]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/include/llvm/Analysis/ValueTracking.h
Merge llvm-project main llvmorg-14-init-10186-gff7f2cfa959b
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / include / llvm / Analysis / ValueTracking.h
1 //===- llvm/Analysis/ValueTracking.h - Walk computations --------*- C++ -*-===//
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 file contains routines that help analyze properties that chains of
10 // computations have.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_ANALYSIS_VALUETRACKING_H
15 #define LLVM_ANALYSIS_VALUETRACKING_H
16
17 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
18 #include "llvm/ADT/Optional.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
20 #include "llvm/IR/Constants.h"
21 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
22 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
23 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
24 #include "llvm/IR/Operator.h"
25 #include <cassert>
26 #include <cstdint>
27
28 namespace llvm {
29
30 class AddOperator;
31 class AllocaInst;
32 class APInt;
33 class AssumptionCache;
34 class DominatorTree;
35 class GEPOperator;
36 class IntrinsicInst;
37 class LoadInst;
38 class WithOverflowInst;
39 struct KnownBits;
40 class Loop;
41 class LoopInfo;
42 class MDNode;
43 class OptimizationRemarkEmitter;
44 class StringRef;
45 class TargetLibraryInfo;
46 class Value;
47
48 constexpr unsigned MaxAnalysisRecursionDepth = 6;
49
50   /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
51   /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
52   ///
53   /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
54   /// type, and vectors of integers.  In the case
55   /// where V is a vector, the known zero and known one values are the
56   /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
57   /// for all of the elements in the vector.
58   void computeKnownBits(const Value *V, KnownBits &Known,
59                         const DataLayout &DL, unsigned Depth = 0,
60                         AssumptionCache *AC = nullptr,
61                         const Instruction *CxtI = nullptr,
62                         const DominatorTree *DT = nullptr,
63                         OptimizationRemarkEmitter *ORE = nullptr,
64                         bool UseInstrInfo = true);
65
66   /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
67   /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
68   ///
69   /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
70   /// type, and vectors of integers.  In the case
71   /// where V is a vector, the known zero and known one values are the
72   /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
73   /// for all of the demanded elements in the vector.
74   void computeKnownBits(const Value *V, const APInt &DemandedElts,
75                         KnownBits &Known, const DataLayout &DL,
76                         unsigned Depth = 0, AssumptionCache *AC = nullptr,
77                         const Instruction *CxtI = nullptr,
78                         const DominatorTree *DT = nullptr,
79                         OptimizationRemarkEmitter *ORE = nullptr,
80                         bool UseInstrInfo = true);
81
82   /// Returns the known bits rather than passing by reference.
83   KnownBits computeKnownBits(const Value *V, const DataLayout &DL,
84                              unsigned Depth = 0, AssumptionCache *AC = nullptr,
85                              const Instruction *CxtI = nullptr,
86                              const DominatorTree *DT = nullptr,
87                              OptimizationRemarkEmitter *ORE = nullptr,
88                              bool UseInstrInfo = true);
89
90   /// Returns the known bits rather than passing by reference.
91   KnownBits computeKnownBits(const Value *V, const APInt &DemandedElts,
92                              const DataLayout &DL, unsigned Depth = 0,
93                              AssumptionCache *AC = nullptr,
94                              const Instruction *CxtI = nullptr,
95                              const DominatorTree *DT = nullptr,
96                              OptimizationRemarkEmitter *ORE = nullptr,
97                              bool UseInstrInfo = true);
98
99   /// Compute known bits from the range metadata.
100   /// \p KnownZero the set of bits that are known to be zero
101   /// \p KnownOne the set of bits that are known to be one
102   void computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
103                                          KnownBits &Known);
104
105   /// Return true if LHS and RHS have no common bits set.
106   bool haveNoCommonBitsSet(const Value *LHS, const Value *RHS,
107                            const DataLayout &DL,
108                            AssumptionCache *AC = nullptr,
109                            const Instruction *CxtI = nullptr,
110                            const DominatorTree *DT = nullptr,
111                            bool UseInstrInfo = true);
112
113   /// Return true if the given value is known to have exactly one bit set when
114   /// defined. For vectors return true if every element is known to be a power
115   /// of two when defined. Supports values with integer or pointer type and
116   /// vectors of integers. If 'OrZero' is set, then return true if the given
117   /// value is either a power of two or zero.
118   bool isKnownToBeAPowerOfTwo(const Value *V, const DataLayout &DL,
119                               bool OrZero = false, unsigned Depth = 0,
120                               AssumptionCache *AC = nullptr,
121                               const Instruction *CxtI = nullptr,
122                               const DominatorTree *DT = nullptr,
123                               bool UseInstrInfo = true);
124
125   bool isOnlyUsedInZeroEqualityComparison(const Instruction *CxtI);
126
127   /// Return true if the given value is known to be non-zero when defined. For
128   /// vectors, return true if every element is known to be non-zero when
129   /// defined. For pointers, if the context instruction and dominator tree are
130   /// specified, perform context-sensitive analysis and return true if the
131   /// pointer couldn't possibly be null at the specified instruction.
132   /// Supports values with integer or pointer type and vectors of integers.
133   bool isKnownNonZero(const Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth = 0,
134                       AssumptionCache *AC = nullptr,
135                       const Instruction *CxtI = nullptr,
136                       const DominatorTree *DT = nullptr,
137                       bool UseInstrInfo = true);
138
139   /// Return true if the two given values are negation.
140   /// Currently can recoginze Value pair:
141   /// 1: <X, Y> if X = sub (0, Y) or Y = sub (0, X)
142   /// 2: <X, Y> if X = sub (A, B) and Y = sub (B, A)
143   bool isKnownNegation(const Value *X, const Value *Y, bool NeedNSW = false);
144
145   /// Returns true if the give value is known to be non-negative.
146   bool isKnownNonNegative(const Value *V, const DataLayout &DL,
147                           unsigned Depth = 0,
148                           AssumptionCache *AC = nullptr,
149                           const Instruction *CxtI = nullptr,
150                           const DominatorTree *DT = nullptr,
151                           bool UseInstrInfo = true);
152
153   /// Returns true if the given value is known be positive (i.e. non-negative
154   /// and non-zero).
155   bool isKnownPositive(const Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth = 0,
156                        AssumptionCache *AC = nullptr,
157                        const Instruction *CxtI = nullptr,
158                        const DominatorTree *DT = nullptr,
159                        bool UseInstrInfo = true);
160
161   /// Returns true if the given value is known be negative (i.e. non-positive
162   /// and non-zero).
163   bool isKnownNegative(const Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth = 0,
164                        AssumptionCache *AC = nullptr,
165                        const Instruction *CxtI = nullptr,
166                        const DominatorTree *DT = nullptr,
167                        bool UseInstrInfo = true);
168
169   /// Return true if the given values are known to be non-equal when defined.
170   /// Supports scalar integer types only.
171   bool isKnownNonEqual(const Value *V1, const Value *V2, const DataLayout &DL,
172                        AssumptionCache *AC = nullptr,
173                        const Instruction *CxtI = nullptr,
174                        const DominatorTree *DT = nullptr,
175                        bool UseInstrInfo = true);
176
177   /// Return true if 'V & Mask' is known to be zero. We use this predicate to
178   /// simplify operations downstream. Mask is known to be zero for bits that V
179   /// cannot have.
180   ///
181   /// This function is defined on values with integer type, values with pointer
182   /// type, and vectors of integers.  In the case
183   /// where V is a vector, the mask, known zero, and known one values are the
184   /// same width as the vector element, and the bit is set only if it is true
185   /// for all of the elements in the vector.
186   bool MaskedValueIsZero(const Value *V, const APInt &Mask,
187                          const DataLayout &DL,
188                          unsigned Depth = 0, AssumptionCache *AC = nullptr,
189                          const Instruction *CxtI = nullptr,
190                          const DominatorTree *DT = nullptr,
191                          bool UseInstrInfo = true);
192
193   /// Return the number of times the sign bit of the register is replicated into
194   /// the other bits. We know that at least 1 bit is always equal to the sign
195   /// bit (itself), but other cases can give us information. For example,
196   /// immediately after an "ashr X, 2", we know that the top 3 bits are all
197   /// equal to each other, so we return 3. For vectors, return the number of
198   /// sign bits for the vector element with the mininum number of known sign
199   /// bits.
200   unsigned ComputeNumSignBits(const Value *Op, const DataLayout &DL,
201                               unsigned Depth = 0, AssumptionCache *AC = nullptr,
202                               const Instruction *CxtI = nullptr,
203                               const DominatorTree *DT = nullptr,
204                               bool UseInstrInfo = true);
205
206   /// Get the minimum bit size for this Value \p Op as a signed integer.
207   /// i.e.  x == sext(trunc(x to MinSignedBits) to bitwidth(x)).
208   /// Similar to the APInt::getMinSignedBits function.
209   unsigned ComputeMinSignedBits(const Value *Op, const DataLayout &DL,
210                                 unsigned Depth = 0,
211                                 AssumptionCache *AC = nullptr,
212                                 const Instruction *CxtI = nullptr,
213                                 const DominatorTree *DT = nullptr);
214
215   /// This function computes the integer multiple of Base that equals V. If
216   /// successful, it returns true and returns the multiple in Multiple. If
217   /// unsuccessful, it returns false. Also, if V can be simplified to an
218   /// integer, then the simplified V is returned in Val. Look through sext only
219   /// if LookThroughSExt=true.
220   bool ComputeMultiple(Value *V, unsigned Base, Value *&Multiple,
221                        bool LookThroughSExt = false,
222                        unsigned Depth = 0);
223
224   /// Map a call instruction to an intrinsic ID.  Libcalls which have equivalent
225   /// intrinsics are treated as-if they were intrinsics.
226   Intrinsic::ID getIntrinsicForCallSite(const CallBase &CB,
227                                         const TargetLibraryInfo *TLI);
228
229   /// Return true if we can prove that the specified FP value is never equal to
230   /// -0.0.
231   bool CannotBeNegativeZero(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
232                             unsigned Depth = 0);
233
234   /// Return true if we can prove that the specified FP value is either NaN or
235   /// never less than -0.0.
236   ///
237   ///      NaN --> true
238   ///       +0 --> true
239   ///       -0 --> true
240   ///   x > +0 --> true
241   ///   x < -0 --> false
242   bool CannotBeOrderedLessThanZero(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI);
243
244   /// Return true if the floating-point scalar value is not an infinity or if
245   /// the floating-point vector value has no infinities. Return false if a value
246   /// could ever be infinity.
247   bool isKnownNeverInfinity(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
248                             unsigned Depth = 0);
249
250   /// Return true if the floating-point scalar value is not a NaN or if the
251   /// floating-point vector value has no NaN elements. Return false if a value
252   /// could ever be NaN.
253   bool isKnownNeverNaN(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
254                        unsigned Depth = 0);
255
256   /// Return true if we can prove that the specified FP value's sign bit is 0.
257   ///
258   ///      NaN --> true/false (depending on the NaN's sign bit)
259   ///       +0 --> true
260   ///       -0 --> false
261   ///   x > +0 --> true
262   ///   x < -0 --> false
263   bool SignBitMustBeZero(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI);
264
265   /// If the specified value can be set by repeating the same byte in memory,
266   /// return the i8 value that it is represented with. This is true for all i8
267   /// values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1, i16 0xF0F0, double
268   /// 0.0 etc. If the value can't be handled with a repeated byte store (e.g.
269   /// i16 0x1234), return null. If the value is entirely undef and padding,
270   /// return undef.
271   Value *isBytewiseValue(Value *V, const DataLayout &DL);
272
273   /// Given an aggregate and an sequence of indices, see if the scalar value
274   /// indexed is already around as a register, for example if it were inserted
275   /// directly into the aggregate.
276   ///
277   /// If InsertBefore is not null, this function will duplicate (modified)
278   /// insertvalues when a part of a nested struct is extracted.
279   Value *FindInsertedValue(Value *V,
280                            ArrayRef<unsigned> idx_range,
281                            Instruction *InsertBefore = nullptr);
282
283   /// Analyze the specified pointer to see if it can be expressed as a base
284   /// pointer plus a constant offset. Return the base and offset to the caller.
285   ///
286   /// This is a wrapper around Value::stripAndAccumulateConstantOffsets that
287   /// creates and later unpacks the required APInt.
288   inline Value *GetPointerBaseWithConstantOffset(Value *Ptr, int64_t &Offset,
289                                                  const DataLayout &DL,
290                                                  bool AllowNonInbounds = true) {
291     APInt OffsetAPInt(DL.getIndexTypeSizeInBits(Ptr->getType()), 0);
292     Value *Base =
293         Ptr->stripAndAccumulateConstantOffsets(DL, OffsetAPInt, AllowNonInbounds);
294
295     Offset = OffsetAPInt.getSExtValue();
296     return Base;
297   }
298   inline const Value *
299   GetPointerBaseWithConstantOffset(const Value *Ptr, int64_t &Offset,
300                                    const DataLayout &DL,
301                                    bool AllowNonInbounds = true) {
302     return GetPointerBaseWithConstantOffset(const_cast<Value *>(Ptr), Offset, DL,
303                                             AllowNonInbounds);
304   }
305
306   /// Returns true if the GEP is based on a pointer to a string (array of
307   // \p CharSize integers) and is indexing into this string.
308   bool isGEPBasedOnPointerToString(const GEPOperator *GEP,
309                                    unsigned CharSize = 8);
310
311   /// Represents offset+length into a ConstantDataArray.
312   struct ConstantDataArraySlice {
313     /// ConstantDataArray pointer. nullptr indicates a zeroinitializer (a valid
314     /// initializer, it just doesn't fit the ConstantDataArray interface).
315     const ConstantDataArray *Array;
316
317     /// Slice starts at this Offset.
318     uint64_t Offset;
319
320     /// Length of the slice.
321     uint64_t Length;
322
323     /// Moves the Offset and adjusts Length accordingly.
324     void move(uint64_t Delta) {
325       assert(Delta < Length);
326       Offset += Delta;
327       Length -= Delta;
328     }
329
330     /// Convenience accessor for elements in the slice.
331     uint64_t operator[](unsigned I) const {
332       return Array==nullptr ? 0 : Array->getElementAsInteger(I + Offset);
333     }
334   };
335
336   /// Returns true if the value \p V is a pointer into a ConstantDataArray.
337   /// If successful \p Slice will point to a ConstantDataArray info object
338   /// with an appropriate offset.
339   bool getConstantDataArrayInfo(const Value *V, ConstantDataArraySlice &Slice,
340                                 unsigned ElementSize, uint64_t Offset = 0);
341
342   /// This function computes the length of a null-terminated C string pointed to
343   /// by V. If successful, it returns true and returns the string in Str. If
344   /// unsuccessful, it returns false. This does not include the trailing null
345   /// character by default. If TrimAtNul is set to false, then this returns any
346   /// trailing null characters as well as any other characters that come after
347   /// it.
348   bool getConstantStringInfo(const Value *V, StringRef &Str,
349                              uint64_t Offset = 0, bool TrimAtNul = true);
350
351   /// If we can compute the length of the string pointed to by the specified
352   /// pointer, return 'len+1'.  If we can't, return 0.
353   uint64_t GetStringLength(const Value *V, unsigned CharSize = 8);
354
355   /// This function returns call pointer argument that is considered the same by
356   /// aliasing rules. You CAN'T use it to replace one value with another. If
357   /// \p MustPreserveNullness is true, the call must preserve the nullness of
358   /// the pointer.
359   const Value *getArgumentAliasingToReturnedPointer(const CallBase *Call,
360                                                     bool MustPreserveNullness);
361   inline Value *
362   getArgumentAliasingToReturnedPointer(CallBase *Call,
363                                        bool MustPreserveNullness) {
364     return const_cast<Value *>(getArgumentAliasingToReturnedPointer(
365         const_cast<const CallBase *>(Call), MustPreserveNullness));
366   }
367
368   /// {launder,strip}.invariant.group returns pointer that aliases its argument,
369   /// and it only captures pointer by returning it.
370   /// These intrinsics are not marked as nocapture, because returning is
371   /// considered as capture. The arguments are not marked as returned neither,
372   /// because it would make it useless. If \p MustPreserveNullness is true,
373   /// the intrinsic must preserve the nullness of the pointer.
374   bool isIntrinsicReturningPointerAliasingArgumentWithoutCapturing(
375       const CallBase *Call, bool MustPreserveNullness);
376
377   /// This method strips off any GEP address adjustments and pointer casts from
378   /// the specified value, returning the original object being addressed. Note
379   /// that the returned value has pointer type if the specified value does. If
380   /// the MaxLookup value is non-zero, it limits the number of instructions to
381   /// be stripped off.
382   const Value *getUnderlyingObject(const Value *V, unsigned MaxLookup = 6);
383   inline Value *getUnderlyingObject(Value *V, unsigned MaxLookup = 6) {
384     // Force const to avoid infinite recursion.
385     const Value *VConst = V;
386     return const_cast<Value *>(getUnderlyingObject(VConst, MaxLookup));
387   }
388
389   /// This method is similar to getUnderlyingObject except that it can
390   /// look through phi and select instructions and return multiple objects.
391   ///
392   /// If LoopInfo is passed, loop phis are further analyzed.  If a pointer
393   /// accesses different objects in each iteration, we don't look through the
394   /// phi node. E.g. consider this loop nest:
395   ///
396   ///   int **A;
397   ///   for (i)
398   ///     for (j) {
399   ///        A[i][j] = A[i-1][j] * B[j]
400   ///     }
401   ///
402   /// This is transformed by Load-PRE to stash away A[i] for the next iteration
403   /// of the outer loop:
404   ///
405   ///   Curr = A[0];          // Prev_0
406   ///   for (i: 1..N) {
407   ///     Prev = Curr;        // Prev = PHI (Prev_0, Curr)
408   ///     Curr = A[i];
409   ///     for (j: 0..N) {
410   ///        Curr[j] = Prev[j] * B[j]
411   ///     }
412   ///   }
413   ///
414   /// Since A[i] and A[i-1] are independent pointers, getUnderlyingObjects
415   /// should not assume that Curr and Prev share the same underlying object thus
416   /// it shouldn't look through the phi above.
417   void getUnderlyingObjects(const Value *V,
418                             SmallVectorImpl<const Value *> &Objects,
419                             LoopInfo *LI = nullptr, unsigned MaxLookup = 6);
420
421   /// This is a wrapper around getUnderlyingObjects and adds support for basic
422   /// ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
423   bool getUnderlyingObjectsForCodeGen(const Value *V,
424                                       SmallVectorImpl<Value *> &Objects);
425
426   /// Returns unique alloca where the value comes from, or nullptr.
427   /// If OffsetZero is true check that V points to the begining of the alloca.
428   AllocaInst *findAllocaForValue(Value *V, bool OffsetZero = false);
429   inline const AllocaInst *findAllocaForValue(const Value *V,
430                                               bool OffsetZero = false) {
431     return findAllocaForValue(const_cast<Value *>(V), OffsetZero);
432   }
433
434   /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers.
435   bool onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V);
436
437   /// Return true if the only users of this pointer are lifetime markers or
438   /// droppable instructions.
439   bool onlyUsedByLifetimeMarkersOrDroppableInsts(const Value *V);
440
441   /// Return true if speculation of the given load must be suppressed to avoid
442   /// ordering or interfering with an active sanitizer.  If not suppressed,
443   /// dereferenceability and alignment must be proven separately.  Note: This
444   /// is only needed for raw reasoning; if you use the interface below
445   /// (isSafeToSpeculativelyExecute), this is handled internally.
446   bool mustSuppressSpeculation(const LoadInst &LI);
447
448   /// Return true if the instruction does not have any effects besides
449   /// calculating the result and does not have undefined behavior.
450   ///
451   /// This method never returns true for an instruction that returns true for
452   /// mayHaveSideEffects; however, this method also does some other checks in
453   /// addition. It checks for undefined behavior, like dividing by zero or
454   /// loading from an invalid pointer (but not for undefined results, like a
455   /// shift with a shift amount larger than the width of the result). It checks
456   /// for malloc and alloca because speculatively executing them might cause a
457   /// memory leak. It also returns false for instructions related to control
458   /// flow, specifically terminators and PHI nodes.
459   ///
460   /// If the CtxI is specified this method performs context-sensitive analysis
461   /// and returns true if it is safe to execute the instruction immediately
462   /// before the CtxI.
463   ///
464   /// If the CtxI is NOT specified this method only looks at the instruction
465   /// itself and its operands, so if this method returns true, it is safe to
466   /// move the instruction as long as the correct dominance relationships for
467   /// the operands and users hold.
468   ///
469   /// This method can return true for instructions that read memory;
470   /// for such instructions, moving them may change the resulting value.
471   bool isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
472                                     const Instruction *CtxI = nullptr,
473                                     const DominatorTree *DT = nullptr,
474                                     const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
475
476   /// Returns true if the result or effects of the given instructions \p I
477   /// depend on or influence global memory.
478   /// Memory dependence arises for example if the instruction reads from
479   /// memory or may produce effects or undefined behaviour. Memory dependent
480   /// instructions generally cannot be reorderd with respect to other memory
481   /// dependent instructions or moved into non-dominated basic blocks.
482   /// Instructions which just compute a value based on the values of their
483   /// operands are not memory dependent.
484   bool mayBeMemoryDependent(const Instruction &I);
485
486   /// Return true if it is an intrinsic that cannot be speculated but also
487   /// cannot trap.
488   bool isAssumeLikeIntrinsic(const Instruction *I);
489
490   /// Return true if it is valid to use the assumptions provided by an
491   /// assume intrinsic, I, at the point in the control-flow identified by the
492   /// context instruction, CxtI.
493   bool isValidAssumeForContext(const Instruction *I, const Instruction *CxtI,
494                                const DominatorTree *DT = nullptr);
495
496   enum class OverflowResult {
497     /// Always overflows in the direction of signed/unsigned min value.
498     AlwaysOverflowsLow,
499     /// Always overflows in the direction of signed/unsigned max value.
500     AlwaysOverflowsHigh,
501     /// May or may not overflow.
502     MayOverflow,
503     /// Never overflows.
504     NeverOverflows,
505   };
506
507   OverflowResult computeOverflowForUnsignedMul(const Value *LHS,
508                                                const Value *RHS,
509                                                const DataLayout &DL,
510                                                AssumptionCache *AC,
511                                                const Instruction *CxtI,
512                                                const DominatorTree *DT,
513                                                bool UseInstrInfo = true);
514   OverflowResult computeOverflowForSignedMul(const Value *LHS, const Value *RHS,
515                                              const DataLayout &DL,
516                                              AssumptionCache *AC,
517                                              const Instruction *CxtI,
518                                              const DominatorTree *DT,
519                                              bool UseInstrInfo = true);
520   OverflowResult computeOverflowForUnsignedAdd(const Value *LHS,
521                                                const Value *RHS,
522                                                const DataLayout &DL,
523                                                AssumptionCache *AC,
524                                                const Instruction *CxtI,
525                                                const DominatorTree *DT,
526                                                bool UseInstrInfo = true);
527   OverflowResult computeOverflowForSignedAdd(const Value *LHS, const Value *RHS,
528                                              const DataLayout &DL,
529                                              AssumptionCache *AC = nullptr,
530                                              const Instruction *CxtI = nullptr,
531                                              const DominatorTree *DT = nullptr);
532   /// This version also leverages the sign bit of Add if known.
533   OverflowResult computeOverflowForSignedAdd(const AddOperator *Add,
534                                              const DataLayout &DL,
535                                              AssumptionCache *AC = nullptr,
536                                              const Instruction *CxtI = nullptr,
537                                              const DominatorTree *DT = nullptr);
538   OverflowResult computeOverflowForUnsignedSub(const Value *LHS, const Value *RHS,
539                                                const DataLayout &DL,
540                                                AssumptionCache *AC,
541                                                const Instruction *CxtI,
542                                                const DominatorTree *DT);
543   OverflowResult computeOverflowForSignedSub(const Value *LHS, const Value *RHS,
544                                              const DataLayout &DL,
545                                              AssumptionCache *AC,
546                                              const Instruction *CxtI,
547                                              const DominatorTree *DT);
548
549   /// Returns true if the arithmetic part of the \p WO 's result is
550   /// used only along the paths control dependent on the computation
551   /// not overflowing, \p WO being an <op>.with.overflow intrinsic.
552   bool isOverflowIntrinsicNoWrap(const WithOverflowInst *WO,
553                                  const DominatorTree &DT);
554
555
556   /// Determine the possible constant range of an integer or vector of integer
557   /// value. This is intended as a cheap, non-recursive check.
558   ConstantRange computeConstantRange(const Value *V, bool UseInstrInfo = true,
559                                      AssumptionCache *AC = nullptr,
560                                      const Instruction *CtxI = nullptr,
561                                      const DominatorTree *DT = nullptr,
562                                      unsigned Depth = 0);
563
564   /// Return true if this function can prove that the instruction I will
565   /// always transfer execution to one of its successors (including the next
566   /// instruction that follows within a basic block). E.g. this is not
567   /// guaranteed for function calls that could loop infinitely.
568   ///
569   /// In other words, this function returns false for instructions that may
570   /// transfer execution or fail to transfer execution in a way that is not
571   /// captured in the CFG nor in the sequence of instructions within a basic
572   /// block.
573   ///
574   /// Undefined behavior is assumed not to happen, so e.g. division is
575   /// guaranteed to transfer execution to the following instruction even
576   /// though division by zero might cause undefined behavior.
577   bool isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(const Instruction *I);
578
579   /// Returns true if this block does not contain a potential implicit exit.
580   /// This is equivelent to saying that all instructions within the basic block
581   /// are guaranteed to transfer execution to their successor within the basic
582   /// block. This has the same assumptions w.r.t. undefined behavior as the
583   /// instruction variant of this function.
584   bool isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(const BasicBlock *BB);
585
586   /// Return true if every instruction in the range (Begin, End) is
587   /// guaranteed to transfer execution to its static successor. \p ScanLimit
588   /// bounds the search to avoid scanning huge blocks.
589   bool isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(
590      BasicBlock::const_iterator Begin, BasicBlock::const_iterator End,
591      unsigned ScanLimit = 32);
592
593   /// Same as previous, but with range expressed via iterator_range.
594   bool isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(
595      iterator_range<BasicBlock::const_iterator> Range,
596      unsigned ScanLimit = 32);
597
598   /// Return true if this function can prove that the instruction I
599   /// is executed for every iteration of the loop L.
600   ///
601   /// Note that this currently only considers the loop header.
602   bool isGuaranteedToExecuteForEveryIteration(const Instruction *I,
603                                               const Loop *L);
604
605   /// Return true if I yields poison or raises UB if any of its operands is
606   /// poison.
607   /// Formally, given I = `r = op v1 v2 .. vN`, propagatesPoison returns true
608   /// if, for all i, r is evaluated to poison or op raises UB if vi = poison.
609   /// If vi is a vector or an aggregate and r is a single value, any poison
610   /// element in vi should make r poison or raise UB.
611   /// To filter out operands that raise UB on poison, you can use
612   /// getGuaranteedNonPoisonOp.
613   bool propagatesPoison(const Operator *I);
614
615   /// Insert operands of I into Ops such that I will trigger undefined behavior
616   /// if I is executed and that operand has a poison value.
617   void getGuaranteedNonPoisonOps(const Instruction *I,
618                                  SmallPtrSetImpl<const Value *> &Ops);
619   /// Insert operands of I into Ops such that I will trigger undefined behavior
620   /// if I is executed and that operand is not a well-defined value
621   /// (i.e. has undef bits or poison).
622   void getGuaranteedWellDefinedOps(const Instruction *I,
623                                    SmallPtrSetImpl<const Value *> &Ops);
624
625   /// Return true if the given instruction must trigger undefined behavior
626   /// when I is executed with any operands which appear in KnownPoison holding
627   /// a poison value at the point of execution.
628   bool mustTriggerUB(const Instruction *I,
629                      const SmallSet<const Value *, 16>& KnownPoison);
630
631   /// Return true if this function can prove that if Inst is executed
632   /// and yields a poison value or undef bits, then that will trigger
633   /// undefined behavior.
634   ///
635   /// Note that this currently only considers the basic block that is
636   /// the parent of Inst.
637   bool programUndefinedIfUndefOrPoison(const Instruction *Inst);
638   bool programUndefinedIfPoison(const Instruction *Inst);
639
640   /// canCreateUndefOrPoison returns true if Op can create undef or poison from
641   /// non-undef & non-poison operands.
642   /// For vectors, canCreateUndefOrPoison returns true if there is potential
643   /// poison or undef in any element of the result when vectors without
644   /// undef/poison poison are given as operands.
645   /// For example, given `Op = shl <2 x i32> %x, <0, 32>`, this function returns
646   /// true. If Op raises immediate UB but never creates poison or undef
647   /// (e.g. sdiv I, 0), canCreatePoison returns false.
648   ///
649   /// \p ConsiderFlags controls whether poison producing flags on the
650   /// instruction are considered.  This can be used to see if the instruction
651   /// could still introduce undef or poison even without poison generating flags
652   /// which might be on the instruction.  (i.e. could the result of
653   /// Op->dropPoisonGeneratingFlags() still create poison or undef)
654   ///
655   /// canCreatePoison returns true if Op can create poison from non-poison
656   /// operands.
657   bool canCreateUndefOrPoison(const Operator *Op, bool ConsiderFlags = true);
658   bool canCreatePoison(const Operator *Op, bool ConsiderFlags = true);
659
660   /// Return true if V is poison given that ValAssumedPoison is already poison.
661   /// For example, if ValAssumedPoison is `icmp X, 10` and V is `icmp X, 5`,
662   /// impliesPoison returns true.
663   bool impliesPoison(const Value *ValAssumedPoison, const Value *V);
664
665   /// Return true if this function can prove that V does not have undef bits
666   /// and is never poison. If V is an aggregate value or vector, check whether
667   /// all elements (except padding) are not undef or poison.
668   /// Note that this is different from canCreateUndefOrPoison because the
669   /// function assumes Op's operands are not poison/undef.
670   ///
671   /// If CtxI and DT are specified this method performs flow-sensitive analysis
672   /// and returns true if it is guaranteed to be never undef or poison
673   /// immediately before the CtxI.
674   bool isGuaranteedNotToBeUndefOrPoison(const Value *V,
675                                         AssumptionCache *AC = nullptr,
676                                         const Instruction *CtxI = nullptr,
677                                         const DominatorTree *DT = nullptr,
678                                         unsigned Depth = 0);
679   bool isGuaranteedNotToBePoison(const Value *V, AssumptionCache *AC = nullptr,
680                                  const Instruction *CtxI = nullptr,
681                                  const DominatorTree *DT = nullptr,
682                                  unsigned Depth = 0);
683
684   /// Specific patterns of select instructions we can match.
685   enum SelectPatternFlavor {
686     SPF_UNKNOWN = 0,
687     SPF_SMIN,                   /// Signed minimum
688     SPF_UMIN,                   /// Unsigned minimum
689     SPF_SMAX,                   /// Signed maximum
690     SPF_UMAX,                   /// Unsigned maximum
691     SPF_FMINNUM,                /// Floating point minnum
692     SPF_FMAXNUM,                /// Floating point maxnum
693     SPF_ABS,                    /// Absolute value
694     SPF_NABS                    /// Negated absolute value
695   };
696
697   /// Behavior when a floating point min/max is given one NaN and one
698   /// non-NaN as input.
699   enum SelectPatternNaNBehavior {
700     SPNB_NA = 0,                /// NaN behavior not applicable.
701     SPNB_RETURNS_NAN,           /// Given one NaN input, returns the NaN.
702     SPNB_RETURNS_OTHER,         /// Given one NaN input, returns the non-NaN.
703     SPNB_RETURNS_ANY            /// Given one NaN input, can return either (or
704                                 /// it has been determined that no operands can
705                                 /// be NaN).
706   };
707
708   struct SelectPatternResult {
709     SelectPatternFlavor Flavor;
710     SelectPatternNaNBehavior NaNBehavior; /// Only applicable if Flavor is
711                                           /// SPF_FMINNUM or SPF_FMAXNUM.
712     bool Ordered;               /// When implementing this min/max pattern as
713                                 /// fcmp; select, does the fcmp have to be
714                                 /// ordered?
715
716     /// Return true if \p SPF is a min or a max pattern.
717     static bool isMinOrMax(SelectPatternFlavor SPF) {
718       return SPF != SPF_UNKNOWN && SPF != SPF_ABS && SPF != SPF_NABS;
719     }
720   };
721
722   /// Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX and ABS idioms, returning the kind
723   /// and providing the out parameter results if we successfully match.
724   ///
725   /// For ABS/NABS, LHS will be set to the input to the abs idiom. RHS will be
726   /// the negation instruction from the idiom.
727   ///
728   /// If CastOp is not nullptr, also match MIN/MAX idioms where the type does
729   /// not match that of the original select. If this is the case, the cast
730   /// operation (one of Trunc,SExt,Zext) that must be done to transform the
731   /// type of LHS and RHS into the type of V is returned in CastOp.
732   ///
733   /// For example:
734   ///   %1 = icmp slt i32 %a, i32 4
735   ///   %2 = sext i32 %a to i64
736   ///   %3 = select i1 %1, i64 %2, i64 4
737   ///
738   /// -> LHS = %a, RHS = i32 4, *CastOp = Instruction::SExt
739   ///
740   SelectPatternResult matchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS,
741                                          Instruction::CastOps *CastOp = nullptr,
742                                          unsigned Depth = 0);
743
744   inline SelectPatternResult
745   matchSelectPattern(const Value *V, const Value *&LHS, const Value *&RHS) {
746     Value *L = const_cast<Value *>(LHS);
747     Value *R = const_cast<Value *>(RHS);
748     auto Result = matchSelectPattern(const_cast<Value *>(V), L, R);
749     LHS = L;
750     RHS = R;
751     return Result;
752   }
753
754   /// Determine the pattern that a select with the given compare as its
755   /// predicate and given values as its true/false operands would match.
756   SelectPatternResult matchDecomposedSelectPattern(
757       CmpInst *CmpI, Value *TrueVal, Value *FalseVal, Value *&LHS, Value *&RHS,
758       Instruction::CastOps *CastOp = nullptr, unsigned Depth = 0);
759
760   /// Return the canonical comparison predicate for the specified
761   /// minimum/maximum flavor.
762   CmpInst::Predicate getMinMaxPred(SelectPatternFlavor SPF,
763                                    bool Ordered = false);
764
765   /// Return the inverse minimum/maximum flavor of the specified flavor.
766   /// For example, signed minimum is the inverse of signed maximum.
767   SelectPatternFlavor getInverseMinMaxFlavor(SelectPatternFlavor SPF);
768
769   Intrinsic::ID getInverseMinMaxIntrinsic(Intrinsic::ID MinMaxID);
770
771   /// Return the canonical inverse comparison predicate for the specified
772   /// minimum/maximum flavor.
773   CmpInst::Predicate getInverseMinMaxPred(SelectPatternFlavor SPF);
774
775   /// Return the minimum or maximum constant value for the specified integer
776   /// min/max flavor and type.
777   APInt getMinMaxLimit(SelectPatternFlavor SPF, unsigned BitWidth);
778
779   /// Check if the values in \p VL are select instructions that can be converted
780   /// to a min or max (vector) intrinsic. Returns the intrinsic ID, if such a
781   /// conversion is possible, together with a bool indicating whether all select
782   /// conditions are only used by the selects. Otherwise return
783   /// Intrinsic::not_intrinsic.
784   std::pair<Intrinsic::ID, bool>
785   canConvertToMinOrMaxIntrinsic(ArrayRef<Value *> VL);
786
787   /// Attempt to match a simple first order recurrence cycle of the form:
788   ///   %iv = phi Ty [%Start, %Entry], [%Inc, %backedge]
789   ///   %inc = binop %iv, %step
790   /// OR
791   ///   %iv = phi Ty [%Start, %Entry], [%Inc, %backedge]
792   ///   %inc = binop %step, %iv
793   ///
794   /// A first order recurrence is a formula with the form: X_n = f(X_(n-1))
795   ///
796   /// A couple of notes on subtleties in that definition:
797   /// * The Step does not have to be loop invariant.  In math terms, it can
798   ///   be a free variable.  We allow recurrences with both constant and
799   ///   variable coefficients. Callers may wish to filter cases where Step
800   ///   does not dominate P.
801   /// * For non-commutative operators, we will match both forms.  This
802   ///   results in some odd recurrence structures.  Callers may wish to filter
803   ///   out recurrences where the phi is not the LHS of the returned operator.
804   /// * Because of the structure matched, the caller can assume as a post
805   ///   condition of the match the presence of a Loop with P's parent as it's
806   ///   header *except* in unreachable code.  (Dominance decays in unreachable
807   ///   code.)
808   ///
809   /// NOTE: This is intentional simple.  If you want the ability to analyze
810   /// non-trivial loop conditons, see ScalarEvolution instead.
811   bool matchSimpleRecurrence(const PHINode *P, BinaryOperator *&BO,
812                              Value *&Start, Value *&Step);
813
814   /// Analogous to the above, but starting from the binary operator
815   bool matchSimpleRecurrence(const BinaryOperator *I, PHINode *&P,
816                                     Value *&Start, Value *&Step);
817
818   /// Return true if RHS is known to be implied true by LHS.  Return false if
819   /// RHS is known to be implied false by LHS.  Otherwise, return None if no
820   /// implication can be made.
821   /// A & B must be i1 (boolean) values or a vector of such values. Note that
822   /// the truth table for implication is the same as <=u on i1 values (but not
823   /// <=s!).  The truth table for both is:
824   ///    | T | F (B)
825   ///  T | T | F
826   ///  F | T | T
827   /// (A)
828   Optional<bool> isImpliedCondition(const Value *LHS, const Value *RHS,
829                                     const DataLayout &DL, bool LHSIsTrue = true,
830                                     unsigned Depth = 0);
831   Optional<bool> isImpliedCondition(const Value *LHS,
832                                     CmpInst::Predicate RHSPred,
833                                     const Value *RHSOp0, const Value *RHSOp1,
834                                     const DataLayout &DL, bool LHSIsTrue = true,
835                                     unsigned Depth = 0);
836
837   /// Return the boolean condition value in the context of the given instruction
838   /// if it is known based on dominating conditions.
839   Optional<bool> isImpliedByDomCondition(const Value *Cond,
840                                          const Instruction *ContextI,
841                                          const DataLayout &DL);
842   Optional<bool> isImpliedByDomCondition(CmpInst::Predicate Pred,
843                                          const Value *LHS, const Value *RHS,
844                                          const Instruction *ContextI,
845                                          const DataLayout &DL);
846
847   /// If Ptr1 is provably equal to Ptr2 plus a constant offset, return that
848   /// offset. For example, Ptr1 might be &A[42], and Ptr2 might be &A[40]. In
849   /// this case offset would be -8.
850   Optional<int64_t> isPointerOffset(const Value *Ptr1, const Value *Ptr2,
851                                     const DataLayout &DL);
852 } // end namespace llvm
853
854 #endif // LLVM_ANALYSIS_VALUETRACKING_H