3ff0935d8f3f8bfcd4bb271cfb786fa0a4e34a77
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
1 //===- ScalarEvolution.cpp - Scalar Evolution Analysis ----------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains the implementation of the scalar evolution analysis
11 // engine, which is used primarily to analyze expressions involving induction
12 // variables in loops.
13 //
14 // There are several aspects to this library.  First is the representation of
15 // scalar expressions, which are represented as subclasses of the SCEV class.
16 // These classes are used to represent certain types of subexpressions that we
17 // can handle.  These classes are reference counted, managed by the SCEVHandle
18 // class.  We only create one SCEV of a particular shape, so pointer-comparisons
19 // for equality are legal.
20 //
21 // One important aspect of the SCEV objects is that they are never cyclic, even
22 // if there is a cycle in the dataflow for an expression (ie, a PHI node).  If
23 // the PHI node is one of the idioms that we can represent (e.g., a polynomial
24 // recurrence) then we represent it directly as a recurrence node, otherwise we
25 // represent it as a SCEVUnknown node.
26 //
27 // In addition to being able to represent expressions of various types, we also
28 // have folders that are used to build the *canonical* representation for a
29 // particular expression.  These folders are capable of using a variety of
30 // rewrite rules to simplify the expressions.
31 //
32 // Once the folders are defined, we can implement the more interesting
33 // higher-level code, such as the code that recognizes PHI nodes of various
34 // types, computes the execution count of a loop, etc.
35 //
36 // TODO: We should use these routines and value representations to implement
37 // dependence analysis!
38 //
39 //===----------------------------------------------------------------------===//
40 //
41 // There are several good references for the techniques used in this analysis.
42 //
43 //  Chains of recurrences -- a method to expedite the evaluation
44 //  of closed-form functions
45 //  Olaf Bachmann, Paul S. Wang, Eugene V. Zima
46 //
47 //  On computational properties of chains of recurrences
48 //  Eugene V. Zima
49 //
50 //  Symbolic Evaluation of Chains of Recurrences for Loop Optimization
51 //  Robert A. van Engelen
52 //
53 //  Efficient Symbolic Analysis for Optimizing Compilers
54 //  Robert A. van Engelen
55 //
56 //  Using the chains of recurrences algebra for data dependence testing and
57 //  induction variable substitution
58 //  MS Thesis, Johnie Birch
59 //
60 //===----------------------------------------------------------------------===//
61
62 #define DEBUG_TYPE "scalar-evolution"
63 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
64 #include "llvm/Constants.h"
65 #include "llvm/DerivedTypes.h"
66 #include "llvm/GlobalVariable.h"
67 #include "llvm/Instructions.h"
68 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
69 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
70 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
71 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
72 #include "llvm/Support/CFG.h"
73 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
74 #include "llvm/Support/Compiler.h"
75 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
76 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
77 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
78 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
79 #include "llvm/Support/Streams.h"
80 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
81 #include <ostream>
82 #include <algorithm>
83 #include <cmath>
84 using namespace llvm;
85
86 STATISTIC(NumBruteForceEvaluations,
87           "Number of brute force evaluations needed to "
88           "calculate high-order polynomial exit values");
89 STATISTIC(NumArrayLenItCounts,
90           "Number of trip counts computed with array length");
91 STATISTIC(NumTripCountsComputed,
92           "Number of loops with predictable loop counts");
93 STATISTIC(NumTripCountsNotComputed,
94           "Number of loops without predictable loop counts");
95 STATISTIC(NumBruteForceTripCountsComputed,
96           "Number of loops with trip counts computed by force");
97
98 static cl::opt<unsigned>
99 MaxBruteForceIterations("scalar-evolution-max-iterations", cl::ReallyHidden,
100                         cl::desc("Maximum number of iterations SCEV will "
101                                  "symbolically execute a constant derived loop"),
102                         cl::init(100));
103
104 static RegisterPass<ScalarEvolution>
105 R("scalar-evolution", "Scalar Evolution Analysis", false, true);
106 char ScalarEvolution::ID = 0;
107
108 //===----------------------------------------------------------------------===//
109 //                           SCEV class definitions
110 //===----------------------------------------------------------------------===//
111
112 //===----------------------------------------------------------------------===//
113 // Implementation of the SCEV class.
114 //
115 SCEV::~SCEV() {}
116 void SCEV::dump() const {
117   print(cerr);
118 }
119
120 uint32_t SCEV::getBitWidth() const {
121   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(getType()))
122     return ITy->getBitWidth();
123   return 0;
124 }
125
126 bool SCEV::isZero() const {
127   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
128     return SC->getValue()->isZero();
129   return false;
130 }
131
132
133 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() : SCEV(scCouldNotCompute) {}
134
135 bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
136   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
137   return false;
138 }
139
140 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
141   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
142   return 0;
143 }
144
145 bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
146   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
147   return false;
148 }
149
150 SCEVHandle SCEVCouldNotCompute::
151 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
152                                   const SCEVHandle &Conc,
153                                   ScalarEvolution &SE) const {
154   return this;
155 }
156
157 void SCEVCouldNotCompute::print(std::ostream &OS) const {
158   OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
159 }
160
161 bool SCEVCouldNotCompute::classof(const SCEV *S) {
162   return S->getSCEVType() == scCouldNotCompute;
163 }
164
165
166 // SCEVConstants - Only allow the creation of one SCEVConstant for any
167 // particular value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
168 // never be deleted!
169 static ManagedStatic<std::map<ConstantInt*, SCEVConstant*> > SCEVConstants;
170
171
172 SCEVConstant::~SCEVConstant() {
173   SCEVConstants->erase(V);
174 }
175
176 SCEVHandle ScalarEvolution::getConstant(ConstantInt *V) {
177   SCEVConstant *&R = (*SCEVConstants)[V];
178   if (R == 0) R = new SCEVConstant(V);
179   return R;
180 }
181
182 SCEVHandle ScalarEvolution::getConstant(const APInt& Val) {
183   return getConstant(ConstantInt::get(Val));
184 }
185
186 const Type *SCEVConstant::getType() const { return V->getType(); }
187
188 void SCEVConstant::print(std::ostream &OS) const {
189   WriteAsOperand(OS, V, false);
190 }
191
192 // SCEVTruncates - Only allow the creation of one SCEVTruncateExpr for any
193 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
194 // never be deleted!
195 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>, 
196                      SCEVTruncateExpr*> > SCEVTruncates;
197
198 SCEVTruncateExpr::SCEVTruncateExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
199   : SCEV(scTruncate), Op(op), Ty(ty) {
200   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
201          "Cannot truncate non-integer value!");
202   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits()
203          && "This is not a truncating conversion!");
204 }
205
206 SCEVTruncateExpr::~SCEVTruncateExpr() {
207   SCEVTruncates->erase(std::make_pair(Op, Ty));
208 }
209
210 void SCEVTruncateExpr::print(std::ostream &OS) const {
211   OS << "(truncate " << *Op << " to " << *Ty << ")";
212 }
213
214 // SCEVZeroExtends - Only allow the creation of one SCEVZeroExtendExpr for any
215 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
216 // be deleted!
217 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>,
218                      SCEVZeroExtendExpr*> > SCEVZeroExtends;
219
220 SCEVZeroExtendExpr::SCEVZeroExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
221   : SCEV(scZeroExtend), Op(op), Ty(ty) {
222   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
223          "Cannot zero extend non-integer value!");
224   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Ty->getPrimitiveSizeInBits()
225          && "This is not an extending conversion!");
226 }
227
228 SCEVZeroExtendExpr::~SCEVZeroExtendExpr() {
229   SCEVZeroExtends->erase(std::make_pair(Op, Ty));
230 }
231
232 void SCEVZeroExtendExpr::print(std::ostream &OS) const {
233   OS << "(zeroextend " << *Op << " to " << *Ty << ")";
234 }
235
236 // SCEVSignExtends - Only allow the creation of one SCEVSignExtendExpr for any
237 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
238 // be deleted!
239 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>,
240                      SCEVSignExtendExpr*> > SCEVSignExtends;
241
242 SCEVSignExtendExpr::SCEVSignExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
243   : SCEV(scSignExtend), Op(op), Ty(ty) {
244   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
245          "Cannot sign extend non-integer value!");
246   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Ty->getPrimitiveSizeInBits()
247          && "This is not an extending conversion!");
248 }
249
250 SCEVSignExtendExpr::~SCEVSignExtendExpr() {
251   SCEVSignExtends->erase(std::make_pair(Op, Ty));
252 }
253
254 void SCEVSignExtendExpr::print(std::ostream &OS) const {
255   OS << "(signextend " << *Op << " to " << *Ty << ")";
256 }
257
258 // SCEVCommExprs - Only allow the creation of one SCEVCommutativeExpr for any
259 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
260 // be deleted!
261 static ManagedStatic<std::map<std::pair<unsigned, std::vector<SCEV*> >,
262                      SCEVCommutativeExpr*> > SCEVCommExprs;
263
264 SCEVCommutativeExpr::~SCEVCommutativeExpr() {
265   SCEVCommExprs->erase(std::make_pair(getSCEVType(),
266                                       std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
267                                                          Operands.end())));
268 }
269
270 void SCEVCommutativeExpr::print(std::ostream &OS) const {
271   assert(Operands.size() > 1 && "This plus expr shouldn't exist!");
272   const char *OpStr = getOperationStr();
273   OS << "(" << *Operands[0];
274   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
275     OS << OpStr << *Operands[i];
276   OS << ")";
277 }
278
279 SCEVHandle SCEVCommutativeExpr::
280 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
281                                   const SCEVHandle &Conc,
282                                   ScalarEvolution &SE) const {
283   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
284     SCEVHandle H =
285       getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE);
286     if (H != getOperand(i)) {
287       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
288       NewOps.reserve(getNumOperands());
289       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
290         NewOps.push_back(getOperand(j));
291       NewOps.push_back(H);
292       for (++i; i != e; ++i)
293         NewOps.push_back(getOperand(i)->
294                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE));
295
296       if (isa<SCEVAddExpr>(this))
297         return SE.getAddExpr(NewOps);
298       else if (isa<SCEVMulExpr>(this))
299         return SE.getMulExpr(NewOps);
300       else if (isa<SCEVSMaxExpr>(this))
301         return SE.getSMaxExpr(NewOps);
302       else if (isa<SCEVUMaxExpr>(this))
303         return SE.getUMaxExpr(NewOps);
304       else
305         assert(0 && "Unknown commutative expr!");
306     }
307   }
308   return this;
309 }
310
311
312 // SCEVUDivs - Only allow the creation of one SCEVUDivExpr for any particular
313 // input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
314 // deleted!
315 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, SCEV*>, 
316                      SCEVUDivExpr*> > SCEVUDivs;
317
318 SCEVUDivExpr::~SCEVUDivExpr() {
319   SCEVUDivs->erase(std::make_pair(LHS, RHS));
320 }
321
322 void SCEVUDivExpr::print(std::ostream &OS) const {
323   OS << "(" << *LHS << " /u " << *RHS << ")";
324 }
325
326 const Type *SCEVUDivExpr::getType() const {
327   return LHS->getType();
328 }
329
330 // SCEVAddRecExprs - Only allow the creation of one SCEVAddRecExpr for any
331 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
332 // be deleted!
333 static ManagedStatic<std::map<std::pair<const Loop *, std::vector<SCEV*> >,
334                      SCEVAddRecExpr*> > SCEVAddRecExprs;
335
336 SCEVAddRecExpr::~SCEVAddRecExpr() {
337   SCEVAddRecExprs->erase(std::make_pair(L,
338                                         std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
339                                                            Operands.end())));
340 }
341
342 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::
343 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
344                                   const SCEVHandle &Conc,
345                                   ScalarEvolution &SE) const {
346   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
347     SCEVHandle H =
348       getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE);
349     if (H != getOperand(i)) {
350       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
351       NewOps.reserve(getNumOperands());
352       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
353         NewOps.push_back(getOperand(j));
354       NewOps.push_back(H);
355       for (++i; i != e; ++i)
356         NewOps.push_back(getOperand(i)->
357                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE));
358
359       return SE.getAddRecExpr(NewOps, L);
360     }
361   }
362   return this;
363 }
364
365
366 bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
367   // This recurrence is invariant w.r.t to QueryLoop iff QueryLoop doesn't
368   // contain L and if the start is invariant.
369   return !QueryLoop->contains(L->getHeader()) &&
370          getOperand(0)->isLoopInvariant(QueryLoop);
371 }
372
373
374 void SCEVAddRecExpr::print(std::ostream &OS) const {
375   OS << "{" << *Operands[0];
376   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
377     OS << ",+," << *Operands[i];
378   OS << "}<" << L->getHeader()->getName() + ">";
379 }
380
381 // SCEVUnknowns - Only allow the creation of one SCEVUnknown for any particular
382 // value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
383 // deleted!
384 static ManagedStatic<std::map<Value*, SCEVUnknown*> > SCEVUnknowns;
385
386 SCEVUnknown::~SCEVUnknown() { SCEVUnknowns->erase(V); }
387
388 bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
389   // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
390   // invariant if they are not contained in the specified loop.
391   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
392     return !L->contains(I->getParent());
393   return true;
394 }
395
396 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
397   return V->getType();
398 }
399
400 void SCEVUnknown::print(std::ostream &OS) const {
401   WriteAsOperand(OS, V, false);
402 }
403
404 //===----------------------------------------------------------------------===//
405 //                               SCEV Utilities
406 //===----------------------------------------------------------------------===//
407
408 namespace {
409   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
410   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
411   /// expressions.
412   struct VISIBILITY_HIDDEN SCEVComplexityCompare {
413     bool operator()(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) const {
414       return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
415     }
416   };
417 }
418
419 /// GroupByComplexity - Given a list of SCEV objects, order them by their
420 /// complexity, and group objects of the same complexity together by value.
421 /// When this routine is finished, we know that any duplicates in the vector are
422 /// consecutive and that complexity is monotonically increasing.
423 ///
424 /// Note that we go take special precautions to ensure that we get determinstic
425 /// results from this routine.  In other words, we don't want the results of
426 /// this to depend on where the addresses of various SCEV objects happened to
427 /// land in memory.
428 ///
429 static void GroupByComplexity(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
430   if (Ops.size() < 2) return;  // Noop
431   if (Ops.size() == 2) {
432     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
433     // Special case it.
434     if (SCEVComplexityCompare()(Ops[1], Ops[0]))
435       std::swap(Ops[0], Ops[1]);
436     return;
437   }
438
439   // Do the rough sort by complexity.
440   std::sort(Ops.begin(), Ops.end(), SCEVComplexityCompare());
441
442   // Now that we are sorted by complexity, group elements of the same
443   // complexity.  Note that this is, at worst, N^2, but the vector is likely to
444   // be extremely short in practice.  Note that we take this approach because we
445   // do not want to depend on the addresses of the objects we are grouping.
446   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-2; ++i) {
447     SCEV *S = Ops[i];
448     unsigned Complexity = S->getSCEVType();
449
450     // If there are any objects of the same complexity and same value as this
451     // one, group them.
452     for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j]->getSCEVType() == Complexity; ++j) {
453       if (Ops[j] == S) { // Found a duplicate.
454         // Move it to immediately after i'th element.
455         std::swap(Ops[i+1], Ops[j]);
456         ++i;   // no need to rescan it.
457         if (i == e-2) return;  // Done!
458       }
459     }
460   }
461 }
462
463
464
465 //===----------------------------------------------------------------------===//
466 //                      Simple SCEV method implementations
467 //===----------------------------------------------------------------------===//
468
469 /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
470 /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
471 SCEVHandle ScalarEvolution::getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty) {
472   Constant *C;
473   if (Val == 0)
474     C = Constant::getNullValue(Ty);
475   else if (Ty->isFloatingPoint())
476     C = ConstantFP::get(APFloat(Ty==Type::FloatTy ? APFloat::IEEEsingle : 
477                                 APFloat::IEEEdouble, Val));
478   else 
479     C = ConstantInt::get(Ty, Val);
480   return getUnknown(C);
481 }
482
483 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
484 ///
485 SCEVHandle ScalarEvolution::getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V) {
486   if (SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
487     return getUnknown(ConstantExpr::getNeg(VC->getValue()));
488
489   return getMulExpr(V, getConstant(ConstantInt::getAllOnesValue(V->getType())));
490 }
491
492 /// getNotSCEV - Return a SCEV corresponding to ~V = -1-V
493 SCEVHandle ScalarEvolution::getNotSCEV(const SCEVHandle &V) {
494   if (SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
495     return getUnknown(ConstantExpr::getNot(VC->getValue()));
496
497   SCEVHandle AllOnes = getConstant(ConstantInt::getAllOnesValue(V->getType()));
498   return getMinusSCEV(AllOnes, V);
499 }
500
501 /// getMinusSCEV - Return a SCEV corresponding to LHS - RHS.
502 ///
503 SCEVHandle ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS,
504                                          const SCEVHandle &RHS) {
505   // X - Y --> X + -Y
506   return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
507 }
508
509
510 /// BinomialCoefficient - Compute BC(It, K).  The result has width W.
511 // Assume, K > 0.
512 static SCEVHandle BinomialCoefficient(SCEVHandle It, unsigned K,
513                                       ScalarEvolution &SE,
514                                       const IntegerType* ResultTy) {
515   // Handle the simplest case efficiently.
516   if (K == 1)
517     return SE.getTruncateOrZeroExtend(It, ResultTy);
518
519   // We are using the following formula for BC(It, K):
520   //
521   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / K!
522   //
523   // Suppose, W is the bitwidth of the return value.  We must be prepared for
524   // overflow.  Hence, we must assure that the result of our computation is
525   // equal to the accurate one modulo 2^W.  Unfortunately, division isn't
526   // safe in modular arithmetic.
527   //
528   // However, this code doesn't use exactly that formula; the formula it uses
529   // is something like the following, where T is the number of factors of 2 in 
530   // K! (i.e. trailing zeros in the binary representation of K!), and ^ is
531   // exponentiation:
532   //
533   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / 2^T / (K! / 2^T)
534   //
535   // This formula is trivially equivalent to the previous formula.  However,
536   // this formula can be implemented much more efficiently.  The trick is that
537   // K! / 2^T is odd, and exact division by an odd number *is* safe in modular
538   // arithmetic.  To do exact division in modular arithmetic, all we have
539   // to do is multiply by the inverse.  Therefore, this step can be done at
540   // width W.
541   // 
542   // The next issue is how to safely do the division by 2^T.  The way this
543   // is done is by doing the multiplication step at a width of at least W + T
544   // bits.  This way, the bottom W+T bits of the product are accurate. Then,
545   // when we perform the division by 2^T (which is equivalent to a right shift
546   // by T), the bottom W bits are accurate.  Extra bits are okay; they'll get
547   // truncated out after the division by 2^T.
548   //
549   // In comparison to just directly using the first formula, this technique
550   // is much more efficient; using the first formula requires W * K bits,
551   // but this formula less than W + K bits. Also, the first formula requires
552   // a division step, whereas this formula only requires multiplies and shifts.
553   //
554   // It doesn't matter whether the subtraction step is done in the calculation
555   // width or the input iteration count's width; if the subtraction overflows,
556   // the result must be zero anyway.  We prefer here to do it in the width of
557   // the induction variable because it helps a lot for certain cases; CodeGen
558   // isn't smart enough to ignore the overflow, which leads to much less
559   // efficient code if the width of the subtraction is wider than the native
560   // register width.
561   //
562   // (It's possible to not widen at all by pulling out factors of 2 before
563   // the multiplication; for example, K=2 can be calculated as
564   // It/2*(It+(It*INT_MIN/INT_MIN)+-1). However, it requires
565   // extra arithmetic, so it's not an obvious win, and it gets
566   // much more complicated for K > 3.)
567
568   // Protection from insane SCEVs; this bound is conservative,
569   // but it probably doesn't matter.
570   if (K > 1000)
571     return new SCEVCouldNotCompute();
572
573   unsigned W = ResultTy->getBitWidth();
574
575   // Calculate K! / 2^T and T; we divide out the factors of two before
576   // multiplying for calculating K! / 2^T to avoid overflow.
577   // Other overflow doesn't matter because we only care about the bottom
578   // W bits of the result.
579   APInt OddFactorial(W, 1);
580   unsigned T = 1;
581   for (unsigned i = 3; i <= K; ++i) {
582     APInt Mult(W, i);
583     unsigned TwoFactors = Mult.countTrailingZeros();
584     T += TwoFactors;
585     Mult = Mult.lshr(TwoFactors);
586     OddFactorial *= Mult;
587   }
588
589   // We need at least W + T bits for the multiplication step
590   // FIXME: A temporary hack; we round up the bitwidths
591   // to the nearest power of 2 to be nice to the code generator.
592   unsigned CalculationBits = 1U << Log2_32_Ceil(W + T);
593   // FIXME: Temporary hack to avoid generating integers that are too wide.
594   // Although, it's not completely clear how to determine how much
595   // widening is safe; for example, on X86, we can't really widen
596   // beyond 64 because we need to be able to do multiplication
597   // that's CalculationBits wide, but on X86-64, we can safely widen up to
598   // 128 bits.
599   if (CalculationBits > 64)
600     return new SCEVCouldNotCompute();
601
602   // Calcuate 2^T, at width T+W.
603   APInt DivFactor = APInt(CalculationBits, 1).shl(T);
604
605   // Calculate the multiplicative inverse of K! / 2^T;
606   // this multiplication factor will perform the exact division by
607   // K! / 2^T.
608   APInt Mod = APInt::getSignedMinValue(W+1);
609   APInt MultiplyFactor = OddFactorial.zext(W+1);
610   MultiplyFactor = MultiplyFactor.multiplicativeInverse(Mod);
611   MultiplyFactor = MultiplyFactor.trunc(W);
612
613   // Calculate the product, at width T+W
614   const IntegerType *CalculationTy = IntegerType::get(CalculationBits);
615   SCEVHandle Dividend = SE.getTruncateOrZeroExtend(It, CalculationTy);
616   for (unsigned i = 1; i != K; ++i) {
617     SCEVHandle S = SE.getMinusSCEV(It, SE.getIntegerSCEV(i, It->getType()));
618     Dividend = SE.getMulExpr(Dividend,
619                              SE.getTruncateOrZeroExtend(S, CalculationTy));
620   }
621
622   // Divide by 2^T
623   SCEVHandle DivResult = SE.getUDivExpr(Dividend, SE.getConstant(DivFactor));
624
625   // Truncate the result, and divide by K! / 2^T.
626
627   return SE.getMulExpr(SE.getConstant(MultiplyFactor),
628                        SE.getTruncateOrZeroExtend(DivResult, ResultTy));
629 }
630
631 /// evaluateAtIteration - Return the value of this chain of recurrences at
632 /// the specified iteration number.  We can evaluate this recurrence by
633 /// multiplying each element in the chain by the binomial coefficient
634 /// corresponding to it.  In other words, we can evaluate {A,+,B,+,C,+,D} as:
635 ///
636 ///   A*BC(It, 0) + B*BC(It, 1) + C*BC(It, 2) + D*BC(It, 3)
637 ///
638 /// where BC(It, k) stands for binomial coefficient.
639 ///
640 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::evaluateAtIteration(SCEVHandle It,
641                                                ScalarEvolution &SE) const {
642   SCEVHandle Result = getStart();
643   for (unsigned i = 1, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
644     // The computation is correct in the face of overflow provided that the
645     // multiplication is performed _after_ the evaluation of the binomial
646     // coefficient.
647     SCEVHandle Coeff = BinomialCoefficient(It, i, SE,
648                                            cast<IntegerType>(getType()));
649     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Coeff))
650       return Coeff;
651
652     Result = SE.getAddExpr(Result, SE.getMulExpr(getOperand(i), Coeff));
653   }
654   return Result;
655 }
656
657 //===----------------------------------------------------------------------===//
658 //                    SCEV Expression folder implementations
659 //===----------------------------------------------------------------------===//
660
661 SCEVHandle ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
662   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
663     return getUnknown(
664         ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty));
665
666   // If the input value is a chrec scev made out of constants, truncate
667   // all of the constants.
668   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
669     std::vector<SCEVHandle> Operands;
670     for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
671       // FIXME: This should allow truncation of other expression types!
672       if (isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(i)))
673         Operands.push_back(getTruncateExpr(AddRec->getOperand(i), Ty));
674       else
675         break;
676     if (Operands.size() == AddRec->getNumOperands())
677       return getAddRecExpr(Operands, AddRec->getLoop());
678   }
679
680   SCEVTruncateExpr *&Result = (*SCEVTruncates)[std::make_pair(Op, Ty)];
681   if (Result == 0) Result = new SCEVTruncateExpr(Op, Ty);
682   return Result;
683 }
684
685 SCEVHandle ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
686   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
687     return getUnknown(
688         ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), Ty));
689
690   // FIXME: If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
691   // did not overflow the old, smaller, value, we can zero extend all of the
692   // operands (often constants).  This would allow analysis of something like
693   // this:  for (unsigned char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
694
695   SCEVZeroExtendExpr *&Result = (*SCEVZeroExtends)[std::make_pair(Op, Ty)];
696   if (Result == 0) Result = new SCEVZeroExtendExpr(Op, Ty);
697   return Result;
698 }
699
700 SCEVHandle ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
701   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
702     return getUnknown(
703         ConstantExpr::getSExt(SC->getValue(), Ty));
704
705   // FIXME: If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
706   // did not overflow the old, smaller, value, we can sign extend all of the
707   // operands (often constants).  This would allow analysis of something like
708   // this:  for (signed char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
709
710   SCEVSignExtendExpr *&Result = (*SCEVSignExtends)[std::make_pair(Op, Ty)];
711   if (Result == 0) Result = new SCEVSignExtendExpr(Op, Ty);
712   return Result;
713 }
714
715 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
716 /// of the input value to the specified type.  If the type must be
717 /// extended, it is zero extended.
718 SCEVHandle ScalarEvolution::getTruncateOrZeroExtend(const SCEVHandle &V,
719                                                     const Type *Ty) {
720   const Type *SrcTy = V->getType();
721   assert(SrcTy->isInteger() && Ty->isInteger() &&
722          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
723   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() == Ty->getPrimitiveSizeInBits())
724     return V;  // No conversion
725   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits())
726     return getTruncateExpr(V, Ty);
727   return getZeroExtendExpr(V, Ty);
728 }
729
730 // get - Get a canonical add expression, or something simpler if possible.
731 SCEVHandle ScalarEvolution::getAddExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
732   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty add!");
733   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
734
735   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
736   GroupByComplexity(Ops);
737
738   // If there are any constants, fold them together.
739   unsigned Idx = 0;
740   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
741     ++Idx;
742     assert(Idx < Ops.size());
743     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
744       // We found two constants, fold them together!
745       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(LHSC->getValue()->getValue() + 
746                                            RHSC->getValue()->getValue());
747       Ops[0] = getConstant(Fold);
748       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
749       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
750       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
751     }
752
753     // If we are left with a constant zero being added, strip it off.
754     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
755       Ops.erase(Ops.begin());
756       --Idx;
757     }
758   }
759
760   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
761
762   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
763   // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
764   // list, these values are required to be adjacent.
765   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
766   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
767     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
768       // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
769       // remaining values to the result.
770       SCEVHandle Two = getIntegerSCEV(2, Ty);
771       SCEVHandle Mul = getMulExpr(Ops[i], Two);
772       if (Ops.size() == 2)
773         return Mul;
774       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
775       Ops.push_back(Mul);
776       return getAddExpr(Ops);
777     }
778
779   // Now we know the first non-constant operand.  Skip past any cast SCEVs.
780   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddExpr)
781     ++Idx;
782
783   // If there are add operands they would be next.
784   if (Idx < Ops.size()) {
785     bool DeletedAdd = false;
786     while (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
787       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
788       // list.
789       Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
790       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
791       DeletedAdd = true;
792     }
793
794     // If we deleted at least one add, we added operands to the end of the list,
795     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
796     // any operands we just aquired.
797     if (DeletedAdd)
798       return getAddExpr(Ops);
799   }
800
801   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
802   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
803     ++Idx;
804
805   // If we are adding something to a multiply expression, make sure the
806   // something is not already an operand of the multiply.  If so, merge it into
807   // the multiply.
808   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
809     SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
810     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
811       SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
812       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
813         if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(MulOpSCEV)) {
814           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
815           SCEVHandle InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
816           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
817             // If the multiply has more than two operands, we must get the
818             // Y*Z term.
819             std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
820             MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
821             InnerMul = getMulExpr(MulOps);
822           }
823           SCEVHandle One = getIntegerSCEV(1, Ty);
824           SCEVHandle AddOne = getAddExpr(InnerMul, One);
825           SCEVHandle OuterMul = getMulExpr(AddOne, Ops[AddOp]);
826           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
827           if (AddOp < Idx) {
828             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
829             Ops.erase(Ops.begin()+Idx-1);
830           } else {
831             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
832             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp-1);
833           }
834           Ops.push_back(OuterMul);
835           return getAddExpr(Ops);
836         }
837
838       // Check this multiply against other multiplies being added together.
839       for (unsigned OtherMulIdx = Idx+1;
840            OtherMulIdx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
841            ++OtherMulIdx) {
842         SCEVMulExpr *OtherMul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
843         // If MulOp occurs in OtherMul, we can fold the two multiplies
844         // together.
845         for (unsigned OMulOp = 0, e = OtherMul->getNumOperands();
846              OMulOp != e; ++OMulOp)
847           if (OtherMul->getOperand(OMulOp) == MulOpSCEV) {
848             // Fold X + (A*B*C) + (A*D*E) --> X + (A*(B*C+D*E))
849             SCEVHandle InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
850             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
851               std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
852               MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
853               InnerMul1 = getMulExpr(MulOps);
854             }
855             SCEVHandle InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
856             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
857               std::vector<SCEVHandle> MulOps(OtherMul->op_begin(),
858                                              OtherMul->op_end());
859               MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
860               InnerMul2 = getMulExpr(MulOps);
861             }
862             SCEVHandle InnerMulSum = getAddExpr(InnerMul1,InnerMul2);
863             SCEVHandle OuterMul = getMulExpr(MulOpSCEV, InnerMulSum);
864             if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
865             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
866             Ops.erase(Ops.begin()+OtherMulIdx-1);
867             Ops.push_back(OuterMul);
868             return getAddExpr(Ops);
869           }
870       }
871     }
872   }
873
874   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
875   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
876   // recurrence.
877   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
878     ++Idx;
879
880   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
881   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
882     // Scan all of the other operands to this add and add them to the vector if
883     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
884     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
885     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
886     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
887       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
888         LIOps.push_back(Ops[i]);
889         Ops.erase(Ops.begin()+i);
890         --i; --e;
891       }
892
893     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
894     if (!LIOps.empty()) {
895       //  NLI + LI + {Start,+,Step}  -->  NLI + {LI+Start,+,Step}
896       LIOps.push_back(AddRec->getStart());
897
898       std::vector<SCEVHandle> AddRecOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
899       AddRecOps[0] = getAddExpr(LIOps);
900
901       SCEVHandle NewRec = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRec->getLoop());
902       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
903       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
904
905       // Otherwise, add the folded AddRec by the non-liv parts.
906       for (unsigned i = 0;; ++i)
907         if (Ops[i] == AddRec) {
908           Ops[i] = NewRec;
909           break;
910         }
911       return getAddExpr(Ops);
912     }
913
914     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
915     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
916     // added together.  If so, we can fold them.
917     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
918          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
919       if (OtherIdx != Idx) {
920         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
921         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
922           // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
923           std::vector<SCEVHandle> NewOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
924           for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
925             if (i >= NewOps.size()) {
926               NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
927                             OtherAddRec->op_end());
928               break;
929             }
930             NewOps[i] = getAddExpr(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
931           }
932           SCEVHandle NewAddRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
933
934           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
935
936           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
937           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
938           Ops.push_back(NewAddRec);
939           return getAddExpr(Ops);
940         }
941       }
942
943     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
944     // next one.
945   }
946
947   // Okay, it looks like we really DO need an add expr.  Check to see if we
948   // already have one, otherwise create a new one.
949   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
950   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scAddExpr,
951                                                                  SCEVOps)];
952   if (Result == 0) Result = new SCEVAddExpr(Ops);
953   return Result;
954 }
955
956
957 SCEVHandle ScalarEvolution::getMulExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
958   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
959
960   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
961   GroupByComplexity(Ops);
962
963   // If there are any constants, fold them together.
964   unsigned Idx = 0;
965   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
966
967     // C1*(C2+V) -> C1*C2 + C1*V
968     if (Ops.size() == 2)
969       if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[1]))
970         if (Add->getNumOperands() == 2 &&
971             isa<SCEVConstant>(Add->getOperand(0)))
972           return getAddExpr(getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(0)),
973                             getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(1)));
974
975
976     ++Idx;
977     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
978       // We found two constants, fold them together!
979       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(LHSC->getValue()->getValue() * 
980                                            RHSC->getValue()->getValue());
981       Ops[0] = getConstant(Fold);
982       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
983       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
984       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
985     }
986
987     // If we are left with a constant one being multiplied, strip it off.
988     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->equalsInt(1)) {
989       Ops.erase(Ops.begin());
990       --Idx;
991     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
992       // If we have a multiply of zero, it will always be zero.
993       return Ops[0];
994     }
995   }
996
997   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
998   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
999     ++Idx;
1000
1001   if (Ops.size() == 1)
1002     return Ops[0];
1003
1004   // If there are mul operands inline them all into this expression.
1005   if (Idx < Ops.size()) {
1006     bool DeletedMul = false;
1007     while (SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
1008       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
1009       // list.
1010       Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
1011       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1012       DeletedMul = true;
1013     }
1014
1015     // If we deleted at least one mul, we added operands to the end of the list,
1016     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
1017     // any operands we just aquired.
1018     if (DeletedMul)
1019       return getMulExpr(Ops);
1020   }
1021
1022   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
1023   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
1024   // recurrence.
1025   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
1026     ++Idx;
1027
1028   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
1029   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1030     // Scan all of the other operands to this mul and add them to the vector if
1031     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
1032     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
1033     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
1034     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1035       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
1036         LIOps.push_back(Ops[i]);
1037         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1038         --i; --e;
1039       }
1040
1041     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
1042     if (!LIOps.empty()) {
1043       //  NLI * LI * {Start,+,Step}  -->  NLI * {LI*Start,+,LI*Step}
1044       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
1045       NewOps.reserve(AddRec->getNumOperands());
1046       if (LIOps.size() == 1) {
1047         SCEV *Scale = LIOps[0];
1048         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
1049           NewOps.push_back(getMulExpr(Scale, AddRec->getOperand(i)));
1050       } else {
1051         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1052           std::vector<SCEVHandle> MulOps(LIOps);
1053           MulOps.push_back(AddRec->getOperand(i));
1054           NewOps.push_back(getMulExpr(MulOps));
1055         }
1056       }
1057
1058       SCEVHandle NewRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
1059
1060       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
1061       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
1062
1063       // Otherwise, multiply the folded AddRec by the non-liv parts.
1064       for (unsigned i = 0;; ++i)
1065         if (Ops[i] == AddRec) {
1066           Ops[i] = NewRec;
1067           break;
1068         }
1069       return getMulExpr(Ops);
1070     }
1071
1072     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
1073     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
1074     // multiplied together.  If so, we can fold them.
1075     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
1076          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
1077       if (OtherIdx != Idx) {
1078         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
1079         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
1080           // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
1081           SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
1082           SCEVHandle NewStart = getMulExpr(F->getStart(),
1083                                                  G->getStart());
1084           SCEVHandle B = F->getStepRecurrence(*this);
1085           SCEVHandle D = G->getStepRecurrence(*this);
1086           SCEVHandle NewStep = getAddExpr(getMulExpr(F, D),
1087                                           getMulExpr(G, B),
1088                                           getMulExpr(B, D));
1089           SCEVHandle NewAddRec = getAddRecExpr(NewStart, NewStep,
1090                                                F->getLoop());
1091           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
1092
1093           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1094           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
1095           Ops.push_back(NewAddRec);
1096           return getMulExpr(Ops);
1097         }
1098       }
1099
1100     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
1101     // next one.
1102   }
1103
1104   // Okay, it looks like we really DO need an mul expr.  Check to see if we
1105   // already have one, otherwise create a new one.
1106   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
1107   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scMulExpr,
1108                                                                  SCEVOps)];
1109   if (Result == 0)
1110     Result = new SCEVMulExpr(Ops);
1111   return Result;
1112 }
1113
1114 SCEVHandle ScalarEvolution::getUDivExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
1115   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
1116     if (RHSC->getValue()->equalsInt(1))
1117       return LHS;                            // X udiv 1 --> x
1118
1119     if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
1120       Constant *LHSCV = LHSC->getValue();
1121       Constant *RHSCV = RHSC->getValue();
1122       return getUnknown(ConstantExpr::getUDiv(LHSCV, RHSCV));
1123     }
1124   }
1125
1126   // FIXME: implement folding of (X*4)/4 when we know X*4 doesn't overflow.
1127
1128   SCEVUDivExpr *&Result = (*SCEVUDivs)[std::make_pair(LHS, RHS)];
1129   if (Result == 0) Result = new SCEVUDivExpr(LHS, RHS);
1130   return Result;
1131 }
1132
1133
1134 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1135 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1136 SCEVHandle ScalarEvolution::getAddRecExpr(const SCEVHandle &Start,
1137                                const SCEVHandle &Step, const Loop *L) {
1138   std::vector<SCEVHandle> Operands;
1139   Operands.push_back(Start);
1140   if (SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
1141     if (StepChrec->getLoop() == L) {
1142       Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
1143                       StepChrec->op_end());
1144       return getAddRecExpr(Operands, L);
1145     }
1146
1147   Operands.push_back(Step);
1148   return getAddRecExpr(Operands, L);
1149 }
1150
1151 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1152 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1153 SCEVHandle ScalarEvolution::getAddRecExpr(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
1154                                const Loop *L) {
1155   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
1156
1157   if (Operands.back()->isZero()) {
1158     Operands.pop_back();
1159     return getAddRecExpr(Operands, L);             // {X,+,0}  -->  X
1160   }
1161
1162   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
1163   if (SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
1164     const Loop* NestedLoop = NestedAR->getLoop();
1165     if (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth()) {
1166       std::vector<SCEVHandle> NestedOperands(NestedAR->op_begin(),
1167                                              NestedAR->op_end());
1168       SCEVHandle NestedARHandle(NestedAR);
1169       Operands[0] = NestedAR->getStart();
1170       NestedOperands[0] = getAddRecExpr(Operands, L);
1171       return getAddRecExpr(NestedOperands, NestedLoop);
1172     }
1173   }
1174
1175   SCEVAddRecExpr *&Result =
1176     (*SCEVAddRecExprs)[std::make_pair(L, std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
1177                                                             Operands.end()))];
1178   if (Result == 0) Result = new SCEVAddRecExpr(Operands, L);
1179   return Result;
1180 }
1181
1182 SCEVHandle ScalarEvolution::getSMaxExpr(const SCEVHandle &LHS,
1183                                         const SCEVHandle &RHS) {
1184   std::vector<SCEVHandle> Ops;
1185   Ops.push_back(LHS);
1186   Ops.push_back(RHS);
1187   return getSMaxExpr(Ops);
1188 }
1189
1190 SCEVHandle ScalarEvolution::getSMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Ops) {
1191   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty smax!");
1192   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1193
1194   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1195   GroupByComplexity(Ops);
1196
1197   // If there are any constants, fold them together.
1198   unsigned Idx = 0;
1199   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1200     ++Idx;
1201     assert(Idx < Ops.size());
1202     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1203       // We found two constants, fold them together!
1204       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(
1205                               APIntOps::smax(LHSC->getValue()->getValue(),
1206                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1207       Ops[0] = getConstant(Fold);
1208       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1209       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1210       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1211     }
1212
1213     // If we are left with a constant -inf, strip it off.
1214     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(true)) {
1215       Ops.erase(Ops.begin());
1216       --Idx;
1217     }
1218   }
1219
1220   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1221
1222   // Find the first SMax
1223   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scSMaxExpr)
1224     ++Idx;
1225
1226   // Check to see if one of the operands is an SMax. If so, expand its operands
1227   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1228   if (Idx < Ops.size()) {
1229     bool DeletedSMax = false;
1230     while (SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1231       Ops.insert(Ops.end(), SMax->op_begin(), SMax->op_end());
1232       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1233       DeletedSMax = true;
1234     }
1235
1236     if (DeletedSMax)
1237       return getSMaxExpr(Ops);
1238   }
1239
1240   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1241   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1242   // be adjacent.
1243   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1244     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X smax Y smax Y  -->  X smax Y
1245       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1246       --i; --e;
1247     }
1248
1249   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1250
1251   assert(!Ops.empty() && "Reduced smax down to nothing!");
1252
1253   // Okay, it looks like we really DO need an smax expr.  Check to see if we
1254   // already have one, otherwise create a new one.
1255   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
1256   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scSMaxExpr,
1257                                                                  SCEVOps)];
1258   if (Result == 0) Result = new SCEVSMaxExpr(Ops);
1259   return Result;
1260 }
1261
1262 SCEVHandle ScalarEvolution::getUMaxExpr(const SCEVHandle &LHS,
1263                                         const SCEVHandle &RHS) {
1264   std::vector<SCEVHandle> Ops;
1265   Ops.push_back(LHS);
1266   Ops.push_back(RHS);
1267   return getUMaxExpr(Ops);
1268 }
1269
1270 SCEVHandle ScalarEvolution::getUMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Ops) {
1271   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty umax!");
1272   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1273
1274   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1275   GroupByComplexity(Ops);
1276
1277   // If there are any constants, fold them together.
1278   unsigned Idx = 0;
1279   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1280     ++Idx;
1281     assert(Idx < Ops.size());
1282     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1283       // We found two constants, fold them together!
1284       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(
1285                               APIntOps::umax(LHSC->getValue()->getValue(),
1286                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1287       Ops[0] = getConstant(Fold);
1288       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1289       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1290       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1291     }
1292
1293     // If we are left with a constant zero, strip it off.
1294     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(false)) {
1295       Ops.erase(Ops.begin());
1296       --Idx;
1297     }
1298   }
1299
1300   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1301
1302   // Find the first UMax
1303   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scUMaxExpr)
1304     ++Idx;
1305
1306   // Check to see if one of the operands is a UMax. If so, expand its operands
1307   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1308   if (Idx < Ops.size()) {
1309     bool DeletedUMax = false;
1310     while (SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1311       Ops.insert(Ops.end(), UMax->op_begin(), UMax->op_end());
1312       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1313       DeletedUMax = true;
1314     }
1315
1316     if (DeletedUMax)
1317       return getUMaxExpr(Ops);
1318   }
1319
1320   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1321   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1322   // be adjacent.
1323   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1324     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X umax Y umax Y  -->  X umax Y
1325       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1326       --i; --e;
1327     }
1328
1329   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1330
1331   assert(!Ops.empty() && "Reduced umax down to nothing!");
1332
1333   // Okay, it looks like we really DO need a umax expr.  Check to see if we
1334   // already have one, otherwise create a new one.
1335   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
1336   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scUMaxExpr,
1337                                                                  SCEVOps)];
1338   if (Result == 0) Result = new SCEVUMaxExpr(Ops);
1339   return Result;
1340 }
1341
1342 SCEVHandle ScalarEvolution::getUnknown(Value *V) {
1343   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
1344     return getConstant(CI);
1345   SCEVUnknown *&Result = (*SCEVUnknowns)[V];
1346   if (Result == 0) Result = new SCEVUnknown(V);
1347   return Result;
1348 }
1349
1350
1351 //===----------------------------------------------------------------------===//
1352 //             ScalarEvolutionsImpl Definition and Implementation
1353 //===----------------------------------------------------------------------===//
1354 //
1355 /// ScalarEvolutionsImpl - This class implements the main driver for the scalar
1356 /// evolution code.
1357 ///
1358 namespace {
1359   struct VISIBILITY_HIDDEN ScalarEvolutionsImpl {
1360     /// SE - A reference to the public ScalarEvolution object.
1361     ScalarEvolution &SE;
1362
1363     /// F - The function we are analyzing.
1364     ///
1365     Function &F;
1366
1367     /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
1368     ///
1369     LoopInfo &LI;
1370
1371     /// UnknownValue - This SCEV is used to represent unknown trip counts and
1372     /// things.
1373     SCEVHandle UnknownValue;
1374
1375     /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
1376     ///
1377     std::map<Value*, SCEVHandle> Scalars;
1378
1379     /// IterationCounts - Cache the iteration count of the loops for this
1380     /// function as they are computed.
1381     std::map<const Loop*, SCEVHandle> IterationCounts;
1382
1383     /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
1384     /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
1385     /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
1386     /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
1387     /// exit value.
1388     std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
1389
1390   public:
1391     ScalarEvolutionsImpl(ScalarEvolution &se, Function &f, LoopInfo &li)
1392       : SE(se), F(f), LI(li), UnknownValue(new SCEVCouldNotCompute()) {}
1393
1394     /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1395     /// expression and create a new one.
1396     SCEVHandle getSCEV(Value *V);
1397
1398     /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
1399     /// computed.
1400     bool hasSCEV(Value *V) const {
1401       return Scalars.count(V);
1402     }
1403
1404     /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
1405     /// the specified value.
1406     void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
1407       bool isNew = Scalars.insert(std::make_pair(V, H)).second;
1408       assert(isNew && "This entry already existed!");
1409       isNew = false;
1410     }
1411
1412
1413     /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within
1414     /// the indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
1415     /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue itself.
1416     SCEVHandle getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L);
1417
1418
1419     /// hasLoopInvariantIterationCount - Return true if the specified loop has
1420     /// an analyzable loop-invariant iteration count.
1421     bool hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L);
1422
1423     /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1424     /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1425     /// loop without a loop-invariant iteration count.
1426     SCEVHandle getIterationCount(const Loop *L);
1427
1428     /// deleteValueFromRecords - This method should be called by the
1429     /// client before it removes a value from the program, to make sure
1430     /// that no dangling references are left around.
1431     void deleteValueFromRecords(Value *V);
1432
1433   private:
1434     /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1435     /// Analyze the expression.
1436     SCEVHandle createSCEV(Value *V);
1437
1438     /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
1439     /// SCEVs.
1440     SCEVHandle createNodeForPHI(PHINode *PN);
1441
1442     /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value
1443     /// for the specified instruction and replaces any references to the
1444     /// symbolic value SymName with the specified value.  This is used during
1445     /// PHI resolution.
1446     void ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I,
1447                                           const SCEVHandle &SymName,
1448                                           const SCEVHandle &NewVal);
1449
1450     /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1451     /// will iterate.
1452     SCEVHandle ComputeIterationCount(const Loop *L);
1453
1454     /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
1455     /// 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
1456     SCEVHandle ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI,
1457                                                         Constant *RHS,
1458                                                         const Loop *L,
1459                                                         ICmpInst::Predicate p);
1460
1461     /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
1462     /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
1463     /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
1464     /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
1465     /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
1466     SCEVHandle ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond,
1467                                                  bool ExitWhen);
1468
1469     /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the
1470     /// specified value to zero will execute.  If not computable, return
1471     /// UnknownValue.
1472     SCEVHandle HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L);
1473
1474     /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
1475     /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
1476     /// UnknownValue.
1477     SCEVHandle HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L);
1478
1479     /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
1480     /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
1481     /// UnknownValue. isSigned specifies whether the less-than is signed.
1482     SCEVHandle HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L,
1483                                 bool isSigned);
1484
1485     /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
1486     /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
1487     /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
1488     /// found.
1489     BasicBlock* getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
1490
1491     /// executesAtLeastOnce - Test whether entry to the loop is protected by
1492     /// a conditional between LHS and RHS.
1493     bool executesAtLeastOnce(const Loop *L, bool isSigned, SCEV *LHS, SCEV *RHS);
1494
1495     /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
1496     /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
1497     /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
1498     /// involving constants, fold it.
1499     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& Its,
1500                                                 const Loop *L);
1501   };
1502 }
1503
1504 //===----------------------------------------------------------------------===//
1505 //            Basic SCEV Analysis and PHI Idiom Recognition Code
1506 //
1507
1508 /// deleteValueFromRecords - This method should be called by the
1509 /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
1510 /// that no dangling references are left around.
1511 void ScalarEvolutionsImpl::deleteValueFromRecords(Value *V) {
1512   SmallVector<Value *, 16> Worklist;
1513
1514   if (Scalars.erase(V)) {
1515     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V))
1516       ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1517     Worklist.push_back(V);
1518   }
1519
1520   while (!Worklist.empty()) {
1521     Value *VV = Worklist.back();
1522     Worklist.pop_back();
1523
1524     for (Instruction::use_iterator UI = VV->use_begin(), UE = VV->use_end();
1525          UI != UE; ++UI) {
1526       Instruction *Inst = cast<Instruction>(*UI);
1527       if (Scalars.erase(Inst)) {
1528         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(VV))
1529           ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1530         Worklist.push_back(Inst);
1531       }
1532     }
1533   }
1534 }
1535
1536
1537 /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1538 /// expression and create a new one.
1539 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEV(Value *V) {
1540   assert(V->getType() != Type::VoidTy && "Can't analyze void expressions!");
1541
1542   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator I = Scalars.find(V);
1543   if (I != Scalars.end()) return I->second;
1544   SCEVHandle S = createSCEV(V);
1545   Scalars.insert(std::make_pair(V, S));
1546   return S;
1547 }
1548
1549 /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value for
1550 /// the specified instruction and replaces any references to the symbolic value
1551 /// SymName with the specified value.  This is used during PHI resolution.
1552 void ScalarEvolutionsImpl::
1553 ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I, const SCEVHandle &SymName,
1554                                  const SCEVHandle &NewVal) {
1555   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator SI = Scalars.find(I);
1556   if (SI == Scalars.end()) return;
1557
1558   SCEVHandle NV =
1559     SI->second->replaceSymbolicValuesWithConcrete(SymName, NewVal, SE);
1560   if (NV == SI->second) return;  // No change.
1561
1562   SI->second = NV;       // Update the scalars map!
1563
1564   // Any instruction values that use this instruction might also need to be
1565   // updated!
1566   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1567        UI != E; ++UI)
1568     ReplaceSymbolicValueWithConcrete(cast<Instruction>(*UI), SymName, NewVal);
1569 }
1570
1571 /// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
1572 /// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
1573 ///
1574 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
1575   if (PN->getNumIncomingValues() == 2)  // The loops have been canonicalized.
1576     if (const Loop *L = LI.getLoopFor(PN->getParent()))
1577       if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
1578         // If it lives in the loop header, it has two incoming values, one
1579         // from outside the loop, and one from inside.
1580         unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
1581         unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
1582
1583         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
1584         SCEVHandle SymbolicName = SE.getUnknown(PN);
1585         assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
1586                "PHI node already processed?");
1587         Scalars.insert(std::make_pair(PN, SymbolicName));
1588
1589         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
1590         // the back-edge.
1591         SCEVHandle BEValue = getSCEV(PN->getIncomingValue(BackEdge));
1592
1593         // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
1594         // has a special value for the first iteration of the loop.
1595
1596         // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
1597         // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
1598         if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
1599           // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
1600           // with a recurrence.
1601           unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
1602           for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1603             if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
1604               if (FoundIndex == e) {
1605                 FoundIndex = i;
1606                 break;
1607               }
1608
1609           if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
1610             // Create an add with everything but the specified operand.
1611             std::vector<SCEVHandle> Ops;
1612             for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1613               if (i != FoundIndex)
1614                 Ops.push_back(Add->getOperand(i));
1615             SCEVHandle Accum = SE.getAddExpr(Ops);
1616
1617             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
1618             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
1619             if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
1620                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
1621                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
1622               SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1623               SCEVHandle PHISCEV  = SE.getAddRecExpr(StartVal, Accum, L);
1624
1625               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1626               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1627               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1628               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1629               // value.
1630               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1631               return PHISCEV;
1632             }
1633           }
1634         } else if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
1635           // Otherwise, this could be a loop like this:
1636           //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
1637           // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
1638           // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
1639           // i really is an addrec evolution.
1640           if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
1641             SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1642
1643             // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
1644             // initial step of the addrec evolution.
1645             if (StartVal == SE.getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
1646                                             AddRec->getOperand(1))) {
1647               SCEVHandle PHISCEV = 
1648                  SE.getAddRecExpr(StartVal, AddRec->getOperand(1), L);
1649
1650               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1651               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1652               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1653               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1654               // value.
1655               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1656               return PHISCEV;
1657             }
1658           }
1659         }
1660
1661         return SymbolicName;
1662       }
1663
1664   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
1665   return SE.getUnknown(PN);
1666 }
1667
1668 /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S is
1669 /// guaranteed to end in (at every loop iteration).  It is, at the same time,
1670 /// the minimum number of times S is divisible by 2.  For example, given {4,+,8}
1671 /// it returns 2.  If S is guaranteed to be 0, it returns the bitwidth of S.
1672 static uint32_t GetMinTrailingZeros(SCEVHandle S) {
1673   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
1674     return C->getValue()->getValue().countTrailingZeros();
1675
1676   if (SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S))
1677     return std::min(GetMinTrailingZeros(T->getOperand()), T->getBitWidth());
1678
1679   if (SCEVZeroExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
1680     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
1681     return OpRes == E->getOperand()->getBitWidth() ? E->getBitWidth() : OpRes;
1682   }
1683
1684   if (SCEVSignExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
1685     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
1686     return OpRes == E->getOperand()->getBitWidth() ? E->getBitWidth() : OpRes;
1687   }
1688
1689   if (SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
1690     // The result is the min of all operands results.
1691     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
1692     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1693       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
1694     return MinOpRes;
1695   }
1696
1697   if (SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
1698     // The result is the sum of all operands results.
1699     uint32_t SumOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
1700     uint32_t BitWidth = M->getBitWidth();
1701     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands();
1702          SumOpRes != BitWidth && i != e; ++i)
1703       SumOpRes = std::min(SumOpRes + GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)),
1704                           BitWidth);
1705     return SumOpRes;
1706   }
1707
1708   if (SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
1709     // The result is the min of all operands results.
1710     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
1711     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1712       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
1713     return MinOpRes;
1714   }
1715
1716   if (SCEVSMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
1717     // The result is the min of all operands results.
1718     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
1719     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1720       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
1721     return MinOpRes;
1722   }
1723
1724   if (SCEVUMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
1725     // The result is the min of all operands results.
1726     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
1727     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1728       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
1729     return MinOpRes;
1730   }
1731
1732   // SCEVUDivExpr, SCEVUnknown
1733   return 0;
1734 }
1735
1736 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1737 /// Analyze the expression.
1738 ///
1739 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createSCEV(Value *V) {
1740   if (!isa<IntegerType>(V->getType()))
1741     return SE.getUnknown(V);
1742     
1743   unsigned Opcode = Instruction::UserOp1;
1744   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1745     Opcode = I->getOpcode();
1746   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
1747     Opcode = CE->getOpcode();
1748   else
1749     return SE.getUnknown(V);
1750
1751   User *U = cast<User>(V);
1752   switch (Opcode) {
1753   case Instruction::Add:
1754     return SE.getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1755                          getSCEV(U->getOperand(1)));
1756   case Instruction::Mul:
1757     return SE.getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1758                          getSCEV(U->getOperand(1)));
1759   case Instruction::UDiv:
1760     return SE.getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1761                           getSCEV(U->getOperand(1)));
1762   case Instruction::Sub:
1763     return SE.getMinusSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)),
1764                            getSCEV(U->getOperand(1)));
1765   case Instruction::Or:
1766     // If the RHS of the Or is a constant, we may have something like:
1767     // X*4+1 which got turned into X*4|1.  Handle this as an Add so loop
1768     // optimizations will transparently handle this case.
1769     //
1770     // In order for this transformation to be safe, the LHS must be of the
1771     // form X*(2^n) and the Or constant must be less than 2^n.
1772     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1773       SCEVHandle LHS = getSCEV(U->getOperand(0));
1774       const APInt &CIVal = CI->getValue();
1775       if (GetMinTrailingZeros(LHS) >=
1776           (CIVal.getBitWidth() - CIVal.countLeadingZeros()))
1777         return SE.getAddExpr(LHS, getSCEV(U->getOperand(1)));
1778     }
1779     break;
1780   case Instruction::Xor:
1781     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1782       // If the RHS of the xor is a signbit, then this is just an add.
1783       // Instcombine turns add of signbit into xor as a strength reduction step.
1784       if (CI->getValue().isSignBit())
1785         return SE.getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1786                              getSCEV(U->getOperand(1)));
1787
1788       // If the RHS of xor is -1, then this is a not operation.
1789       else if (CI->isAllOnesValue())
1790         return SE.getNotSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)));
1791     }
1792     break;
1793
1794   case Instruction::Shl:
1795     // Turn shift left of a constant amount into a multiply.
1796     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1797       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
1798       Constant *X = ConstantInt::get(
1799         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
1800       return SE.getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
1801     }
1802     break;
1803
1804   case Instruction::LShr:
1805     // Turn logical shift right of a constant into a unsigned divide.
1806     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1807       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
1808       Constant *X = ConstantInt::get(
1809         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
1810       return SE.getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
1811     }
1812     break;
1813
1814   case Instruction::Trunc:
1815     return SE.getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
1816
1817   case Instruction::ZExt:
1818     return SE.getZeroExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
1819
1820   case Instruction::SExt:
1821     return SE.getSignExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
1822
1823   case Instruction::BitCast:
1824     // BitCasts are no-op casts so we just eliminate the cast.
1825     if (U->getType()->isInteger() &&
1826         U->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1827       return getSCEV(U->getOperand(0));
1828     break;
1829
1830   case Instruction::PHI:
1831     return createNodeForPHI(cast<PHINode>(U));
1832
1833   case Instruction::Select:
1834     // This could be a smax or umax that was lowered earlier.
1835     // Try to recover it.
1836     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U->getOperand(0))) {
1837       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
1838       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
1839       switch (ICI->getPredicate()) {
1840       case ICmpInst::ICMP_SLT:
1841       case ICmpInst::ICMP_SLE:
1842         std::swap(LHS, RHS);
1843         // fall through
1844       case ICmpInst::ICMP_SGT:
1845       case ICmpInst::ICMP_SGE:
1846         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
1847           return SE.getSMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
1848         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
1849           // ~smax(~x, ~y) == smin(x, y).
1850           return SE.getNotSCEV(SE.getSMaxExpr(
1851                                    SE.getNotSCEV(getSCEV(LHS)),
1852                                    SE.getNotSCEV(getSCEV(RHS))));
1853         break;
1854       case ICmpInst::ICMP_ULT:
1855       case ICmpInst::ICMP_ULE:
1856         std::swap(LHS, RHS);
1857         // fall through
1858       case ICmpInst::ICMP_UGT:
1859       case ICmpInst::ICMP_UGE:
1860         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
1861           return SE.getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
1862         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
1863           // ~umax(~x, ~y) == umin(x, y)
1864           return SE.getNotSCEV(SE.getUMaxExpr(SE.getNotSCEV(getSCEV(LHS)),
1865                                               SE.getNotSCEV(getSCEV(RHS))));
1866         break;
1867       default:
1868         break;
1869       }
1870     }
1871
1872   default: // We cannot analyze this expression.
1873     break;
1874   }
1875
1876   return SE.getUnknown(V);
1877 }
1878
1879
1880
1881 //===----------------------------------------------------------------------===//
1882 //                   Iteration Count Computation Code
1883 //
1884
1885 /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1886 /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1887 /// loop without a loop-invariant iteration count.
1888 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getIterationCount(const Loop *L) {
1889   std::map<const Loop*, SCEVHandle>::iterator I = IterationCounts.find(L);
1890   if (I == IterationCounts.end()) {
1891     SCEVHandle ItCount = ComputeIterationCount(L);
1892     I = IterationCounts.insert(std::make_pair(L, ItCount)).first;
1893     if (ItCount != UnknownValue) {
1894       assert(ItCount->isLoopInvariant(L) &&
1895              "Computed trip count isn't loop invariant for loop!");
1896       ++NumTripCountsComputed;
1897     } else if (isa<PHINode>(L->getHeader()->begin())) {
1898       // Only count loops that have phi nodes as not being computable.
1899       ++NumTripCountsNotComputed;
1900     }
1901   }
1902   return I->second;
1903 }
1904
1905 /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1906 /// will iterate.
1907 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::ComputeIterationCount(const Loop *L) {
1908   // If the loop has a non-one exit block count, we can't analyze it.
1909   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
1910   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
1911   if (ExitBlocks.size() != 1) return UnknownValue;
1912
1913   // Okay, there is one exit block.  Try to find the condition that causes the
1914   // loop to be exited.
1915   BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[0];
1916
1917   BasicBlock *ExitingBlock = 0;
1918   for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), E = pred_end(ExitBlock);
1919        PI != E; ++PI)
1920     if (L->contains(*PI)) {
1921       if (ExitingBlock == 0)
1922         ExitingBlock = *PI;
1923       else
1924         return UnknownValue;   // More than one block exiting!
1925     }
1926   assert(ExitingBlock && "No exits from loop, something is broken!");
1927
1928   // Okay, we've computed the exiting block.  See what condition causes us to
1929   // exit.
1930   //
1931   // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
1932   BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
1933   if (ExitBr == 0) return UnknownValue;
1934   assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
1935   
1936   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
1937   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
1938   // time through the loop.  If not, then the execution count of the branch will
1939   // not be equal to the trip count of the loop.
1940   //
1941   // Currently we check for this by checking to see if the Exit branch goes to
1942   // the loop header.  If so, we know it will always execute the same number of
1943   // times as the loop.  We also handle the case where the exit block *is* the
1944   // loop header.  This is common for un-rotated loops.  More extensive analysis
1945   // could be done to handle more cases here.
1946   if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
1947       ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
1948       ExitBr->getParent() != L->getHeader())
1949     return UnknownValue;
1950   
1951   ICmpInst *ExitCond = dyn_cast<ICmpInst>(ExitBr->getCondition());
1952
1953   // If it's not an integer comparison then compute it the hard way. 
1954   // Note that ICmpInst deals with pointer comparisons too so we must check
1955   // the type of the operand.
1956   if (ExitCond == 0 || isa<PointerType>(ExitCond->getOperand(0)->getType()))
1957     return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitBr->getCondition(),
1958                                           ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
1959
1960   // If the condition was exit on true, convert the condition to exit on false
1961   ICmpInst::Predicate Cond;
1962   if (ExitBr->getSuccessor(1) == ExitBlock)
1963     Cond = ExitCond->getPredicate();
1964   else
1965     Cond = ExitCond->getInversePredicate();
1966
1967   // Handle common loops like: for (X = "string"; *X; ++X)
1968   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(ExitCond->getOperand(0)))
1969     if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(ExitCond->getOperand(1))) {
1970       SCEVHandle ItCnt =
1971         ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LI, RHS, L, Cond);
1972       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(ItCnt)) return ItCnt;
1973     }
1974
1975   SCEVHandle LHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(0));
1976   SCEVHandle RHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(1));
1977
1978   // Try to evaluate any dependencies out of the loop.
1979   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(LHS, L);
1980   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) LHS = Tmp;
1981   Tmp = getSCEVAtScope(RHS, L);
1982   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) RHS = Tmp;
1983
1984   // At this point, we would like to compute how many iterations of the 
1985   // loop the predicate will return true for these inputs.
1986   if (LHS->isLoopInvariant(L) && !RHS->isLoopInvariant(L)) {
1987     // If there is a loop-invariant, force it into the RHS.
1988     std::swap(LHS, RHS);
1989     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
1990   }
1991
1992   // FIXME: think about handling pointer comparisons!  i.e.:
1993   // while (P != P+100) ++P;
1994
1995   // If we have a comparison of a chrec against a constant, try to use value
1996   // ranges to answer this query.
1997   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS))
1998     if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
1999       if (AddRec->getLoop() == L) {
2000         // Form the comparison range using the constant of the correct type so
2001         // that the ConstantRange class knows to do a signed or unsigned
2002         // comparison.
2003         ConstantInt *CompVal = RHSC->getValue();
2004         const Type *RealTy = ExitCond->getOperand(0)->getType();
2005         CompVal = dyn_cast<ConstantInt>(
2006           ConstantExpr::getBitCast(CompVal, RealTy));
2007         if (CompVal) {
2008           // Form the constant range.
2009           ConstantRange CompRange(
2010               ICmpInst::makeConstantRange(Cond, CompVal->getValue()));
2011
2012           SCEVHandle Ret = AddRec->getNumIterationsInRange(CompRange, SE);
2013           if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Ret)) return Ret;
2014         }
2015       }
2016
2017   switch (Cond) {
2018   case ICmpInst::ICMP_NE: {                     // while (X != Y)
2019     // Convert to: while (X-Y != 0)
2020     SCEVHandle TC = HowFarToZero(SE.getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
2021     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2022     break;
2023   }
2024   case ICmpInst::ICMP_EQ: {
2025     // Convert to: while (X-Y == 0)           // while (X == Y)
2026     SCEVHandle TC = HowFarToNonZero(SE.getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
2027     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2028     break;
2029   }
2030   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
2031     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, true);
2032     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2033     break;
2034   }
2035   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
2036     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(SE.getNotSCEV(LHS),
2037                                      SE.getNotSCEV(RHS), L, true);
2038     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2039     break;
2040   }
2041   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
2042     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, false);
2043     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2044     break;
2045   }
2046   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
2047     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(SE.getNotSCEV(LHS),
2048                                      SE.getNotSCEV(RHS), L, false);
2049     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2050     break;
2051   }
2052   default:
2053 #if 0
2054     cerr << "ComputeIterationCount ";
2055     if (ExitCond->getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
2056       cerr << "[unsigned] ";
2057     cerr << *LHS << "   "
2058          << Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp) 
2059          << "   " << *RHS << "\n";
2060 #endif
2061     break;
2062   }
2063   return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitCond,
2064                                        ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
2065 }
2066
2067 static ConstantInt *
2068 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ConstantInt *C,
2069                                 ScalarEvolution &SE) {
2070   SCEVHandle InVal = SE.getConstant(C);
2071   SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(InVal, SE);
2072   assert(isa<SCEVConstant>(Val) &&
2073          "Evaluation of SCEV at constant didn't fold correctly?");
2074   return cast<SCEVConstant>(Val)->getValue();
2075 }
2076
2077 /// GetAddressedElementFromGlobal - Given a global variable with an initializer
2078 /// and a GEP expression (missing the pointer index) indexing into it, return
2079 /// the addressed element of the initializer or null if the index expression is
2080 /// invalid.
2081 static Constant *
2082 GetAddressedElementFromGlobal(GlobalVariable *GV,
2083                               const std::vector<ConstantInt*> &Indices) {
2084   Constant *Init = GV->getInitializer();
2085   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
2086     uint64_t Idx = Indices[i]->getZExtValue();
2087     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
2088       assert(Idx < CS->getNumOperands() && "Bad struct index!");
2089       Init = cast<Constant>(CS->getOperand(Idx));
2090     } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
2091       if (Idx >= CA->getNumOperands()) return 0;  // Bogus program
2092       Init = cast<Constant>(CA->getOperand(Idx));
2093     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
2094       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
2095         assert(Idx < STy->getNumElements() && "Bad struct index!");
2096         Init = Constant::getNullValue(STy->getElementType(Idx));
2097       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Init->getType())) {
2098         if (Idx >= ATy->getNumElements()) return 0;  // Bogus program
2099         Init = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
2100       } else {
2101         assert(0 && "Unknown constant aggregate type!");
2102       }
2103       return 0;
2104     } else {
2105       return 0; // Unknown initializer type
2106     }
2107   }
2108   return Init;
2109 }
2110
2111 /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
2112 /// 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
2113 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2114 ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI, Constant *RHS,
2115                                          const Loop *L, 
2116                                          ICmpInst::Predicate predicate) {
2117   if (LI->isVolatile()) return UnknownValue;
2118
2119   // Check to see if the loaded pointer is a getelementptr of a global.
2120   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0));
2121   if (!GEP) return UnknownValue;
2122
2123   // Make sure that it is really a constant global we are gepping, with an
2124   // initializer, and make sure the first IDX is really 0.
2125   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
2126   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer() ||
2127       GEP->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEP->getOperand(1)) ||
2128       !cast<Constant>(GEP->getOperand(1))->isNullValue())
2129     return UnknownValue;
2130
2131   // Okay, we allow one non-constant index into the GEP instruction.
2132   Value *VarIdx = 0;
2133   std::vector<ConstantInt*> Indexes;
2134   unsigned VarIdxNum = 0;
2135   for (unsigned i = 2, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2136     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2137       Indexes.push_back(CI);
2138     } else if (!isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2139       if (VarIdx) return UnknownValue;  // Multiple non-constant idx's.
2140       VarIdx = GEP->getOperand(i);
2141       VarIdxNum = i-2;
2142       Indexes.push_back(0);
2143     }
2144
2145   // Okay, we know we have a (load (gep GV, 0, X)) comparison with a constant.
2146   // Check to see if X is a loop variant variable value now.
2147   SCEVHandle Idx = getSCEV(VarIdx);
2148   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(Idx, L);
2149   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) Idx = Tmp;
2150
2151   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
2152   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
2153   SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
2154   if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
2155       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
2156       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
2157     return UnknownValue;
2158
2159   unsigned MaxSteps = MaxBruteForceIterations;
2160   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxSteps; ++IterationNum) {
2161     ConstantInt *ItCst =
2162       ConstantInt::get(IdxExpr->getType(), IterationNum);
2163     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(IdxExpr, ItCst, SE);
2164
2165     // Form the GEP offset.
2166     Indexes[VarIdxNum] = Val;
2167
2168     Constant *Result = GetAddressedElementFromGlobal(GV, Indexes);
2169     if (Result == 0) break;  // Cannot compute!
2170
2171     // Evaluate the condition for this iteration.
2172     Result = ConstantExpr::getICmp(predicate, Result, RHS);
2173     if (!isa<ConstantInt>(Result)) break;  // Couldn't decide for sure
2174     if (cast<ConstantInt>(Result)->getValue().isMinValue()) {
2175 #if 0
2176       cerr << "\n***\n*** Computed loop count " << *ItCst
2177            << "\n*** From global " << *GV << "*** BB: " << *L->getHeader()
2178            << "***\n";
2179 #endif
2180       ++NumArrayLenItCounts;
2181       return SE.getConstant(ItCst);   // Found terminating iteration!
2182     }
2183   }
2184   return UnknownValue;
2185 }
2186
2187
2188 /// CanConstantFold - Return true if we can constant fold an instruction of the
2189 /// specified type, assuming that all operands were constants.
2190 static bool CanConstantFold(const Instruction *I) {
2191   if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
2192       isa<SelectInst>(I) || isa<CastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I))
2193     return true;
2194
2195   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2196     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
2197       return canConstantFoldCallTo(F);
2198   return false;
2199 }
2200
2201 /// getConstantEvolvingPHI - Given an LLVM value and a loop, return a PHI node
2202 /// in the loop that V is derived from.  We allow arbitrary operations along the
2203 /// way, but the operands of an operation must either be constants or a value
2204 /// derived from a constant PHI.  If this expression does not fit with these
2205 /// constraints, return null.
2206 static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
2207   // If this is not an instruction, or if this is an instruction outside of the
2208   // loop, it can't be derived from a loop PHI.
2209   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2210   if (I == 0 || !L->contains(I->getParent())) return 0;
2211
2212   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
2213     if (L->getHeader() == I->getParent())
2214       return PN;
2215     else
2216       // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
2217       // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
2218       return 0;
2219   }
2220
2221   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
2222   // are constants, return early.
2223   if (!CanConstantFold(I)) return 0;
2224
2225   // Otherwise, we can evaluate this instruction if all of its operands are
2226   // constant or derived from a PHI node themselves.
2227   PHINode *PHI = 0;
2228   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
2229     if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
2230           isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
2231       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
2232       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
2233       if (PHI == 0)
2234         PHI = P;
2235       else if (PHI != P)
2236         return 0;  // Evolving from multiple different PHIs.
2237     }
2238
2239   // This is a expression evolving from a constant PHI!
2240   return PHI;
2241 }
2242
2243 /// EvaluateExpression - Given an expression that passes the
2244 /// getConstantEvolvingPHI predicate, evaluate its value assuming the PHI node
2245 /// in the loop has the value PHIVal.  If we can't fold this expression for some
2246 /// reason, return null.
2247 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal) {
2248   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
2249   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
2250   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
2251
2252   std::vector<Constant*> Operands;
2253   Operands.resize(I->getNumOperands());
2254
2255   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2256     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal);
2257     if (Operands[i] == 0) return 0;
2258   }
2259
2260   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
2261     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
2262                                            &Operands[0], Operands.size());
2263   else
2264     return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
2265                                     &Operands[0], Operands.size());
2266 }
2267
2268 /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
2269 /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
2270 /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
2271 /// involving constants, fold it.
2272 Constant *ScalarEvolutionsImpl::
2273 getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& Its, const Loop *L){
2274   std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
2275     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
2276   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
2277     return I->second;
2278
2279   if (Its.ugt(APInt(Its.getBitWidth(),MaxBruteForceIterations)))
2280     return ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = 0;  // Not going to evaluate it.
2281
2282   Constant *&RetVal = ConstantEvolutionLoopExitValue[PN];
2283
2284   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
2285   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
2286   // second must be derived from the same PHI.
2287   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
2288   Constant *StartCST =
2289     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
2290   if (StartCST == 0)
2291     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
2292
2293   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
2294   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
2295   if (PN2 != PN)
2296     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
2297
2298   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
2299   if (Its.getActiveBits() >= 32)
2300     return RetVal = 0; // More than 2^32-1 iterations?? Not doing it!
2301
2302   unsigned NumIterations = Its.getZExtValue(); // must be in range
2303   unsigned IterationNum = 0;
2304   for (Constant *PHIVal = StartCST; ; ++IterationNum) {
2305     if (IterationNum == NumIterations)
2306       return RetVal = PHIVal;  // Got exit value!
2307
2308     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
2309     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
2310     if (NextPHI == PHIVal)
2311       return RetVal = NextPHI;  // Stopped evolving!
2312     if (NextPHI == 0)
2313       return 0;        // Couldn't evaluate!
2314     PHIVal = NextPHI;
2315   }
2316 }
2317
2318 /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
2319 /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
2320 /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
2321 /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
2322 /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
2323 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2324 ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond, bool ExitWhen) {
2325   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
2326   if (PN == 0) return UnknownValue;
2327
2328   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
2329   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
2330   // second must be derived from the same PHI.
2331   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
2332   Constant *StartCST =
2333     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
2334   if (StartCST == 0) return UnknownValue;  // Must be a constant.
2335
2336   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
2337   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
2338   if (PN2 != PN) return UnknownValue;  // Not derived from same PHI.
2339
2340   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
2341   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
2342   // "ExitWhen".
2343   unsigned IterationNum = 0;
2344   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
2345   for (Constant *PHIVal = StartCST;
2346        IterationNum != MaxIterations; ++IterationNum) {
2347     ConstantInt *CondVal =
2348       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, PHIVal));
2349
2350     // Couldn't symbolically evaluate.
2351     if (!CondVal) return UnknownValue;
2352
2353     if (CondVal->getValue() == uint64_t(ExitWhen)) {
2354       ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = PHIVal;
2355       ++NumBruteForceTripCountsComputed;
2356       return SE.getConstant(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, IterationNum));
2357     }
2358
2359     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
2360     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
2361     if (NextPHI == 0 || NextPHI == PHIVal)
2362       return UnknownValue;  // Couldn't evaluate or not making progress...
2363     PHIVal = NextPHI;
2364   }
2365
2366   // Too many iterations were needed to evaluate.
2367   return UnknownValue;
2368 }
2369
2370 /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within the
2371 /// indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
2372 /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue.
2373 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L) {
2374   // FIXME: this should be turned into a virtual method on SCEV!
2375
2376   if (isa<SCEVConstant>(V)) return V;
2377
2378   // If this instruction is evolved from a constant-evolving PHI, compute the
2379   // exit value from the loop without using SCEVs.
2380   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
2381     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
2382       const Loop *LI = this->LI[I->getParent()];
2383       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
2384         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
2385           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
2386             // Okay, there is no closed form solution for the PHI node.  Check
2387             // to see if the loop that contains it has a known iteration count.
2388             // If so, we may be able to force computation of the exit value.
2389             SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(LI);
2390             if (SCEVConstant *ICC = dyn_cast<SCEVConstant>(IterationCount)) {
2391               // Okay, we know how many times the containing loop executes.  If
2392               // this is a constant evolving PHI node, get the final value at
2393               // the specified iteration number.
2394               Constant *RV = getConstantEvolutionLoopExitValue(PN,
2395                                                     ICC->getValue()->getValue(),
2396                                                                LI);
2397               if (RV) return SE.getUnknown(RV);
2398             }
2399           }
2400
2401       // Okay, this is an expression that we cannot symbolically evaluate
2402       // into a SCEV.  Check to see if it's possible to symbolically evaluate
2403       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
2404       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
2405       if (CanConstantFold(I)) {
2406         std::vector<Constant*> Operands;
2407         Operands.reserve(I->getNumOperands());
2408         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2409           Value *Op = I->getOperand(i);
2410           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2411             Operands.push_back(C);
2412           } else {
2413             // If any of the operands is non-constant and if they are
2414             // non-integer, don't even try to analyze them with scev techniques.
2415             if (!isa<IntegerType>(Op->getType()))
2416               return V;
2417               
2418             SCEVHandle OpV = getSCEVAtScope(getSCEV(Op), L);
2419             if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV))
2420               Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(SC->getValue(), 
2421                                                               Op->getType(), 
2422                                                               false));
2423             else if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
2424               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue()))
2425                 Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(C, 
2426                                                                 Op->getType(), 
2427                                                                 false));
2428               else
2429                 return V;
2430             } else {
2431               return V;
2432             }
2433           }
2434         }
2435         
2436         Constant *C;
2437         if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
2438           C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
2439                                               &Operands[0], Operands.size());
2440         else
2441           C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
2442                                        &Operands[0], Operands.size());
2443         return SE.getUnknown(C);
2444       }
2445     }
2446
2447     // This is some other type of SCEVUnknown, just return it.
2448     return V;
2449   }
2450
2451   if (SCEVCommutativeExpr *Comm = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(V)) {
2452     // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
2453     // expression has no loop-variant portions.
2454     for (unsigned i = 0, e = Comm->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2455       SCEVHandle OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2456       if (OpAtScope != Comm->getOperand(i)) {
2457         if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2458         // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
2459         // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
2460         std::vector<SCEVHandle> NewOps(Comm->op_begin(), Comm->op_begin()+i);
2461         NewOps.push_back(OpAtScope);
2462
2463         for (++i; i != e; ++i) {
2464           OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2465           if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2466           NewOps.push_back(OpAtScope);
2467         }
2468         if (isa<SCEVAddExpr>(Comm))
2469           return SE.getAddExpr(NewOps);
2470         if (isa<SCEVMulExpr>(Comm))
2471           return SE.getMulExpr(NewOps);
2472         if (isa<SCEVSMaxExpr>(Comm))
2473           return SE.getSMaxExpr(NewOps);
2474         if (isa<SCEVUMaxExpr>(Comm))
2475           return SE.getUMaxExpr(NewOps);
2476         assert(0 && "Unknown commutative SCEV type!");
2477       }
2478     }
2479     // If we got here, all operands are loop invariant.
2480     return Comm;
2481   }
2482
2483   if (SCEVUDivExpr *Div = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(V)) {
2484     SCEVHandle LHS = getSCEVAtScope(Div->getLHS(), L);
2485     if (LHS == UnknownValue) return LHS;
2486     SCEVHandle RHS = getSCEVAtScope(Div->getRHS(), L);
2487     if (RHS == UnknownValue) return RHS;
2488     if (LHS == Div->getLHS() && RHS == Div->getRHS())
2489       return Div;   // must be loop invariant
2490     return SE.getUDivExpr(LHS, RHS);
2491   }
2492
2493   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
2494   // are dealing with the final value computed by the loop.
2495   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
2496     if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L->getHeader())) {
2497       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
2498       // loop iterates.  Compute this now.
2499       SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(AddRec->getLoop());
2500       if (IterationCount == UnknownValue) return UnknownValue;
2501
2502       // Then, evaluate the AddRec.
2503       return AddRec->evaluateAtIteration(IterationCount, SE);
2504     }
2505     return UnknownValue;
2506   }
2507
2508   //assert(0 && "Unknown SCEV type!");
2509   return UnknownValue;
2510 }
2511
2512 /// SolveLinEquationWithOverflow - Finds the minimum unsigned root of the
2513 /// following equation:
2514 ///
2515 ///     A * X = B (mod N)
2516 ///
2517 /// where N = 2^BW and BW is the common bit width of A and B. The signedness of
2518 /// A and B isn't important.
2519 ///
2520 /// If the equation does not have a solution, SCEVCouldNotCompute is returned.
2521 static SCEVHandle SolveLinEquationWithOverflow(const APInt &A, const APInt &B,
2522                                                ScalarEvolution &SE) {
2523   uint32_t BW = A.getBitWidth();
2524   assert(BW == B.getBitWidth() && "Bit widths must be the same.");
2525   assert(A != 0 && "A must be non-zero.");
2526
2527   // 1. D = gcd(A, N)
2528   //
2529   // The gcd of A and N may have only one prime factor: 2. The number of
2530   // trailing zeros in A is its multiplicity
2531   uint32_t Mult2 = A.countTrailingZeros();
2532   // D = 2^Mult2
2533
2534   // 2. Check if B is divisible by D.
2535   //
2536   // B is divisible by D if and only if the multiplicity of prime factor 2 for B
2537   // is not less than multiplicity of this prime factor for D.
2538   if (B.countTrailingZeros() < Mult2)
2539     return new SCEVCouldNotCompute();
2540
2541   // 3. Compute I: the multiplicative inverse of (A / D) in arithmetic
2542   // modulo (N / D).
2543   //
2544   // (N / D) may need BW+1 bits in its representation.  Hence, we'll use this
2545   // bit width during computations.
2546   APInt AD = A.lshr(Mult2).zext(BW + 1);  // AD = A / D
2547   APInt Mod(BW + 1, 0);
2548   Mod.set(BW - Mult2);  // Mod = N / D
2549   APInt I = AD.multiplicativeInverse(Mod);
2550
2551   // 4. Compute the minimum unsigned root of the equation:
2552   // I * (B / D) mod (N / D)
2553   APInt Result = (I * B.lshr(Mult2).zext(BW + 1)).urem(Mod);
2554
2555   // The result is guaranteed to be less than 2^BW so we may truncate it to BW
2556   // bits.
2557   return SE.getConstant(Result.trunc(BW));
2558 }
2559
2560 /// SolveQuadraticEquation - Find the roots of the quadratic equation for the
2561 /// given quadratic chrec {L,+,M,+,N}.  This returns either the two roots (which
2562 /// might be the same) or two SCEVCouldNotCompute objects.
2563 ///
2564 static std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle>
2565 SolveQuadraticEquation(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ScalarEvolution &SE) {
2566   assert(AddRec->getNumOperands() == 3 && "This is not a quadratic chrec!");
2567   SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(0));
2568   SCEVConstant *MC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1));
2569   SCEVConstant *NC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(2));
2570
2571   // We currently can only solve this if the coefficients are constants.
2572   if (!LC || !MC || !NC) {
2573     SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2574     return std::make_pair(CNC, CNC);
2575   }
2576
2577   uint32_t BitWidth = LC->getValue()->getValue().getBitWidth();
2578   const APInt &L = LC->getValue()->getValue();
2579   const APInt &M = MC->getValue()->getValue();
2580   const APInt &N = NC->getValue()->getValue();
2581   APInt Two(BitWidth, 2);
2582   APInt Four(BitWidth, 4);
2583
2584   { 
2585     using namespace APIntOps;
2586     const APInt& C = L;
2587     // Convert from chrec coefficients to polynomial coefficients AX^2+BX+C
2588     // The B coefficient is M-N/2
2589     APInt B(M);
2590     B -= sdiv(N,Two);
2591
2592     // The A coefficient is N/2
2593     APInt A(N.sdiv(Two));
2594
2595     // Compute the B^2-4ac term.
2596     APInt SqrtTerm(B);
2597     SqrtTerm *= B;
2598     SqrtTerm -= Four * (A * C);
2599
2600     // Compute sqrt(B^2-4ac). This is guaranteed to be the nearest
2601     // integer value or else APInt::sqrt() will assert.
2602     APInt SqrtVal(SqrtTerm.sqrt());
2603
2604     // Compute the two solutions for the quadratic formula. 
2605     // The divisions must be performed as signed divisions.
2606     APInt NegB(-B);
2607     APInt TwoA( A << 1 );
2608     if (TwoA.isMinValue()) {
2609       SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2610       return std::make_pair(CNC, CNC);
2611     }
2612
2613     ConstantInt *Solution1 = ConstantInt::get((NegB + SqrtVal).sdiv(TwoA));
2614     ConstantInt *Solution2 = ConstantInt::get((NegB - SqrtVal).sdiv(TwoA));
2615
2616     return std::make_pair(SE.getConstant(Solution1), 
2617                           SE.getConstant(Solution2));
2618     } // end APIntOps namespace
2619 }
2620
2621 /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the specified
2622 /// value to zero will execute.  If not computable, return UnknownValue
2623 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2624   // If the value is a constant
2625   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2626     // If the value is already zero, the branch will execute zero times.
2627     if (C->getValue()->isZero()) return C;
2628     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2629   }
2630
2631   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
2632   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2633     return UnknownValue;
2634
2635   if (AddRec->isAffine()) {
2636     // If this is an affine expression, the execution count of this branch is
2637     // the minimum unsigned root of the following equation:
2638     //
2639     //     Start + Step*N = 0 (mod 2^BW)
2640     //
2641     // equivalent to:
2642     //
2643     //             Step*N = -Start (mod 2^BW)
2644     //
2645     // where BW is the common bit width of Start and Step.
2646
2647     // Get the initial value for the loop.
2648     SCEVHandle Start = getSCEVAtScope(AddRec->getStart(), L->getParentLoop());
2649     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Start)) return UnknownValue;
2650
2651     SCEVHandle Step = getSCEVAtScope(AddRec->getOperand(1), L->getParentLoop());
2652
2653     if (SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Step)) {
2654       // For now we handle only constant steps.
2655
2656       // First, handle unitary steps.
2657       if (StepC->getValue()->equalsInt(1))      // 1*N = -Start (mod 2^BW), so:
2658         return SE.getNegativeSCEV(Start);       //   N = -Start (as unsigned)
2659       if (StepC->getValue()->isAllOnesValue())  // -1*N = -Start (mod 2^BW), so:
2660         return Start;                           //    N = Start (as unsigned)
2661
2662       // Then, try to solve the above equation provided that Start is constant.
2663       if (SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start))
2664         return SolveLinEquationWithOverflow(StepC->getValue()->getValue(),
2665                                             -StartC->getValue()->getValue(),SE);
2666     }
2667   } else if (AddRec->isQuadratic() && AddRec->getType()->isInteger()) {
2668     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of
2669     // the quadratic equation to solve it.
2670     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots = SolveQuadraticEquation(AddRec, SE);
2671     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2672     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2673     if (R1) {
2674 #if 0
2675       cerr << "HFTZ: " << *V << " - sol#1: " << *R1
2676            << "  sol#2: " << *R2 << "\n";
2677 #endif
2678       // Pick the smallest positive root value.
2679       if (ConstantInt *CB =
2680           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2681                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2682         if (CB->getZExtValue() == false)
2683           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2684
2685         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
2686         // value at this index.  When solving for "X*X != 5", for example, we
2687         // should not accept a root of 2.
2688         SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(R1, SE);
2689         if (Val->isZero())
2690           return R1;  // We found a quadratic root!
2691       }
2692     }
2693   }
2694
2695   return UnknownValue;
2696 }
2697
2698 /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
2699 /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
2700 /// UnknownValue
2701 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2702   // Loops that look like: while (X == 0) are very strange indeed.  We don't
2703   // handle them yet except for the trivial case.  This could be expanded in the
2704   // future as needed.
2705
2706   // If the value is a constant, check to see if it is known to be non-zero
2707   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
2708   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2709     if (!C->getValue()->isNullValue())
2710       return SE.getIntegerSCEV(0, C->getType());
2711     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2712   }
2713
2714   // We could implement others, but I really doubt anyone writes loops like
2715   // this, and if they did, they would already be constant folded.
2716   return UnknownValue;
2717 }
2718
2719 /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
2720 /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
2721 /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
2722 /// found.
2723 ///
2724 BasicBlock *
2725 ScalarEvolutionsImpl::getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB) {
2726   // If the block has a unique predecessor, the predecessor must have
2727   // no other successors from which BB is reachable.
2728   if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor())
2729     return Pred;
2730
2731   // A loop's header is defined to be a block that dominates the loop.
2732   // If the loop has a preheader, it must be a block that has exactly
2733   // one successor that can reach BB. This is slightly more strict
2734   // than necessary, but works if critical edges are split.
2735   if (Loop *L = LI.getLoopFor(BB))
2736     return L->getLoopPreheader();
2737
2738   return 0;
2739 }
2740
2741 /// executesAtLeastOnce - Test whether entry to the loop is protected by
2742 /// a conditional between LHS and RHS.
2743 bool ScalarEvolutionsImpl::executesAtLeastOnce(const Loop *L, bool isSigned,
2744                                                SCEV *LHS, SCEV *RHS) {
2745   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
2746   BasicBlock *PreheaderDest = L->getHeader();
2747
2748   // Starting at the preheader, climb up the predecessor chain, as long as
2749   // there are predecessors that can be found that have unique successors
2750   // leading to the original header.
2751   for (; Preheader;
2752        PreheaderDest = Preheader,
2753        Preheader = getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(Preheader)) {
2754
2755     BranchInst *LoopEntryPredicate =
2756       dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
2757     if (!LoopEntryPredicate ||
2758         LoopEntryPredicate->isUnconditional())
2759       continue;
2760
2761     ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(LoopEntryPredicate->getCondition());
2762     if (!ICI) continue;
2763
2764     // Now that we found a conditional branch that dominates the loop, check to
2765     // see if it is the comparison we are looking for.
2766     Value *PreCondLHS = ICI->getOperand(0);
2767     Value *PreCondRHS = ICI->getOperand(1);
2768     ICmpInst::Predicate Cond;
2769     if (LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) == PreheaderDest)
2770       Cond = ICI->getPredicate();
2771     else
2772       Cond = ICI->getInversePredicate();
2773
2774     switch (Cond) {
2775     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2776       if (isSigned) continue;
2777       std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2778       Cond = ICmpInst::ICMP_ULT;
2779       break;
2780     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2781       if (!isSigned) continue;
2782       std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2783       Cond = ICmpInst::ICMP_SLT;
2784       break;
2785     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2786       if (isSigned) continue;
2787       break;
2788     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2789       if (!isSigned) continue;
2790       break;
2791     default:
2792       continue;
2793     }
2794
2795     if (!PreCondLHS->getType()->isInteger()) continue;
2796
2797     SCEVHandle PreCondLHSSCEV = getSCEV(PreCondLHS);
2798     SCEVHandle PreCondRHSSCEV = getSCEV(PreCondRHS);
2799     if ((LHS == PreCondLHSSCEV && RHS == PreCondRHSSCEV) ||
2800         (LHS == SE.getNotSCEV(PreCondRHSSCEV) &&
2801          RHS == SE.getNotSCEV(PreCondLHSSCEV)))
2802       return true;
2803   }
2804
2805   return false;
2806 }
2807
2808 /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
2809 /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
2810 /// UnknownValue.
2811 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2812 HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L, bool isSigned) {
2813   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
2814   if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return UnknownValue;
2815
2816   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
2817   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2818     return UnknownValue;
2819
2820   if (AddRec->isAffine()) {
2821     // FORNOW: We only support unit strides.
2822     SCEVHandle One = SE.getIntegerSCEV(1, RHS->getType());
2823     if (AddRec->getOperand(1) != One)
2824       return UnknownValue;
2825
2826     // We know the LHS is of the form {n,+,1} and the RHS is some loop-invariant
2827     // m.  So, we count the number of iterations in which {n,+,1} < m is true.
2828     // Note that we cannot simply return max(m-n,0) because it's not safe to
2829     // treat m-n as signed nor unsigned due to overflow possibility.
2830
2831     // First, we get the value of the LHS in the first iteration: n
2832     SCEVHandle Start = AddRec->getOperand(0);
2833
2834     if (executesAtLeastOnce(L, isSigned,
2835                             SE.getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0), One), RHS)) {
2836       // Since we know that the condition is true in order to enter the loop,
2837       // we know that it will run exactly m-n times.
2838       return SE.getMinusSCEV(RHS, Start);
2839     } else {
2840       // Then, we get the value of the LHS in the first iteration in which the
2841       // above condition doesn't hold.  This equals to max(m,n).
2842       SCEVHandle End = isSigned ? SE.getSMaxExpr(RHS, Start)
2843                                 : SE.getUMaxExpr(RHS, Start);
2844
2845       // Finally, we subtract these two values to get the number of times the
2846       // backedge is executed: max(m,n)-n.
2847       return SE.getMinusSCEV(End, Start);
2848     }
2849   }
2850
2851   return UnknownValue;
2852 }
2853
2854 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
2855 /// produce values in the specified constant range.  Another way of looking at
2856 /// this is that it returns the first iteration number where the value is not in
2857 /// the condition, thus computing the exit count. If the iteration count can't
2858 /// be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is returned.
2859 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
2860                                                    ScalarEvolution &SE) const {
2861   if (Range.isFullSet())  // Infinite loop.
2862     return new SCEVCouldNotCompute();
2863
2864   // If the start is a non-zero constant, shift the range to simplify things.
2865   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
2866     if (!SC->getValue()->isZero()) {
2867       std::vector<SCEVHandle> Operands(op_begin(), op_end());
2868       Operands[0] = SE.getIntegerSCEV(0, SC->getType());
2869       SCEVHandle Shifted = SE.getAddRecExpr(Operands, getLoop());
2870       if (SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Shifted))
2871         return ShiftedAddRec->getNumIterationsInRange(
2872                            Range.subtract(SC->getValue()->getValue()), SE);
2873       // This is strange and shouldn't happen.
2874       return new SCEVCouldNotCompute();
2875     }
2876
2877   // The only time we can solve this is when we have all constant indices.
2878   // Otherwise, we cannot determine the overflow conditions.
2879   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
2880     if (!isa<SCEVConstant>(getOperand(i)))
2881       return new SCEVCouldNotCompute();
2882
2883
2884   // Okay at this point we know that all elements of the chrec are constants and
2885   // that the start element is zero.
2886
2887   // First check to see if the range contains zero.  If not, the first
2888   // iteration exits.
2889   if (!Range.contains(APInt(getBitWidth(),0))) 
2890     return SE.getConstant(ConstantInt::get(getType(),0));
2891
2892   if (isAffine()) {
2893     // If this is an affine expression then we have this situation:
2894     //   Solve {0,+,A} in Range  ===  Ax in Range
2895
2896     // We know that zero is in the range.  If A is positive then we know that
2897     // the upper value of the range must be the first possible exit value.
2898     // If A is negative then the lower of the range is the last possible loop
2899     // value.  Also note that we already checked for a full range.
2900     APInt One(getBitWidth(),1);
2901     APInt A     = cast<SCEVConstant>(getOperand(1))->getValue()->getValue();
2902     APInt End = A.sge(One) ? (Range.getUpper() - One) : Range.getLower();
2903
2904     // The exit value should be (End+A)/A.
2905     APInt ExitVal = (End + A).udiv(A);
2906     ConstantInt *ExitValue = ConstantInt::get(ExitVal);
2907
2908     // Evaluate at the exit value.  If we really did fall out of the valid
2909     // range, then we computed our trip count, otherwise wrap around or other
2910     // things must have happened.
2911     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, ExitValue, SE);
2912     if (Range.contains(Val->getValue()))
2913       return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2914
2915     // Ensure that the previous value is in the range.  This is a sanity check.
2916     assert(Range.contains(
2917            EvaluateConstantChrecAtConstant(this, 
2918            ConstantInt::get(ExitVal - One), SE)->getValue()) &&
2919            "Linear scev computation is off in a bad way!");
2920     return SE.getConstant(ExitValue);
2921   } else if (isQuadratic()) {
2922     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of the
2923     // quadratic equation to solve it.  To do this, we must frame our problem in
2924     // terms of figuring out when zero is crossed, instead of when
2925     // Range.getUpper() is crossed.
2926     std::vector<SCEVHandle> NewOps(op_begin(), op_end());
2927     NewOps[0] = SE.getNegativeSCEV(SE.getConstant(Range.getUpper()));
2928     SCEVHandle NewAddRec = SE.getAddRecExpr(NewOps, getLoop());
2929
2930     // Next, solve the constructed addrec
2931     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots =
2932       SolveQuadraticEquation(cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec), SE);
2933     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2934     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2935     if (R1) {
2936       // Pick the smallest positive root value.
2937       if (ConstantInt *CB =
2938           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2939                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2940         if (CB->getZExtValue() == false)
2941           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2942
2943         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
2944         // not be in the range, but the previous one should be.  When solving
2945         // for "X*X < 5", for example, we should not return a root of 2.
2946         ConstantInt *R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
2947                                                              R1->getValue(),
2948                                                              SE);
2949         if (Range.contains(R1Val->getValue())) {
2950           // The next iteration must be out of the range...
2951           ConstantInt *NextVal = ConstantInt::get(R1->getValue()->getValue()+1);
2952
2953           R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
2954           if (!Range.contains(R1Val->getValue()))
2955             return SE.getConstant(NextVal);
2956           return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2957         }
2958
2959         // If R1 was not in the range, then it is a good return value.  Make
2960         // sure that R1-1 WAS in the range though, just in case.
2961         ConstantInt *NextVal = ConstantInt::get(R1->getValue()->getValue()-1);
2962         R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
2963         if (Range.contains(R1Val->getValue()))
2964           return R1;
2965         return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2966       }
2967     }
2968   }
2969
2970   // Fallback, if this is a general polynomial, figure out the progression
2971   // through brute force: evaluate until we find an iteration that fails the
2972   // test.  This is likely to be slow, but getting an accurate trip count is
2973   // incredibly important, we will be able to simplify the exit test a lot, and
2974   // we are almost guaranteed to get a trip count in this case.
2975   ConstantInt *TestVal = ConstantInt::get(getType(), 0);
2976   ConstantInt *EndVal  = TestVal;  // Stop when we wrap around.
2977   do {
2978     ++NumBruteForceEvaluations;
2979     SCEVHandle Val = evaluateAtIteration(SE.getConstant(TestVal), SE);
2980     if (!isa<SCEVConstant>(Val))  // This shouldn't happen.
2981       return new SCEVCouldNotCompute();
2982
2983     // Check to see if we found the value!
2984     if (!Range.contains(cast<SCEVConstant>(Val)->getValue()->getValue()))
2985       return SE.getConstant(TestVal);
2986
2987     // Increment to test the next index.
2988     TestVal = ConstantInt::get(TestVal->getValue()+1);
2989   } while (TestVal != EndVal);
2990
2991   return new SCEVCouldNotCompute();
2992 }
2993
2994
2995
2996 //===----------------------------------------------------------------------===//
2997 //                   ScalarEvolution Class Implementation
2998 //===----------------------------------------------------------------------===//
2999
3000 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
3001   Impl = new ScalarEvolutionsImpl(*this, F, getAnalysis<LoopInfo>());
3002   return false;
3003 }
3004
3005 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
3006   delete (ScalarEvolutionsImpl*)Impl;
3007   Impl = 0;
3008 }
3009
3010 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3011   AU.setPreservesAll();
3012   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
3013 }
3014
3015 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) const {
3016   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEV(V);
3017 }
3018
3019 /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
3020 /// computed.
3021 bool ScalarEvolution::hasSCEV(Value *V) const {
3022   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->hasSCEV(V);
3023 }
3024
3025
3026 /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
3027 /// the specified value.
3028 void ScalarEvolution::setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
3029   ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->setSCEV(V, H);
3030 }
3031
3032
3033 SCEVHandle ScalarEvolution::getIterationCount(const Loop *L) const {
3034   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getIterationCount(L);
3035 }
3036
3037 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L) const {
3038   return !isa<SCEVCouldNotCompute>(getIterationCount(L));
3039 }
3040
3041 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) const {
3042   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEVAtScope(getSCEV(V), L);
3043 }
3044
3045 void ScalarEvolution::deleteValueFromRecords(Value *V) const {
3046   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->deleteValueFromRecords(V);
3047 }
3048
3049 static void PrintLoopInfo(std::ostream &OS, const ScalarEvolution *SE,
3050                           const Loop *L) {
3051   // Print all inner loops first
3052   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
3053     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
3054
3055   OS << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
3056
3057   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
3058   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
3059   if (ExitBlocks.size() != 1)
3060     OS << "<multiple exits> ";
3061
3062   if (SE->hasLoopInvariantIterationCount(L)) {
3063     OS << *SE->getIterationCount(L) << " iterations! ";
3064   } else {
3065     OS << "Unpredictable iteration count. ";
3066   }
3067
3068   OS << "\n";
3069 }
3070
3071 void ScalarEvolution::print(std::ostream &OS, const Module* ) const {
3072   Function &F = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->F;
3073   LoopInfo &LI = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->LI;
3074
3075   OS << "Classifying expressions for: " << F.getName() << "\n";
3076   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
3077     if (I->getType()->isInteger()) {
3078       OS << *I;
3079       OS << "  -->  ";
3080       SCEVHandle SV = getSCEV(&*I);
3081       SV->print(OS);
3082       OS << "\t\t";
3083
3084       if (const Loop *L = LI.getLoopFor((*I).getParent())) {
3085         OS << "Exits: ";
3086         SCEVHandle ExitValue = getSCEVAtScope(&*I, L->getParentLoop());
3087         if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ExitValue)) {
3088           OS << "<<Unknown>>";
3089         } else {
3090           OS << *ExitValue;
3091         }
3092       }
3093
3094
3095       OS << "\n";
3096     }
3097
3098   OS << "Determining loop execution counts for: " << F.getName() << "\n";
3099   for (LoopInfo::iterator I = LI.begin(), E = LI.end(); I != E; ++I)
3100     PrintLoopInfo(OS, this, *I);
3101 }