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[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ValueTracking.h
index f46c603e2bbc2fab53525fbe0b65c860aae9b058..53b2e61ee6ed842beb6e2e0bb54d331e4631219d 100644 (file)
 #define LLVM_ANALYSIS_VALUETRACKING_H
 
 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
+#include "llvm/IR/Instruction.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
 
 namespace llvm {
-  class Value;
-  class Instruction;
   class APInt;
-  class DataLayout;
-  class StringRef;
-  class MDNode;
+  class AddOperator;
   class AssumptionCache;
+  class DataLayout;
   class DominatorTree;
-  class TargetLibraryInfo;
+  class Instruction;
+  class Loop;
   class LoopInfo;
+  class MDNode;
+  class StringRef;
+  class TargetLibraryInfo;
+  class Value;
 
   /// Determine which bits of V are known to be either zero or one and return
   /// them in the KnownZero/KnownOne bit sets.
@@ -47,6 +50,11 @@ namespace llvm {
   /// \p KnownZero the set of bits that are known to be zero
   void computeKnownBitsFromRangeMetadata(const MDNode &Ranges,
                                          APInt &KnownZero);
+  /// Return true if LHS and RHS have no common bits set.
+  bool haveNoCommonBitsSet(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout &DL,
+                           AssumptionCache *AC = nullptr,
+                           const Instruction *CxtI = nullptr,
+                           const DominatorTree *DT = nullptr);
 
   /// ComputeSignBit - Determine whether the sign bit is known to be zero or
   /// one.  Convenience wrapper around computeKnownBits.
@@ -60,7 +68,7 @@ namespace llvm {
   /// exactly one bit set when defined. For vectors return true if every
   /// element is known to be a power of two when defined.  Supports values with
   /// integer or pointer type and vectors of integers.  If 'OrZero' is set then
-  /// returns true if the given value is either a power of two or zero.
+  /// return true if the given value is either a power of two or zero.
   bool isKnownToBeAPowerOfTwo(Value *V, const DataLayout &DL,
                               bool OrZero = false, unsigned Depth = 0,
                               AssumptionCache *AC = nullptr,
@@ -76,6 +84,12 @@ namespace llvm {
                       const Instruction *CxtI = nullptr,
                       const DominatorTree *DT = nullptr);
 
+  /// Returns true if the give value is known to be non-negative.
+  bool isKnownNonNegative(Value *V, const DataLayout &DL, unsigned Depth = 0,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr);
+
   /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
   /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be
   /// zero for bits that V cannot have.
@@ -112,12 +126,12 @@ namespace llvm {
                        bool LookThroughSExt = false,
                        unsigned Depth = 0);
 
-  /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
+  /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP
   /// value is never equal to -0.0.
   ///
   bool CannotBeNegativeZero(const Value *V, unsigned Depth = 0);
 
-  /// CannotBeOrderedLessThanZero - Return true if we can prove that the 
+  /// CannotBeOrderedLessThanZero - Return true if we can prove that the
   /// specified FP value is either a NaN or never less than 0.0.
   ///
   bool CannotBeOrderedLessThanZero(const Value *V, unsigned Depth = 0);
@@ -128,7 +142,7 @@ namespace llvm {
   /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
   /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
   Value *isBytewiseValue(Value *V);
-    
+
   /// FindInsertedValue - Given an aggregrate and an sequence of indices, see if
   /// the scalar value indexed is already around as a register, for example if
   /// it were inserted directly into the aggregrate.
@@ -150,7 +164,7 @@ namespace llvm {
     return GetPointerBaseWithConstantOffset(const_cast<Value *>(Ptr), Offset,
                                             DL);
   }
-  
+
   /// getConstantStringInfo - This function computes the length of a
   /// null-terminated C string pointed to by V.  If successful, it returns true
   /// and returns the string in Str.  If unsuccessful, it returns false.  This
@@ -213,13 +227,25 @@ namespace llvm {
   /// are lifetime markers.
   bool onlyUsedByLifetimeMarkers(const Value *V);
 
-  /// isDereferenceablePointer - Return true if this is always a dereferenceable 
-  /// pointer.
-  ///
-  /// Test if this value is always a pointer to allocated and suitably aligned
-  /// memory for a simple load or store.
-  bool isDereferenceablePointer(const Value *V, const DataLayout &DL);
-  
+  /// isDereferenceablePointer - Return true if this is always a dereferenceable
+  /// pointer. If the context instruction is specified perform context-sensitive
+  /// analysis and return true if the pointer is dereferenceable at the
+  /// specified instruction.
+  bool isDereferenceablePointer(const Value *V, const DataLayout &DL,
+                                const Instruction *CtxI = nullptr,
+                                const DominatorTree *DT = nullptr,
+                                const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
+
+  /// Returns true if V is always a dereferenceable pointer with alignment
+  /// greater or equal than requested. If the context instruction is specified
+  /// performs context-sensitive analysis and returns true if the pointer is
+  /// dereferenceable at the specified instruction.
+  bool isDereferenceableAndAlignedPointer(const Value *V, unsigned Align,
+                                          const DataLayout &DL,
+                                          const Instruction *CtxI = nullptr,
+                                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
+
   /// isSafeToSpeculativelyExecute - Return true if the instruction does not
   /// have any effects besides calculating the result and does not have
   /// undefined behavior.
@@ -233,18 +259,46 @@ namespace llvm {
   /// memory leak. It also returns false for instructions related to control
   /// flow, specifically terminators and PHI nodes.
   ///
-  /// This method only looks at the instruction itself and its operands, so if
-  /// this method returns true, it is safe to move the instruction as long as
-  /// the correct dominance relationships for the operands and users hold.
-  /// However, this method can return true for instructions that read memory;
+  /// If the CtxI is specified this method performs context-sensitive analysis
+  /// and returns true if it is safe to execute the instruction immediately
+  /// before the CtxI.
+  ///
+  /// If the CtxI is NOT specified this method only looks at the instruction
+  /// itself and its operands, so if this method returns true, it is safe to
+  /// move the instruction as long as the correct dominance relationships for
+  /// the operands and users hold.
+  ///
+  /// This method can return true for instructions that read memory;
   /// for such instructions, moving them may change the resulting value.
-  bool isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V);
+  bool isSafeToSpeculativelyExecute(const Value *V,
+                                    const Instruction *CtxI = nullptr,
+                                    const DominatorTree *DT = nullptr,
+                                    const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
+
+  /// Returns true if the result or effects of the given instructions \p I
+  /// depend on or influence global memory.
+  /// Memory dependence arises for example if the the instruction reads from
+  /// memory or may produce effects or undefined behaviour. Memory dependent
+  /// instructions generally cannot be reorderd with respect to other memory
+  /// dependent instructions or moved into non-dominated basic blocks.
+  /// Instructions which just compute a value based on the values of their
+  /// operands are not memory dependent.
+  bool mayBeMemoryDependent(const Instruction &I);
 
   /// isKnownNonNull - Return true if this pointer couldn't possibly be null by
   /// its definition.  This returns true for allocas, non-extern-weak globals
   /// and byval arguments.
   bool isKnownNonNull(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
 
+  /// isKnownNonNullAt - Return true if this pointer couldn't possibly be null.
+  /// If the context instruction is specified perform context-sensitive analysis
+  /// and return true if the pointer couldn't possibly be null at the specified
+  /// instruction.
+  bool isKnownNonNullAt(const Value *V,
+                        const Instruction *CtxI = nullptr,
+                        const DominatorTree *DT  = nullptr,
+                        const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr);
+
   /// Return true if it is valid to use the assumptions provided by an
   /// assume intrinsic, I, at the point in the control-flow identified by the
   /// context instruction, CxtI.
@@ -262,6 +316,112 @@ namespace llvm {
                                                AssumptionCache *AC,
                                                const Instruction *CxtI,
                                                const DominatorTree *DT);
+  OverflowResult computeOverflowForSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS,
+                                             const DataLayout &DL,
+                                             AssumptionCache *AC = nullptr,
+                                             const Instruction *CxtI = nullptr,
+                                             const DominatorTree *DT = nullptr);
+  /// This version also leverages the sign bit of Add if known.
+  OverflowResult computeOverflowForSignedAdd(AddOperator *Add,
+                                             const DataLayout &DL,
+                                             AssumptionCache *AC = nullptr,
+                                             const Instruction *CxtI = nullptr,
+                                             const DominatorTree *DT = nullptr);
+
+  /// Return true if this function can prove that the instruction I will
+  /// always transfer execution to one of its successors (including the next
+  /// instruction that follows within a basic block). E.g. this is not
+  /// guaranteed for function calls that could loop infinitely.
+  ///
+  /// In other words, this function returns false for instructions that may
+  /// transfer execution or fail to transfer execution in a way that is not
+  /// captured in the CFG nor in the sequence of instructions within a basic
+  /// block.
+  ///
+  /// Undefined behavior is assumed not to happen, so e.g. division is
+  /// guaranteed to transfer execution to the following instruction even
+  /// though division by zero might cause undefined behavior.
+  bool isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(const Instruction *I);
+
+  /// Return true if this function can prove that the instruction I
+  /// is executed for every iteration of the loop L.
+  ///
+  /// Note that this currently only considers the loop header.
+  bool isGuaranteedToExecuteForEveryIteration(const Instruction *I,
+                                              const Loop *L);
+
+  /// Return true if this function can prove that I is guaranteed to yield
+  /// full-poison (all bits poison) if at least one of its operands are
+  /// full-poison (all bits poison).
+  ///
+  /// The exact rules for how poison propagates through instructions have
+  /// not been settled as of 2015-07-10, so this function is conservative
+  /// and only considers poison to be propagated in uncontroversial
+  /// cases. There is no attempt to track values that may be only partially
+  /// poison.
+  bool propagatesFullPoison(const Instruction *I);
+
+  /// Return either nullptr or an operand of I such that I will trigger
+  /// undefined behavior if I is executed and that operand has a full-poison
+  /// value (all bits poison).
+  const Value *getGuaranteedNonFullPoisonOp(const Instruction *I);
+
+  /// Return true if this function can prove that if PoisonI is executed
+  /// and yields a full-poison value (all bits poison), then that will
+  /// trigger undefined behavior.
+  ///
+  /// Note that this currently only considers the basic block that is
+  /// the parent of I.
+  bool isKnownNotFullPoison(const Instruction *PoisonI);
+
+  /// \brief Specific patterns of select instructions we can match.
+  enum SelectPatternFlavor {
+    SPF_UNKNOWN = 0,
+    SPF_SMIN,                   /// Signed minimum
+    SPF_UMIN,                   /// Unsigned minimum
+    SPF_SMAX,                   /// Signed maximum
+    SPF_UMAX,                   /// Unsigned maximum
+    SPF_FMINNUM,                /// Floating point minnum
+    SPF_FMAXNUM,                /// Floating point maxnum
+    SPF_ABS,                    /// Absolute value
+    SPF_NABS                    /// Negated absolute value
+  };
+  /// \brief Behavior when a floating point min/max is given one NaN and one
+  /// non-NaN as input.
+  enum SelectPatternNaNBehavior {
+    SPNB_NA = 0,                /// NaN behavior not applicable.
+    SPNB_RETURNS_NAN,           /// Given one NaN input, returns the NaN.
+    SPNB_RETURNS_OTHER,         /// Given one NaN input, returns the non-NaN.
+    SPNB_RETURNS_ANY            /// Given one NaN input, can return either (or
+                                /// it has been determined that no operands can
+                                /// be NaN).
+  };
+  struct SelectPatternResult {
+    SelectPatternFlavor Flavor;
+    SelectPatternNaNBehavior NaNBehavior; /// Only applicable if Flavor is
+                                          /// SPF_FMINNUM or SPF_FMAXNUM.
+    bool Ordered;               /// When implementing this min/max pattern as
+                                /// fcmp; select, does the fcmp have to be
+                                /// ordered?
+  };
+  /// Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX and ABS idioms, returning the kind
+  /// and providing the out parameter results if we successfully match.
+  ///
+  /// If CastOp is not nullptr, also match MIN/MAX idioms where the type does
+  /// not match that of the original select. If this is the case, the cast
+  /// operation (one of Trunc,SExt,Zext) that must be done to transform the
+  /// type of LHS and RHS into the type of V is returned in CastOp.
+  ///
+  /// For example:
+  ///   %1 = icmp slt i32 %a, i32 4
+  ///   %2 = sext i32 %a to i64
+  ///   %3 = select i1 %1, i64 %2, i64 4
+  ///
+  /// -> LHS = %a, RHS = i32 4, *CastOp = Instruction::SExt
+  ///
+  SelectPatternResult matchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS,
+                                         Instruction::CastOps *CastOp = nullptr);
+
 } // end namespace llvm
 
 #endif