Index: llvm/lib/Target/AMDGPU/SIFoldOperands.cpp
===================================================================
--- llvm/lib/Target/AMDGPU/SIFoldOperands.cpp
+++ llvm/lib/Target/AMDGPU/SIFoldOperands.cpp
@@ -35,7 +35,7 @@
     int FrameIndexToFold;
   };
   int ShrinkOpcode;
-  unsigned char UseOpNo;
+  unsigned UseOpNo;
   MachineOperand::MachineOperandType Kind;
   bool Commuted;
 
@@ -662,6 +662,11 @@
           Use = MRI->use_begin(DestReg), E = MRI->use_end();
           Use != E; Use = NextUse) {
           NextUse = std::next(Use);
+
+          // There's no point trying to fold into an implicit operand.
+          if (Use->isImplicit())
+            continue;
+
           FoldCandidate FC = FoldCandidate(Use->getParent(),
            Use.getOperandNo(), &UseMI->getOperand(1));
           CopyUses.push_back(FC);
Index: llvm/test/CodeGen/AMDGPU/huge-number-operand-folds.mir
===================================================================
--- /dev/null
+++ llvm/test/CodeGen/AMDGPU/huge-number-operand-folds.mir
@@ -0,0 +1,22 @@
+# RUN: llc -mtriple=amdgcn-amd-amdhsa -verify-machineinstrs -run-pass=si-fold-operands  %s -o - | FileCheck -check-prefix=GCN %s
+
+# We were storing fold candidate uses in an unsigned char, which this exceeds.
+# The use operand overflows and the expected register operand hits the immediate 0.
+# We never have more than a handful of non-implicit operands, so don't try to fold into
+# implicit operands to avoid this problem.
+
+---
+name: op_idx_overflows_uchar
+tracksRegLiveness: true
+body:             |
+  bb.0:
+    liveins: $sgpr12_sgpr13_sgpr14_sgpr15
+
+    ; GCN-LABEL: name: op_idx_overflows_uchar
+    ; GCN: [[S_MOV_B32_:%[0-9]+]]:sreg_32 = S_MOV_B32 0
+    ; GCN: [[V_MOV_B32_e32_:%[0-9]+]]:vgpr_32 = V_MOV_B32_e32 0, implicit $exec
+    ; GCN: S_ENDPGM 0, implicit [[V_MOV_B32_e32_]]
+    %0:sreg_32 = S_MOV_B32 0
+    %1:vgpr_32 = COPY %0
+    S_ENDPGM 0, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1, implicit %1
+...