicBlock *DomBlock, Instruction *InsertPt,
2557                                     BasicBlock *BB) {
2558   // Since we are moving the instructions out of its basic block, we do not
2559   // retain their original debug locations (DILocations) and debug intrinsic
2560   // instructions.
2561   //
2562   // Doing so would degrade the debugging experience and adversely affect the
2563   // accuracy of profiling information.
2564   //
2565   // Currently, when hoisting the instructions, we take the following actions:
2566   // - Remove their debug intrinsic instructions.
2567   // - Set their debug locations to the values from the insertion point.
2568   //
2569   // As per PR39141 (comment #8), the more fundamental reason why the dbg.values
2570   // need to be deleted, is because there will not be any instructions with a
2571   // DILocation in either branch left after performing the transformation. We
2572   // can only insert a dbg.value after the two branches are joined again.
2573   //
2574   // See PR38762, PR39243 for more details.
2575   //
2576   // TODO: Extend llvm.dbg.value to take more than one SSA Value (PR39141) to
2577   // encode predicated DIExpressions that yield different results on different
2578   // code paths.
2579   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), IE = BB->end(); II != IE;) {
2580     Instruction *I = &*II;
2581     I->dropUnknownNonDebugMetadata();
2582     if (I->isUsedByMetadata())
2583       dropDebugUsers(*I);
2584     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
2585       // Remove DbgInfo Intrinsics.
2586       II = I->eraseFromParent();
2587       continue;
2588     }
2589     I->setDebugLoc(InsertPt->getDebugLoc());
2590     ++II;
2591   }
2592   DomBlock->getInstList().splice(InsertPt->getIterator(), BB->getInstList(),
2593                                  BB->begin(),
2594                                  BB->getTerminator()->getIterator());
2595 }
2596
2597 namespace {
2598
2599 /// A potential constituent of a bitreverse or bswap expression. See
2600 /// collectBitParts for a fuller explanation.
2601 struct BitPart {
2602   BitPart(Value *P, unsigned BW) : Provider(P) {
2603     Provenance.resize(BW);
2604   }
2605
2606   /// The Value that this is a bitreverse/bswap of.
2607   Value *Provider;
2608
2609   /// The "provenance" of each bit. Provenance[A] = B means that bit A
2610   /// in Provider becomes bit B in the result of this expression.
2611   SmallVector<int8_t, 32> Provenance; // int8_t means max size is i128.
2612
2613   enum { Unset = -1 };
2614 };
2615
2616 } // end anonymous namespace
2617
2618 /// Analyze the specified subexpression and see if it is capable of providing
2619 /// pieces of a bswap or bitreverse. The subexpression provides a potential
2620 /// piece of a bswap or bitreverse if it can be proven that each non-zero bit in
2621 /// the output of the expression came from a corresponding bit in some other
2622 /// value. This function is recursive, and the end result is a mapping of
2623 /// bitnumber to bitnumber. It is the caller's responsibility to validate that
2624 /// the bitnumber to bitnumber mapping is correct for a bswap or bitreverse.
2625 ///
2626 /// For example, if the current subexpression if "(shl i32 %X, 24)" then we know
2627 /// that the expression deposits the low byte of %X into the high byte of the
2628 /// result and that all other bits are zero. This expression is accepted and a
2629 /// BitPart is returned with Provider set to %X and Provenance[24-31] set to
2630 /// [0-7].
2631 ///
2632 /// To avoid revisiting values, the BitPart results are memoized into the
2633 /// provided map. To avoid unnecessary copying of BitParts, BitParts are
2634 /// constructed in-place in the \c BPS map. Because of this \c BPS needs to
2635 /// store BitParts objects, not pointers. As we need the concept of a nullptr
2636 /// BitParts (Value has been analyzed and the analysis failed), we an Optional
2637 /// type instead to provide the same functionality.
2638 ///
2639 /// Because we pass around references into \c BPS, we must use a container that
2640 /// does not invalidate internal references (std::map instead of DenseMap).
2641 static const Optional<BitPart> &
2642 collectBitParts(Value *V, bool MatchBSwaps, bool MatchBitReversals,
2643                 std::map<Value *, Optional<BitPart>> &BPS, int Depth) {
2644   auto I = BPS.find(V);
2645   if (I != BPS.end())
2646     return I->second;
2647
2648   auto &Result = BPS[V] = None;
2649   auto BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
2650
2651   // Prevent stack overflow by limiting the recursion depth
2652   if (Depth == BitPartRecursionMaxDepth) {
2653     LLVM_DEBUG(dbgs() << "collectBitParts max recursion depth reached.\n");
2654     return Result;
2655   }
2656
2657   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2658     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
2659     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2660       auto &A = collectBitParts(I->getOperand(0), MatchBSwaps,
2661                                 MatchBitReversals, BPS, Depth + 1);
2662       auto &B = collectBitParts(I->getOperand(1), MatchBSwaps,
2663                                 MatchBitReversals, BPS, Depth + 1);
2664       if (!A || !B)
2665         return Result;
2666
2667       // Try and merge the two together.
2668       if (!A->Provider || A->Provider != B->Provider)
2669         return Result;
2670
2671       Result = BitPart(A->Provider, BitWidth);
2672       for (unsigned i = 0; i < A->Provenance.size(); ++i) {
2673         if (A->Provenance[i] != BitPart::Unset &&
2674             B->Provenance[i] != BitPart::Unset &&
2675             A->Provenance[i] != B->Provenance[i])
2676           return Result = None;
2677
2678         if (A->Provenance[i] == BitPart::Unset)
2679           Result->Provenance[i] = B->Provenance[i];
2680         else
2681           Result->Provenance[i] = A->Provenance[i];
2682       }
2683
2684       return Result;
2685     }
2686
2687     // If this is a logical shift by a constant, recurse then shift the result.
2688     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2689       unsigned BitShift =
2690           cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
2691       // Ensure the shift amount is defined.
2692       if (BitShift > BitWidth)
2693         return Result;
2694
2695       auto &Res = collectBitParts(I->getOperand(0), MatchBSwaps,
2696                                   MatchBitReversals, BPS, Depth + 1);
2697       if (!Res)
2698         return Result;
2699       Result = Res;
2700
2701       // Perform the "shift" on BitProvenance.
2702       auto &P = Result->Provenance;
2703       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2704         P.erase(std::prev(P.end(), BitShift), P.end());
2705         P.insert(P.begin(), BitShift, BitPart::Unset);
2706       } else {
2707         P.erase(P.begin(), std::next(P.begin(), BitShift));
2708         P.insert(P.end(), BitShift, BitPart::Unset);
2709       }
2710
2711       return Result;
2712     }
2713
2714     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bits, recurse then
2715     // unset the appropriate bits.
2716     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
2717         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2718       APInt Bit(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 1);
2719       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
2720
2721       // Check that the mask allows a multiple of 8 bits for a bswap, for an
2722       // early exit.
2723       unsigned NumMaskedBits = AndMask.countPopulation();
2724       if (!MatchBitReversals && NumMaskedBits % 8 != 0)
2725         return Result;
2726
2727       auto &Res = collectBitParts(I->getOperand(0), MatchBSwaps,
2728                                   MatchBitReversals, BPS, Depth + 1);
2729       if (!Res)
2730         return Result;
2731       Result = Res;
2732
2733       for (unsigned i = 0; i < BitWidth; ++i, Bit <<= 1)
2734         // If the AndMask is zero for this bit, clear the bit.
2735         if ((AndMask & Bit) == 0)
2736           Result->Provenance[i] = BitPart::Unset;
2737       return Result;
2738     }
2739
2740     // If this is a zext instruction zero extend the result.
2741     if (I->getOpcode() == Instruction::ZExt) {
2742       auto &Res = collectBitParts(I->getOperand(0), MatchBSwaps,
2743                                   MatchBitReversals, BPS, Depth + 1);
2744       if (!Res)
2745         return Result;
2746
2747       Result = BitPart(Res->Provider, BitWidth);
2748       auto NarrowBitWidth =
2749           cast<IntegerType>(cast<ZExtInst>(I)->getSrcTy())->getBitWidth();
2750       for (unsigned i = 0; i < NarrowBitWidth; ++i)
2751         Result->Provenance[i] = Res->Provenance[i];
2752       for (unsigned i = NarrowBitWidth; i < BitWidth; ++i)
2753         Result->Provenance[i] = BitPart::Unset;
2754       return Result;
2755     }
2756   }
2757
2758   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
2759   // the input value to the bswap/bitreverse.
2760   Result = BitPart(V, BitWidth);
2761   for (unsigned i = 0; i < BitWidth; ++i)
2762     Result->Provenance[i] = i;
2763   return Result;
2764 }
2765
2766 static bool bitTransformIsCorrectForBSwap(unsigned From, unsigned To,
2767                                           unsigned BitWidth) {
2768   if (From % 8 != To % 8)
2769     return false;
2770   // Convert from bit indices to byte indices and check for a byte reversal.
2771   From >>= 3;
2772   To >>= 3;
2773   BitWidth >>= 3;
2774   return From == BitWidth - To - 1;
2775 }
2776
2777 static bool bitTransformIsCorrectForBitReverse(unsigned From, unsigned To,
2778                                                unsigned BitWidth) {
2779   return From == BitWidth - To - 1;
2780 }
2781
2782 bool llvm::recognizeBSwapOrBitReverseIdiom(
2783     Instruction *I, bool MatchBSwaps, bool MatchBitReversals,
2784     SmallVectorImpl<Instruction *> &InsertedInsts) {
2785   if (Operator::getOpcode(I) != Instruction::Or)
2786     return false;
2787   if (!MatchBSwaps && !MatchBitReversals)
2788     return false;
2789   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I->getType());
2790   if (!ITy || ITy->getBitWidth() > 128)
2791     return false;   // Can't do vectors or integers > 128 bits.
2792   unsigned BW = ITy->getBitWidth();
2793
2794   unsigned DemandedBW = BW;
2795   IntegerType *DemandedTy = ITy;
2796   if (I->hasOneUse()) {
2797     if (TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(I->user_back())) {
2798       DemandedTy = cast<IntegerType>(Trunc->getType());
2799       DemandedBW = DemandedTy->getBitWidth();
2800     }
2801   }
2802
2803   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
2804   std::map<Value *, Optional<BitPart>> BPS;
2805   auto Res = collectBitParts(I, MatchBSwaps, MatchBitReversals, BPS, 0);
2806   if (!Res)
2807     return false;
2808   auto &BitProvenance = Res->Provenance;
2809
2810   // Now, is the bit permutation correct for a bswap or a bitreverse? We can
2811   // only byteswap values with an even number of bytes.
2812   bool OKForBSwap = DemandedBW % 16 == 0, OKForBitReverse = true;
2813   for (unsigned i = 0; i < DemandedBW; ++i) {
2814     OKForBSwap &=
2815         bitTransformIsCorrectForBSwap(BitProvenance[i], i, DemandedBW);
2816     OKForBitReverse &=
2817         bitTransformIsCorrectForBitReverse(BitProvenance[i], i, DemandedBW);
2818   }
2819
2820   Intrinsic::ID Intrin;
2821   if (OKForBSwap && MatchBSwaps)
2822     Intrin = Intrinsic::bswap;
2823   else if (OKForBitReverse && MatchBitReversals)
2824     Intrin = Intrinsic::bitreverse;
2825   else
2826     return false;
2827
2828   if (ITy != DemandedTy) {
2829     Function *F = Intrinsic::getDeclaration(I->getModule(), Intrin, DemandedTy);
2830     Value *Provider = Res->Provider;
2831     IntegerType *ProviderTy = cast<IntegerType>(Provider->getType());
2832     // We may need to truncate the provider.
2833     if (DemandedTy != ProviderTy) {
2834       auto *Trunc = CastInst::Create(Instruction::Trunc, Provider, DemandedTy,
2835                                      "trunc", I);
2836       InsertedInsts.push_back(Trunc);
2837       Provider = Trunc;
2838     }
2839     auto *CI = CallInst::Create(F, Provider, "rev", I);
2840     InsertedInsts.push_back(CI);
2841     auto *ExtInst = CastInst::Create(Instruction::ZExt, CI, ITy, "zext", I);
2842     InsertedInsts.push_back(ExtInst);
2843     return true;
2844   }
2845
2846   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(I->getModule(), Intrin, ITy);
2847   InsertedInsts.push_back(CallInst::Create(F, Res->Provider, "rev", I));
2848   return true;
2849 }
2850
2851 // CodeGen has special handling for some string functions that may replace
2852 // them with target-specific intrinsics.  Since that'd skip our interceptors
2853 // in ASan/MSan/TSan/DFSan, and thus make us miss some memory accesses,
2854 // we mark affected calls as NoBuiltin, which will disable optimization
2855 // in CodeGen.
2856 void llvm::maybeMarkSanitizerLibraryCallNoBuiltin(
2857     CallInst *CI, const TargetLibraryInfo *TLI) {
2858   Function *F = CI->getCalledFunction();
2859   LibFunc Func;
2860   if (F && !F->hasLocalLinkage() && F->hasName() &&
2861       TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->hasOptimizedCodeGen(Func) &&
2862       !F->doesNotAccessMemory())
2863     CI->addAttribute(AttributeList::FunctionIndex, Attribute::NoBuiltin);
2864 }
2865
2866 bool llvm::canReplaceOperandWithVariable(const Instruction *I, unsigned OpIdx) {
2867   // We can't have a PHI with a metadata type.
2868   if (I->getOperand(OpIdx)->getType()->isMetadataTy())
2869     return false;
2870
2871   // Early exit.
2872   if (!isa<Constant>(I->getOperand(OpIdx)))
2873     return true;
2874
2875   switch (I->getOpcode()) {
2876   default:
2877     return true;
2878   case Instruction::Call:
2879   case Instruction::Invoke:
2880     // Can't handle inline asm. Skip it.
2881     if (isa<InlineAsm>(ImmutableCallSite(I).getCalledValue()))
2882       return false;
2883     // Many arithmetic intrinsics have no issue taking a
2884     // variable, however it's hard to distingish these from
2885     // specials such as @llvm.frameaddress that require a constant.
2886     if (isa<IntrinsicInst>(I))
2887       return false;
2888
2889     // Constant bundle operands may need to retain their constant-ness for
2890     // correctness.
2891     if (ImmutableCallSite(I).isBundleOperand(OpIdx))
2892       return false;
2893     return true;
2894   case Instruction::ShuffleVector:
2895     // Shufflevector masks are constant.
2896     return OpIdx != 2;
2897   case Instruction::Switch:
2898   case Instruction::ExtractValue:
2899     // All operands apart from the first are constant.
2900     return OpIdx == 0;
2901   case Instruction::InsertValue:
2902     // All operands apart from the first and the second are constant.
2903     return OpIdx < 2;
2904   case Instruction::Alloca:
2905     // Static allocas (constant size in the entry block) are handled by
2906     // prologue/epilogue insertion so they're free anyway. We definitely don't
2907     // want to make them non-constant.
2908     return !cast<AllocaInst>(I)->isStaticAlloca();
2909   case Instruction::GetElementPtr:
2910     if (OpIdx == 0)
2911       return true;
2912     gep_type_iterator It = gep_type_begin(I);
2913     for (auto E = std::next(It, OpIdx); It != E; ++It)
2914       if (It.isStruct())
2915         return false;
2916     return true;
2917   }
2918 }
2919
2920 using AllocaForValueMapTy = DenseMap<Value *, AllocaInst *>;
2921 AllocaInst *llvm::findAllocaForValue(Value *V,
2922                                      AllocaForValueMapTy &AllocaForValue) {
2923   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V))
2924     return AI;
2925   // See if we've already calculated (or started to calculate) alloca for a
2926   // given value.
2927   AllocaForValueMapTy::iterator I = AllocaForValue.find(V);
2928   if (I != AllocaForValue.end())
2929     return I->second;
2930   // Store 0 while we're calculating alloca for value V to avoid
2931   // infinite recursion if the value references itself.
2932   AllocaForValue[V] = nullptr;
2933   AllocaInst *Res = nullptr;
2934   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
2935     Res = findAllocaForValue(CI->getOperand(0), AllocaForValue);
2936   else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2937     for (Value *IncValue : PN->incoming_values()) {
2938       // Allow self-referencing phi-nodes.
2939       if (IncValue == PN)
2940         continue;
2941       AllocaInst *IncValueAI = findAllocaForValue(IncValue, AllocaForValue);
2942       // AI for incoming values should exist and should all be equal.
2943       if (IncValueAI == nullptr || (Res != nullptr && IncValueAI != Res))
2944         return nullptr;
2945       Res = IncValueAI;
2946     }
2947   } else if (GetElementPtrInst *EP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
2948     Res = findAllocaForValue(EP->getPointerOperand(), AllocaForValue);
2949   } else {
2950     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Alloca search cancelled on unknown instruction: "
2951                       << *V << "\n");
2952   }
2953   if (Res)
2954     AllocaForValue[V] = Res;
2955   return Res;
2956 }