]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/lib/Analysis/LazyValueInfo.cpp
Move all sources from the llvm project into contrib/llvm-project.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / lib / Analysis / LazyValueInfo.cpp
1 //===- LazyValueInfo.cpp - Value constraint analysis ------------*- 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 defines the interface for lazy computation of value constraint
10 // information.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Analysis/LazyValueInfo.h"
15 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
16 #include "llvm/ADT/Optional.h"
17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
18 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
23 #include "llvm/Analysis/ValueLattice.h"
24 #include "llvm/IR/AssemblyAnnotationWriter.h"
25 #include "llvm/IR/CFG.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/Dominators.h"
30 #include "llvm/IR/Instructions.h"
31 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
33 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
34 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
35 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
36 #include "llvm/Support/Debug.h"
37 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
39 #include <map>
40 using namespace llvm;
41 using namespace PatternMatch;
42
43 #define DEBUG_TYPE "lazy-value-info"
44
45 // This is the number of worklist items we will process to try to discover an
46 // answer for a given value.
47 static const unsigned MaxProcessedPerValue = 500;
48
49 char LazyValueInfoWrapperPass::ID = 0;
50 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LazyValueInfoWrapperPass, "lazy-value-info",
51                 "Lazy Value Information Analysis", false, true)
52 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
53 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
54 INITIALIZE_PASS_END(LazyValueInfoWrapperPass, "lazy-value-info",
55                 "Lazy Value Information Analysis", false, true)
56
57 namespace llvm {
58   FunctionPass *createLazyValueInfoPass() { return new LazyValueInfoWrapperPass(); }
59 }
60
61 AnalysisKey LazyValueAnalysis::Key;
62
63 /// Returns true if this lattice value represents at most one possible value.
64 /// This is as precise as any lattice value can get while still representing
65 /// reachable code.
66 static bool hasSingleValue(const ValueLatticeElement &Val) {
67   if (Val.isConstantRange() &&
68       Val.getConstantRange().isSingleElement())
69     // Integer constants are single element ranges
70     return true;
71   if (Val.isConstant())
72     // Non integer constants
73     return true;
74   return false;
75 }
76
77 /// Combine two sets of facts about the same value into a single set of
78 /// facts.  Note that this method is not suitable for merging facts along
79 /// different paths in a CFG; that's what the mergeIn function is for.  This
80 /// is for merging facts gathered about the same value at the same location
81 /// through two independent means.
82 /// Notes:
83 /// * This method does not promise to return the most precise possible lattice
84 ///   value implied by A and B.  It is allowed to return any lattice element
85 ///   which is at least as strong as *either* A or B (unless our facts
86 ///   conflict, see below).
87 /// * Due to unreachable code, the intersection of two lattice values could be
88 ///   contradictory.  If this happens, we return some valid lattice value so as
89 ///   not confuse the rest of LVI.  Ideally, we'd always return Undefined, but
90 ///   we do not make this guarantee.  TODO: This would be a useful enhancement.
91 static ValueLatticeElement intersect(const ValueLatticeElement &A,
92                                      const ValueLatticeElement &B) {
93   // Undefined is the strongest state.  It means the value is known to be along
94   // an unreachable path.
95   if (A.isUndefined())
96     return A;
97   if (B.isUndefined())
98     return B;
99
100   // If we gave up for one, but got a useable fact from the other, use it.
101   if (A.isOverdefined())
102     return B;
103   if (B.isOverdefined())
104     return A;
105
106   // Can't get any more precise than constants.
107   if (hasSingleValue(A))
108     return A;
109   if (hasSingleValue(B))
110     return B;
111
112   // Could be either constant range or not constant here.
113   if (!A.isConstantRange() || !B.isConstantRange()) {
114     // TODO: Arbitrary choice, could be improved
115     return A;
116   }
117
118   // Intersect two constant ranges
119   ConstantRange Range =
120     A.getConstantRange().intersectWith(B.getConstantRange());
121   // Note: An empty range is implicitly converted to overdefined internally.
122   // TODO: We could instead use Undefined here since we've proven a conflict
123   // and thus know this path must be unreachable.
124   return ValueLatticeElement::getRange(std::move(Range));
125 }
126
127 //===----------------------------------------------------------------------===//
128 //                          LazyValueInfoCache Decl
129 //===----------------------------------------------------------------------===//
130
131 namespace {
132   /// A callback value handle updates the cache when values are erased.
133   class LazyValueInfoCache;
134   struct LVIValueHandle final : public CallbackVH {
135     // Needs to access getValPtr(), which is protected.
136     friend struct DenseMapInfo<LVIValueHandle>;
137
138     LazyValueInfoCache *Parent;
139
140     LVIValueHandle(Value *V, LazyValueInfoCache *P)
141       : CallbackVH(V), Parent(P) { }
142
143     void deleted() override;
144     void allUsesReplacedWith(Value *V) override {
145       deleted();
146     }
147   };
148 } // end anonymous namespace
149
150 namespace {
151   /// This is the cache kept by LazyValueInfo which
152   /// maintains information about queries across the clients' queries.
153   class LazyValueInfoCache {
154     /// This is all of the cached block information for exactly one Value*.
155     /// The entries are sorted by the BasicBlock* of the
156     /// entries, allowing us to do a lookup with a binary search.
157     /// Over-defined lattice values are recorded in OverDefinedCache to reduce
158     /// memory overhead.
159     struct ValueCacheEntryTy {
160       ValueCacheEntryTy(Value *V, LazyValueInfoCache *P) : Handle(V, P) {}
161       LVIValueHandle Handle;
162       SmallDenseMap<PoisoningVH<BasicBlock>, ValueLatticeElement, 4> BlockVals;
163     };
164
165     /// This tracks, on a per-block basis, the set of values that are
166     /// over-defined at the end of that block.
167     typedef DenseMap<PoisoningVH<BasicBlock>, SmallPtrSet<Value *, 4>>
168         OverDefinedCacheTy;
169     /// Keep track of all blocks that we have ever seen, so we
170     /// don't spend time removing unused blocks from our caches.
171     DenseSet<PoisoningVH<BasicBlock> > SeenBlocks;
172
173     /// This is all of the cached information for all values,
174     /// mapped from Value* to key information.
175     DenseMap<Value *, std::unique_ptr<ValueCacheEntryTy>> ValueCache;
176     OverDefinedCacheTy OverDefinedCache;
177
178
179   public:
180     void insertResult(Value *Val, BasicBlock *BB,
181                       const ValueLatticeElement &Result) {
182       SeenBlocks.insert(BB);
183
184       // Insert over-defined values into their own cache to reduce memory
185       // overhead.
186       if (Result.isOverdefined())
187         OverDefinedCache[BB].insert(Val);
188       else {
189         auto It = ValueCache.find_as(Val);
190         if (It == ValueCache.end()) {
191           ValueCache[Val] = make_unique<ValueCacheEntryTy>(Val, this);
192           It = ValueCache.find_as(Val);
193           assert(It != ValueCache.end() && "Val was just added to the map!");
194         }
195         It->second->BlockVals[BB] = Result;
196       }
197     }
198
199     bool isOverdefined(Value *V, BasicBlock *BB) const {
200       auto ODI = OverDefinedCache.find(BB);
201
202       if (ODI == OverDefinedCache.end())
203         return false;
204
205       return ODI->second.count(V);
206     }
207
208     bool hasCachedValueInfo(Value *V, BasicBlock *BB) const {
209       if (isOverdefined(V, BB))
210         return true;
211
212       auto I = ValueCache.find_as(V);
213       if (I == ValueCache.end())
214         return false;
215
216       return I->second->BlockVals.count(BB);
217     }
218
219     ValueLatticeElement getCachedValueInfo(Value *V, BasicBlock *BB) const {
220       if (isOverdefined(V, BB))
221         return ValueLatticeElement::getOverdefined();
222
223       auto I = ValueCache.find_as(V);
224       if (I == ValueCache.end())
225         return ValueLatticeElement();
226       auto BBI = I->second->BlockVals.find(BB);
227       if (BBI == I->second->BlockVals.end())
228         return ValueLatticeElement();
229       return BBI->second;
230     }
231
232     /// clear - Empty the cache.
233     void clear() {
234       SeenBlocks.clear();
235       ValueCache.clear();
236       OverDefinedCache.clear();
237     }
238
239     /// Inform the cache that a given value has been deleted.
240     void eraseValue(Value *V);
241
242     /// This is part of the update interface to inform the cache
243     /// that a block has been deleted.
244     void eraseBlock(BasicBlock *BB);
245
246     /// Updates the cache to remove any influence an overdefined value in
247     /// OldSucc might have (unless also overdefined in NewSucc).  This just
248     /// flushes elements from the cache and does not add any.
249     void threadEdgeImpl(BasicBlock *OldSucc,BasicBlock *NewSucc);
250
251     friend struct LVIValueHandle;
252   };
253 }
254
255 void LazyValueInfoCache::eraseValue(Value *V) {
256   for (auto I = OverDefinedCache.begin(), E = OverDefinedCache.end(); I != E;) {
257     // Copy and increment the iterator immediately so we can erase behind
258     // ourselves.
259     auto Iter = I++;
260     SmallPtrSetImpl<Value *> &ValueSet = Iter->second;
261     ValueSet.erase(V);
262     if (ValueSet.empty())
263       OverDefinedCache.erase(Iter);
264   }
265
266   ValueCache.erase(V);
267 }
268
269 void LVIValueHandle::deleted() {
270   // This erasure deallocates *this, so it MUST happen after we're done
271   // using any and all members of *this.
272   Parent->eraseValue(*this);
273 }
274
275 void LazyValueInfoCache::eraseBlock(BasicBlock *BB) {
276   // Shortcut if we have never seen this block.
277   DenseSet<PoisoningVH<BasicBlock> >::iterator I = SeenBlocks.find(BB);
278   if (I == SeenBlocks.end())
279     return;
280   SeenBlocks.erase(I);
281
282   auto ODI = OverDefinedCache.find(BB);
283   if (ODI != OverDefinedCache.end())
284     OverDefinedCache.erase(ODI);
285
286   for (auto &I : ValueCache)
287     I.second->BlockVals.erase(BB);
288 }
289
290 void LazyValueInfoCache::threadEdgeImpl(BasicBlock *OldSucc,
291                                         BasicBlock *NewSucc) {
292   // When an edge in the graph has been threaded, values that we could not
293   // determine a value for before (i.e. were marked overdefined) may be
294   // possible to solve now. We do NOT try to proactively update these values.
295   // Instead, we clear their entries from the cache, and allow lazy updating to
296   // recompute them when needed.
297
298   // The updating process is fairly simple: we need to drop cached info
299   // for all values that were marked overdefined in OldSucc, and for those same
300   // values in any successor of OldSucc (except NewSucc) in which they were
301   // also marked overdefined.
302   std::vector<BasicBlock*> worklist;
303   worklist.push_back(OldSucc);
304
305   auto I = OverDefinedCache.find(OldSucc);
306   if (I == OverDefinedCache.end())
307     return; // Nothing to process here.
308   SmallVector<Value *, 4> ValsToClear(I->second.begin(), I->second.end());
309
310   // Use a worklist to perform a depth-first search of OldSucc's successors.
311   // NOTE: We do not need a visited list since any blocks we have already
312   // visited will have had their overdefined markers cleared already, and we
313   // thus won't loop to their successors.
314   while (!worklist.empty()) {
315     BasicBlock *ToUpdate = worklist.back();
316     worklist.pop_back();
317
318     // Skip blocks only accessible through NewSucc.
319     if (ToUpdate == NewSucc) continue;
320
321     // If a value was marked overdefined in OldSucc, and is here too...
322     auto OI = OverDefinedCache.find(ToUpdate);
323     if (OI == OverDefinedCache.end())
324       continue;
325     SmallPtrSetImpl<Value *> &ValueSet = OI->second;
326
327     bool changed = false;
328     for (Value *V : ValsToClear) {
329       if (!ValueSet.erase(V))
330         continue;
331
332       // If we removed anything, then we potentially need to update
333       // blocks successors too.
334       changed = true;
335
336       if (ValueSet.empty()) {
337         OverDefinedCache.erase(OI);
338         break;
339       }
340     }
341
342     if (!changed) continue;
343
344     worklist.insert(worklist.end(), succ_begin(ToUpdate), succ_end(ToUpdate));
345   }
346 }
347
348
349 namespace {
350 /// An assembly annotator class to print LazyValueCache information in
351 /// comments.
352 class LazyValueInfoImpl;
353 class LazyValueInfoAnnotatedWriter : public AssemblyAnnotationWriter {
354   LazyValueInfoImpl *LVIImpl;
355   // While analyzing which blocks we can solve values for, we need the dominator
356   // information. Since this is an optional parameter in LVI, we require this
357   // DomTreeAnalysis pass in the printer pass, and pass the dominator
358   // tree to the LazyValueInfoAnnotatedWriter.
359   DominatorTree &DT;
360
361 public:
362   LazyValueInfoAnnotatedWriter(LazyValueInfoImpl *L, DominatorTree &DTree)
363       : LVIImpl(L), DT(DTree) {}
364
365   virtual void emitBasicBlockStartAnnot(const BasicBlock *BB,
366                                         formatted_raw_ostream &OS);
367
368   virtual void emitInstructionAnnot(const Instruction *I,
369                                     formatted_raw_ostream &OS);
370 };
371 }
372 namespace {
373   // The actual implementation of the lazy analysis and update.  Note that the
374   // inheritance from LazyValueInfoCache is intended to be temporary while
375   // splitting the code and then transitioning to a has-a relationship.
376   class LazyValueInfoImpl {
377
378     /// Cached results from previous queries
379     LazyValueInfoCache TheCache;
380
381     /// This stack holds the state of the value solver during a query.
382     /// It basically emulates the callstack of the naive
383     /// recursive value lookup process.
384     SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> BlockValueStack;
385
386     /// Keeps track of which block-value pairs are in BlockValueStack.
387     DenseSet<std::pair<BasicBlock*, Value*> > BlockValueSet;
388
389     /// Push BV onto BlockValueStack unless it's already in there.
390     /// Returns true on success.
391     bool pushBlockValue(const std::pair<BasicBlock *, Value *> &BV) {
392       if (!BlockValueSet.insert(BV).second)
393         return false;  // It's already in the stack.
394
395       LLVM_DEBUG(dbgs() << "PUSH: " << *BV.second << " in "
396                         << BV.first->getName() << "\n");
397       BlockValueStack.push_back(BV);
398       return true;
399     }
400
401     AssumptionCache *AC;  ///< A pointer to the cache of @llvm.assume calls.
402     const DataLayout &DL; ///< A mandatory DataLayout
403     DominatorTree *DT;    ///< An optional DT pointer.
404     DominatorTree *DisabledDT; ///< Stores DT if it's disabled.
405
406   ValueLatticeElement getBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB);
407   bool getEdgeValue(Value *V, BasicBlock *F, BasicBlock *T,
408                     ValueLatticeElement &Result, Instruction *CxtI = nullptr);
409   bool hasBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB);
410
411   // These methods process one work item and may add more. A false value
412   // returned means that the work item was not completely processed and must
413   // be revisited after going through the new items.
414   bool solveBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB);
415   bool solveBlockValueImpl(ValueLatticeElement &Res, Value *Val,
416                            BasicBlock *BB);
417   bool solveBlockValueNonLocal(ValueLatticeElement &BBLV, Value *Val,
418                                BasicBlock *BB);
419   bool solveBlockValuePHINode(ValueLatticeElement &BBLV, PHINode *PN,
420                               BasicBlock *BB);
421   bool solveBlockValueSelect(ValueLatticeElement &BBLV, SelectInst *S,
422                              BasicBlock *BB);
423   Optional<ConstantRange> getRangeForOperand(unsigned Op, Instruction *I,
424                                              BasicBlock *BB);
425   bool solveBlockValueBinaryOpImpl(
426       ValueLatticeElement &BBLV, Instruction *I, BasicBlock *BB,
427       std::function<ConstantRange(const ConstantRange &,
428                                   const ConstantRange &)> OpFn);
429   bool solveBlockValueBinaryOp(ValueLatticeElement &BBLV, BinaryOperator *BBI,
430                                BasicBlock *BB);
431   bool solveBlockValueCast(ValueLatticeElement &BBLV, CastInst *CI,
432                            BasicBlock *BB);
433   bool solveBlockValueOverflowIntrinsic(
434       ValueLatticeElement &BBLV, WithOverflowInst *WO, BasicBlock *BB);
435   bool solveBlockValueIntrinsic(ValueLatticeElement &BBLV, IntrinsicInst *II,
436                                 BasicBlock *BB);
437   void intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(Value *Val,
438                                                      ValueLatticeElement &BBLV,
439                                                      Instruction *BBI);
440
441   void solve();
442
443   public:
444     /// This is the query interface to determine the lattice
445     /// value for the specified Value* at the end of the specified block.
446     ValueLatticeElement getValueInBlock(Value *V, BasicBlock *BB,
447                                         Instruction *CxtI = nullptr);
448
449     /// This is the query interface to determine the lattice
450     /// value for the specified Value* at the specified instruction (generally
451     /// from an assume intrinsic).
452     ValueLatticeElement getValueAt(Value *V, Instruction *CxtI);
453
454     /// This is the query interface to determine the lattice
455     /// value for the specified Value* that is true on the specified edge.
456     ValueLatticeElement getValueOnEdge(Value *V, BasicBlock *FromBB,
457                                        BasicBlock *ToBB,
458                                    Instruction *CxtI = nullptr);
459
460     /// Complete flush all previously computed values
461     void clear() {
462       TheCache.clear();
463     }
464
465     /// Printing the LazyValueInfo Analysis.
466     void printLVI(Function &F, DominatorTree &DTree, raw_ostream &OS) {
467         LazyValueInfoAnnotatedWriter Writer(this, DTree);
468         F.print(OS, &Writer);
469     }
470
471     /// This is part of the update interface to inform the cache
472     /// that a block has been deleted.
473     void eraseBlock(BasicBlock *BB) {
474       TheCache.eraseBlock(BB);
475     }
476
477     /// Disables use of the DominatorTree within LVI.
478     void disableDT() {
479       if (DT) {
480         assert(!DisabledDT && "Both DT and DisabledDT are not nullptr!");
481         std::swap(DT, DisabledDT);
482       }
483     }
484
485     /// Enables use of the DominatorTree within LVI. Does nothing if the class
486     /// instance was initialized without a DT pointer.
487     void enableDT() {
488       if (DisabledDT) {
489         assert(!DT && "Both DT and DisabledDT are not nullptr!");
490         std::swap(DT, DisabledDT);
491       }
492     }
493
494     /// This is the update interface to inform the cache that an edge from
495     /// PredBB to OldSucc has been threaded to be from PredBB to NewSucc.
496     void threadEdge(BasicBlock *PredBB,BasicBlock *OldSucc,BasicBlock *NewSucc);
497
498     LazyValueInfoImpl(AssumptionCache *AC, const DataLayout &DL,
499                        DominatorTree *DT = nullptr)
500         : AC(AC), DL(DL), DT(DT), DisabledDT(nullptr) {}
501   };
502 } // end anonymous namespace
503
504
505 void LazyValueInfoImpl::solve() {
506   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, Value *>, 8> StartingStack(
507       BlockValueStack.begin(), BlockValueStack.end());
508
509   unsigned processedCount = 0;
510   while (!BlockValueStack.empty()) {
511     processedCount++;
512     // Abort if we have to process too many values to get a result for this one.
513     // Because of the design of the overdefined cache currently being per-block
514     // to avoid naming-related issues (IE it wants to try to give different
515     // results for the same name in different blocks), overdefined results don't
516     // get cached globally, which in turn means we will often try to rediscover
517     // the same overdefined result again and again.  Once something like
518     // PredicateInfo is used in LVI or CVP, we should be able to make the
519     // overdefined cache global, and remove this throttle.
520     if (processedCount > MaxProcessedPerValue) {
521       LLVM_DEBUG(
522           dbgs() << "Giving up on stack because we are getting too deep\n");
523       // Fill in the original values
524       while (!StartingStack.empty()) {
525         std::pair<BasicBlock *, Value *> &e = StartingStack.back();
526         TheCache.insertResult(e.second, e.first,
527                               ValueLatticeElement::getOverdefined());
528         StartingStack.pop_back();
529       }
530       BlockValueSet.clear();
531       BlockValueStack.clear();
532       return;
533     }
534     std::pair<BasicBlock *, Value *> e = BlockValueStack.back();
535     assert(BlockValueSet.count(e) && "Stack value should be in BlockValueSet!");
536
537     if (solveBlockValue(e.second, e.first)) {
538       // The work item was completely processed.
539       assert(BlockValueStack.back() == e && "Nothing should have been pushed!");
540       assert(TheCache.hasCachedValueInfo(e.second, e.first) &&
541              "Result should be in cache!");
542
543       LLVM_DEBUG(
544           dbgs() << "POP " << *e.second << " in " << e.first->getName() << " = "
545                  << TheCache.getCachedValueInfo(e.second, e.first) << "\n");
546
547       BlockValueStack.pop_back();
548       BlockValueSet.erase(e);
549     } else {
550       // More work needs to be done before revisiting.
551       assert(BlockValueStack.back() != e && "Stack should have been pushed!");
552     }
553   }
554 }
555
556 bool LazyValueInfoImpl::hasBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB) {
557   // If already a constant, there is nothing to compute.
558   if (isa<Constant>(Val))
559     return true;
560
561   return TheCache.hasCachedValueInfo(Val, BB);
562 }
563
564 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::getBlockValue(Value *Val,
565                                                      BasicBlock *BB) {
566   // If already a constant, there is nothing to compute.
567   if (Constant *VC = dyn_cast<Constant>(Val))
568     return ValueLatticeElement::get(VC);
569
570   return TheCache.getCachedValueInfo(Val, BB);
571 }
572
573 static ValueLatticeElement getFromRangeMetadata(Instruction *BBI) {
574   switch (BBI->getOpcode()) {
575   default: break;
576   case Instruction::Load:
577   case Instruction::Call:
578   case Instruction::Invoke:
579     if (MDNode *Ranges = BBI->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
580       if (isa<IntegerType>(BBI->getType())) {
581         return ValueLatticeElement::getRange(
582             getConstantRangeFromMetadata(*Ranges));
583       }
584     break;
585   };
586   // Nothing known - will be intersected with other facts
587   return ValueLatticeElement::getOverdefined();
588 }
589
590 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValue(Value *Val, BasicBlock *BB) {
591   if (isa<Constant>(Val))
592     return true;
593
594   if (TheCache.hasCachedValueInfo(Val, BB)) {
595     // If we have a cached value, use that.
596     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  reuse BB '" << BB->getName() << "' val="
597                       << TheCache.getCachedValueInfo(Val, BB) << '\n');
598
599     // Since we're reusing a cached value, we don't need to update the
600     // OverDefinedCache. The cache will have been properly updated whenever the
601     // cached value was inserted.
602     return true;
603   }
604
605   // Hold off inserting this value into the Cache in case we have to return
606   // false and come back later.
607   ValueLatticeElement Res;
608   if (!solveBlockValueImpl(Res, Val, BB))
609     // Work pushed, will revisit
610     return false;
611
612   TheCache.insertResult(Val, BB, Res);
613   return true;
614 }
615
616 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueImpl(ValueLatticeElement &Res,
617                                             Value *Val, BasicBlock *BB) {
618
619   Instruction *BBI = dyn_cast<Instruction>(Val);
620   if (!BBI || BBI->getParent() != BB)
621     return solveBlockValueNonLocal(Res, Val, BB);
622
623   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI))
624     return solveBlockValuePHINode(Res, PN, BB);
625
626   if (auto *SI = dyn_cast<SelectInst>(BBI))
627     return solveBlockValueSelect(Res, SI, BB);
628
629   // If this value is a nonnull pointer, record it's range and bailout.  Note
630   // that for all other pointer typed values, we terminate the search at the
631   // definition.  We could easily extend this to look through geps, bitcasts,
632   // and the like to prove non-nullness, but it's not clear that's worth it
633   // compile time wise.  The context-insensitive value walk done inside
634   // isKnownNonZero gets most of the profitable cases at much less expense.
635   // This does mean that we have a sensitivity to where the defining
636   // instruction is placed, even if it could legally be hoisted much higher.
637   // That is unfortunate.
638   PointerType *PT = dyn_cast<PointerType>(BBI->getType());
639   if (PT && isKnownNonZero(BBI, DL)) {
640     Res = ValueLatticeElement::getNot(ConstantPointerNull::get(PT));
641     return true;
642   }
643   if (BBI->getType()->isIntegerTy()) {
644     if (auto *CI = dyn_cast<CastInst>(BBI))
645       return solveBlockValueCast(Res, CI, BB);
646
647     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(BBI))
648       return solveBlockValueBinaryOp(Res, BO, BB);
649
650     if (auto *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(BBI))
651       if (auto *WO = dyn_cast<WithOverflowInst>(EVI->getAggregateOperand()))
652         if (EVI->getNumIndices() == 1 && *EVI->idx_begin() == 0)
653           return solveBlockValueOverflowIntrinsic(Res, WO, BB);
654
655     if (auto *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BBI))
656       return solveBlockValueIntrinsic(Res, II, BB);
657   }
658
659   LLVM_DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
660                     << "' - unknown inst def found.\n");
661   Res = getFromRangeMetadata(BBI);
662   return true;
663 }
664
665 static bool InstructionDereferencesPointer(Instruction *I, Value *Ptr) {
666   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
667     return L->getPointerAddressSpace() == 0 &&
668            GetUnderlyingObject(L->getPointerOperand(),
669                                L->getModule()->getDataLayout()) == Ptr;
670   }
671   if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
672     return S->getPointerAddressSpace() == 0 &&
673            GetUnderlyingObject(S->getPointerOperand(),
674                                S->getModule()->getDataLayout()) == Ptr;
675   }
676   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I)) {
677     if (MI->isVolatile()) return false;
678
679     // FIXME: check whether it has a valuerange that excludes zero?
680     ConstantInt *Len = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
681     if (!Len || Len->isZero()) return false;
682
683     if (MI->getDestAddressSpace() == 0)
684       if (GetUnderlyingObject(MI->getRawDest(),
685                               MI->getModule()->getDataLayout()) == Ptr)
686         return true;
687     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
688       if (MTI->getSourceAddressSpace() == 0)
689         if (GetUnderlyingObject(MTI->getRawSource(),
690                                 MTI->getModule()->getDataLayout()) == Ptr)
691           return true;
692   }
693   return false;
694 }
695
696 /// Return true if the allocation associated with Val is ever dereferenced
697 /// within the given basic block.  This establishes the fact Val is not null,
698 /// but does not imply that the memory at Val is dereferenceable.  (Val may
699 /// point off the end of the dereferenceable part of the object.)
700 static bool isObjectDereferencedInBlock(Value *Val, BasicBlock *BB) {
701   assert(Val->getType()->isPointerTy());
702
703   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
704   Value *UnderlyingVal = GetUnderlyingObject(Val, DL);
705   // If 'GetUnderlyingObject' didn't converge, skip it. It won't converge
706   // inside InstructionDereferencesPointer either.
707   if (UnderlyingVal == GetUnderlyingObject(UnderlyingVal, DL, 1))
708     for (Instruction &I : *BB)
709       if (InstructionDereferencesPointer(&I, UnderlyingVal))
710         return true;
711   return false;
712 }
713
714 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueNonLocal(ValueLatticeElement &BBLV,
715                                                  Value *Val, BasicBlock *BB) {
716   ValueLatticeElement Result;  // Start Undefined.
717
718   // If this is the entry block, we must be asking about an argument.  The
719   // value is overdefined.
720   if (BB == &BB->getParent()->getEntryBlock()) {
721     assert(isa<Argument>(Val) && "Unknown live-in to the entry block");
722     // Before giving up, see if we can prove the pointer non-null local to
723     // this particular block.
724     PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Val->getType());
725     if (PTy &&
726         (isKnownNonZero(Val, DL) ||
727           (isObjectDereferencedInBlock(Val, BB) &&
728            !NullPointerIsDefined(BB->getParent(), PTy->getAddressSpace())))) {
729       Result = ValueLatticeElement::getNot(ConstantPointerNull::get(PTy));
730     } else {
731       Result = ValueLatticeElement::getOverdefined();
732     }
733     BBLV = Result;
734     return true;
735   }
736
737   // Loop over all of our predecessors, merging what we know from them into
738   // result.  If we encounter an unexplored predecessor, we eagerly explore it
739   // in a depth first manner.  In practice, this has the effect of discovering
740   // paths we can't analyze eagerly without spending compile times analyzing
741   // other paths.  This heuristic benefits from the fact that predecessors are
742   // frequently arranged such that dominating ones come first and we quickly
743   // find a path to function entry.  TODO: We should consider explicitly
744   // canonicalizing to make this true rather than relying on this happy
745   // accident.
746   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
747     ValueLatticeElement EdgeResult;
748     if (!getEdgeValue(Val, *PI, BB, EdgeResult))
749       // Explore that input, then return here
750       return false;
751
752     Result.mergeIn(EdgeResult, DL);
753
754     // If we hit overdefined, exit early.  The BlockVals entry is already set
755     // to overdefined.
756     if (Result.isOverdefined()) {
757       LLVM_DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
758                         << "' - overdefined because of pred (non local).\n");
759       // Before giving up, see if we can prove the pointer non-null local to
760       // this particular block.
761       PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Val->getType());
762       if (PTy && isObjectDereferencedInBlock(Val, BB) &&
763           !NullPointerIsDefined(BB->getParent(), PTy->getAddressSpace())) {
764         Result = ValueLatticeElement::getNot(ConstantPointerNull::get(PTy));
765       }
766
767       BBLV = Result;
768       return true;
769     }
770   }
771
772   // Return the merged value, which is more precise than 'overdefined'.
773   assert(!Result.isOverdefined());
774   BBLV = Result;
775   return true;
776 }
777
778 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValuePHINode(ValueLatticeElement &BBLV,
779                                                PHINode *PN, BasicBlock *BB) {
780   ValueLatticeElement Result;  // Start Undefined.
781
782   // Loop over all of our predecessors, merging what we know from them into
783   // result.  See the comment about the chosen traversal order in
784   // solveBlockValueNonLocal; the same reasoning applies here.
785   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
786     BasicBlock *PhiBB = PN->getIncomingBlock(i);
787     Value *PhiVal = PN->getIncomingValue(i);
788     ValueLatticeElement EdgeResult;
789     // Note that we can provide PN as the context value to getEdgeValue, even
790     // though the results will be cached, because PN is the value being used as
791     // the cache key in the caller.
792     if (!getEdgeValue(PhiVal, PhiBB, BB, EdgeResult, PN))
793       // Explore that input, then return here
794       return false;
795
796     Result.mergeIn(EdgeResult, DL);
797
798     // If we hit overdefined, exit early.  The BlockVals entry is already set
799     // to overdefined.
800     if (Result.isOverdefined()) {
801       LLVM_DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
802                         << "' - overdefined because of pred (local).\n");
803
804       BBLV = Result;
805       return true;
806     }
807   }
808
809   // Return the merged value, which is more precise than 'overdefined'.
810   assert(!Result.isOverdefined() && "Possible PHI in entry block?");
811   BBLV = Result;
812   return true;
813 }
814
815 static ValueLatticeElement getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond,
816                                                  bool isTrueDest = true);
817
818 // If we can determine a constraint on the value given conditions assumed by
819 // the program, intersect those constraints with BBLV
820 void LazyValueInfoImpl::intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(
821         Value *Val, ValueLatticeElement &BBLV, Instruction *BBI) {
822   BBI = BBI ? BBI : dyn_cast<Instruction>(Val);
823   if (!BBI)
824     return;
825
826   for (auto &AssumeVH : AC->assumptionsFor(Val)) {
827     if (!AssumeVH)
828       continue;
829     auto *I = cast<CallInst>(AssumeVH);
830     if (!isValidAssumeForContext(I, BBI, DT))
831       continue;
832
833     BBLV = intersect(BBLV, getValueFromCondition(Val, I->getArgOperand(0)));
834   }
835
836   // If guards are not used in the module, don't spend time looking for them
837   auto *GuardDecl = BBI->getModule()->getFunction(
838           Intrinsic::getName(Intrinsic::experimental_guard));
839   if (!GuardDecl || GuardDecl->use_empty())
840     return;
841
842   if (BBI->getIterator() == BBI->getParent()->begin())
843     return;
844   for (Instruction &I : make_range(std::next(BBI->getIterator().getReverse()),
845                                    BBI->getParent()->rend())) {
846     Value *Cond = nullptr;
847     if (match(&I, m_Intrinsic<Intrinsic::experimental_guard>(m_Value(Cond))))
848       BBLV = intersect(BBLV, getValueFromCondition(Val, Cond));
849   }
850 }
851
852 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueSelect(ValueLatticeElement &BBLV,
853                                               SelectInst *SI, BasicBlock *BB) {
854
855   // Recurse on our inputs if needed
856   if (!hasBlockValue(SI->getTrueValue(), BB)) {
857     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, SI->getTrueValue())))
858       return false;
859     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
860     return true;
861   }
862   ValueLatticeElement TrueVal = getBlockValue(SI->getTrueValue(), BB);
863   // If we hit overdefined, don't ask more queries.  We want to avoid poisoning
864   // extra slots in the table if we can.
865   if (TrueVal.isOverdefined()) {
866     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
867     return true;
868   }
869
870   if (!hasBlockValue(SI->getFalseValue(), BB)) {
871     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, SI->getFalseValue())))
872       return false;
873     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
874     return true;
875   }
876   ValueLatticeElement FalseVal = getBlockValue(SI->getFalseValue(), BB);
877   // If we hit overdefined, don't ask more queries.  We want to avoid poisoning
878   // extra slots in the table if we can.
879   if (FalseVal.isOverdefined()) {
880     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
881     return true;
882   }
883
884   if (TrueVal.isConstantRange() && FalseVal.isConstantRange()) {
885     const ConstantRange &TrueCR = TrueVal.getConstantRange();
886     const ConstantRange &FalseCR = FalseVal.getConstantRange();
887     Value *LHS = nullptr;
888     Value *RHS = nullptr;
889     SelectPatternResult SPR = matchSelectPattern(SI, LHS, RHS);
890     // Is this a min specifically of our two inputs?  (Avoid the risk of
891     // ValueTracking getting smarter looking back past our immediate inputs.)
892     if (SelectPatternResult::isMinOrMax(SPR.Flavor) &&
893         LHS == SI->getTrueValue() && RHS == SI->getFalseValue()) {
894       ConstantRange ResultCR = [&]() {
895         switch (SPR.Flavor) {
896         default:
897           llvm_unreachable("unexpected minmax type!");
898         case SPF_SMIN:                   /// Signed minimum
899           return TrueCR.smin(FalseCR);
900         case SPF_UMIN:                   /// Unsigned minimum
901           return TrueCR.umin(FalseCR);
902         case SPF_SMAX:                   /// Signed maximum
903           return TrueCR.smax(FalseCR);
904         case SPF_UMAX:                   /// Unsigned maximum
905           return TrueCR.umax(FalseCR);
906         };
907       }();
908       BBLV = ValueLatticeElement::getRange(ResultCR);
909       return true;
910     }
911
912     if (SPR.Flavor == SPF_ABS) {
913       if (LHS == SI->getTrueValue()) {
914         BBLV = ValueLatticeElement::getRange(TrueCR.abs());
915         return true;
916       }
917       if (LHS == SI->getFalseValue()) {
918         BBLV = ValueLatticeElement::getRange(FalseCR.abs());
919         return true;
920       }
921     }
922
923     if (SPR.Flavor == SPF_NABS) {
924       ConstantRange Zero(APInt::getNullValue(TrueCR.getBitWidth()));
925       if (LHS == SI->getTrueValue()) {
926         BBLV = ValueLatticeElement::getRange(Zero.sub(TrueCR.abs()));
927         return true;
928       }
929       if (LHS == SI->getFalseValue()) {
930         BBLV = ValueLatticeElement::getRange(Zero.sub(FalseCR.abs()));
931         return true;
932       }
933     }
934   }
935
936   // Can we constrain the facts about the true and false values by using the
937   // condition itself?  This shows up with idioms like e.g. select(a > 5, a, 5).
938   // TODO: We could potentially refine an overdefined true value above.
939   Value *Cond = SI->getCondition();
940   TrueVal = intersect(TrueVal,
941                       getValueFromCondition(SI->getTrueValue(), Cond, true));
942   FalseVal = intersect(FalseVal,
943                        getValueFromCondition(SI->getFalseValue(), Cond, false));
944
945   // Handle clamp idioms such as:
946   //   %24 = constantrange<0, 17>
947   //   %39 = icmp eq i32 %24, 0
948   //   %40 = add i32 %24, -1
949   //   %siv.next = select i1 %39, i32 16, i32 %40
950   //   %siv.next = constantrange<0, 17> not <-1, 17>
951   // In general, this can handle any clamp idiom which tests the edge
952   // condition via an equality or inequality.
953   if (auto *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Cond)) {
954     ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
955     Value *A = ICI->getOperand(0);
956     if (ConstantInt *CIBase = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
957       auto addConstants = [](ConstantInt *A, ConstantInt *B) {
958         assert(A->getType() == B->getType());
959         return ConstantInt::get(A->getType(), A->getValue() + B->getValue());
960       };
961       // See if either input is A + C2, subject to the constraint from the
962       // condition that A != C when that input is used.  We can assume that
963       // that input doesn't include C + C2.
964       ConstantInt *CIAdded;
965       switch (Pred) {
966       default: break;
967       case ICmpInst::ICMP_EQ:
968         if (match(SI->getFalseValue(), m_Add(m_Specific(A),
969                                              m_ConstantInt(CIAdded)))) {
970           auto ResNot = addConstants(CIBase, CIAdded);
971           FalseVal = intersect(FalseVal,
972                                ValueLatticeElement::getNot(ResNot));
973         }
974         break;
975       case ICmpInst::ICMP_NE:
976         if (match(SI->getTrueValue(), m_Add(m_Specific(A),
977                                             m_ConstantInt(CIAdded)))) {
978           auto ResNot = addConstants(CIBase, CIAdded);
979           TrueVal = intersect(TrueVal,
980                               ValueLatticeElement::getNot(ResNot));
981         }
982         break;
983       };
984     }
985   }
986
987   ValueLatticeElement Result;  // Start Undefined.
988   Result.mergeIn(TrueVal, DL);
989   Result.mergeIn(FalseVal, DL);
990   BBLV = Result;
991   return true;
992 }
993
994 Optional<ConstantRange> LazyValueInfoImpl::getRangeForOperand(unsigned Op,
995                                                               Instruction *I,
996                                                               BasicBlock *BB) {
997   if (!hasBlockValue(I->getOperand(Op), BB))
998     if (pushBlockValue(std::make_pair(BB, I->getOperand(Op))))
999       return None;
1000
1001   const unsigned OperandBitWidth =
1002     DL.getTypeSizeInBits(I->getOperand(Op)->getType());
1003   ConstantRange Range = ConstantRange::getFull(OperandBitWidth);
1004   if (hasBlockValue(I->getOperand(Op), BB)) {
1005     ValueLatticeElement Val = getBlockValue(I->getOperand(Op), BB);
1006     intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(I->getOperand(Op), Val, I);
1007     if (Val.isConstantRange())
1008       Range = Val.getConstantRange();
1009   }
1010   return Range;
1011 }
1012
1013 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueCast(ValueLatticeElement &BBLV,
1014                                             CastInst *CI,
1015                                             BasicBlock *BB) {
1016   if (!CI->getOperand(0)->getType()->isSized()) {
1017     // Without knowing how wide the input is, we can't analyze it in any useful
1018     // way.
1019     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1020     return true;
1021   }
1022
1023   // Filter out casts we don't know how to reason about before attempting to
1024   // recurse on our operand.  This can cut a long search short if we know we're
1025   // not going to be able to get any useful information anways.
1026   switch (CI->getOpcode()) {
1027   case Instruction::Trunc:
1028   case Instruction::SExt:
1029   case Instruction::ZExt:
1030   case Instruction::BitCast:
1031     break;
1032   default:
1033     // Unhandled instructions are overdefined.
1034     LLVM_DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
1035                       << "' - overdefined (unknown cast).\n");
1036     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1037     return true;
1038   }
1039
1040   // Figure out the range of the LHS.  If that fails, we still apply the
1041   // transfer rule on the full set since we may be able to locally infer
1042   // interesting facts.
1043   Optional<ConstantRange> LHSRes = getRangeForOperand(0, CI, BB);
1044   if (!LHSRes.hasValue())
1045     // More work to do before applying this transfer rule.
1046     return false;
1047   ConstantRange LHSRange = LHSRes.getValue();
1048
1049   const unsigned ResultBitWidth = CI->getType()->getIntegerBitWidth();
1050
1051   // NOTE: We're currently limited by the set of operations that ConstantRange
1052   // can evaluate symbolically.  Enhancing that set will allows us to analyze
1053   // more definitions.
1054   BBLV = ValueLatticeElement::getRange(LHSRange.castOp(CI->getOpcode(),
1055                                                        ResultBitWidth));
1056   return true;
1057 }
1058
1059 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueBinaryOpImpl(
1060     ValueLatticeElement &BBLV, Instruction *I, BasicBlock *BB,
1061     std::function<ConstantRange(const ConstantRange &,
1062                                 const ConstantRange &)> OpFn) {
1063   // Figure out the ranges of the operands.  If that fails, use a
1064   // conservative range, but apply the transfer rule anyways.  This
1065   // lets us pick up facts from expressions like "and i32 (call i32
1066   // @foo()), 32"
1067   Optional<ConstantRange> LHSRes = getRangeForOperand(0, I, BB);
1068   Optional<ConstantRange> RHSRes = getRangeForOperand(1, I, BB);
1069   if (!LHSRes.hasValue() || !RHSRes.hasValue())
1070     // More work to do before applying this transfer rule.
1071     return false;
1072
1073   ConstantRange LHSRange = LHSRes.getValue();
1074   ConstantRange RHSRange = RHSRes.getValue();
1075   BBLV = ValueLatticeElement::getRange(OpFn(LHSRange, RHSRange));
1076   return true;
1077 }
1078
1079 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueBinaryOp(ValueLatticeElement &BBLV,
1080                                                 BinaryOperator *BO,
1081                                                 BasicBlock *BB) {
1082
1083   assert(BO->getOperand(0)->getType()->isSized() &&
1084          "all operands to binary operators are sized");
1085   if (BO->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1086     // Xor is the only operation not supported by ConstantRange::binaryOp().
1087     LLVM_DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
1088                       << "' - overdefined (unknown binary operator).\n");
1089     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1090     return true;
1091   }
1092
1093   return solveBlockValueBinaryOpImpl(BBLV, BO, BB,
1094       [BO](const ConstantRange &CR1, const ConstantRange &CR2) {
1095         return CR1.binaryOp(BO->getOpcode(), CR2);
1096       });
1097 }
1098
1099 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueOverflowIntrinsic(
1100     ValueLatticeElement &BBLV, WithOverflowInst *WO, BasicBlock *BB) {
1101   return solveBlockValueBinaryOpImpl(BBLV, WO, BB,
1102       [WO](const ConstantRange &CR1, const ConstantRange &CR2) {
1103         return CR1.binaryOp(WO->getBinaryOp(), CR2);
1104       });
1105 }
1106
1107 bool LazyValueInfoImpl::solveBlockValueIntrinsic(
1108     ValueLatticeElement &BBLV, IntrinsicInst *II, BasicBlock *BB) {
1109   switch (II->getIntrinsicID()) {
1110   case Intrinsic::uadd_sat:
1111     return solveBlockValueBinaryOpImpl(BBLV, II, BB,
1112         [](const ConstantRange &CR1, const ConstantRange &CR2) {
1113           return CR1.uadd_sat(CR2);
1114         });
1115   case Intrinsic::usub_sat:
1116     return solveBlockValueBinaryOpImpl(BBLV, II, BB,
1117         [](const ConstantRange &CR1, const ConstantRange &CR2) {
1118           return CR1.usub_sat(CR2);
1119         });
1120   case Intrinsic::sadd_sat:
1121     return solveBlockValueBinaryOpImpl(BBLV, II, BB,
1122         [](const ConstantRange &CR1, const ConstantRange &CR2) {
1123           return CR1.sadd_sat(CR2);
1124         });
1125   case Intrinsic::ssub_sat:
1126     return solveBlockValueBinaryOpImpl(BBLV, II, BB,
1127         [](const ConstantRange &CR1, const ConstantRange &CR2) {
1128           return CR1.ssub_sat(CR2);
1129         });
1130   default:
1131     LLVM_DEBUG(dbgs() << " compute BB '" << BB->getName()
1132                       << "' - overdefined (unknown intrinsic).\n");
1133     BBLV = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1134     return true;
1135   }
1136 }
1137
1138 static ValueLatticeElement getValueFromICmpCondition(Value *Val, ICmpInst *ICI,
1139                                                      bool isTrueDest) {
1140   Value *LHS = ICI->getOperand(0);
1141   Value *RHS = ICI->getOperand(1);
1142   CmpInst::Predicate Predicate = ICI->getPredicate();
1143
1144   if (isa<Constant>(RHS)) {
1145     if (ICI->isEquality() && LHS == Val) {
1146       // We know that V has the RHS constant if this is a true SETEQ or
1147       // false SETNE.
1148       if (isTrueDest == (Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ))
1149         return ValueLatticeElement::get(cast<Constant>(RHS));
1150       else
1151         return ValueLatticeElement::getNot(cast<Constant>(RHS));
1152     }
1153   }
1154
1155   if (!Val->getType()->isIntegerTy())
1156     return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1157
1158   // Use ConstantRange::makeAllowedICmpRegion in order to determine the possible
1159   // range of Val guaranteed by the condition. Recognize comparisons in the from
1160   // of:
1161   //  icmp <pred> Val, ...
1162   //  icmp <pred> (add Val, Offset), ...
1163   // The latter is the range checking idiom that InstCombine produces. Subtract
1164   // the offset from the allowed range for RHS in this case.
1165
1166   // Val or (add Val, Offset) can be on either hand of the comparison
1167   if (LHS != Val && !match(LHS, m_Add(m_Specific(Val), m_ConstantInt()))) {
1168     std::swap(LHS, RHS);
1169     Predicate = CmpInst::getSwappedPredicate(Predicate);
1170   }
1171
1172   ConstantInt *Offset = nullptr;
1173   if (LHS != Val)
1174     match(LHS, m_Add(m_Specific(Val), m_ConstantInt(Offset)));
1175
1176   if (LHS == Val || Offset) {
1177     // Calculate the range of values that are allowed by the comparison
1178     ConstantRange RHSRange(RHS->getType()->getIntegerBitWidth(),
1179                            /*isFullSet=*/true);
1180     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
1181       RHSRange = ConstantRange(CI->getValue());
1182     else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RHS))
1183       if (auto *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
1184         RHSRange = getConstantRangeFromMetadata(*Ranges);
1185
1186     // If we're interested in the false dest, invert the condition
1187     CmpInst::Predicate Pred =
1188             isTrueDest ? Predicate : CmpInst::getInversePredicate(Predicate);
1189     ConstantRange TrueValues =
1190             ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(Pred, RHSRange);
1191
1192     if (Offset) // Apply the offset from above.
1193       TrueValues = TrueValues.subtract(Offset->getValue());
1194
1195     return ValueLatticeElement::getRange(std::move(TrueValues));
1196   }
1197
1198   return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1199 }
1200
1201 // Handle conditions of the form
1202 // extractvalue(op.with.overflow(%x, C), 1).
1203 static ValueLatticeElement getValueFromOverflowCondition(
1204     Value *Val, WithOverflowInst *WO, bool IsTrueDest) {
1205   // TODO: This only works with a constant RHS for now. We could also compute
1206   // the range of the RHS, but this doesn't fit into the current structure of
1207   // the edge value calculation.
1208   const APInt *C;
1209   if (WO->getLHS() != Val || !match(WO->getRHS(), m_APInt(C)))
1210     return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1211
1212   // Calculate the possible values of %x for which no overflow occurs.
1213   ConstantRange NWR = ConstantRange::makeExactNoWrapRegion(
1214       WO->getBinaryOp(), *C, WO->getNoWrapKind());
1215
1216   // If overflow is false, %x is constrained to NWR. If overflow is true, %x is
1217   // constrained to it's inverse (all values that might cause overflow).
1218   if (IsTrueDest)
1219     NWR = NWR.inverse();
1220   return ValueLatticeElement::getRange(NWR);
1221 }
1222
1223 static ValueLatticeElement
1224 getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond, bool isTrueDest,
1225                       DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> &Visited);
1226
1227 static ValueLatticeElement
1228 getValueFromConditionImpl(Value *Val, Value *Cond, bool isTrueDest,
1229                           DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> &Visited) {
1230   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Cond))
1231     return getValueFromICmpCondition(Val, ICI, isTrueDest);
1232
1233   if (auto *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(Cond))
1234     if (auto *WO = dyn_cast<WithOverflowInst>(EVI->getAggregateOperand()))
1235       if (EVI->getNumIndices() == 1 && *EVI->idx_begin() == 1)
1236         return getValueFromOverflowCondition(Val, WO, isTrueDest);
1237
1238   // Handle conditions in the form of (cond1 && cond2), we know that on the
1239   // true dest path both of the conditions hold. Similarly for conditions of
1240   // the form (cond1 || cond2), we know that on the false dest path neither
1241   // condition holds.
1242   BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Cond);
1243   if (!BO || (isTrueDest && BO->getOpcode() != BinaryOperator::And) ||
1244              (!isTrueDest && BO->getOpcode() != BinaryOperator::Or))
1245     return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1246
1247   // Prevent infinite recursion if Cond references itself as in this example:
1248   //  Cond: "%tmp4 = and i1 %tmp4, undef"
1249   //    BL: "%tmp4 = and i1 %tmp4, undef"
1250   //    BR: "i1 undef"
1251   Value *BL = BO->getOperand(0);
1252   Value *BR = BO->getOperand(1);
1253   if (BL == Cond || BR == Cond)
1254     return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1255
1256   return intersect(getValueFromCondition(Val, BL, isTrueDest, Visited),
1257                    getValueFromCondition(Val, BR, isTrueDest, Visited));
1258 }
1259
1260 static ValueLatticeElement
1261 getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond, bool isTrueDest,
1262                       DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> &Visited) {
1263   auto I = Visited.find(Cond);
1264   if (I != Visited.end())
1265     return I->second;
1266
1267   auto Result = getValueFromConditionImpl(Val, Cond, isTrueDest, Visited);
1268   Visited[Cond] = Result;
1269   return Result;
1270 }
1271
1272 ValueLatticeElement getValueFromCondition(Value *Val, Value *Cond,
1273                                           bool isTrueDest) {
1274   assert(Cond && "precondition");
1275   DenseMap<Value*, ValueLatticeElement> Visited;
1276   return getValueFromCondition(Val, Cond, isTrueDest, Visited);
1277 }
1278
1279 // Return true if Usr has Op as an operand, otherwise false.
1280 static bool usesOperand(User *Usr, Value *Op) {
1281   return find(Usr->operands(), Op) != Usr->op_end();
1282 }
1283
1284 // Return true if the instruction type of Val is supported by
1285 // constantFoldUser(). Currently CastInst and BinaryOperator only.  Call this
1286 // before calling constantFoldUser() to find out if it's even worth attempting
1287 // to call it.
1288 static bool isOperationFoldable(User *Usr) {
1289   return isa<CastInst>(Usr) || isa<BinaryOperator>(Usr);
1290 }
1291
1292 // Check if Usr can be simplified to an integer constant when the value of one
1293 // of its operands Op is an integer constant OpConstVal. If so, return it as an
1294 // lattice value range with a single element or otherwise return an overdefined
1295 // lattice value.
1296 static ValueLatticeElement constantFoldUser(User *Usr, Value *Op,
1297                                             const APInt &OpConstVal,
1298                                             const DataLayout &DL) {
1299   assert(isOperationFoldable(Usr) && "Precondition");
1300   Constant* OpConst = Constant::getIntegerValue(Op->getType(), OpConstVal);
1301   // Check if Usr can be simplified to a constant.
1302   if (auto *CI = dyn_cast<CastInst>(Usr)) {
1303     assert(CI->getOperand(0) == Op && "Operand 0 isn't Op");
1304     if (auto *C = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(
1305             SimplifyCastInst(CI->getOpcode(), OpConst,
1306                              CI->getDestTy(), DL))) {
1307       return ValueLatticeElement::getRange(ConstantRange(C->getValue()));
1308     }
1309   } else if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Usr)) {
1310     bool Op0Match = BO->getOperand(0) == Op;
1311     bool Op1Match = BO->getOperand(1) == Op;
1312     assert((Op0Match || Op1Match) &&
1313            "Operand 0 nor Operand 1 isn't a match");
1314     Value *LHS = Op0Match ? OpConst : BO->getOperand(0);
1315     Value *RHS = Op1Match ? OpConst : BO->getOperand(1);
1316     if (auto *C = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(
1317             SimplifyBinOp(BO->getOpcode(), LHS, RHS, DL))) {
1318       return ValueLatticeElement::getRange(ConstantRange(C->getValue()));
1319     }
1320   }
1321   return ValueLatticeElement::getOverdefined();
1322 }
1323
1324 /// Compute the value of Val on the edge BBFrom -> BBTo. Returns false if
1325 /// Val is not constrained on the edge.  Result is unspecified if return value
1326 /// is false.
1327 static bool getEdgeValueLocal(Value *Val, BasicBlock *BBFrom,
1328                               BasicBlock *BBTo, ValueLatticeElement &Result) {
1329   // TODO: Handle more complex conditionals. If (v == 0 || v2 < 1) is false, we
1330   // know that v != 0.
1331   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBFrom->getTerminator())) {
1332     // If this is a conditional branch and only one successor goes to BBTo, then
1333     // we may be able to infer something from the condition.
1334     if (BI->isConditional() &&
1335         BI->getSuccessor(0) != BI->getSuccessor(1)) {
1336       bool isTrueDest = BI->getSuccessor(0) == BBTo;
1337       assert(BI->getSuccessor(!isTrueDest) == BBTo &&
1338              "BBTo isn't a successor of BBFrom");
1339       Value *Condition = BI->getCondition();
1340
1341       // If V is the condition of the branch itself, then we know exactly what
1342       // it is.
1343       if (Condition == Val) {
1344         Result = ValueLatticeElement::get(ConstantInt::get(
1345                               Type::getInt1Ty(Val->getContext()), isTrueDest));
1346         return true;
1347       }
1348
1349       // If the condition of the branch is an equality comparison, we may be
1350       // able to infer the value.
1351       Result = getValueFromCondition(Val, Condition, isTrueDest);
1352       if (!Result.isOverdefined())
1353         return true;
1354
1355       if (User *Usr = dyn_cast<User>(Val)) {
1356         assert(Result.isOverdefined() && "Result isn't overdefined");
1357         // Check with isOperationFoldable() first to avoid linearly iterating
1358         // over the operands unnecessarily which can be expensive for
1359         // instructions with many operands.
1360         if (isa<IntegerType>(Usr->getType()) && isOperationFoldable(Usr)) {
1361           const DataLayout &DL = BBTo->getModule()->getDataLayout();
1362           if (usesOperand(Usr, Condition)) {
1363             // If Val has Condition as an operand and Val can be folded into a
1364             // constant with either Condition == true or Condition == false,
1365             // propagate the constant.
1366             // eg.
1367             //   ; %Val is true on the edge to %then.
1368             //   %Val = and i1 %Condition, true.
1369             //   br %Condition, label %then, label %else
1370             APInt ConditionVal(1, isTrueDest ? 1 : 0);
1371             Result = constantFoldUser(Usr, Condition, ConditionVal, DL);
1372           } else {
1373             // If one of Val's operand has an inferred value, we may be able to
1374             // infer the value of Val.
1375             // eg.
1376             //    ; %Val is 94 on the edge to %then.
1377             //    %Val = add i8 %Op, 1
1378             //    %Condition = icmp eq i8 %Op, 93
1379             //    br i1 %Condition, label %then, label %else
1380             for (unsigned i = 0; i < Usr->getNumOperands(); ++i) {
1381               Value *Op = Usr->getOperand(i);
1382               ValueLatticeElement OpLatticeVal =
1383                   getValueFromCondition(Op, Condition, isTrueDest);
1384               if (Optional<APInt> OpConst = OpLatticeVal.asConstantInteger()) {
1385                 Result = constantFoldUser(Usr, Op, OpConst.getValue(), DL);
1386                 break;
1387               }
1388             }
1389           }
1390         }
1391       }
1392       if (!Result.isOverdefined())
1393         return true;
1394     }
1395   }
1396
1397   // If the edge was formed by a switch on the value, then we may know exactly
1398   // what it is.
1399   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(BBFrom->getTerminator())) {
1400     Value *Condition = SI->getCondition();
1401     if (!isa<IntegerType>(Val->getType()))
1402       return false;
1403     bool ValUsesConditionAndMayBeFoldable = false;
1404     if (Condition != Val) {
1405       // Check if Val has Condition as an operand.
1406       if (User *Usr = dyn_cast<User>(Val))
1407         ValUsesConditionAndMayBeFoldable = isOperationFoldable(Usr) &&
1408             usesOperand(Usr, Condition);
1409       if (!ValUsesConditionAndMayBeFoldable)
1410         return false;
1411     }
1412     assert((Condition == Val || ValUsesConditionAndMayBeFoldable) &&
1413            "Condition != Val nor Val doesn't use Condition");
1414
1415     bool DefaultCase = SI->getDefaultDest() == BBTo;
1416     unsigned BitWidth = Val->getType()->getIntegerBitWidth();
1417     ConstantRange EdgesVals(BitWidth, DefaultCase/*isFullSet*/);
1418
1419     for (auto Case : SI->cases()) {
1420       APInt CaseValue = Case.getCaseValue()->getValue();
1421       ConstantRange EdgeVal(CaseValue);
1422       if (ValUsesConditionAndMayBeFoldable) {
1423         User *Usr = cast<User>(Val);
1424         const DataLayout &DL = BBTo->getModule()->getDataLayout();
1425         ValueLatticeElement EdgeLatticeVal =
1426             constantFoldUser(Usr, Condition, CaseValue, DL);
1427         if (EdgeLatticeVal.isOverdefined())
1428           return false;
1429         EdgeVal = EdgeLatticeVal.getConstantRange();
1430       }
1431       if (DefaultCase) {
1432         // It is possible that the default destination is the destination of
1433         // some cases. We cannot perform difference for those cases.
1434         // We know Condition != CaseValue in BBTo.  In some cases we can use
1435         // this to infer Val == f(Condition) is != f(CaseValue).  For now, we
1436         // only do this when f is identity (i.e. Val == Condition), but we
1437         // should be able to do this for any injective f.
1438         if (Case.getCaseSuccessor() != BBTo && Condition == Val)
1439           EdgesVals = EdgesVals.difference(EdgeVal);
1440       } else if (Case.getCaseSuccessor() == BBTo)
1441         EdgesVals = EdgesVals.unionWith(EdgeVal);
1442     }
1443     Result = ValueLatticeElement::getRange(std::move(EdgesVals));
1444     return true;
1445   }
1446   return false;
1447 }
1448
1449 /// Compute the value of Val on the edge BBFrom -> BBTo or the value at
1450 /// the basic block if the edge does not constrain Val.
1451 bool LazyValueInfoImpl::getEdgeValue(Value *Val, BasicBlock *BBFrom,
1452                                      BasicBlock *BBTo,
1453                                      ValueLatticeElement &Result,
1454                                      Instruction *CxtI) {
1455   // If already a constant, there is nothing to compute.
1456   if (Constant *VC = dyn_cast<Constant>(Val)) {
1457     Result = ValueLatticeElement::get(VC);
1458     return true;
1459   }
1460
1461   ValueLatticeElement LocalResult;
1462   if (!getEdgeValueLocal(Val, BBFrom, BBTo, LocalResult))
1463     // If we couldn't constrain the value on the edge, LocalResult doesn't
1464     // provide any information.
1465     LocalResult = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1466
1467   if (hasSingleValue(LocalResult)) {
1468     // Can't get any more precise here
1469     Result = LocalResult;
1470     return true;
1471   }
1472
1473   if (!hasBlockValue(Val, BBFrom)) {
1474     if (pushBlockValue(std::make_pair(BBFrom, Val)))
1475       return false;
1476     // No new information.
1477     Result = LocalResult;
1478     return true;
1479   }
1480
1481   // Try to intersect ranges of the BB and the constraint on the edge.
1482   ValueLatticeElement InBlock = getBlockValue(Val, BBFrom);
1483   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(Val, InBlock,
1484                                                 BBFrom->getTerminator());
1485   // We can use the context instruction (generically the ultimate instruction
1486   // the calling pass is trying to simplify) here, even though the result of
1487   // this function is generally cached when called from the solve* functions
1488   // (and that cached result might be used with queries using a different
1489   // context instruction), because when this function is called from the solve*
1490   // functions, the context instruction is not provided. When called from
1491   // LazyValueInfoImpl::getValueOnEdge, the context instruction is provided,
1492   // but then the result is not cached.
1493   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(Val, InBlock, CxtI);
1494
1495   Result = intersect(LocalResult, InBlock);
1496   return true;
1497 }
1498
1499 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::getValueInBlock(Value *V, BasicBlock *BB,
1500                                                        Instruction *CxtI) {
1501   LLVM_DEBUG(dbgs() << "LVI Getting block end value " << *V << " at '"
1502                     << BB->getName() << "'\n");
1503
1504   assert(BlockValueStack.empty() && BlockValueSet.empty());
1505   if (!hasBlockValue(V, BB)) {
1506     pushBlockValue(std::make_pair(BB, V));
1507     solve();
1508   }
1509   ValueLatticeElement Result = getBlockValue(V, BB);
1510   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(V, Result, CxtI);
1511
1512   LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Result = " << Result << "\n");
1513   return Result;
1514 }
1515
1516 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::getValueAt(Value *V, Instruction *CxtI) {
1517   LLVM_DEBUG(dbgs() << "LVI Getting value " << *V << " at '" << CxtI->getName()
1518                     << "'\n");
1519
1520   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
1521     return ValueLatticeElement::get(C);
1522
1523   ValueLatticeElement Result = ValueLatticeElement::getOverdefined();
1524   if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1525     Result = getFromRangeMetadata(I);
1526   intersectAssumeOrGuardBlockValueConstantRange(V, Result, CxtI);
1527
1528   LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Result = " << Result << "\n");
1529   return Result;
1530 }
1531
1532 ValueLatticeElement LazyValueInfoImpl::
1533 getValueOnEdge(Value *V, BasicBlock *FromBB, BasicBlock *ToBB,
1534                Instruction *CxtI) {
1535   LLVM_DEBUG(dbgs() << "LVI Getting edge value " << *V << " from '"
1536                     << FromBB->getName() << "' to '" << ToBB->getName()
1537                     << "'\n");
1538
1539   ValueLatticeElement Result;
1540   if (!getEdgeValue(V, FromBB, ToBB, Result, CxtI)) {
1541     solve();
1542     bool WasFastQuery = getEdgeValue(V, FromBB, ToBB, Result, CxtI);
1543     (void)WasFastQuery;
1544     assert(WasFastQuery && "More work to do after problem solved?");
1545   }
1546
1547   LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Result = " << Result << "\n");
1548   return Result;
1549 }
1550
1551 void LazyValueInfoImpl::threadEdge(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *OldSucc,
1552                                    BasicBlock *NewSucc) {
1553   TheCache.threadEdgeImpl(OldSucc, NewSucc);
1554 }
1555
1556 //===----------------------------------------------------------------------===//
1557 //                            LazyValueInfo Impl
1558 //===----------------------------------------------------------------------===//
1559
1560 /// This lazily constructs the LazyValueInfoImpl.
1561 static LazyValueInfoImpl &getImpl(void *&PImpl, AssumptionCache *AC,
1562                                   const DataLayout *DL,
1563                                   DominatorTree *DT = nullptr) {
1564   if (!PImpl) {
1565     assert(DL && "getCache() called with a null DataLayout");
1566     PImpl = new LazyValueInfoImpl(AC, *DL, DT);
1567   }
1568   return *static_cast<LazyValueInfoImpl*>(PImpl);
1569 }
1570
1571 bool LazyValueInfoWrapperPass::runOnFunction(Function &F) {
1572   Info.AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
1573   const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
1574
1575   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
1576       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
1577   Info.DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
1578   Info.TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
1579
1580   if (Info.PImpl)
1581     getImpl(Info.PImpl, Info.AC, &DL, Info.DT).clear();
1582
1583   // Fully lazy.
1584   return false;
1585 }
1586
1587 void LazyValueInfoWrapperPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1588   AU.setPreservesAll();
1589   AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
1590   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
1591 }
1592
1593 LazyValueInfo &LazyValueInfoWrapperPass::getLVI() { return Info; }
1594
1595 LazyValueInfo::~LazyValueInfo() { releaseMemory(); }
1596
1597 void LazyValueInfo::releaseMemory() {
1598   // If the cache was allocated, free it.
1599   if (PImpl) {
1600     delete &getImpl(PImpl, AC, nullptr);
1601     PImpl = nullptr;
1602   }
1603 }
1604
1605 bool LazyValueInfo::invalidate(Function &F, const PreservedAnalyses &PA,
1606                                FunctionAnalysisManager::Invalidator &Inv) {
1607   // We need to invalidate if we have either failed to preserve this analyses
1608   // result directly or if any of its dependencies have been invalidated.
1609   auto PAC = PA.getChecker<LazyValueAnalysis>();
1610   if (!(PAC.preserved() || PAC.preservedSet<AllAnalysesOn<Function>>()) ||
1611       (DT && Inv.invalidate<DominatorTreeAnalysis>(F, PA)))
1612     return true;
1613
1614   return false;
1615 }
1616
1617 void LazyValueInfoWrapperPass::releaseMemory() { Info.releaseMemory(); }
1618
1619 LazyValueInfo LazyValueAnalysis::run(Function &F,
1620                                      FunctionAnalysisManager &FAM) {
1621   auto &AC = FAM.getResult<AssumptionAnalysis>(F);
1622   auto &TLI = FAM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
1623   auto *DT = FAM.getCachedResult<DominatorTreeAnalysis>(F);
1624
1625   return LazyValueInfo(&AC, &F.getParent()->getDataLayout(), &TLI, DT);
1626 }
1627
1628 /// Returns true if we can statically tell that this value will never be a
1629 /// "useful" constant.  In practice, this means we've got something like an
1630 /// alloca or a malloc call for which a comparison against a constant can
1631 /// only be guarding dead code.  Note that we are potentially giving up some
1632 /// precision in dead code (a constant result) in favour of avoiding a
1633 /// expensive search for a easily answered common query.
1634 static bool isKnownNonConstant(Value *V) {
1635   V = V->stripPointerCasts();
1636   // The return val of alloc cannot be a Constant.
1637   if (isa<AllocaInst>(V))
1638     return true;
1639   return false;
1640 }
1641
1642 Constant *LazyValueInfo::getConstant(Value *V, BasicBlock *BB,
1643                                      Instruction *CxtI) {
1644   // Bail out early if V is known not to be a Constant.
1645   if (isKnownNonConstant(V))
1646     return nullptr;
1647
1648   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1649   ValueLatticeElement Result =
1650       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueInBlock(V, BB, CxtI);
1651
1652   if (Result.isConstant())
1653     return Result.getConstant();
1654   if (Result.isConstantRange()) {
1655     const ConstantRange &CR = Result.getConstantRange();
1656     if (const APInt *SingleVal = CR.getSingleElement())
1657       return ConstantInt::get(V->getContext(), *SingleVal);
1658   }
1659   return nullptr;
1660 }
1661
1662 ConstantRange LazyValueInfo::getConstantRange(Value *V, BasicBlock *BB,
1663                                               Instruction *CxtI) {
1664   assert(V->getType()->isIntegerTy());
1665   unsigned Width = V->getType()->getIntegerBitWidth();
1666   const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1667   ValueLatticeElement Result =
1668       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueInBlock(V, BB, CxtI);
1669   if (Result.isUndefined())
1670     return ConstantRange::getEmpty(Width);
1671   if (Result.isConstantRange())
1672     return Result.getConstantRange();
1673   // We represent ConstantInt constants as constant ranges but other kinds
1674   // of integer constants, i.e. ConstantExpr will be tagged as constants
1675   assert(!(Result.isConstant() && isa<ConstantInt>(Result.getConstant())) &&
1676          "ConstantInt value must be represented as constantrange");
1677   return ConstantRange::getFull(Width);
1678 }
1679
1680 /// Determine whether the specified value is known to be a
1681 /// constant on the specified edge. Return null if not.
1682 Constant *LazyValueInfo::getConstantOnEdge(Value *V, BasicBlock *FromBB,
1683                                            BasicBlock *ToBB,
1684                                            Instruction *CxtI) {
1685   const DataLayout &DL = FromBB->getModule()->getDataLayout();
1686   ValueLatticeElement Result =
1687       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueOnEdge(V, FromBB, ToBB, CxtI);
1688
1689   if (Result.isConstant())
1690     return Result.getConstant();
1691   if (Result.isConstantRange()) {
1692     const ConstantRange &CR = Result.getConstantRange();
1693     if (const APInt *SingleVal = CR.getSingleElement())
1694       return ConstantInt::get(V->getContext(), *SingleVal);
1695   }
1696   return nullptr;
1697 }
1698
1699 ConstantRange LazyValueInfo::getConstantRangeOnEdge(Value *V,
1700                                                     BasicBlock *FromBB,
1701                                                     BasicBlock *ToBB,
1702                                                     Instruction *CxtI) {
1703   unsigned Width = V->getType()->getIntegerBitWidth();
1704   const DataLayout &DL = FromBB->getModule()->getDataLayout();
1705   ValueLatticeElement Result =
1706       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueOnEdge(V, FromBB, ToBB, CxtI);
1707
1708   if (Result.isUndefined())
1709     return ConstantRange::getEmpty(Width);
1710   if (Result.isConstantRange())
1711     return Result.getConstantRange();
1712   // We represent ConstantInt constants as constant ranges but other kinds
1713   // of integer constants, i.e. ConstantExpr will be tagged as constants
1714   assert(!(Result.isConstant() && isa<ConstantInt>(Result.getConstant())) &&
1715          "ConstantInt value must be represented as constantrange");
1716   return ConstantRange::getFull(Width);
1717 }
1718
1719 static LazyValueInfo::Tristate
1720 getPredicateResult(unsigned Pred, Constant *C, const ValueLatticeElement &Val,
1721                    const DataLayout &DL, TargetLibraryInfo *TLI) {
1722   // If we know the value is a constant, evaluate the conditional.
1723   Constant *Res = nullptr;
1724   if (Val.isConstant()) {
1725     Res = ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, Val.getConstant(), C, DL, TLI);
1726     if (ConstantInt *ResCI = dyn_cast<ConstantInt>(Res))
1727       return ResCI->isZero() ? LazyValueInfo::False : LazyValueInfo::True;
1728     return LazyValueInfo::Unknown;
1729   }
1730
1731   if (Val.isConstantRange()) {
1732     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1733     if (!CI) return LazyValueInfo::Unknown;
1734
1735     const ConstantRange &CR = Val.getConstantRange();
1736     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1737       if (!CR.contains(CI->getValue()))
1738         return LazyValueInfo::False;
1739
1740       if (CR.isSingleElement())
1741         return LazyValueInfo::True;
1742     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
1743       if (!CR.contains(CI->getValue()))
1744         return LazyValueInfo::True;
1745
1746       if (CR.isSingleElement())
1747         return LazyValueInfo::False;
1748     } else {
1749       // Handle more complex predicates.
1750       ConstantRange TrueValues = ConstantRange::makeExactICmpRegion(
1751           (ICmpInst::Predicate)Pred, CI->getValue());
1752       if (TrueValues.contains(CR))
1753         return LazyValueInfo::True;
1754       if (TrueValues.inverse().contains(CR))
1755         return LazyValueInfo::False;
1756     }
1757     return LazyValueInfo::Unknown;
1758   }
1759
1760   if (Val.isNotConstant()) {
1761     // If this is an equality comparison, we can try to fold it knowing that
1762     // "V != C1".
1763     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1764       // !C1 == C -> false iff C1 == C.
1765       Res = ConstantFoldCompareInstOperands(ICmpInst::ICMP_NE,
1766                                             Val.getNotConstant(), C, DL,
1767                                             TLI);
1768       if (Res->isNullValue())
1769         return LazyValueInfo::False;
1770     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
1771       // !C1 != C -> true iff C1 == C.
1772       Res = ConstantFoldCompareInstOperands(ICmpInst::ICMP_NE,
1773                                             Val.getNotConstant(), C, DL,
1774                                             TLI);
1775       if (Res->isNullValue())
1776         return LazyValueInfo::True;
1777     }
1778     return LazyValueInfo::Unknown;
1779   }
1780
1781   return LazyValueInfo::Unknown;
1782 }
1783
1784 /// Determine whether the specified value comparison with a constant is known to
1785 /// be true or false on the specified CFG edge. Pred is a CmpInst predicate.
1786 LazyValueInfo::Tristate
1787 LazyValueInfo::getPredicateOnEdge(unsigned Pred, Value *V, Constant *C,
1788                                   BasicBlock *FromBB, BasicBlock *ToBB,
1789                                   Instruction *CxtI) {
1790   const DataLayout &DL = FromBB->getModule()->getDataLayout();
1791   ValueLatticeElement Result =
1792       getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueOnEdge(V, FromBB, ToBB, CxtI);
1793
1794   return getPredicateResult(Pred, C, Result, DL, TLI);
1795 }
1796
1797 LazyValueInfo::Tristate
1798 LazyValueInfo::getPredicateAt(unsigned Pred, Value *V, Constant *C,
1799                               Instruction *CxtI) {
1800   // Is or is not NonNull are common predicates being queried. If
1801   // isKnownNonZero can tell us the result of the predicate, we can
1802   // return it quickly. But this is only a fastpath, and falling
1803   // through would still be correct.
1804   const DataLayout &DL = CxtI->getModule()->getDataLayout();
1805   if (V->getType()->isPointerTy() && C->isNullValue() &&
1806       isKnownNonZero(V->stripPointerCastsSameRepresentation(), DL)) {
1807     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
1808       return LazyValueInfo::False;
1809     else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
1810       return LazyValueInfo::True;
1811   }
1812   ValueLatticeElement Result = getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).getValueAt(V, CxtI);
1813   Tristate Ret = getPredicateResult(Pred, C, Result, DL, TLI);
1814   if (Ret != Unknown)
1815     return Ret;
1816
1817   // Note: The following bit of code is somewhat distinct from the rest of LVI;
1818   // LVI as a whole tries to compute a lattice value which is conservatively
1819   // correct at a given location.  In this case, we have a predicate which we
1820   // weren't able to prove about the merged result, and we're pushing that
1821   // predicate back along each incoming edge to see if we can prove it
1822   // separately for each input.  As a motivating example, consider:
1823   // bb1:
1824   //   %v1 = ... ; constantrange<1, 5>
1825   //   br label %merge
1826   // bb2:
1827   //   %v2 = ... ; constantrange<10, 20>
1828   //   br label %merge
1829   // merge:
1830   //   %phi = phi [%v1, %v2] ; constantrange<1,20>
1831   //   %pred = icmp eq i32 %phi, 8
1832   // We can't tell from the lattice value for '%phi' that '%pred' is false
1833   // along each path, but by checking the predicate over each input separately,
1834   // we can.
1835   // We limit the search to one step backwards from the current BB and value.
1836   // We could consider extending this to search further backwards through the
1837   // CFG and/or value graph, but there are non-obvious compile time vs quality
1838   // tradeoffs.
1839   if (CxtI) {
1840     BasicBlock *BB = CxtI->getParent();
1841
1842     // Function entry or an unreachable block.  Bail to avoid confusing
1843     // analysis below.
1844     pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
1845     if (PI == PE)
1846       return Unknown;
1847
1848     // If V is a PHI node in the same block as the context, we need to ask
1849     // questions about the predicate as applied to the incoming value along
1850     // each edge. This is useful for eliminating cases where the predicate is
1851     // known along all incoming edges.
1852     if (auto *PHI = dyn_cast<PHINode>(V))
1853       if (PHI->getParent() == BB) {
1854         Tristate Baseline = Unknown;
1855         for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i < e; i++) {
1856           Value *Incoming = PHI->getIncomingValue(i);
1857           BasicBlock *PredBB = PHI->getIncomingBlock(i);
1858           // Note that PredBB may be BB itself.
1859           Tristate Result = getPredicateOnEdge(Pred, Incoming, C, PredBB, BB,
1860                                                CxtI);
1861
1862           // Keep going as long as we've seen a consistent known result for
1863           // all inputs.
1864           Baseline = (i == 0) ? Result /* First iteration */
1865             : (Baseline == Result ? Baseline : Unknown); /* All others */
1866           if (Baseline == Unknown)
1867             break;
1868         }
1869         if (Baseline != Unknown)
1870           return Baseline;
1871       }
1872
1873     // For a comparison where the V is outside this block, it's possible
1874     // that we've branched on it before. Look to see if the value is known
1875     // on all incoming edges.
1876     if (!isa<Instruction>(V) ||
1877         cast<Instruction>(V)->getParent() != BB) {
1878       // For predecessor edge, determine if the comparison is true or false
1879       // on that edge. If they're all true or all false, we can conclude
1880       // the value of the comparison in this block.
1881       Tristate Baseline = getPredicateOnEdge(Pred, V, C, *PI, BB, CxtI);
1882       if (Baseline != Unknown) {
1883         // Check that all remaining incoming values match the first one.
1884         while (++PI != PE) {
1885           Tristate Ret = getPredicateOnEdge(Pred, V, C, *PI, BB, CxtI);
1886           if (Ret != Baseline) break;
1887         }
1888         // If we terminated early, then one of the values didn't match.
1889         if (PI == PE) {
1890           return Baseline;
1891         }
1892       }
1893     }
1894   }
1895   return Unknown;
1896 }
1897
1898 void LazyValueInfo::threadEdge(BasicBlock *PredBB, BasicBlock *OldSucc,
1899                                BasicBlock *NewSucc) {
1900   if (PImpl) {
1901     const DataLayout &DL = PredBB->getModule()->getDataLayout();
1902     getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).threadEdge(PredBB, OldSucc, NewSucc);
1903   }
1904 }
1905
1906 void LazyValueInfo::eraseBlock(BasicBlock *BB) {
1907   if (PImpl) {
1908     const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
1909     getImpl(PImpl, AC, &DL, DT).eraseBlock(BB);
1910   }
1911 }
1912
1913
1914 void LazyValueInfo::printLVI(Function &F, DominatorTree &DTree, raw_ostream &OS) {
1915   if (PImpl) {
1916     getImpl(PImpl, AC, DL, DT).printLVI(F, DTree, OS);
1917   }
1918 }
1919
1920 void LazyValueInfo::disableDT() {
1921   if (PImpl)
1922     getImpl(PImpl, AC, DL, DT).disableDT();
1923 }
1924
1925 void LazyValueInfo::enableDT() {
1926   if (PImpl)
1927     getImpl(PImpl, AC, DL, DT).enableDT();
1928 }
1929
1930 // Print the LVI for the function arguments at the start of each basic block.
1931 void LazyValueInfoAnnotatedWriter::emitBasicBlockStartAnnot(
1932     const BasicBlock *BB, formatted_raw_ostream &OS) {
1933   // Find if there are latticevalues defined for arguments of the function.
1934   auto *F = BB->getParent();
1935   for (auto &Arg : F->args()) {
1936     ValueLatticeElement Result = LVIImpl->getValueInBlock(
1937         const_cast<Argument *>(&Arg), const_cast<BasicBlock *>(BB));
1938     if (Result.isUndefined())
1939       continue;
1940     OS << "; LatticeVal for: '" << Arg << "' is: " << Result << "\n";
1941   }
1942 }
1943
1944 // This function prints the LVI analysis for the instruction I at the beginning
1945 // of various basic blocks. It relies on calculated values that are stored in
1946 // the LazyValueInfoCache, and in the absence of cached values, recalculate the
1947 // LazyValueInfo for `I`, and print that info.
1948 void LazyValueInfoAnnotatedWriter::emitInstructionAnnot(
1949     const Instruction *I, formatted_raw_ostream &OS) {
1950
1951   auto *ParentBB = I->getParent();
1952   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BlocksContainingLVI;
1953   // We can generate (solve) LVI values only for blocks that are dominated by
1954   // the I's parent. However, to avoid generating LVI for all dominating blocks,
1955   // that contain redundant/uninteresting information, we print LVI for
1956   // blocks that may use this LVI information (such as immediate successor
1957   // blocks, and blocks that contain uses of `I`).
1958   auto printResult = [&](const BasicBlock *BB) {
1959     if (!BlocksContainingLVI.insert(BB).second)
1960       return;
1961     ValueLatticeElement Result = LVIImpl->getValueInBlock(
1962         const_cast<Instruction *>(I), const_cast<BasicBlock *>(BB));
1963       OS << "; LatticeVal for: '" << *I << "' in BB: '";
1964       BB->printAsOperand(OS, false);
1965       OS << "' is: " << Result << "\n";
1966   };
1967
1968   printResult(ParentBB);
1969   // Print the LVI analysis results for the immediate successor blocks, that
1970   // are dominated by `ParentBB`.
1971   for (auto *BBSucc : successors(ParentBB))
1972     if (DT.dominates(ParentBB, BBSucc))
1973       printResult(BBSucc);
1974
1975   // Print LVI in blocks where `I` is used.
1976   for (auto *U : I->users())
1977     if (auto *UseI = dyn_cast<Instruction>(U))
1978       if (!isa<PHINode>(UseI) || DT.dominates(ParentBB, UseI->getParent()))
1979         printResult(UseI->getParent());
1980
1981 }
1982
1983 namespace {
1984 // Printer class for LazyValueInfo results.
1985 class LazyValueInfoPrinter : public FunctionPass {
1986 public:
1987   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
1988   LazyValueInfoPrinter() : FunctionPass(ID) {
1989     initializeLazyValueInfoPrinterPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1990   }
1991
1992   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
1993     AU.setPreservesAll();
1994     AU.addRequired<LazyValueInfoWrapperPass>();
1995     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
1996   }
1997
1998   // Get the mandatory dominator tree analysis and pass this in to the
1999   // LVIPrinter. We cannot rely on the LVI's DT, since it's optional.
2000   bool runOnFunction(Function &F) override {
2001     dbgs() << "LVI for function '" << F.getName() << "':\n";
2002     auto &LVI = getAnalysis<LazyValueInfoWrapperPass>().getLVI();
2003     auto &DTree = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
2004     LVI.printLVI(F, DTree, dbgs());
2005     return false;
2006   }
2007 };
2008 }
2009
2010 char LazyValueInfoPrinter::ID = 0;
2011 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LazyValueInfoPrinter, "print-lazy-value-info",
2012                 "Lazy Value Info Printer Pass", false, false)
2013 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LazyValueInfoWrapperPass)
2014 INITIALIZE_PASS_END(LazyValueInfoPrinter, "print-lazy-value-info",
2015                 "Lazy Value Info Printer Pass", false, false)