SCEV objects are no longer reference-counted.
[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. We only create one SCEV of a particular shape, so
18 // pointer-comparisons for equality are legal.
19 //
20 // One important aspect of the SCEV objects is that they are never cyclic, even
21 // if there is a cycle in the dataflow for an expression (ie, a PHI node).  If
22 // the PHI node is one of the idioms that we can represent (e.g., a polynomial
23 // recurrence) then we represent it directly as a recurrence node, otherwise we
24 // represent it as a SCEVUnknown node.
25 //
26 // In addition to being able to represent expressions of various types, we also
27 // have folders that are used to build the *canonical* representation for a
28 // particular expression.  These folders are capable of using a variety of
29 // rewrite rules to simplify the expressions.
30 //
31 // Once the folders are defined, we can implement the more interesting
32 // higher-level code, such as the code that recognizes PHI nodes of various
33 // types, computes the execution count of a loop, etc.
34 //
35 // TODO: We should use these routines and value representations to implement
36 // dependence analysis!
37 //
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39 //
40 // There are several good references for the techniques used in this analysis.
41 //
42 //  Chains of recurrences -- a method to expedite the evaluation
43 //  of closed-form functions
44 //  Olaf Bachmann, Paul S. Wang, Eugene V. Zima
45 //
46 //  On computational properties of chains of recurrences
47 //  Eugene V. Zima
48 //
49 //  Symbolic Evaluation of Chains of Recurrences for Loop Optimization
50 //  Robert A. van Engelen
51 //
52 //  Efficient Symbolic Analysis for Optimizing Compilers
53 //  Robert A. van Engelen
54 //
55 //  Using the chains of recurrences algebra for data dependence testing and
56 //  induction variable substitution
57 //  MS Thesis, Johnie Birch
58 //
59 //===----------------------------------------------------------------------===//
60
61 #define DEBUG_TYPE "scalar-evolution"
62 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
63 #include "llvm/Constants.h"
64 #include "llvm/DerivedTypes.h"
65 #include "llvm/GlobalVariable.h"
66 #include "llvm/Instructions.h"
67 #include "llvm/LLVMContext.h"
68 #include "llvm/Operator.h"
69 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
70 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
71 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
72 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
73 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
74 #include "llvm/Target/TargetData.h"
75 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
76 #include "llvm/Support/Compiler.h"
77 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
78 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
79 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
80 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
81 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
82 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
83 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
84 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
85 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
86 #include <algorithm>
87 using namespace llvm;
88
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 "
102                                  "derived loop"),
103                         cl::init(100));
104
105 static RegisterPass<ScalarEvolution>
106 R("scalar-evolution", "Scalar Evolution Analysis", false, true);
107 char ScalarEvolution::ID = 0;
108
109 //===----------------------------------------------------------------------===//
110 //                           SCEV class definitions
111 //===----------------------------------------------------------------------===//
112
113 //===----------------------------------------------------------------------===//
114 // Implementation of the SCEV class.
115 //
116
117 SCEV::~SCEV() {}
118
119 void SCEV::dump() const {
120   print(errs());
121   errs() << '\n';
122 }
123
124 void SCEV::print(std::ostream &o) const {
125   raw_os_ostream OS(o);
126   print(OS);
127 }
128
129 bool SCEV::isZero() const {
130   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
131     return SC->getValue()->isZero();
132   return false;
133 }
134
135 bool SCEV::isOne() const {
136   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
137     return SC->getValue()->isOne();
138   return false;
139 }
140
141 bool SCEV::isAllOnesValue() const {
142   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
143     return SC->getValue()->isAllOnesValue();
144   return false;
145 }
146
147 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() :
148   SCEV(FoldingSetNodeID(), scCouldNotCompute) {}
149
150 bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
151   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
152   return false;
153 }
154
155 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
156   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
157   return 0;
158 }
159
160 bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
161   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
162   return false;
163 }
164
165 bool SCEVCouldNotCompute::hasOperand(const SCEV *) const {
166   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
167   return false;
168 }
169
170 void SCEVCouldNotCompute::print(raw_ostream &OS) const {
171   OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
172 }
173
174 bool SCEVCouldNotCompute::classof(const SCEV *S) {
175   return S->getSCEVType() == scCouldNotCompute;
176 }
177
178 const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(ConstantInt *V) {
179   FoldingSetNodeID ID;
180   ID.AddInteger(scConstant);
181   ID.AddPointer(V);
182   void *IP = 0;
183   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
184   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVConstant>();
185   new (S) SCEVConstant(ID, V);
186   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
187   return S;
188 }
189
190 const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(const APInt& Val) {
191   return getConstant(ConstantInt::get(getContext(), Val));
192 }
193
194 const SCEV *
195 ScalarEvolution::getConstant(const Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned) {
196   return getConstant(
197     ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Ty), V, isSigned));
198 }
199
200 const Type *SCEVConstant::getType() const { return V->getType(); }
201
202 void SCEVConstant::print(raw_ostream &OS) const {
203   WriteAsOperand(OS, V, false);
204 }
205
206 SCEVCastExpr::SCEVCastExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
207                            unsigned SCEVTy, const SCEV *op, const Type *ty)
208   : SCEV(ID, SCEVTy), Op(op), Ty(ty) {}
209
210 bool SCEVCastExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
211   return Op->dominates(BB, DT);
212 }
213
214 SCEVTruncateExpr::SCEVTruncateExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
215                                    const SCEV *op, const Type *ty)
216   : SCEVCastExpr(ID, scTruncate, op, ty) {
217   assert((Op->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(Op->getType())) &&
218          (Ty->isInteger() || isa<PointerType>(Ty)) &&
219          "Cannot truncate non-integer value!");
220 }
221
222 void SCEVTruncateExpr::print(raw_ostream &OS) const {
223   OS << "(trunc " << *Op->getType() << " " << *Op << " to " << *Ty << ")";
224 }
225
226 SCEVZeroExtendExpr::SCEVZeroExtendExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
227                                        const SCEV *op, const Type *ty)
228   : SCEVCastExpr(ID, scZeroExtend, op, ty) {
229   assert((Op->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(Op->getType())) &&
230          (Ty->isInteger() || isa<PointerType>(Ty)) &&
231          "Cannot zero extend non-integer value!");
232 }
233
234 void SCEVZeroExtendExpr::print(raw_ostream &OS) const {
235   OS << "(zext " << *Op->getType() << " " << *Op << " to " << *Ty << ")";
236 }
237
238 SCEVSignExtendExpr::SCEVSignExtendExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
239                                        const SCEV *op, const Type *ty)
240   : SCEVCastExpr(ID, scSignExtend, op, ty) {
241   assert((Op->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(Op->getType())) &&
242          (Ty->isInteger() || isa<PointerType>(Ty)) &&
243          "Cannot sign extend non-integer value!");
244 }
245
246 void SCEVSignExtendExpr::print(raw_ostream &OS) const {
247   OS << "(sext " << *Op->getType() << " " << *Op << " to " << *Ty << ")";
248 }
249
250 void SCEVCommutativeExpr::print(raw_ostream &OS) const {
251   assert(Operands.size() > 1 && "This plus expr shouldn't exist!");
252   const char *OpStr = getOperationStr();
253   OS << "(" << *Operands[0];
254   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
255     OS << OpStr << *Operands[i];
256   OS << ")";
257 }
258
259 bool SCEVNAryExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
260   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
261     if (!getOperand(i)->dominates(BB, DT))
262       return false;
263   }
264   return true;
265 }
266
267 bool SCEVUDivExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
268   return LHS->dominates(BB, DT) && RHS->dominates(BB, DT);
269 }
270
271 void SCEVUDivExpr::print(raw_ostream &OS) const {
272   OS << "(" << *LHS << " /u " << *RHS << ")";
273 }
274
275 const Type *SCEVUDivExpr::getType() const {
276   // In most cases the types of LHS and RHS will be the same, but in some
277   // crazy cases one or the other may be a pointer. ScalarEvolution doesn't
278   // depend on the type for correctness, but handling types carefully can
279   // avoid extra casts in the SCEVExpander. The LHS is more likely to be
280   // a pointer type than the RHS, so use the RHS' type here.
281   return RHS->getType();
282 }
283
284 bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
285   // Add recurrences are never invariant in the function-body (null loop).
286   if (!QueryLoop)
287     return false;
288
289   // This recurrence is variant w.r.t. QueryLoop if QueryLoop contains L.
290   if (QueryLoop->contains(L->getHeader()))
291     return false;
292
293   // This recurrence is variant w.r.t. QueryLoop if any of its operands
294   // are variant.
295   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
296     if (!getOperand(i)->isLoopInvariant(QueryLoop))
297       return false;
298
299   // Otherwise it's loop-invariant.
300   return true;
301 }
302
303 void SCEVAddRecExpr::print(raw_ostream &OS) const {
304   OS << "{" << *Operands[0];
305   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
306     OS << ",+," << *Operands[i];
307   OS << "}<" << L->getHeader()->getName() + ">";
308 }
309
310 bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
311   // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
312   // invariant if they are not contained in the specified loop.
313   // Instructions are never considered invariant in the function body
314   // (null loop) because they are defined within the "loop".
315   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
316     return L && !L->contains(I->getParent());
317   return true;
318 }
319
320 bool SCEVUnknown::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
321   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(getValue()))
322     return DT->dominates(I->getParent(), BB);
323   return true;
324 }
325
326 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
327   return V->getType();
328 }
329
330 void SCEVUnknown::print(raw_ostream &OS) const {
331   WriteAsOperand(OS, V, false);
332 }
333
334 //===----------------------------------------------------------------------===//
335 //                               SCEV Utilities
336 //===----------------------------------------------------------------------===//
337
338 namespace {
339   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
340   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
341   /// expressions.
342   class VISIBILITY_HIDDEN SCEVComplexityCompare {
343     LoopInfo *LI;
344   public:
345     explicit SCEVComplexityCompare(LoopInfo *li) : LI(li) {}
346
347     bool operator()(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) const {
348       // Primarily, sort the SCEVs by their getSCEVType().
349       if (LHS->getSCEVType() != RHS->getSCEVType())
350         return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
351
352       // Aside from the getSCEVType() ordering, the particular ordering
353       // isn't very important except that it's beneficial to be consistent,
354       // so that (a + b) and (b + a) don't end up as different expressions.
355
356       // Sort SCEVUnknown values with some loose heuristics. TODO: This is
357       // not as complete as it could be.
358       if (const SCEVUnknown *LU = dyn_cast<SCEVUnknown>(LHS)) {
359         const SCEVUnknown *RU = cast<SCEVUnknown>(RHS);
360
361         // Order pointer values after integer values. This helps SCEVExpander
362         // form GEPs.
363         if (isa<PointerType>(LU->getType()) && !isa<PointerType>(RU->getType()))
364           return false;
365         if (isa<PointerType>(RU->getType()) && !isa<PointerType>(LU->getType()))
366           return true;
367
368         // Compare getValueID values.
369         if (LU->getValue()->getValueID() != RU->getValue()->getValueID())
370           return LU->getValue()->getValueID() < RU->getValue()->getValueID();
371
372         // Sort arguments by their position.
373         if (const Argument *LA = dyn_cast<Argument>(LU->getValue())) {
374           const Argument *RA = cast<Argument>(RU->getValue());
375           return LA->getArgNo() < RA->getArgNo();
376         }
377
378         // For instructions, compare their loop depth, and their opcode.
379         // This is pretty loose.
380         if (Instruction *LV = dyn_cast<Instruction>(LU->getValue())) {
381           Instruction *RV = cast<Instruction>(RU->getValue());
382
383           // Compare loop depths.
384           if (LI->getLoopDepth(LV->getParent()) !=
385               LI->getLoopDepth(RV->getParent()))
386             return LI->getLoopDepth(LV->getParent()) <
387                    LI->getLoopDepth(RV->getParent());
388
389           // Compare opcodes.
390           if (LV->getOpcode() != RV->getOpcode())
391             return LV->getOpcode() < RV->getOpcode();
392
393           // Compare the number of operands.
394           if (LV->getNumOperands() != RV->getNumOperands())
395             return LV->getNumOperands() < RV->getNumOperands();
396         }
397
398         return false;
399       }
400
401       // Compare constant values.
402       if (const SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
403         const SCEVConstant *RC = cast<SCEVConstant>(RHS);
404         if (LC->getValue()->getBitWidth() != RC->getValue()->getBitWidth())
405           return LC->getValue()->getBitWidth() < RC->getValue()->getBitWidth();
406         return LC->getValue()->getValue().ult(RC->getValue()->getValue());
407       }
408
409       // Compare addrec loop depths.
410       if (const SCEVAddRecExpr *LA = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
411         const SCEVAddRecExpr *RA = cast<SCEVAddRecExpr>(RHS);
412         if (LA->getLoop()->getLoopDepth() != RA->getLoop()->getLoopDepth())
413           return LA->getLoop()->getLoopDepth() < RA->getLoop()->getLoopDepth();
414       }
415
416       // Lexicographically compare n-ary expressions.
417       if (const SCEVNAryExpr *LC = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(LHS)) {
418         const SCEVNAryExpr *RC = cast<SCEVNAryExpr>(RHS);
419         for (unsigned i = 0, e = LC->getNumOperands(); i != e; ++i) {
420           if (i >= RC->getNumOperands())
421             return false;
422           if (operator()(LC->getOperand(i), RC->getOperand(i)))
423             return true;
424           if (operator()(RC->getOperand(i), LC->getOperand(i)))
425             return false;
426         }
427         return LC->getNumOperands() < RC->getNumOperands();
428       }
429
430       // Lexicographically compare udiv expressions.
431       if (const SCEVUDivExpr *LC = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(LHS)) {
432         const SCEVUDivExpr *RC = cast<SCEVUDivExpr>(RHS);
433         if (operator()(LC->getLHS(), RC->getLHS()))
434           return true;
435         if (operator()(RC->getLHS(), LC->getLHS()))
436           return false;
437         if (operator()(LC->getRHS(), RC->getRHS()))
438           return true;
439         if (operator()(RC->getRHS(), LC->getRHS()))
440           return false;
441         return false;
442       }
443
444       // Compare cast expressions by operand.
445       if (const SCEVCastExpr *LC = dyn_cast<SCEVCastExpr>(LHS)) {
446         const SCEVCastExpr *RC = cast<SCEVCastExpr>(RHS);
447         return operator()(LC->getOperand(), RC->getOperand());
448       }
449
450       llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
451       return false;
452     }
453   };
454 }
455
456 /// GroupByComplexity - Given a list of SCEV objects, order them by their
457 /// complexity, and group objects of the same complexity together by value.
458 /// When this routine is finished, we know that any duplicates in the vector are
459 /// consecutive and that complexity is monotonically increasing.
460 ///
461 /// Note that we go take special precautions to ensure that we get determinstic
462 /// results from this routine.  In other words, we don't want the results of
463 /// this to depend on where the addresses of various SCEV objects happened to
464 /// land in memory.
465 ///
466 static void GroupByComplexity(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
467                               LoopInfo *LI) {
468   if (Ops.size() < 2) return;  // Noop
469   if (Ops.size() == 2) {
470     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
471     // Special case it.
472     if (SCEVComplexityCompare(LI)(Ops[1], Ops[0]))
473       std::swap(Ops[0], Ops[1]);
474     return;
475   }
476
477   // Do the rough sort by complexity.
478   std::stable_sort(Ops.begin(), Ops.end(), SCEVComplexityCompare(LI));
479
480   // Now that we are sorted by complexity, group elements of the same
481   // complexity.  Note that this is, at worst, N^2, but the vector is likely to
482   // be extremely short in practice.  Note that we take this approach because we
483   // do not want to depend on the addresses of the objects we are grouping.
484   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-2; ++i) {
485     const SCEV *S = Ops[i];
486     unsigned Complexity = S->getSCEVType();
487
488     // If there are any objects of the same complexity and same value as this
489     // one, group them.
490     for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j]->getSCEVType() == Complexity; ++j) {
491       if (Ops[j] == S) { // Found a duplicate.
492         // Move it to immediately after i'th element.
493         std::swap(Ops[i+1], Ops[j]);
494         ++i;   // no need to rescan it.
495         if (i == e-2) return;  // Done!
496       }
497     }
498   }
499 }
500
501
502
503 //===----------------------------------------------------------------------===//
504 //                      Simple SCEV method implementations
505 //===----------------------------------------------------------------------===//
506
507 /// BinomialCoefficient - Compute BC(It, K).  The result has width W.
508 /// Assume, K > 0.
509 static const SCEV *BinomialCoefficient(const SCEV *It, unsigned K,
510                                        ScalarEvolution &SE,
511                                        const Type* ResultTy) {
512   // Handle the simplest case efficiently.
513   if (K == 1)
514     return SE.getTruncateOrZeroExtend(It, ResultTy);
515
516   // We are using the following formula for BC(It, K):
517   //
518   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / K!
519   //
520   // Suppose, W is the bitwidth of the return value.  We must be prepared for
521   // overflow.  Hence, we must assure that the result of our computation is
522   // equal to the accurate one modulo 2^W.  Unfortunately, division isn't
523   // safe in modular arithmetic.
524   //
525   // However, this code doesn't use exactly that formula; the formula it uses
526   // is something like the following, where T is the number of factors of 2 in
527   // K! (i.e. trailing zeros in the binary representation of K!), and ^ is
528   // exponentiation:
529   //
530   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / 2^T / (K! / 2^T)
531   //
532   // This formula is trivially equivalent to the previous formula.  However,
533   // this formula can be implemented much more efficiently.  The trick is that
534   // K! / 2^T is odd, and exact division by an odd number *is* safe in modular
535   // arithmetic.  To do exact division in modular arithmetic, all we have
536   // to do is multiply by the inverse.  Therefore, this step can be done at
537   // width W.
538   //
539   // The next issue is how to safely do the division by 2^T.  The way this
540   // is done is by doing the multiplication step at a width of at least W + T
541   // bits.  This way, the bottom W+T bits of the product are accurate. Then,
542   // when we perform the division by 2^T (which is equivalent to a right shift
543   // by T), the bottom W bits are accurate.  Extra bits are okay; they'll get
544   // truncated out after the division by 2^T.
545   //
546   // In comparison to just directly using the first formula, this technique
547   // is much more efficient; using the first formula requires W * K bits,
548   // but this formula less than W + K bits. Also, the first formula requires
549   // a division step, whereas this formula only requires multiplies and shifts.
550   //
551   // It doesn't matter whether the subtraction step is done in the calculation
552   // width or the input iteration count's width; if the subtraction overflows,
553   // the result must be zero anyway.  We prefer here to do it in the width of
554   // the induction variable because it helps a lot for certain cases; CodeGen
555   // isn't smart enough to ignore the overflow, which leads to much less
556   // efficient code if the width of the subtraction is wider than the native
557   // register width.
558   //
559   // (It's possible to not widen at all by pulling out factors of 2 before
560   // the multiplication; for example, K=2 can be calculated as
561   // It/2*(It+(It*INT_MIN/INT_MIN)+-1). However, it requires
562   // extra arithmetic, so it's not an obvious win, and it gets
563   // much more complicated for K > 3.)
564
565   // Protection from insane SCEVs; this bound is conservative,
566   // but it probably doesn't matter.
567   if (K > 1000)
568     return SE.getCouldNotCompute();
569
570   unsigned W = SE.getTypeSizeInBits(ResultTy);
571
572   // Calculate K! / 2^T and T; we divide out the factors of two before
573   // multiplying for calculating K! / 2^T to avoid overflow.
574   // Other overflow doesn't matter because we only care about the bottom
575   // W bits of the result.
576   APInt OddFactorial(W, 1);
577   unsigned T = 1;
578   for (unsigned i = 3; i <= K; ++i) {
579     APInt Mult(W, i);
580     unsigned TwoFactors = Mult.countTrailingZeros();
581     T += TwoFactors;
582     Mult = Mult.lshr(TwoFactors);
583     OddFactorial *= Mult;
584   }
585
586   // We need at least W + T bits for the multiplication step
587   unsigned CalculationBits = W + T;
588
589   // Calcuate 2^T, at width T+W.
590   APInt DivFactor = APInt(CalculationBits, 1).shl(T);
591
592   // Calculate the multiplicative inverse of K! / 2^T;
593   // this multiplication factor will perform the exact division by
594   // K! / 2^T.
595   APInt Mod = APInt::getSignedMinValue(W+1);
596   APInt MultiplyFactor = OddFactorial.zext(W+1);
597   MultiplyFactor = MultiplyFactor.multiplicativeInverse(Mod);
598   MultiplyFactor = MultiplyFactor.trunc(W);
599
600   // Calculate the product, at width T+W
601   const IntegerType *CalculationTy = IntegerType::get(CalculationBits);
602   const SCEV *Dividend = SE.getTruncateOrZeroExtend(It, CalculationTy);
603   for (unsigned i = 1; i != K; ++i) {
604     const SCEV *S = SE.getMinusSCEV(It, SE.getIntegerSCEV(i, It->getType()));
605     Dividend = SE.getMulExpr(Dividend,
606                              SE.getTruncateOrZeroExtend(S, CalculationTy));
607   }
608
609   // Divide by 2^T
610   const SCEV *DivResult = SE.getUDivExpr(Dividend, SE.getConstant(DivFactor));
611
612   // Truncate the result, and divide by K! / 2^T.
613
614   return SE.getMulExpr(SE.getConstant(MultiplyFactor),
615                        SE.getTruncateOrZeroExtend(DivResult, ResultTy));
616 }
617
618 /// evaluateAtIteration - Return the value of this chain of recurrences at
619 /// the specified iteration number.  We can evaluate this recurrence by
620 /// multiplying each element in the chain by the binomial coefficient
621 /// corresponding to it.  In other words, we can evaluate {A,+,B,+,C,+,D} as:
622 ///
623 ///   A*BC(It, 0) + B*BC(It, 1) + C*BC(It, 2) + D*BC(It, 3)
624 ///
625 /// where BC(It, k) stands for binomial coefficient.
626 ///
627 const SCEV *SCEVAddRecExpr::evaluateAtIteration(const SCEV *It,
628                                                 ScalarEvolution &SE) const {
629   const SCEV *Result = getStart();
630   for (unsigned i = 1, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
631     // The computation is correct in the face of overflow provided that the
632     // multiplication is performed _after_ the evaluation of the binomial
633     // coefficient.
634     const SCEV *Coeff = BinomialCoefficient(It, i, SE, getType());
635     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Coeff))
636       return Coeff;
637
638     Result = SE.getAddExpr(Result, SE.getMulExpr(getOperand(i), Coeff));
639   }
640   return Result;
641 }
642
643 //===----------------------------------------------------------------------===//
644 //                    SCEV Expression folder implementations
645 //===----------------------------------------------------------------------===//
646
647 const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
648                                              const Type *Ty) {
649   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) > getTypeSizeInBits(Ty) &&
650          "This is not a truncating conversion!");
651   assert(isSCEVable(Ty) &&
652          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
653   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
654
655   FoldingSetNodeID ID;
656   ID.AddInteger(scTruncate);
657   ID.AddPointer(Op);
658   ID.AddPointer(Ty);
659   void *IP = 0;
660   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
661
662   // Fold if the operand is constant.
663   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
664     return getConstant(
665       cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty)));
666
667   // trunc(trunc(x)) --> trunc(x)
668   if (const SCEVTruncateExpr *ST = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Op))
669     return getTruncateExpr(ST->getOperand(), Ty);
670
671   // trunc(sext(x)) --> sext(x) if widening or trunc(x) if narrowing
672   if (const SCEVSignExtendExpr *SS = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(Op))
673     return getTruncateOrSignExtend(SS->getOperand(), Ty);
674
675   // trunc(zext(x)) --> zext(x) if widening or trunc(x) if narrowing
676   if (const SCEVZeroExtendExpr *SZ = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(Op))
677     return getTruncateOrZeroExtend(SZ->getOperand(), Ty);
678
679   // If the input value is a chrec scev, truncate the chrec's operands.
680   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
681     SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
682     for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
683       Operands.push_back(getTruncateExpr(AddRec->getOperand(i), Ty));
684     return getAddRecExpr(Operands, AddRec->getLoop());
685   }
686
687   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
688   // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
689   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
690   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVTruncateExpr>();
691   new (S) SCEVTruncateExpr(ID, Op, Ty);
692   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
693   return S;
694 }
695
696 const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
697                                                const Type *Ty) {
698   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
699          "This is not an extending conversion!");
700   assert(isSCEVable(Ty) &&
701          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
702   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
703
704   // Fold if the operand is constant.
705   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op)) {
706     const Type *IntTy = getEffectiveSCEVType(Ty);
707     Constant *C = ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), IntTy);
708     if (IntTy != Ty) C = ConstantExpr::getIntToPtr(C, Ty);
709     return getConstant(cast<ConstantInt>(C));
710   }
711
712   // zext(zext(x)) --> zext(x)
713   if (const SCEVZeroExtendExpr *SZ = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(Op))
714     return getZeroExtendExpr(SZ->getOperand(), Ty);
715
716   // Before doing any expensive analysis, check to see if we've already
717   // computed a SCEV for this Op and Ty.
718   FoldingSetNodeID ID;
719   ID.AddInteger(scZeroExtend);
720   ID.AddPointer(Op);
721   ID.AddPointer(Ty);
722   void *IP = 0;
723   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
724
725   // If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
726   // did not overflow the old, smaller, value, we can zero extend all of the
727   // operands (often constants).  This allows analysis of something like
728   // this:  for (unsigned char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
729   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op))
730     if (AR->isAffine()) {
731       const SCEV *Start = AR->getStart();
732       const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*this);
733       unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(AR->getType());
734       const Loop *L = AR->getLoop();
735
736       // If we have special knowledge that this addrec won't overflow,
737       // we don't need to do any further analysis.
738       if (AR->hasNoUnsignedOverflow())
739         return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
740                              getZeroExtendExpr(Step, Ty),
741                              L);
742
743       // Check whether the backedge-taken count is SCEVCouldNotCompute.
744       // Note that this serves two purposes: It filters out loops that are
745       // simply not analyzable, and it covers the case where this code is
746       // being called from within backedge-taken count analysis, such that
747       // attempting to ask for the backedge-taken count would likely result
748       // in infinite recursion. In the later case, the analysis code will
749       // cope with a conservative value, and it will take care to purge
750       // that value once it has finished.
751       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(L);
752       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount)) {
753         // Manually compute the final value for AR, checking for
754         // overflow.
755
756         // Check whether the backedge-taken count can be losslessly casted to
757         // the addrec's type. The count is always unsigned.
758         const SCEV *CastedMaxBECount =
759           getTruncateOrZeroExtend(MaxBECount, Start->getType());
760         const SCEV *RecastedMaxBECount =
761           getTruncateOrZeroExtend(CastedMaxBECount, MaxBECount->getType());
762         if (MaxBECount == RecastedMaxBECount) {
763           const Type *WideTy = IntegerType::get(BitWidth * 2);
764           // Check whether Start+Step*MaxBECount has no unsigned overflow.
765           const SCEV *ZMul =
766             getMulExpr(CastedMaxBECount,
767                        getTruncateOrZeroExtend(Step, Start->getType()));
768           const SCEV *Add = getAddExpr(Start, ZMul);
769           const SCEV *OperandExtendedAdd =
770             getAddExpr(getZeroExtendExpr(Start, WideTy),
771                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
772                                   getZeroExtendExpr(Step, WideTy)));
773           if (getZeroExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
774             // Return the expression with the addrec on the outside.
775             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
776                                  getZeroExtendExpr(Step, Ty),
777                                  L);
778
779           // Similar to above, only this time treat the step value as signed.
780           // This covers loops that count down.
781           const SCEV *SMul =
782             getMulExpr(CastedMaxBECount,
783                        getTruncateOrSignExtend(Step, Start->getType()));
784           Add = getAddExpr(Start, SMul);
785           OperandExtendedAdd =
786             getAddExpr(getZeroExtendExpr(Start, WideTy),
787                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
788                                   getSignExtendExpr(Step, WideTy)));
789           if (getZeroExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
790             // Return the expression with the addrec on the outside.
791             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
792                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
793                                  L);
794         }
795
796         // If the backedge is guarded by a comparison with the pre-inc value
797         // the addrec is safe. Also, if the entry is guarded by a comparison
798         // with the start value and the backedge is guarded by a comparison
799         // with the post-inc value, the addrec is safe.
800         if (isKnownPositive(Step)) {
801           const SCEV *N = getConstant(APInt::getMinValue(BitWidth) -
802                                       getUnsignedRange(Step).getUnsignedMax());
803           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_ULT, AR, N) ||
804               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_ULT, Start, N) &&
805                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_ULT,
806                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
807             // Return the expression with the addrec on the outside.
808             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
809                                  getZeroExtendExpr(Step, Ty),
810                                  L);
811         } else if (isKnownNegative(Step)) {
812           const SCEV *N = getConstant(APInt::getMaxValue(BitWidth) -
813                                       getSignedRange(Step).getSignedMin());
814           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_UGT, AR, N) &&
815               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_UGT, Start, N) ||
816                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_UGT,
817                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
818             // Return the expression with the addrec on the outside.
819             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
820                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
821                                  L);
822         }
823       }
824     }
825
826   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
827   // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
828   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
829   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVZeroExtendExpr>();
830   new (S) SCEVZeroExtendExpr(ID, Op, Ty);
831   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
832   return S;
833 }
834
835 const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
836                                                const Type *Ty) {
837   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
838          "This is not an extending conversion!");
839   assert(isSCEVable(Ty) &&
840          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
841   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
842
843   // Fold if the operand is constant.
844   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op)) {
845     const Type *IntTy = getEffectiveSCEVType(Ty);
846     Constant *C = ConstantExpr::getSExt(SC->getValue(), IntTy);
847     if (IntTy != Ty) C = ConstantExpr::getIntToPtr(C, Ty);
848     return getConstant(cast<ConstantInt>(C));
849   }
850
851   // sext(sext(x)) --> sext(x)
852   if (const SCEVSignExtendExpr *SS = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(Op))
853     return getSignExtendExpr(SS->getOperand(), Ty);
854
855   // Before doing any expensive analysis, check to see if we've already
856   // computed a SCEV for this Op and Ty.
857   FoldingSetNodeID ID;
858   ID.AddInteger(scSignExtend);
859   ID.AddPointer(Op);
860   ID.AddPointer(Ty);
861   void *IP = 0;
862   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
863
864   // If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
865   // did not overflow the old, smaller, value, we can sign extend all of the
866   // operands (often constants).  This allows analysis of something like
867   // this:  for (signed char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
868   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op))
869     if (AR->isAffine()) {
870       const SCEV *Start = AR->getStart();
871       const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*this);
872       unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(AR->getType());
873       const Loop *L = AR->getLoop();
874
875       // If we have special knowledge that this addrec won't overflow,
876       // we don't need to do any further analysis.
877       if (AR->hasNoSignedOverflow())
878         return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
879                              getSignExtendExpr(Step, Ty),
880                              L);
881
882       // Check whether the backedge-taken count is SCEVCouldNotCompute.
883       // Note that this serves two purposes: It filters out loops that are
884       // simply not analyzable, and it covers the case where this code is
885       // being called from within backedge-taken count analysis, such that
886       // attempting to ask for the backedge-taken count would likely result
887       // in infinite recursion. In the later case, the analysis code will
888       // cope with a conservative value, and it will take care to purge
889       // that value once it has finished.
890       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(L);
891       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount)) {
892         // Manually compute the final value for AR, checking for
893         // overflow.
894
895         // Check whether the backedge-taken count can be losslessly casted to
896         // the addrec's type. The count is always unsigned.
897         const SCEV *CastedMaxBECount =
898           getTruncateOrZeroExtend(MaxBECount, Start->getType());
899         const SCEV *RecastedMaxBECount =
900           getTruncateOrZeroExtend(CastedMaxBECount, MaxBECount->getType());
901         if (MaxBECount == RecastedMaxBECount) {
902           const Type *WideTy = IntegerType::get(BitWidth * 2);
903           // Check whether Start+Step*MaxBECount has no signed overflow.
904           const SCEV *SMul =
905             getMulExpr(CastedMaxBECount,
906                        getTruncateOrSignExtend(Step, Start->getType()));
907           const SCEV *Add = getAddExpr(Start, SMul);
908           const SCEV *OperandExtendedAdd =
909             getAddExpr(getSignExtendExpr(Start, WideTy),
910                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
911                                   getSignExtendExpr(Step, WideTy)));
912           if (getSignExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
913             // Return the expression with the addrec on the outside.
914             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
915                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
916                                  L);
917
918           // Similar to above, only this time treat the step value as unsigned.
919           // This covers loops that count up with an unsigned step.
920           const SCEV *UMul =
921             getMulExpr(CastedMaxBECount,
922                        getTruncateOrZeroExtend(Step, Start->getType()));
923           Add = getAddExpr(Start, UMul);
924           OperandExtendedAdd =
925             getAddExpr(getSignExtendExpr(Start, WideTy),
926                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
927                                   getZeroExtendExpr(Step, WideTy)));
928           if (getSignExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
929             // Return the expression with the addrec on the outside.
930             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
931                                  getZeroExtendExpr(Step, Ty),
932                                  L);
933         }
934
935         // If the backedge is guarded by a comparison with the pre-inc value
936         // the addrec is safe. Also, if the entry is guarded by a comparison
937         // with the start value and the backedge is guarded by a comparison
938         // with the post-inc value, the addrec is safe.
939         if (isKnownPositive(Step)) {
940           const SCEV *N = getConstant(APInt::getSignedMinValue(BitWidth) -
941                                       getSignedRange(Step).getSignedMax());
942           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SLT, AR, N) ||
943               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SLT, Start, N) &&
944                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SLT,
945                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
946             // Return the expression with the addrec on the outside.
947             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
948                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
949                                  L);
950         } else if (isKnownNegative(Step)) {
951           const SCEV *N = getConstant(APInt::getSignedMaxValue(BitWidth) -
952                                       getSignedRange(Step).getSignedMin());
953           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SGT, AR, N) ||
954               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SGT, Start, N) &&
955                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SGT,
956                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
957             // Return the expression with the addrec on the outside.
958             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
959                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
960                                  L);
961         }
962       }
963     }
964
965   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
966   // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
967   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
968   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVSignExtendExpr>();
969   new (S) SCEVSignExtendExpr(ID, Op, Ty);
970   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
971   return S;
972 }
973
974 /// getAnyExtendExpr - Return a SCEV for the given operand extended with
975 /// unspecified bits out to the given type.
976 ///
977 const SCEV *ScalarEvolution::getAnyExtendExpr(const SCEV *Op,
978                                              const Type *Ty) {
979   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
980          "This is not an extending conversion!");
981   assert(isSCEVable(Ty) &&
982          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
983   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
984
985   // Sign-extend negative constants.
986   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
987     if (SC->getValue()->getValue().isNegative())
988       return getSignExtendExpr(Op, Ty);
989
990   // Peel off a truncate cast.
991   if (const SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Op)) {
992     const SCEV *NewOp = T->getOperand();
993     if (getTypeSizeInBits(NewOp->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty))
994       return getAnyExtendExpr(NewOp, Ty);
995     return getTruncateOrNoop(NewOp, Ty);
996   }
997
998   // Next try a zext cast. If the cast is folded, use it.
999   const SCEV *ZExt = getZeroExtendExpr(Op, Ty);
1000   if (!isa<SCEVZeroExtendExpr>(ZExt))
1001     return ZExt;
1002
1003   // Next try a sext cast. If the cast is folded, use it.
1004   const SCEV *SExt = getSignExtendExpr(Op, Ty);
1005   if (!isa<SCEVSignExtendExpr>(SExt))
1006     return SExt;
1007
1008   // If the expression is obviously signed, use the sext cast value.
1009   if (isa<SCEVSMaxExpr>(Op))
1010     return SExt;
1011
1012   // Absent any other information, use the zext cast value.
1013   return ZExt;
1014 }
1015
1016 /// CollectAddOperandsWithScales - Process the given Ops list, which is
1017 /// a list of operands to be added under the given scale, update the given
1018 /// map. This is a helper function for getAddRecExpr. As an example of
1019 /// what it does, given a sequence of operands that would form an add
1020 /// expression like this:
1021 ///
1022 ///    m + n + 13 + (A * (o + p + (B * q + m + 29))) + r + (-1 * r)
1023 ///
1024 /// where A and B are constants, update the map with these values:
1025 ///
1026 ///    (m, 1+A*B), (n, 1), (o, A), (p, A), (q, A*B), (r, 0)
1027 ///
1028 /// and add 13 + A*B*29 to AccumulatedConstant.
1029 /// This will allow getAddRecExpr to produce this:
1030 ///
1031 ///    13+A*B*29 + n + (m * (1+A*B)) + ((o + p) * A) + (q * A*B)
1032 ///
1033 /// This form often exposes folding opportunities that are hidden in
1034 /// the original operand list.
1035 ///
1036 /// Return true iff it appears that any interesting folding opportunities
1037 /// may be exposed. This helps getAddRecExpr short-circuit extra work in
1038 /// the common case where no interesting opportunities are present, and
1039 /// is also used as a check to avoid infinite recursion.
1040 ///
1041 static bool
1042 CollectAddOperandsWithScales(DenseMap<const SCEV *, APInt> &M,
1043                              SmallVector<const SCEV *, 8> &NewOps,
1044                              APInt &AccumulatedConstant,
1045                              const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
1046                              const APInt &Scale,
1047                              ScalarEvolution &SE) {
1048   bool Interesting = false;
1049
1050   // Iterate over the add operands.
1051   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1052     const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[i]);
1053     if (Mul && isa<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))) {
1054       APInt NewScale =
1055         Scale * cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))->getValue()->getValue();
1056       if (Mul->getNumOperands() == 2 && isa<SCEVAddExpr>(Mul->getOperand(1))) {
1057         // A multiplication of a constant with another add; recurse.
1058         Interesting |=
1059           CollectAddOperandsWithScales(M, NewOps, AccumulatedConstant,
1060                                        cast<SCEVAddExpr>(Mul->getOperand(1))
1061                                          ->getOperands(),
1062                                        NewScale, SE);
1063       } else {
1064         // A multiplication of a constant with some other value. Update
1065         // the map.
1066         SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin()+1, Mul->op_end());
1067         const SCEV *Key = SE.getMulExpr(MulOps);
1068         std::pair<DenseMap<const SCEV *, APInt>::iterator, bool> Pair =
1069           M.insert(std::make_pair(Key, NewScale));
1070         if (Pair.second) {
1071           NewOps.push_back(Pair.first->first);
1072         } else {
1073           Pair.first->second += NewScale;
1074           // The map already had an entry for this value, which may indicate
1075           // a folding opportunity.
1076           Interesting = true;
1077         }
1078       }
1079     } else if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[i])) {
1080       // Pull a buried constant out to the outside.
1081       if (Scale != 1 || AccumulatedConstant != 0 || C->isZero())
1082         Interesting = true;
1083       AccumulatedConstant += Scale * C->getValue()->getValue();
1084     } else {
1085       // An ordinary operand. Update the map.
1086       std::pair<DenseMap<const SCEV *, APInt>::iterator, bool> Pair =
1087         M.insert(std::make_pair(Ops[i], Scale));
1088       if (Pair.second) {
1089         NewOps.push_back(Pair.first->first);
1090       } else {
1091         Pair.first->second += Scale;
1092         // The map already had an entry for this value, which may indicate
1093         // a folding opportunity.
1094         Interesting = true;
1095       }
1096     }
1097   }
1098
1099   return Interesting;
1100 }
1101
1102 namespace {
1103   struct APIntCompare {
1104     bool operator()(const APInt &LHS, const APInt &RHS) const {
1105       return LHS.ult(RHS);
1106     }
1107   };
1108 }
1109
1110 /// getAddExpr - Get a canonical add expression, or something simpler if
1111 /// possible.
1112 const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1113   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty add!");
1114   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1115 #ifndef NDEBUG
1116   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1117     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1118            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1119            "SCEVAddExpr operand types don't match!");
1120 #endif
1121
1122   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1123   GroupByComplexity(Ops, LI);
1124
1125   // If there are any constants, fold them together.
1126   unsigned Idx = 0;
1127   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1128     ++Idx;
1129     assert(Idx < Ops.size());
1130     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1131       // We found two constants, fold them together!
1132       Ops[0] = getConstant(LHSC->getValue()->getValue() +
1133                            RHSC->getValue()->getValue());
1134       if (Ops.size() == 2) return Ops[0];
1135       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1136       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1137     }
1138
1139     // If we are left with a constant zero being added, strip it off.
1140     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
1141       Ops.erase(Ops.begin());
1142       --Idx;
1143     }
1144   }
1145
1146   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1147
1148   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1149   // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
1150   // list, these values are required to be adjacent.
1151   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
1152   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1153     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
1154       // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
1155       // remaining values to the result.
1156       const SCEV *Two = getIntegerSCEV(2, Ty);
1157       const SCEV *Mul = getMulExpr(Ops[i], Two);
1158       if (Ops.size() == 2)
1159         return Mul;
1160       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
1161       Ops.push_back(Mul);
1162       return getAddExpr(Ops);
1163     }
1164
1165   // Check for truncates. If all the operands are truncated from the same
1166   // type, see if factoring out the truncate would permit the result to be
1167   // folded. eg., trunc(x) + m*trunc(n) --> trunc(x + trunc(m)*n)
1168   // if the contents of the resulting outer trunc fold to something simple.
1169   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVTruncateExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1170     const SCEVTruncateExpr *Trunc = cast<SCEVTruncateExpr>(Ops[Idx]);
1171     const Type *DstType = Trunc->getType();
1172     const Type *SrcType = Trunc->getOperand()->getType();
1173     SmallVector<const SCEV *, 8> LargeOps;
1174     bool Ok = true;
1175     // Check all the operands to see if they can be represented in the
1176     // source type of the truncate.
1177     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1178       if (const SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Ops[i])) {
1179         if (T->getOperand()->getType() != SrcType) {
1180           Ok = false;
1181           break;
1182         }
1183         LargeOps.push_back(T->getOperand());
1184       } else if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[i])) {
1185         // This could be either sign or zero extension, but sign extension
1186         // is much more likely to be foldable here.
1187         LargeOps.push_back(getSignExtendExpr(C, SrcType));
1188       } else if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[i])) {
1189         SmallVector<const SCEV *, 8> LargeMulOps;
1190         for (unsigned j = 0, f = M->getNumOperands(); j != f && Ok; ++j) {
1191           if (const SCEVTruncateExpr *T =
1192                 dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(M->getOperand(j))) {
1193             if (T->getOperand()->getType() != SrcType) {
1194               Ok = false;
1195               break;
1196             }
1197             LargeMulOps.push_back(T->getOperand());
1198           } else if (const SCEVConstant *C =
1199                        dyn_cast<SCEVConstant>(M->getOperand(j))) {
1200             // This could be either sign or zero extension, but sign extension
1201             // is much more likely to be foldable here.
1202             LargeMulOps.push_back(getSignExtendExpr(C, SrcType));
1203           } else {
1204             Ok = false;
1205             break;
1206           }
1207         }
1208         if (Ok)
1209           LargeOps.push_back(getMulExpr(LargeMulOps));
1210       } else {
1211         Ok = false;
1212         break;
1213       }
1214     }
1215     if (Ok) {
1216       // Evaluate the expression in the larger type.
1217       const SCEV *Fold = getAddExpr(LargeOps);
1218       // If it folds to something simple, use it. Otherwise, don't.
1219       if (isa<SCEVConstant>(Fold) || isa<SCEVUnknown>(Fold))
1220         return getTruncateExpr(Fold, DstType);
1221     }
1222   }
1223
1224   // Skip past any other cast SCEVs.
1225   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddExpr)
1226     ++Idx;
1227
1228   // If there are add operands they would be next.
1229   if (Idx < Ops.size()) {
1230     bool DeletedAdd = false;
1231     while (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
1232       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
1233       // list.
1234       Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
1235       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1236       DeletedAdd = true;
1237     }
1238
1239     // If we deleted at least one add, we added operands to the end of the list,
1240     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
1241     // any operands we just aquired.
1242     if (DeletedAdd)
1243       return getAddExpr(Ops);
1244   }
1245
1246   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
1247   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
1248     ++Idx;
1249
1250   // Check to see if there are any folding opportunities present with
1251   // operands multiplied by constant values.
1252   if (Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
1253     uint64_t BitWidth = getTypeSizeInBits(Ty);
1254     DenseMap<const SCEV *, APInt> M;
1255     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
1256     APInt AccumulatedConstant(BitWidth, 0);
1257     if (CollectAddOperandsWithScales(M, NewOps, AccumulatedConstant,
1258                                      Ops, APInt(BitWidth, 1), *this)) {
1259       // Some interesting folding opportunity is present, so its worthwhile to
1260       // re-generate the operands list. Group the operands by constant scale,
1261       // to avoid multiplying by the same constant scale multiple times.
1262       std::map<APInt, SmallVector<const SCEV *, 4>, APIntCompare> MulOpLists;
1263       for (SmallVector<const SCEV *, 8>::iterator I = NewOps.begin(),
1264            E = NewOps.end(); I != E; ++I)
1265         MulOpLists[M.find(*I)->second].push_back(*I);
1266       // Re-generate the operands list.
1267       Ops.clear();
1268       if (AccumulatedConstant != 0)
1269         Ops.push_back(getConstant(AccumulatedConstant));
1270       for (std::map<APInt, SmallVector<const SCEV *, 4>, APIntCompare>::iterator
1271            I = MulOpLists.begin(), E = MulOpLists.end(); I != E; ++I)
1272         if (I->first != 0)
1273           Ops.push_back(getMulExpr(getConstant(I->first),
1274                                    getAddExpr(I->second)));
1275       if (Ops.empty())
1276         return getIntegerSCEV(0, Ty);
1277       if (Ops.size() == 1)
1278         return Ops[0];
1279       return getAddExpr(Ops);
1280     }
1281   }
1282
1283   // If we are adding something to a multiply expression, make sure the
1284   // something is not already an operand of the multiply.  If so, merge it into
1285   // the multiply.
1286   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1287     const SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
1288     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
1289       const SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
1290       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
1291         if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(Ops[AddOp])) {
1292           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
1293           const SCEV *InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
1294           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
1295             // If the multiply has more than two operands, we must get the
1296             // Y*Z term.
1297             SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
1298             MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
1299             InnerMul = getMulExpr(MulOps);
1300           }
1301           const SCEV *One = getIntegerSCEV(1, Ty);
1302           const SCEV *AddOne = getAddExpr(InnerMul, One);
1303           const SCEV *OuterMul = getMulExpr(AddOne, Ops[AddOp]);
1304           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
1305           if (AddOp < Idx) {
1306             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
1307             Ops.erase(Ops.begin()+Idx-1);
1308           } else {
1309             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1310             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp-1);
1311           }
1312           Ops.push_back(OuterMul);
1313           return getAddExpr(Ops);
1314         }
1315
1316       // Check this multiply against other multiplies being added together.
1317       for (unsigned OtherMulIdx = Idx+1;
1318            OtherMulIdx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
1319            ++OtherMulIdx) {
1320         const SCEVMulExpr *OtherMul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
1321         // If MulOp occurs in OtherMul, we can fold the two multiplies
1322         // together.
1323         for (unsigned OMulOp = 0, e = OtherMul->getNumOperands();
1324              OMulOp != e; ++OMulOp)
1325           if (OtherMul->getOperand(OMulOp) == MulOpSCEV) {
1326             // Fold X + (A*B*C) + (A*D*E) --> X + (A*(B*C+D*E))
1327             const SCEV *InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
1328             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
1329               SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(),
1330                                                   Mul->op_end());
1331               MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
1332               InnerMul1 = getMulExpr(MulOps);
1333             }
1334             const SCEV *InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
1335             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
1336               SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(OtherMul->op_begin(),
1337                                                   OtherMul->op_end());
1338               MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
1339               InnerMul2 = getMulExpr(MulOps);
1340             }
1341             const SCEV *InnerMulSum = getAddExpr(InnerMul1,InnerMul2);
1342             const SCEV *OuterMul = getMulExpr(MulOpSCEV, InnerMulSum);
1343             if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
1344             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1345             Ops.erase(Ops.begin()+OtherMulIdx-1);
1346             Ops.push_back(OuterMul);
1347             return getAddExpr(Ops);
1348           }
1349       }
1350     }
1351   }
1352
1353   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
1354   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
1355   // recurrence.
1356   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
1357     ++Idx;
1358
1359   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
1360   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1361     // Scan all of the other operands to this add and add them to the vector if
1362     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
1363     SmallVector<const SCEV *, 8> LIOps;
1364     const SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
1365     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1366       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
1367         LIOps.push_back(Ops[i]);
1368         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1369         --i; --e;
1370       }
1371
1372     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
1373     if (!LIOps.empty()) {
1374       //  NLI + LI + {Start,+,Step}  -->  NLI + {LI+Start,+,Step}
1375       LIOps.push_back(AddRec->getStart());
1376
1377       SmallVector<const SCEV *, 4> AddRecOps(AddRec->op_begin(),
1378                                            AddRec->op_end());
1379       AddRecOps[0] = getAddExpr(LIOps);
1380
1381       const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRec->getLoop());
1382       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
1383       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
1384
1385       // Otherwise, add the folded AddRec by the non-liv parts.
1386       for (unsigned i = 0;; ++i)
1387         if (Ops[i] == AddRec) {
1388           Ops[i] = NewRec;
1389           break;
1390         }
1391       return getAddExpr(Ops);
1392     }
1393
1394     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
1395     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
1396     // added together.  If so, we can fold them.
1397     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
1398          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
1399       if (OtherIdx != Idx) {
1400         const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
1401         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
1402           // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
1403           SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(AddRec->op_begin(),
1404                                               AddRec->op_end());
1405           for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1406             if (i >= NewOps.size()) {
1407               NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
1408                             OtherAddRec->op_end());
1409               break;
1410             }
1411             NewOps[i] = getAddExpr(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
1412           }
1413           const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
1414
1415           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
1416
1417           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1418           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
1419           Ops.push_back(NewAddRec);
1420           return getAddExpr(Ops);
1421         }
1422       }
1423
1424     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
1425     // next one.
1426   }
1427
1428   // Okay, it looks like we really DO need an add expr.  Check to see if we
1429   // already have one, otherwise create a new one.
1430   FoldingSetNodeID ID;
1431   ID.AddInteger(scAddExpr);
1432   ID.AddInteger(Ops.size());
1433   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1434     ID.AddPointer(Ops[i]);
1435   void *IP = 0;
1436   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1437   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVAddExpr>();
1438   new (S) SCEVAddExpr(ID, Ops);
1439   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1440   return S;
1441 }
1442
1443
1444 /// getMulExpr - Get a canonical multiply expression, or something simpler if
1445 /// possible.
1446 const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1447   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
1448 #ifndef NDEBUG
1449   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1450     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1451            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1452            "SCEVMulExpr operand types don't match!");
1453 #endif
1454
1455   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1456   GroupByComplexity(Ops, LI);
1457
1458   // If there are any constants, fold them together.
1459   unsigned Idx = 0;
1460   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1461
1462     // C1*(C2+V) -> C1*C2 + C1*V
1463     if (Ops.size() == 2)
1464       if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[1]))
1465         if (Add->getNumOperands() == 2 &&
1466             isa<SCEVConstant>(Add->getOperand(0)))
1467           return getAddExpr(getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(0)),
1468                             getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(1)));
1469
1470
1471     ++Idx;
1472     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1473       // We found two constants, fold them together!
1474       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(getContext(),
1475                                            LHSC->getValue()->getValue() *
1476                                            RHSC->getValue()->getValue());
1477       Ops[0] = getConstant(Fold);
1478       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1479       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1480       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1481     }
1482
1483     // If we are left with a constant one being multiplied, strip it off.
1484     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->equalsInt(1)) {
1485       Ops.erase(Ops.begin());
1486       --Idx;
1487     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
1488       // If we have a multiply of zero, it will always be zero.
1489       return Ops[0];
1490     }
1491   }
1492
1493   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
1494   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
1495     ++Idx;
1496
1497   if (Ops.size() == 1)
1498     return Ops[0];
1499
1500   // If there are mul operands inline them all into this expression.
1501   if (Idx < Ops.size()) {
1502     bool DeletedMul = false;
1503     while (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
1504       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
1505       // list.
1506       Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
1507       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1508       DeletedMul = true;
1509     }
1510
1511     // If we deleted at least one mul, we added operands to the end of the list,
1512     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
1513     // any operands we just aquired.
1514     if (DeletedMul)
1515       return getMulExpr(Ops);
1516   }
1517
1518   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
1519   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
1520   // recurrence.
1521   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
1522     ++Idx;
1523
1524   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
1525   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1526     // Scan all of the other operands to this mul and add them to the vector if
1527     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
1528     SmallVector<const SCEV *, 8> LIOps;
1529     const SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
1530     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1531       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
1532         LIOps.push_back(Ops[i]);
1533         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1534         --i; --e;
1535       }
1536
1537     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
1538     if (!LIOps.empty()) {
1539       //  NLI * LI * {Start,+,Step}  -->  NLI * {LI*Start,+,LI*Step}
1540       SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps;
1541       NewOps.reserve(AddRec->getNumOperands());
1542       if (LIOps.size() == 1) {
1543         const SCEV *Scale = LIOps[0];
1544         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
1545           NewOps.push_back(getMulExpr(Scale, AddRec->getOperand(i)));
1546       } else {
1547         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1548           SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(LIOps.begin(), LIOps.end());
1549           MulOps.push_back(AddRec->getOperand(i));
1550           NewOps.push_back(getMulExpr(MulOps));
1551         }
1552       }
1553
1554       const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
1555
1556       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
1557       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
1558
1559       // Otherwise, multiply the folded AddRec by the non-liv parts.
1560       for (unsigned i = 0;; ++i)
1561         if (Ops[i] == AddRec) {
1562           Ops[i] = NewRec;
1563           break;
1564         }
1565       return getMulExpr(Ops);
1566     }
1567
1568     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
1569     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
1570     // multiplied together.  If so, we can fold them.
1571     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
1572          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
1573       if (OtherIdx != Idx) {
1574         const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
1575         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
1576           // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
1577           const SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
1578           const SCEV *NewStart = getMulExpr(F->getStart(),
1579                                                  G->getStart());
1580           const SCEV *B = F->getStepRecurrence(*this);
1581           const SCEV *D = G->getStepRecurrence(*this);
1582           const SCEV *NewStep = getAddExpr(getMulExpr(F, D),
1583                                           getMulExpr(G, B),
1584                                           getMulExpr(B, D));
1585           const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewStart, NewStep,
1586                                                F->getLoop());
1587           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
1588
1589           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1590           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
1591           Ops.push_back(NewAddRec);
1592           return getMulExpr(Ops);
1593         }
1594       }
1595
1596     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
1597     // next one.
1598   }
1599
1600   // Okay, it looks like we really DO need an mul expr.  Check to see if we
1601   // already have one, otherwise create a new one.
1602   FoldingSetNodeID ID;
1603   ID.AddInteger(scMulExpr);
1604   ID.AddInteger(Ops.size());
1605   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1606     ID.AddPointer(Ops[i]);
1607   void *IP = 0;
1608   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1609   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVMulExpr>();
1610   new (S) SCEVMulExpr(ID, Ops);
1611   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1612   return S;
1613 }
1614
1615 /// getUDivExpr - Get a canonical multiply expression, or something simpler if
1616 /// possible.
1617 const SCEV *ScalarEvolution::getUDivExpr(const SCEV *LHS,
1618                                          const SCEV *RHS) {
1619   assert(getEffectiveSCEVType(LHS->getType()) ==
1620          getEffectiveSCEVType(RHS->getType()) &&
1621          "SCEVUDivExpr operand types don't match!");
1622
1623   if (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
1624     if (RHSC->getValue()->equalsInt(1))
1625       return LHS;                            // X udiv 1 --> x
1626     if (RHSC->isZero())
1627       return getIntegerSCEV(0, LHS->getType()); // value is undefined
1628
1629     // Determine if the division can be folded into the operands of
1630     // its operands.
1631     // TODO: Generalize this to non-constants by using known-bits information.
1632     const Type *Ty = LHS->getType();
1633     unsigned LZ = RHSC->getValue()->getValue().countLeadingZeros();
1634     unsigned MaxShiftAmt = getTypeSizeInBits(Ty) - LZ;
1635     // For non-power-of-two values, effectively round the value up to the
1636     // nearest power of two.
1637     if (!RHSC->getValue()->getValue().isPowerOf2())
1638       ++MaxShiftAmt;
1639     const IntegerType *ExtTy =
1640       IntegerType::get(getTypeSizeInBits(Ty) + MaxShiftAmt);
1641     // {X,+,N}/C --> {X/C,+,N/C} if safe and N/C can be folded.
1642     if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
1643       if (const SCEVConstant *Step =
1644             dyn_cast<SCEVConstant>(AR->getStepRecurrence(*this)))
1645         if (!Step->getValue()->getValue()
1646               .urem(RHSC->getValue()->getValue()) &&
1647             getZeroExtendExpr(AR, ExtTy) ==
1648             getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(AR->getStart(), ExtTy),
1649                           getZeroExtendExpr(Step, ExtTy),
1650                           AR->getLoop())) {
1651           SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1652           for (unsigned i = 0, e = AR->getNumOperands(); i != e; ++i)
1653             Operands.push_back(getUDivExpr(AR->getOperand(i), RHS));
1654           return getAddRecExpr(Operands, AR->getLoop());
1655         }
1656     // (A*B)/C --> A*(B/C) if safe and B/C can be folded.
1657     if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(LHS)) {
1658       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1659       for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i)
1660         Operands.push_back(getZeroExtendExpr(M->getOperand(i), ExtTy));
1661       if (getZeroExtendExpr(M, ExtTy) == getMulExpr(Operands))
1662         // Find an operand that's safely divisible.
1663         for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1664           const SCEV *Op = M->getOperand(i);
1665           const SCEV *Div = getUDivExpr(Op, RHSC);
1666           if (!isa<SCEVUDivExpr>(Div) && getMulExpr(Div, RHSC) == Op) {
1667             const SmallVectorImpl<const SCEV *> &MOperands = M->getOperands();
1668             Operands = SmallVector<const SCEV *, 4>(MOperands.begin(),
1669                                                   MOperands.end());
1670             Operands[i] = Div;
1671             return getMulExpr(Operands);
1672           }
1673         }
1674     }
1675     // (A+B)/C --> (A/C + B/C) if safe and A/C and B/C can be folded.
1676     if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
1677       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1678       for (unsigned i = 0, e = A->getNumOperands(); i != e; ++i)
1679         Operands.push_back(getZeroExtendExpr(A->getOperand(i), ExtTy));
1680       if (getZeroExtendExpr(A, ExtTy) == getAddExpr(Operands)) {
1681         Operands.clear();
1682         for (unsigned i = 0, e = A->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1683           const SCEV *Op = getUDivExpr(A->getOperand(i), RHS);
1684           if (isa<SCEVUDivExpr>(Op) || getMulExpr(Op, RHS) != A->getOperand(i))
1685             break;
1686           Operands.push_back(Op);
1687         }
1688         if (Operands.size() == A->getNumOperands())
1689           return getAddExpr(Operands);
1690       }
1691     }
1692
1693     // Fold if both operands are constant.
1694     if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
1695       Constant *LHSCV = LHSC->getValue();
1696       Constant *RHSCV = RHSC->getValue();
1697       return getConstant(cast<ConstantInt>(getContext().getConstantExprUDiv(LHSCV,
1698                                                                  RHSCV)));
1699     }
1700   }
1701
1702   FoldingSetNodeID ID;
1703   ID.AddInteger(scUDivExpr);
1704   ID.AddPointer(LHS);
1705   ID.AddPointer(RHS);
1706   void *IP = 0;
1707   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1708   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVUDivExpr>();
1709   new (S) SCEVUDivExpr(ID, LHS, RHS);
1710   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1711   return S;
1712 }
1713
1714
1715 /// getAddRecExpr - Get an add recurrence expression for the specified loop.
1716 /// Simplify the expression as much as possible.
1717 const SCEV *ScalarEvolution::getAddRecExpr(const SCEV *Start,
1718                                            const SCEV *Step, const Loop *L) {
1719   SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1720   Operands.push_back(Start);
1721   if (const SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
1722     if (StepChrec->getLoop() == L) {
1723       Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
1724                       StepChrec->op_end());
1725       return getAddRecExpr(Operands, L);
1726     }
1727
1728   Operands.push_back(Step);
1729   return getAddRecExpr(Operands, L);
1730 }
1731
1732 /// getAddRecExpr - Get an add recurrence expression for the specified loop.
1733 /// Simplify the expression as much as possible.
1734 const SCEV *
1735 ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
1736                                const Loop *L) {
1737   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
1738 #ifndef NDEBUG
1739   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
1740     assert(getEffectiveSCEVType(Operands[i]->getType()) ==
1741            getEffectiveSCEVType(Operands[0]->getType()) &&
1742            "SCEVAddRecExpr operand types don't match!");
1743 #endif
1744
1745   if (Operands.back()->isZero()) {
1746     Operands.pop_back();
1747     return getAddRecExpr(Operands, L);             // {X,+,0}  -->  X
1748   }
1749
1750   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
1751   if (const SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
1752     const Loop* NestedLoop = NestedAR->getLoop();
1753     if (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth()) {
1754       SmallVector<const SCEV *, 4> NestedOperands(NestedAR->op_begin(),
1755                                                 NestedAR->op_end());
1756       Operands[0] = NestedAR->getStart();
1757       // AddRecs require their operands be loop-invariant with respect to their
1758       // loops. Don't perform this transformation if it would break this
1759       // requirement.
1760       bool AllInvariant = true;
1761       for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
1762         if (!Operands[i]->isLoopInvariant(L)) {
1763           AllInvariant = false;
1764           break;
1765         }
1766       if (AllInvariant) {
1767         NestedOperands[0] = getAddRecExpr(Operands, L);
1768         AllInvariant = true;
1769         for (unsigned i = 0, e = NestedOperands.size(); i != e; ++i)
1770           if (!NestedOperands[i]->isLoopInvariant(NestedLoop)) {
1771             AllInvariant = false;
1772             break;
1773           }
1774         if (AllInvariant)
1775           // Ok, both add recurrences are valid after the transformation.
1776           return getAddRecExpr(NestedOperands, NestedLoop);
1777       }
1778       // Reset Operands to its original state.
1779       Operands[0] = NestedAR;
1780     }
1781   }
1782
1783   FoldingSetNodeID ID;
1784   ID.AddInteger(scAddRecExpr);
1785   ID.AddInteger(Operands.size());
1786   for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
1787     ID.AddPointer(Operands[i]);
1788   ID.AddPointer(L);
1789   void *IP = 0;
1790   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1791   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVAddRecExpr>();
1792   new (S) SCEVAddRecExpr(ID, Operands, L);
1793   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1794   return S;
1795 }
1796
1797 const SCEV *ScalarEvolution::getSMaxExpr(const SCEV *LHS,
1798                                          const SCEV *RHS) {
1799   SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
1800   Ops.push_back(LHS);
1801   Ops.push_back(RHS);
1802   return getSMaxExpr(Ops);
1803 }
1804
1805 const SCEV *
1806 ScalarEvolution::getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1807   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty smax!");
1808   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1809 #ifndef NDEBUG
1810   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1811     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1812            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1813            "SCEVSMaxExpr operand types don't match!");
1814 #endif
1815
1816   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1817   GroupByComplexity(Ops, LI);
1818
1819   // If there are any constants, fold them together.
1820   unsigned Idx = 0;
1821   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1822     ++Idx;
1823     assert(Idx < Ops.size());
1824     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1825       // We found two constants, fold them together!
1826       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(getContext(),
1827                               APIntOps::smax(LHSC->getValue()->getValue(),
1828                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1829       Ops[0] = getConstant(Fold);
1830       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1831       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1832       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1833     }
1834
1835     // If we are left with a constant minimum-int, strip it off.
1836     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(true)) {
1837       Ops.erase(Ops.begin());
1838       --Idx;
1839     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMaxValue(true)) {
1840       // If we have an smax with a constant maximum-int, it will always be
1841       // maximum-int.
1842       return Ops[0];
1843     }
1844   }
1845
1846   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1847
1848   // Find the first SMax
1849   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scSMaxExpr)
1850     ++Idx;
1851
1852   // Check to see if one of the operands is an SMax. If so, expand its operands
1853   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1854   if (Idx < Ops.size()) {
1855     bool DeletedSMax = false;
1856     while (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1857       Ops.insert(Ops.end(), SMax->op_begin(), SMax->op_end());
1858       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1859       DeletedSMax = true;
1860     }
1861
1862     if (DeletedSMax)
1863       return getSMaxExpr(Ops);
1864   }
1865
1866   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1867   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1868   // be adjacent.
1869   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1870     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X smax Y smax Y  -->  X smax Y
1871       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1872       --i; --e;
1873     }
1874
1875   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1876
1877   assert(!Ops.empty() && "Reduced smax down to nothing!");
1878
1879   // Okay, it looks like we really DO need an smax expr.  Check to see if we
1880   // already have one, otherwise create a new one.
1881   FoldingSetNodeID ID;
1882   ID.AddInteger(scSMaxExpr);
1883   ID.AddInteger(Ops.size());
1884   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1885     ID.AddPointer(Ops[i]);
1886   void *IP = 0;
1887   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1888   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVSMaxExpr>();
1889   new (S) SCEVSMaxExpr(ID, Ops);
1890   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1891   return S;
1892 }
1893
1894 const SCEV *ScalarEvolution::getUMaxExpr(const SCEV *LHS,
1895                                          const SCEV *RHS) {
1896   SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
1897   Ops.push_back(LHS);
1898   Ops.push_back(RHS);
1899   return getUMaxExpr(Ops);
1900 }
1901
1902 const SCEV *
1903 ScalarEvolution::getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1904   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty umax!");
1905   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1906 #ifndef NDEBUG
1907   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1908     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1909            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1910            "SCEVUMaxExpr operand types don't match!");
1911 #endif
1912
1913   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1914   GroupByComplexity(Ops, LI);
1915
1916   // If there are any constants, fold them together.
1917   unsigned Idx = 0;
1918   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1919     ++Idx;
1920     assert(Idx < Ops.size());
1921     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1922       // We found two constants, fold them together!
1923       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(getContext(),
1924                               APIntOps::umax(LHSC->getValue()->getValue(),
1925                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1926       Ops[0] = getConstant(Fold);
1927       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1928       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1929       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1930     }
1931
1932     // If we are left with a constant minimum-int, strip it off.
1933     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(false)) {
1934       Ops.erase(Ops.begin());
1935       --Idx;
1936     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMaxValue(false)) {
1937       // If we have an umax with a constant maximum-int, it will always be
1938       // maximum-int.
1939       return Ops[0];
1940     }
1941   }
1942
1943   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1944
1945   // Find the first UMax
1946   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scUMaxExpr)
1947     ++Idx;
1948
1949   // Check to see if one of the operands is a UMax. If so, expand its operands
1950   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1951   if (Idx < Ops.size()) {
1952     bool DeletedUMax = false;
1953     while (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1954       Ops.insert(Ops.end(), UMax->op_begin(), UMax->op_end());
1955       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1956       DeletedUMax = true;
1957     }
1958
1959     if (DeletedUMax)
1960       return getUMaxExpr(Ops);
1961   }
1962
1963   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1964   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1965   // be adjacent.
1966   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1967     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X umax Y umax Y  -->  X umax Y
1968       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1969       --i; --e;
1970     }
1971
1972   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1973
1974   assert(!Ops.empty() && "Reduced umax down to nothing!");
1975
1976   // Okay, it looks like we really DO need a umax expr.  Check to see if we
1977   // already have one, otherwise create a new one.
1978   FoldingSetNodeID ID;
1979   ID.AddInteger(scUMaxExpr);
1980   ID.AddInteger(Ops.size());
1981   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1982     ID.AddPointer(Ops[i]);
1983   void *IP = 0;
1984   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1985   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVUMaxExpr>();
1986   new (S) SCEVUMaxExpr(ID, Ops);
1987   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1988   return S;
1989 }
1990
1991 const SCEV *ScalarEvolution::getSMinExpr(const SCEV *LHS,
1992                                          const SCEV *RHS) {
1993   // ~smax(~x, ~y) == smin(x, y).
1994   return getNotSCEV(getSMaxExpr(getNotSCEV(LHS), getNotSCEV(RHS)));
1995 }
1996
1997 const SCEV *ScalarEvolution::getUMinExpr(const SCEV *LHS,
1998                                          const SCEV *RHS) {
1999   // ~umax(~x, ~y) == umin(x, y)
2000   return getNotSCEV(getUMaxExpr(getNotSCEV(LHS), getNotSCEV(RHS)));
2001 }
2002
2003 const SCEV *ScalarEvolution::getUnknown(Value *V) {
2004   // Don't attempt to do anything other than create a SCEVUnknown object
2005   // here.  createSCEV only calls getUnknown after checking for all other
2006   // interesting possibilities, and any other code that calls getUnknown
2007   // is doing so in order to hide a value from SCEV canonicalization.
2008
2009   FoldingSetNodeID ID;
2010   ID.AddInteger(scUnknown);
2011   ID.AddPointer(V);
2012   void *IP = 0;
2013   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
2014   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVUnknown>();
2015   new (S) SCEVUnknown(ID, V);
2016   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
2017   return S;
2018 }
2019
2020 //===----------------------------------------------------------------------===//
2021 //            Basic SCEV Analysis and PHI Idiom Recognition Code
2022 //
2023
2024 /// isSCEVable - Test if values of the given type are analyzable within
2025 /// the SCEV framework. This primarily includes integer types, and it
2026 /// can optionally include pointer types if the ScalarEvolution class
2027 /// has access to target-specific information.
2028 bool ScalarEvolution::isSCEVable(const Type *Ty) const {
2029   // Integers are always SCEVable.
2030   if (Ty->isInteger())
2031     return true;
2032
2033   // Pointers are SCEVable if TargetData information is available
2034   // to provide pointer size information.
2035   if (isa<PointerType>(Ty))
2036     return TD != NULL;
2037
2038   // Otherwise it's not SCEVable.
2039   return false;
2040 }
2041
2042 /// getTypeSizeInBits - Return the size in bits of the specified type,
2043 /// for which isSCEVable must return true.
2044 uint64_t ScalarEvolution::getTypeSizeInBits(const Type *Ty) const {
2045   assert(isSCEVable(Ty) && "Type is not SCEVable!");
2046
2047   // If we have a TargetData, use it!
2048   if (TD)
2049     return TD->getTypeSizeInBits(Ty);
2050
2051   // Otherwise, we support only integer types.
2052   assert(Ty->isInteger() && "isSCEVable permitted a non-SCEVable type!");
2053   return Ty->getPrimitiveSizeInBits();
2054 }
2055
2056 /// getEffectiveSCEVType - Return a type with the same bitwidth as
2057 /// the given type and which represents how SCEV will treat the given
2058 /// type, for which isSCEVable must return true. For pointer types,
2059 /// this is the pointer-sized integer type.
2060 const Type *ScalarEvolution::getEffectiveSCEVType(const Type *Ty) const {
2061   assert(isSCEVable(Ty) && "Type is not SCEVable!");
2062
2063   if (Ty->isInteger())
2064     return Ty;
2065
2066   assert(isa<PointerType>(Ty) && "Unexpected non-pointer non-integer type!");
2067   return TD->getIntPtrType();
2068 }
2069
2070 const SCEV *ScalarEvolution::getCouldNotCompute() {
2071   return &CouldNotCompute;
2072 }
2073
2074 /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
2075 /// expression and create a new one.
2076 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) {
2077   assert(isSCEVable(V->getType()) && "Value is not SCEVable!");
2078
2079   std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator I = Scalars.find(V);
2080   if (I != Scalars.end()) return I->second;
2081   const SCEV *S = createSCEV(V);
2082   Scalars.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(V, this), S));
2083   return S;
2084 }
2085
2086 /// getIntegerSCEV - Given a SCEVable type, create a constant for the
2087 /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
2088 const SCEV *ScalarEvolution::getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty) {
2089   const IntegerType *ITy = cast<IntegerType>(getEffectiveSCEVType(Ty));
2090   return getConstant(ConstantInt::get(ITy, Val));
2091 }
2092
2093 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
2094 ///
2095 const SCEV *ScalarEvolution::getNegativeSCEV(const SCEV *V) {
2096   if (const SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
2097     return getConstant(
2098                cast<ConstantInt>(getContext().getConstantExprNeg(VC->getValue())));
2099
2100   const Type *Ty = V->getType();
2101   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
2102   return getMulExpr(V,
2103                   getConstant(cast<ConstantInt>(getContext().getAllOnesValue(Ty))));
2104 }
2105
2106 /// getNotSCEV - Return a SCEV corresponding to ~V = -1-V
2107 const SCEV *ScalarEvolution::getNotSCEV(const SCEV *V) {
2108   if (const SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
2109     return getConstant(
2110                 cast<ConstantInt>(getContext().getConstantExprNot(VC->getValue())));
2111
2112   const Type *Ty = V->getType();
2113   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
2114   const SCEV *AllOnes =
2115                    getConstant(cast<ConstantInt>(getContext().getAllOnesValue(Ty)));
2116   return getMinusSCEV(AllOnes, V);
2117 }
2118
2119 /// getMinusSCEV - Return a SCEV corresponding to LHS - RHS.
2120 ///
2121 const SCEV *ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEV *LHS,
2122                                           const SCEV *RHS) {
2123   // X - Y --> X + -Y
2124   return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
2125 }
2126
2127 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2128 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is zero
2129 /// extended.
2130 const SCEV *
2131 ScalarEvolution::getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V,
2132                                          const Type *Ty) {
2133   const Type *SrcTy = V->getType();
2134   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2135          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2136          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
2137   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2138     return V;  // No conversion
2139   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) > getTypeSizeInBits(Ty))
2140     return getTruncateExpr(V, Ty);
2141   return getZeroExtendExpr(V, Ty);
2142 }
2143
2144 /// getTruncateOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2145 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is sign
2146 /// extended.
2147 const SCEV *
2148 ScalarEvolution::getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V,
2149                                          const Type *Ty) {
2150   const Type *SrcTy = V->getType();
2151   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2152          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2153          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
2154   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2155     return V;  // No conversion
2156   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) > getTypeSizeInBits(Ty))
2157     return getTruncateExpr(V, Ty);
2158   return getSignExtendExpr(V, Ty);
2159 }
2160
2161 /// getNoopOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2162 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is zero
2163 /// extended.  The conversion must not be narrowing.
2164 const SCEV *
2165 ScalarEvolution::getNoopOrZeroExtend(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2166   const Type *SrcTy = V->getType();
2167   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2168          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2169          "Cannot noop or zero extend with non-integer arguments!");
2170   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) <= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2171          "getNoopOrZeroExtend cannot truncate!");
2172   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2173     return V;  // No conversion
2174   return getZeroExtendExpr(V, Ty);
2175 }
2176
2177 /// getNoopOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2178 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is sign
2179 /// extended.  The conversion must not be narrowing.
2180 const SCEV *
2181 ScalarEvolution::getNoopOrSignExtend(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2182   const Type *SrcTy = V->getType();
2183   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2184          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2185          "Cannot noop or sign extend with non-integer arguments!");
2186   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) <= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2187          "getNoopOrSignExtend cannot truncate!");
2188   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2189     return V;  // No conversion
2190   return getSignExtendExpr(V, Ty);
2191 }
2192
2193 /// getNoopOrAnyExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
2194 /// the input value to the specified type. If the type must be extended,
2195 /// it is extended with unspecified bits. The conversion must not be
2196 /// narrowing.
2197 const SCEV *
2198 ScalarEvolution::getNoopOrAnyExtend(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2199   const Type *SrcTy = V->getType();
2200   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2201          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2202          "Cannot noop or any extend with non-integer arguments!");
2203   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) <= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2204          "getNoopOrAnyExtend cannot truncate!");
2205   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2206     return V;  // No conversion
2207   return getAnyExtendExpr(V, Ty);
2208 }
2209
2210 /// getTruncateOrNoop - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2211 /// input value to the specified type.  The conversion must not be widening.
2212 const SCEV *
2213 ScalarEvolution::getTruncateOrNoop(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2214   const Type *SrcTy = V->getType();
2215   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2216          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2217          "Cannot truncate or noop with non-integer arguments!");
2218   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) >= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2219          "getTruncateOrNoop cannot extend!");
2220   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2221     return V;  // No conversion
2222   return getTruncateExpr(V, Ty);
2223 }
2224
2225 /// getUMaxFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
2226 /// the types using zero-extension, and then perform a umax operation
2227 /// with them.
2228 const SCEV *ScalarEvolution::getUMaxFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
2229                                                         const SCEV *RHS) {
2230   const SCEV *PromotedLHS = LHS;
2231   const SCEV *PromotedRHS = RHS;
2232
2233   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) > getTypeSizeInBits(RHS->getType()))
2234     PromotedRHS = getZeroExtendExpr(RHS, LHS->getType());
2235   else
2236     PromotedLHS = getNoopOrZeroExtend(LHS, RHS->getType());
2237
2238   return getUMaxExpr(PromotedLHS, PromotedRHS);
2239 }
2240
2241 /// getUMinFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
2242 /// the types using zero-extension, and then perform a umin operation
2243 /// with them.
2244 const SCEV *ScalarEvolution::getUMinFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
2245                                                         const SCEV *RHS) {
2246   const SCEV *PromotedLHS = LHS;
2247   const SCEV *PromotedRHS = RHS;
2248
2249   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) > getTypeSizeInBits(RHS->getType()))
2250     PromotedRHS = getZeroExtendExpr(RHS, LHS->getType());
2251   else
2252     PromotedLHS = getNoopOrZeroExtend(LHS, RHS->getType());
2253
2254   return getUMinExpr(PromotedLHS, PromotedRHS);
2255 }
2256
2257 /// PushDefUseChildren - Push users of the given Instruction
2258 /// onto the given Worklist.
2259 static void
2260 PushDefUseChildren(Instruction *I,
2261                    SmallVectorImpl<Instruction *> &Worklist) {
2262   // Push the def-use children onto the Worklist stack.
2263   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
2264        UI != UE; ++UI)
2265     Worklist.push_back(cast<Instruction>(UI));
2266 }
2267
2268 /// ForgetSymbolicValue - This looks up computed SCEV values for all
2269 /// instructions that depend on the given instruction and removes them from
2270 /// the Scalars map if they reference SymName. This is used during PHI
2271 /// resolution.
2272 void
2273 ScalarEvolution::ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName) {
2274   SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
2275   PushDefUseChildren(I, Worklist);
2276
2277   SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
2278   Visited.insert(I);
2279   while (!Worklist.empty()) {
2280     Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
2281     if (!Visited.insert(I)) continue;
2282
2283     std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV*>::iterator It =
2284       Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
2285     if (It != Scalars.end()) {
2286       // Short-circuit the def-use traversal if the symbolic name
2287       // ceases to appear in expressions.
2288       if (!It->second->hasOperand(SymName))
2289         continue;
2290
2291       // SCEVUnknown for a PHI either means that it has an unrecognized
2292       // structure, or it's a PHI that's in the progress of being computed
2293       // by createNodeForPHI.  In the former case, additional loop trip
2294       // count information isn't going to change anything. In the later
2295       // case, createNodeForPHI will perform the necessary updates on its
2296       // own when it gets to that point.
2297       if (!isa<PHINode>(I) || !isa<SCEVUnknown>(It->second))
2298         Scalars.erase(It);
2299       ValuesAtScopes.erase(I);
2300     }
2301
2302     PushDefUseChildren(I, Worklist);
2303   }
2304 }
2305
2306 /// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
2307 /// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
2308 ///
2309 const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
2310   if (PN->getNumIncomingValues() == 2)  // The loops have been canonicalized.
2311     if (const Loop *L = LI->getLoopFor(PN->getParent()))
2312       if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
2313         // If it lives in the loop header, it has two incoming values, one
2314         // from outside the loop, and one from inside.
2315         unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
2316         unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
2317
2318         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
2319         const SCEV *SymbolicName = getUnknown(PN);
2320         assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
2321                "PHI node already processed?");
2322         Scalars.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(PN, this), SymbolicName));
2323
2324         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
2325         // the back-edge.
2326         Value *BEValueV = PN->getIncomingValue(BackEdge);
2327         const SCEV *BEValue = getSCEV(BEValueV);
2328
2329         // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
2330         // has a special value for the first iteration of the loop.
2331
2332         // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
2333         // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
2334         if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
2335           // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
2336           // with a recurrence.
2337           unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
2338           for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2339             if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
2340               if (FoundIndex == e) {
2341                 FoundIndex = i;
2342                 break;
2343               }
2344
2345           if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
2346             // Create an add with everything but the specified operand.
2347             SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
2348             for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2349               if (i != FoundIndex)
2350                 Ops.push_back(Add->getOperand(i));
2351             const SCEV *Accum = getAddExpr(Ops);
2352
2353             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
2354             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
2355             if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
2356                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
2357                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
2358               const SCEV *StartVal =
2359                 getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
2360               const SCEVAddRecExpr *PHISCEV =
2361                 cast<SCEVAddRecExpr>(getAddRecExpr(StartVal, Accum, L));
2362
2363               // If the increment doesn't overflow, then neither the addrec nor the
2364               // post-increment will overflow.
2365               if (const AddOperator *OBO = dyn_cast<AddOperator>(BEValueV))
2366                 if (OBO->getOperand(0) == PN &&
2367                     getSCEV(OBO->getOperand(1)) ==
2368                       PHISCEV->getStepRecurrence(*this)) {
2369                   const SCEVAddRecExpr *PostInc = PHISCEV->getPostIncExpr(*this);
2370                   if (OBO->hasNoUnsignedOverflow()) {
2371                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PHISCEV)
2372                       ->setHasNoUnsignedOverflow(true);
2373                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PostInc)
2374                       ->setHasNoUnsignedOverflow(true);
2375                   }
2376                   if (OBO->hasNoSignedOverflow()) {
2377                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PHISCEV)
2378                       ->setHasNoSignedOverflow(true);
2379                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PostInc)
2380                       ->setHasNoSignedOverflow(true);
2381                   }
2382                 }
2383
2384               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
2385               // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
2386               // entries for the scalars that use the symbolic expression.
2387               ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
2388               Scalars[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
2389               return PHISCEV;
2390             }
2391           }
2392         } else if (const SCEVAddRecExpr *AddRec =
2393                      dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
2394           // Otherwise, this could be a loop like this:
2395           //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
2396           // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
2397           // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
2398           // i really is an addrec evolution.
2399           if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
2400             const SCEV *StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
2401
2402             // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
2403             // initial step of the addrec evolution.
2404             if (StartVal == getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
2405                                             AddRec->getOperand(1))) {
2406               const SCEV *PHISCEV =
2407                  getAddRecExpr(StartVal, AddRec->getOperand(1), L);
2408
2409               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
2410               // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
2411               // entries for the scalars that use the symbolic expression.
2412               ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
2413               Scalars[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
2414               return PHISCEV;
2415             }
2416           }
2417         }
2418
2419         return SymbolicName;
2420       }
2421
2422   // It's tempting to recognize PHIs with a unique incoming value, however
2423   // this leads passes like indvars to break LCSSA form. Fortunately, such
2424   // PHIs are rare, as instcombine zaps them.
2425
2426   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
2427   return getUnknown(PN);
2428 }
2429
2430 /// createNodeForGEP - Expand GEP instructions into add and multiply
2431 /// operations. This allows them to be analyzed by regular SCEV code.
2432 ///
2433 const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForGEP(Operator *GEP) {
2434
2435   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
2436   Value *Base = GEP->getOperand(0);
2437   // Don't attempt to analyze GEPs over unsized objects.
2438   if (!cast<PointerType>(Base->getType())->getElementType()->isSized())
2439     return getUnknown(GEP);
2440   const SCEV *TotalOffset = getIntegerSCEV(0, IntPtrTy);
2441   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2442   for (GetElementPtrInst::op_iterator I = next(GEP->op_begin()),
2443                                       E = GEP->op_end();
2444        I != E; ++I) {
2445     Value *Index = *I;
2446     // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
2447     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
2448       // For a struct, add the member offset.
2449       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
2450       unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
2451       uint64_t Offset = SL.getElementOffset(FieldNo);
2452       TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, getIntegerSCEV(Offset, IntPtrTy));
2453     } else {
2454       // For an array, add the element offset, explicitly scaled.
2455       const SCEV *LocalOffset = getSCEV(Index);
2456       if (!isa<PointerType>(LocalOffset->getType()))
2457         // Getelementptr indicies are signed.
2458         LocalOffset = getTruncateOrSignExtend(LocalOffset, IntPtrTy);
2459       LocalOffset =
2460         getMulExpr(LocalOffset,
2461                    getIntegerSCEV(TD->getTypeAllocSize(*GTI), IntPtrTy));
2462       TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, LocalOffset);
2463     }
2464   }
2465   return getAddExpr(getSCEV(Base), TotalOffset);
2466 }
2467
2468 /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S is
2469 /// guaranteed to end in (at every loop iteration).  It is, at the same time,
2470 /// the minimum number of times S is divisible by 2.  For example, given {4,+,8}
2471 /// it returns 2.  If S is guaranteed to be 0, it returns the bitwidth of S.
2472 uint32_t
2473 ScalarEvolution::GetMinTrailingZeros(const SCEV *S) {
2474   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
2475     return C->getValue()->getValue().countTrailingZeros();
2476
2477   if (const SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S))
2478     return std::min(GetMinTrailingZeros(T->getOperand()),
2479                     (uint32_t)getTypeSizeInBits(T->getType()));
2480
2481   if (const SCEVZeroExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
2482     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
2483     return OpRes == getTypeSizeInBits(E->getOperand()->getType()) ?
2484              getTypeSizeInBits(E->getType()) : OpRes;
2485   }
2486
2487   if (const SCEVSignExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
2488     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
2489     return OpRes == getTypeSizeInBits(E->getOperand()->getType()) ?
2490              getTypeSizeInBits(E->getType()) : OpRes;
2491   }
2492
2493   if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2494     // The result is the min of all operands results.
2495     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
2496     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2497       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
2498     return MinOpRes;
2499   }
2500
2501   if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
2502     // The result is the sum of all operands results.
2503     uint32_t SumOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
2504     uint32_t BitWidth = getTypeSizeInBits(M->getType());
2505     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands();
2506          SumOpRes != BitWidth && i != e; ++i)
2507       SumOpRes = std::min(SumOpRes + GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)),
2508                           BitWidth);
2509     return SumOpRes;
2510   }
2511
2512   if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2513     // The result is the min of all operands results.
2514     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
2515     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2516       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
2517     return MinOpRes;
2518   }
2519
2520   if (const SCEVSMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
2521     // The result is the min of all operands results.
2522     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
2523     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2524       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
2525     return MinOpRes;
2526   }
2527
2528   if (const SCEVUMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
2529     // The result is the min of all operands results.
2530     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
2531     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2532       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
2533     return MinOpRes;
2534   }
2535
2536   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2537     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
2538     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2539     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2540     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
2541     ComputeMaskedBits(U->getValue(), Mask, Zeros, Ones);
2542     return Zeros.countTrailingOnes();
2543   }
2544
2545   // SCEVUDivExpr
2546   return 0;
2547 }
2548
2549 /// getUnsignedRange - Determine the unsigned range for a particular SCEV.
2550 ///
2551 ConstantRange
2552 ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
2553
2554   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
2555     return ConstantRange(C->getValue()->getValue());
2556
2557   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2558     ConstantRange X = getUnsignedRange(Add->getOperand(0));
2559     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2560       X = X.add(getUnsignedRange(Add->getOperand(i)));
2561     return X;
2562   }
2563
2564   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
2565     ConstantRange X = getUnsignedRange(Mul->getOperand(0));
2566     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
2567       X = X.multiply(getUnsignedRange(Mul->getOperand(i)));
2568     return X;
2569   }
2570
2571   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
2572     ConstantRange X = getUnsignedRange(SMax->getOperand(0));
2573     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2574       X = X.smax(getUnsignedRange(SMax->getOperand(i)));
2575     return X;
2576   }
2577
2578   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
2579     ConstantRange X = getUnsignedRange(UMax->getOperand(0));
2580     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2581       X = X.umax(getUnsignedRange(UMax->getOperand(i)));
2582     return X;
2583   }
2584
2585   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
2586     ConstantRange X = getUnsignedRange(UDiv->getLHS());
2587     ConstantRange Y = getUnsignedRange(UDiv->getRHS());
2588     return X.udiv(Y);
2589   }
2590
2591   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
2592     ConstantRange X = getUnsignedRange(ZExt->getOperand());
2593     return X.zeroExtend(cast<IntegerType>(ZExt->getType())->getBitWidth());
2594   }
2595
2596   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
2597     ConstantRange X = getUnsignedRange(SExt->getOperand());
2598     return X.signExtend(cast<IntegerType>(SExt->getType())->getBitWidth());
2599   }
2600
2601   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
2602     ConstantRange X = getUnsignedRange(Trunc->getOperand());
2603     return X.truncate(cast<IntegerType>(Trunc->getType())->getBitWidth());
2604   }
2605
2606   ConstantRange FullSet(getTypeSizeInBits(S->getType()), true);
2607
2608   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2609     const SCEV *T = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2610     const SCEVConstant *Trip = dyn_cast<SCEVConstant>(T);
2611     if (!Trip) return FullSet;
2612
2613     // TODO: non-affine addrec
2614     if (AddRec->isAffine()) {
2615       const Type *Ty = AddRec->getType();
2616       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2617       if (getTypeSizeInBits(MaxBECount->getType()) <= getTypeSizeInBits(Ty)) {
2618         MaxBECount = getNoopOrZeroExtend(MaxBECount, Ty);
2619
2620         const SCEV *Start = AddRec->getStart();
2621         const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
2622         const SCEV *End = AddRec->evaluateAtIteration(MaxBECount, *this);
2623
2624         // Check for overflow.
2625         // TODO: This is very conservative.
2626         if (!(Step->isOne() &&
2627               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_ULT, Start, End)) &&
2628             !(Step->isAllOnesValue() &&
2629               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_UGT, Start, End)))
2630           return FullSet;
2631
2632         ConstantRange StartRange = getUnsignedRange(Start);
2633         ConstantRange EndRange = getUnsignedRange(End);
2634         APInt Min = APIntOps::umin(StartRange.getUnsignedMin(),
2635                                    EndRange.getUnsignedMin());
2636         APInt Max = APIntOps::umax(StartRange.getUnsignedMax(),
2637                                    EndRange.getUnsignedMax());
2638         if (Min.isMinValue() && Max.isMaxValue())
2639           return FullSet;
2640         return ConstantRange(Min, Max+1);
2641       }
2642     }
2643   }
2644
2645   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2646     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
2647     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2648     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2649     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
2650     ComputeMaskedBits(U->getValue(), Mask, Zeros, Ones, TD);
2651     if (Ones == ~Zeros + 1)
2652       return FullSet;
2653     return ConstantRange(Ones, ~Zeros + 1);
2654   }
2655
2656   return FullSet;
2657 }
2658
2659 /// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
2660 ///
2661 ConstantRange
2662 ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
2663
2664   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
2665     return ConstantRange(C->getValue()->getValue());
2666
2667   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2668     ConstantRange X = getSignedRange(Add->getOperand(0));
2669     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2670       X = X.add(getSignedRange(Add->getOperand(i)));
2671     return X;
2672   }
2673
2674   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
2675     ConstantRange X = getSignedRange(Mul->getOperand(0));
2676     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
2677       X = X.multiply(getSignedRange(Mul->getOperand(i)));
2678     return X;
2679   }
2680
2681   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
2682     ConstantRange X = getSignedRange(SMax->getOperand(0));
2683     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2684       X = X.smax(getSignedRange(SMax->getOperand(i)));
2685     return X;
2686   }
2687
2688   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
2689     ConstantRange X = getSignedRange(UMax->getOperand(0));
2690     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2691       X = X.umax(getSignedRange(UMax->getOperand(i)));
2692     return X;
2693   }
2694
2695   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
2696     ConstantRange X = getSignedRange(UDiv->getLHS());
2697     ConstantRange Y = getSignedRange(UDiv->getRHS());
2698     return X.udiv(Y);
2699   }
2700
2701   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
2702     ConstantRange X = getSignedRange(ZExt->getOperand());
2703     return X.zeroExtend(cast<IntegerType>(ZExt->getType())->getBitWidth());
2704   }
2705
2706   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
2707     ConstantRange X = getSignedRange(SExt->getOperand());
2708     return X.signExtend(cast<IntegerType>(SExt->getType())->getBitWidth());
2709   }
2710
2711   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
2712     ConstantRange X = getSignedRange(Trunc->getOperand());
2713     return X.truncate(cast<IntegerType>(Trunc->getType())->getBitWidth());
2714   }
2715
2716   ConstantRange FullSet(getTypeSizeInBits(S->getType()), true);
2717
2718   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2719     const SCEV *T = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2720     const SCEVConstant *Trip = dyn_cast<SCEVConstant>(T);
2721     if (!Trip) return FullSet;
2722
2723     // TODO: non-affine addrec
2724     if (AddRec->isAffine()) {
2725       const Type *Ty = AddRec->getType();
2726       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2727       if (getTypeSizeInBits(MaxBECount->getType()) <= getTypeSizeInBits(Ty)) {
2728         MaxBECount = getNoopOrZeroExtend(MaxBECount, Ty);
2729
2730         const SCEV *Start = AddRec->getStart();
2731         const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
2732         const SCEV *End = AddRec->evaluateAtIteration(MaxBECount, *this);
2733
2734         // Check for overflow.
2735         // TODO: This is very conservative.
2736         if (!(Step->isOne() &&
2737               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SLT, Start, End)) &&
2738             !(Step->isAllOnesValue() &&
2739               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SGT, Start, End)))
2740           return FullSet;
2741
2742         ConstantRange StartRange = getSignedRange(Start);
2743         ConstantRange EndRange = getSignedRange(End);
2744         APInt Min = APIntOps::smin(StartRange.getSignedMin(),
2745                                    EndRange.getSignedMin());
2746         APInt Max = APIntOps::smax(StartRange.getSignedMax(),
2747                                    EndRange.getSignedMax());
2748         if (Min.isMinSignedValue() && Max.isMaxSignedValue())
2749           return FullSet;
2750         return ConstantRange(Min, Max+1);
2751       }
2752     }
2753   }
2754
2755   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2756     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
2757     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2758     unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), TD);
2759     if (NS == 1)
2760       return FullSet;
2761     return
2762       ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(BitWidth).ashr(NS - 1),
2763                     APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(NS - 1)+1);
2764   }
2765
2766   return FullSet;
2767 }
2768
2769 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
2770 /// Analyze the expression.
2771 ///
2772 const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
2773   if (!isSCEVable(V->getType()))
2774     return getUnknown(V);
2775
2776   unsigned Opcode = Instruction::UserOp1;
2777   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2778     Opcode = I->getOpcode();
2779   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
2780     Opcode = CE->getOpcode();
2781   else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2782     return getConstant(CI);
2783   else if (isa<ConstantPointerNull>(V))
2784     return getIntegerSCEV(0, V->getType());
2785   else if (isa<UndefValue>(V))
2786     return getIntegerSCEV(0, V->getType());
2787   else
2788     return getUnknown(V);
2789
2790   Operator *U = cast<Operator>(V);
2791   switch (Opcode) {
2792   case Instruction::Add:
2793     return getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2794                       getSCEV(U->getOperand(1)));
2795   case Instruction::Mul:
2796     return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2797                       getSCEV(U->getOperand(1)));
2798   case Instruction::UDiv:
2799     return getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2800                        getSCEV(U->getOperand(1)));
2801   case Instruction::Sub:
2802     return getMinusSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)),
2803                         getSCEV(U->getOperand(1)));
2804   case Instruction::And:
2805     // For an expression like x&255 that merely masks off the high bits,
2806     // use zext(trunc(x)) as the SCEV expression.
2807     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2808       if (CI->isNullValue())
2809         return getSCEV(U->getOperand(1));
2810       if (CI->isAllOnesValue())
2811         return getSCEV(U->getOperand(0));
2812       const APInt &A = CI->getValue();
2813
2814       // Instcombine's ShrinkDemandedConstant may strip bits out of
2815       // constants, obscuring what would otherwise be a low-bits mask.
2816       // Use ComputeMaskedBits to compute what ShrinkDemandedConstant
2817       // knew about to reconstruct a low-bits mask value.
2818       unsigned LZ = A.countLeadingZeros();
2819       unsigned BitWidth = A.getBitWidth();
2820       APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2821       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2822       ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), AllOnes, KnownZero, KnownOne, TD);
2823
2824       APInt EffectiveMask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - LZ);
2825
2826       if (LZ != 0 && !((~A & ~KnownZero) & EffectiveMask))
2827         return
2828           getZeroExtendExpr(getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2829                                             IntegerType::get(BitWidth - LZ)),
2830                             U->getType());
2831     }
2832     break;
2833
2834   case Instruction::Or:
2835     // If the RHS of the Or is a constant, we may have something like:
2836     // X*4+1 which got turned into X*4|1.  Handle this as an Add so loop
2837     // optimizations will transparently handle this case.
2838     //
2839     // In order for this transformation to be safe, the LHS must be of the
2840     // form X*(2^n) and the Or constant must be less than 2^n.
2841     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2842       const SCEV *LHS = getSCEV(U->getOperand(0));
2843       const APInt &CIVal = CI->getValue();
2844       if (GetMinTrailingZeros(LHS) >=
2845           (CIVal.getBitWidth() - CIVal.countLeadingZeros()))
2846         return getAddExpr(LHS, getSCEV(U->getOperand(1)));
2847     }
2848     break;
2849   case Instruction::Xor:
2850     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2851       // If the RHS of the xor is a signbit, then this is just an add.
2852       // Instcombine turns add of signbit into xor as a strength reduction step.
2853       if (CI->getValue().isSignBit())
2854         return getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2855                           getSCEV(U->getOperand(1)));
2856
2857       // If the RHS of xor is -1, then this is a not operation.
2858       if (CI->isAllOnesValue())
2859         return getNotSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)));
2860
2861       // Model xor(and(x, C), C) as and(~x, C), if C is a low-bits mask.
2862       // This is a variant of the check for xor with -1, and it handles
2863       // the case where instcombine has trimmed non-demanded bits out
2864       // of an xor with -1.
2865       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(U->getOperand(0)))
2866         if (ConstantInt *LCI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
2867           if (BO->getOpcode() == Instruction::And &&
2868               LCI->getValue() == CI->getValue())
2869             if (const SCEVZeroExtendExpr *Z =
2870                   dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(getSCEV(U->getOperand(0)))) {
2871               const Type *UTy = U->getType();
2872               const SCEV *Z0 = Z->getOperand();
2873               const Type *Z0Ty = Z0->getType();
2874               unsigned Z0TySize = getTypeSizeInBits(Z0Ty);
2875
2876               // If C is a low-bits mask, the zero extend is zerving to
2877               // mask off the high bits. Complement the operand and
2878               // re-apply the zext.
2879               if (APIntOps::isMask(Z0TySize, CI->getValue()))
2880                 return getZeroExtendExpr(getNotSCEV(Z0), UTy);
2881
2882               // If C is a single bit, it may be in the sign-bit position
2883               // before the zero-extend. In this case, represent the xor
2884               // using an add, which is equivalent, and re-apply the zext.
2885               APInt Trunc = APInt(CI->getValue()).trunc(Z0TySize);
2886               if (APInt(Trunc).zext(getTypeSizeInBits(UTy)) == CI->getValue() &&
2887                   Trunc.isSignBit())
2888                 return getZeroExtendExpr(getAddExpr(Z0, getConstant(Trunc)),
2889                                          UTy);
2890             }
2891     }
2892     break;
2893
2894   case Instruction::Shl:
2895     // Turn shift left of a constant amount into a multiply.
2896     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2897       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
2898       Constant *X = ConstantInt::get(getContext(),
2899         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
2900       return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
2901     }
2902     break;
2903
2904   case Instruction::LShr:
2905     // Turn logical shift right of a constant into a unsigned divide.
2906     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2907       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
2908       Constant *X = ConstantInt::get(getContext(),
2909         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
2910       return getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
2911     }
2912     break;
2913
2914   case Instruction::AShr:
2915     // For a two-shift sext-inreg, use sext(trunc(x)) as the SCEV expression.
2916     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1)))
2917       if (Instruction *L = dyn_cast<Instruction>(U->getOperand(0)))
2918         if (L->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2919             L->getOperand(1) == U->getOperand(1)) {
2920           unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2921           uint64_t Amt = BitWidth - CI->getZExtValue();
2922           if (Amt == BitWidth)
2923             return getSCEV(L->getOperand(0));       // shift by zero --> noop
2924           if (Amt > BitWidth)
2925             return getIntegerSCEV(0, U->getType()); // value is undefined
2926           return
2927             getSignExtendExpr(getTruncateExpr(getSCEV(L->getOperand(0)),
2928                                                       IntegerType::get(Amt)),
2929                                  U->getType());
2930         }
2931     break;
2932
2933   case Instruction::Trunc:
2934     return getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
2935
2936   case Instruction::ZExt:
2937     return getZeroExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
2938
2939   case Instruction::SExt:
2940     return getSignExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
2941
2942   case Instruction::BitCast:
2943     // BitCasts are no-op casts so we just eliminate the cast.
2944     if (isSCEVable(U->getType()) && isSCEVable(U->getOperand(0)->getType()))
2945       return getSCEV(U->getOperand(0));
2946     break;
2947
2948     // It's tempting to handle inttoptr and ptrtoint, however this can
2949     // lead to pointer expressions which cannot be expanded to GEPs
2950     // (because they may overflow). For now, the only pointer-typed
2951     // expressions we handle are GEPs and address literals.
2952
2953   case Instruction::GetElementPtr:
2954     if (!TD) break; // Without TD we can't analyze pointers.
2955     return createNodeForGEP(U);
2956
2957   case Instruction::PHI:
2958     return createNodeForPHI(cast<PHINode>(U));
2959
2960   case Instruction::Select:
2961     // This could be a smax or umax that was lowered earlier.
2962     // Try to recover it.
2963     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U->getOperand(0))) {
2964       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
2965       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
2966       switch (ICI->getPredicate()) {
2967       case ICmpInst::ICMP_SLT:
2968       case ICmpInst::ICMP_SLE:
2969         std::swap(LHS, RHS);
2970         // fall through
2971       case ICmpInst::ICMP_SGT:
2972       case ICmpInst::ICMP_SGE:
2973         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
2974           return getSMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2975         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
2976           return getSMinExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2977         break;
2978       case ICmpInst::ICMP_ULT:
2979       case ICmpInst::ICMP_ULE:
2980         std::swap(LHS, RHS);
2981         // fall through
2982       case ICmpInst::ICMP_UGT:
2983       case ICmpInst::ICMP_UGE:
2984         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
2985           return getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2986         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
2987           return getUMinExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2988         break;
2989       case ICmpInst::ICMP_NE:
2990         // n != 0 ? n : 1  ->  umax(n, 1)
2991         if (LHS == U->getOperand(1) &&
2992             isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)) &&
2993             cast<ConstantInt>(U->getOperand(2))->isOne() &&
2994             isa<ConstantInt>(RHS) &&
2995             cast<ConstantInt>(RHS)->isZero())
2996           return getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(U->getOperand(2)));
2997         break;
2998       case ICmpInst::ICMP_EQ:
2999         // n == 0 ? 1 : n  ->  umax(n, 1)
3000         if (LHS == U->getOperand(2) &&
3001             isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
3002             cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))->isOne() &&
3003             isa<ConstantInt>(RHS) &&
3004             cast<ConstantInt>(RHS)->isZero())
3005           return getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(U->getOperand(1)));
3006         break;
3007       default:
3008         break;
3009       }
3010     }
3011
3012   default: // We cannot analyze this expression.
3013     break;
3014   }
3015
3016   return getUnknown(V);
3017 }
3018
3019
3020
3021 //===----------------------------------------------------------------------===//
3022 //                   Iteration Count Computation Code
3023 //
3024
3025 /// getBackedgeTakenCount - If the specified loop has a predictable
3026 /// backedge-taken count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute
3027 /// object. The backedge-taken count is the number of times the loop header
3028 /// will be branched to from within the loop. This is one less than the
3029 /// trip count of the loop, since it doesn't count the first iteration,
3030 /// when the header is branched to from outside the loop.
3031 ///
3032 /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
3033 /// loop-invariant backedge-taken count (see
3034 /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
3035 ///
3036 const SCEV *ScalarEvolution::getBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3037   return getBackedgeTakenInfo(L).Exact;
3038 }
3039
3040 /// getMaxBackedgeTakenCount - Similar to getBackedgeTakenCount, except
3041 /// return the least SCEV value that is known never to be less than the
3042 /// actual backedge taken count.
3043 const SCEV *ScalarEvolution::getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3044   return getBackedgeTakenInfo(L).Max;
3045 }
3046
3047 /// PushLoopPHIs - Push PHI nodes in the header of the given loop
3048 /// onto the given Worklist.
3049 static void
3050 PushLoopPHIs(const Loop *L, SmallVectorImpl<Instruction *> &Worklist) {
3051   BasicBlock *Header = L->getHeader();
3052
3053   // Push all Loop-header PHIs onto the Worklist stack.
3054   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin();
3055        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
3056     Worklist.push_back(PN);
3057 }
3058
3059 const ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo &
3060 ScalarEvolution::getBackedgeTakenInfo(const Loop *L) {
3061   // Initially insert a CouldNotCompute for this loop. If the insertion
3062   // succeeds, procede to actually compute a backedge-taken count and
3063   // update the value. The temporary CouldNotCompute value tells SCEV
3064   // code elsewhere that it shouldn't attempt to request a new
3065   // backedge-taken count, which could result in infinite recursion.
3066   std::pair<std::map<const Loop*, BackedgeTakenInfo>::iterator, bool> Pair =
3067     BackedgeTakenCounts.insert(std::make_pair(L, getCouldNotCompute()));
3068   if (Pair.second) {
3069     BackedgeTakenInfo ItCount = ComputeBackedgeTakenCount(L);
3070     if (ItCount.Exact != getCouldNotCompute()) {
3071       assert(ItCount.Exact->isLoopInvariant(L) &&
3072              ItCount.Max->isLoopInvariant(L) &&
3073              "Computed trip count isn't loop invariant for loop!");
3074       ++NumTripCountsComputed;
3075
3076       // Update the value in the map.
3077       Pair.first->second = ItCount;
3078     } else {
3079       if (ItCount.Max != getCouldNotCompute())
3080         // Update the value in the map.
3081         Pair.first->second = ItCount;
3082       if (isa<PHINode>(L->getHeader()->begin()))
3083         // Only count loops that have phi nodes as not being computable.
3084         ++NumTripCountsNotComputed;
3085     }
3086
3087     // Now that we know more about the trip count for this loop, forget any
3088     // existing SCEV values for PHI nodes in this loop since they are only
3089     // conservative estimates made without the benefit of trip count
3090     // information. This is similar to the code in
3091     // forgetLoopBackedgeTakenCount, except that it handles SCEVUnknown PHI
3092     // nodes specially.
3093     if (ItCount.hasAnyInfo()) {
3094       SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
3095       PushLoopPHIs(L, Worklist);
3096
3097       SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
3098       while (!Worklist.empty()) {
3099         Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
3100         if (!Visited.insert(I)) continue;
3101
3102         std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV*>::iterator It =
3103           Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
3104         if (It != Scalars.end()) {
3105           // SCEVUnknown for a PHI either means that it has an unrecognized
3106           // structure, or it's a PHI that's in the progress of being computed
3107           // by createNodeForPHI.  In the former case, additional loop trip
3108           // count information isn't going to change anything. In the later
3109           // case, createNodeForPHI will perform the necessary updates on its
3110           // own when it gets to that point.
3111           if (!isa<PHINode>(I) || !isa<SCEVUnknown>(It->second))
3112             Scalars.erase(It);
3113           ValuesAtScopes.erase(I);
3114           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
3115             ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
3116         }
3117
3118         PushDefUseChildren(I, Worklist);
3119       }
3120     }
3121   }
3122   return Pair.first->second;
3123 }
3124
3125 /// forgetLoopBackedgeTakenCount - This method should be called by the
3126 /// client when it has changed a loop in a way that may effect
3127 /// ScalarEvolution's ability to compute a trip count, or if the loop
3128 /// is deleted.
3129 void ScalarEvolution::forgetLoopBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3130   BackedgeTakenCounts.erase(L);
3131
3132   SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
3133   PushLoopPHIs(L, Worklist);
3134
3135   SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
3136   while (!Worklist.empty()) {
3137     Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
3138     if (!Visited.insert(I)) continue;
3139
3140     std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV*>::iterator It =
3141       Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
3142     if (It != Scalars.end()) {
3143       Scalars.erase(It);
3144       ValuesAtScopes.erase(I);
3145       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
3146         ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
3147     }
3148
3149     PushDefUseChildren(I, Worklist);
3150   }
3151 }
3152
3153 /// ComputeBackedgeTakenCount - Compute the number of times the backedge
3154 /// of the specified loop will execute.
3155 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3156 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3157   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
3158   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
3159
3160   // Examine all exits and pick the most conservative values.
3161   const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
3162   const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
3163   bool CouldNotComputeBECount = false;
3164   for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
3165     BackedgeTakenInfo NewBTI =
3166       ComputeBackedgeTakenCountFromExit(L, ExitingBlocks[i]);
3167
3168     if (NewBTI.Exact == getCouldNotCompute()) {
3169       // We couldn't compute an exact value for this exit, so
3170       // we won't be able to compute an exact value for the loop.
3171       CouldNotComputeBECount = true;
3172       BECount = getCouldNotCompute();
3173     } else if (!CouldNotComputeBECount) {
3174       if (BECount == getCouldNotCompute())
3175         BECount = NewBTI.Exact;
3176       else
3177         BECount = getUMinFromMismatchedTypes(BECount, NewBTI.Exact);
3178     }
3179     if (MaxBECount == getCouldNotCompute())
3180       MaxBECount = NewBTI.Max;
3181     else if (NewBTI.Max != getCouldNotCompute())
3182       MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(MaxBECount, NewBTI.Max);
3183   }
3184
3185   return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
3186 }
3187
3188 /// ComputeBackedgeTakenCountFromExit - Compute the number of times the backedge
3189 /// of the specified loop will execute if it exits via the specified block.
3190 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3191 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExit(const Loop *L,
3192                                                    BasicBlock *ExitingBlock) {
3193
3194   // Okay, we've chosen an exiting block.  See what condition causes us to
3195   // exit at this block.
3196   //
3197   // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
3198   BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
3199   if (ExitBr == 0) return getCouldNotCompute();
3200   assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
3201
3202   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
3203   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
3204   // time through the loop.  If not, then the execution count of the branch will
3205   // not be equal to the trip count of the loop.
3206   //
3207   // Currently we check for this by checking to see if the Exit branch goes to
3208   // the loop header.  If so, we know it will always execute the same number of
3209   // times as the loop.  We also handle the case where the exit block *is* the
3210   // loop header.  This is common for un-rotated loops.
3211   //
3212   // If both of those tests fail, walk up the unique predecessor chain to the
3213   // header, stopping if there is an edge that doesn't exit the loop. If the
3214   // header is reached, the execution count of the branch will be equal to the
3215   // trip count of the loop.
3216   //
3217   //  More extensive analysis could be done to handle more cases here.
3218   //
3219   if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
3220       ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
3221       ExitBr->getParent() != L->getHeader()) {
3222     // The simple checks failed, try climbing the unique predecessor chain
3223     // up to the header.
3224     bool Ok = false;
3225     for (BasicBlock *BB = ExitBr->getParent(); BB; ) {
3226       BasicBlock *Pred = BB->getUniquePredecessor();
3227       if (!Pred)
3228         return getCouldNotCompute();
3229       TerminatorInst *PredTerm = Pred->getTerminator();
3230       for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
3231         BasicBlock *PredSucc = PredTerm->getSuccessor(i);
3232         if (PredSucc == BB)
3233           continue;
3234         // If the predecessor has a successor that isn't BB and isn't
3235         // outside the loop, assume the worst.
3236         if (L->contains(PredSucc))
3237           return getCouldNotCompute();
3238       }
3239       if (Pred == L->getHeader()) {
3240         Ok = true;
3241         break;
3242       }
3243       BB = Pred;
3244     }
3245     if (!Ok)
3246       return getCouldNotCompute();
3247   }
3248
3249   // Procede to the next level to examine the exit condition expression.
3250   return ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, ExitBr->getCondition(),
3251                                                ExitBr->getSuccessor(0),
3252                                                ExitBr->getSuccessor(1));
3253 }
3254
3255 /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond - Compute the number of times the
3256 /// backedge of the specified loop will execute if its exit condition
3257 /// were a conditional branch of ExitCond, TBB, and FBB.
3258 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3259 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(const Loop *L,
3260                                                        Value *ExitCond,
3261                                                        BasicBlock *TBB,
3262                                                        BasicBlock *FBB) {
3263   // Check if the controlling expression for this loop is an And or Or.
3264   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(ExitCond)) {
3265     if (BO->getOpcode() == Instruction::And) {
3266       // Recurse on the operands of the and.
3267       BackedgeTakenInfo BTI0 =
3268         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(0), TBB, FBB);
3269       BackedgeTakenInfo BTI1 =
3270         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(1), TBB, FBB);
3271       const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
3272       const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
3273       if (L->contains(TBB)) {
3274         // Both conditions must be true for the loop to continue executing.
3275         // Choose the less conservative count.
3276         if (BTI0.Exact == getCouldNotCompute() ||
3277             BTI1.Exact == getCouldNotCompute())
3278           BECount = getCouldNotCompute();
3279         else
3280           BECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3281         if (BTI0.Max == getCouldNotCompute())
3282           MaxBECount = BTI1.Max;
3283         else if (BTI1.Max == getCouldNotCompute())
3284           MaxBECount = BTI0.Max;
3285         else
3286           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3287       } else {
3288         // Both conditions must be true for the loop to exit.
3289         assert(L->contains(FBB) && "Loop block has no successor in loop!");
3290         if (BTI0.Exact != getCouldNotCompute() &&
3291             BTI1.Exact != getCouldNotCompute())
3292           BECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3293         if (BTI0.Max != getCouldNotCompute() &&
3294             BTI1.Max != getCouldNotCompute())
3295           MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3296       }
3297
3298       return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
3299     }
3300     if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
3301       // Recurse on the operands of the or.
3302       BackedgeTakenInfo BTI0 =
3303         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(0), TBB, FBB);
3304       BackedgeTakenInfo BTI1 =
3305         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(1), TBB, FBB);
3306       const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
3307       const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
3308       if (L->contains(FBB)) {
3309         // Both conditions must be false for the loop to continue executing.
3310         // Choose the less conservative count.
3311         if (BTI0.Exact == getCouldNotCompute() ||
3312             BTI1.Exact == getCouldNotCompute())
3313           BECount = getCouldNotCompute();
3314         else
3315           BECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3316         if (BTI0.Max == getCouldNotCompute())
3317           MaxBECount = BTI1.Max;
3318         else if (BTI1.Max == getCouldNotCompute())
3319           MaxBECount = BTI0.Max;
3320         else
3321           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3322       } else {
3323         // Both conditions must be false for the loop to exit.
3324         assert(L->contains(TBB) && "Loop block has no successor in loop!");
3325         if (BTI0.Exact != getCouldNotCompute() &&
3326             BTI1.Exact != getCouldNotCompute())
3327           BECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3328         if (BTI0.Max != getCouldNotCompute() &&
3329             BTI1.Max != getCouldNotCompute())
3330           MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3331       }
3332
3333       return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
3334     }
3335   }
3336
3337   // With an icmp, it may be feasible to compute an exact backedge-taken count.
3338   // Procede to the next level to examine the icmp.
3339   if (ICmpInst *ExitCondICmp = dyn_cast<ICmpInst>(ExitCond))
3340     return ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(L, ExitCondICmp, TBB, FBB);
3341
3342   // If it's not an integer or pointer comparison then compute it the hard way.
3343   return ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(L, ExitCond, !L->contains(TBB));
3344 }
3345
3346 /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp - Compute the number of times the
3347 /// backedge of the specified loop will execute if its exit condition
3348 /// were a conditional branch of the ICmpInst ExitCond, TBB, and FBB.
3349 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3350 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(const Loop *L,
3351                                                            ICmpInst *ExitCond,
3352                                                            BasicBlock *TBB,
3353                                                            BasicBlock *FBB) {
3354
3355   // If the condition was exit on true, convert the condition to exit on false
3356   ICmpInst::Predicate Cond;
3357   if (!L->contains(FBB))
3358     Cond = ExitCond->getPredicate();
3359   else
3360     Cond = ExitCond->getInversePredicate();
3361
3362   // Handle common loops like: for (X = "string"; *X; ++X)
3363   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(ExitCond->getOperand(0)))
3364     if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(ExitCond->getOperand(1))) {
3365       const SCEV *ItCnt =
3366         ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(LI, RHS, L, Cond);
3367       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(ItCnt)) {
3368         unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(ItCnt->getType());
3369         return BackedgeTakenInfo(ItCnt,
3370                                  isa<SCEVConstant>(ItCnt) ? ItCnt :
3371                                    getConstant(APInt::getMaxValue(BitWidth)-1));
3372       }
3373     }
3374
3375   const SCEV *LHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(0));
3376   const SCEV *RHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(1));
3377
3378   // Try to evaluate any dependencies out of the loop.
3379   LHS = getSCEVAtScope(LHS, L);
3380   RHS = getSCEVAtScope(RHS, L);
3381
3382   // At this point, we would like to compute how many iterations of the
3383   // loop the predicate will return true for these inputs.
3384   if (LHS->isLoopInvariant(L) && !RHS->isLoopInvariant(L)) {
3385     // If there is a loop-invariant, force it into the RHS.
3386     std::swap(LHS, RHS);
3387     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
3388   }
3389
3390   // If we have a comparison of a chrec against a constant, try to use value
3391   // ranges to answer this query.
3392   if (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS))
3393     if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
3394       if (AddRec->getLoop() == L) {
3395         // Form the constant range.
3396         ConstantRange CompRange(
3397             ICmpInst::makeConstantRange(Cond, RHSC->getValue()->getValue()));
3398
3399         const SCEV *Ret = AddRec->getNumIterationsInRange(CompRange, *this);
3400         if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Ret)) return Ret;
3401       }
3402
3403   switch (Cond) {
3404   case ICmpInst::ICMP_NE: {                     // while (X != Y)
3405     // Convert to: while (X-Y != 0)
3406     const SCEV *TC = HowFarToZero(getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
3407     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
3408     break;
3409   }
3410   case ICmpInst::ICMP_EQ: {
3411     // Convert to: while (X-Y == 0)           // while (X == Y)
3412     const SCEV *TC = HowFarToNonZero(getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
3413     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
3414     break;
3415   }
3416   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
3417     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, true);
3418     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3419     break;
3420   }
3421   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
3422     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(getNotSCEV(LHS),
3423                                              getNotSCEV(RHS), L, true);
3424     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3425     break;
3426   }
3427   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
3428     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, false);
3429     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3430     break;
3431   }
3432   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
3433     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(getNotSCEV(LHS),
3434                                              getNotSCEV(RHS), L, false);
3435     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3436     break;
3437   }
3438   default:
3439 #if 0
3440     errs() << "ComputeBackedgeTakenCount ";
3441     if (ExitCond->getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
3442       errs() << "[unsigned] ";
3443     errs() << *LHS << "   "
3444          << Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp)
3445          << "   " << *RHS << "\n";
3446 #endif
3447     break;
3448   }
3449   return
3450     ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(L, ExitCond, !L->contains(TBB));
3451 }
3452
3453 static ConstantInt *
3454 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ConstantInt *C,
3455                                 ScalarEvolution &SE) {
3456   const SCEV *InVal = SE.getConstant(C);
3457   const SCEV *Val = AddRec->evaluateAtIteration(InVal, SE);
3458   assert(isa<SCEVConstant>(Val) &&
3459          "Evaluation of SCEV at constant didn't fold correctly?");
3460   return cast<SCEVConstant>(Val)->getValue();
3461 }
3462
3463 /// GetAddressedElementFromGlobal - Given a global variable with an initializer
3464 /// and a GEP expression (missing the pointer index) indexing into it, return
3465 /// the addressed element of the initializer or null if the index expression is
3466 /// invalid.
3467 static Constant *
3468 GetAddressedElementFromGlobal(LLVMContext &Context, GlobalVariable *GV,
3469                               const std::vector<ConstantInt*> &Indices) {
3470   Constant *Init = GV->getInitializer();
3471   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
3472     uint64_t Idx = Indices[i]->getZExtValue();
3473     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
3474       assert(Idx < CS->getNumOperands() && "Bad struct index!");
3475       Init = cast<Constant>(CS->getOperand(Idx));
3476     } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
3477       if (Idx >= CA->getNumOperands()) return 0;  // Bogus program
3478       Init = cast<Constant>(CA->getOperand(Idx));
3479     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
3480       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
3481         assert(Idx < STy->getNumElements() && "Bad struct index!");
3482         Init = Context.getNullValue(STy->getElementType(Idx));
3483       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Init->getType())) {
3484         if (Idx >= ATy->getNumElements()) return 0;  // Bogus program
3485         Init = Context.getNullValue(ATy->getElementType());
3486       } else {
3487         llvm_unreachable("Unknown constant aggregate type!");
3488       }
3489       return 0;
3490     } else {
3491       return 0; // Unknown initializer type
3492     }
3493   }
3494   return Init;
3495 }
3496
3497 /// ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount - Given an exit condition of
3498 /// 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the backedge
3499 /// execution count.
3500 const SCEV *
3501 ScalarEvolution::ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(
3502                                                 LoadInst *LI,
3503                                                 Constant *RHS,
3504                                                 const Loop *L,
3505                                                 ICmpInst::Predicate predicate) {
3506   if (LI->isVolatile()) return getCouldNotCompute();
3507
3508   // Check to see if the loaded pointer is a getelementptr of a global.
3509   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0));
3510   if (!GEP) return getCouldNotCompute();
3511
3512   // Make sure that it is really a constant global we are gepping, with an
3513   // initializer, and make sure the first IDX is really 0.
3514   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
3515   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer() ||
3516       GEP->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEP->getOperand(1)) ||
3517       !cast<Constant>(GEP->getOperand(1))->isNullValue())
3518     return getCouldNotCompute();
3519
3520   // Okay, we allow one non-constant index into the GEP instruction.
3521   Value *VarIdx = 0;
3522   std::vector<ConstantInt*> Indexes;
3523   unsigned VarIdxNum = 0;
3524   for (unsigned i = 2, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
3525     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
3526       Indexes.push_back(CI);
3527     } else if (!isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
3528       if (VarIdx) return getCouldNotCompute();  // Multiple non-constant idx's.
3529       VarIdx = GEP->getOperand(i);
3530       VarIdxNum = i-2;
3531       Indexes.push_back(0);
3532     }
3533
3534   // Okay, we know we have a (load (gep GV, 0, X)) comparison with a constant.
3535   // Check to see if X is a loop variant variable value now.
3536   const SCEV *Idx = getSCEV(VarIdx);
3537   Idx = getSCEVAtScope(Idx, L);
3538
3539   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
3540   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
3541   const SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
3542   if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
3543       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
3544       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
3545     return getCouldNotCompute();
3546
3547   unsigned MaxSteps = MaxBruteForceIterations;
3548   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxSteps; ++IterationNum) {
3549     ConstantInt *ItCst = ConstantInt::get(
3550                            cast<IntegerType>(IdxExpr->getType()), IterationNum);
3551     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(IdxExpr, ItCst, *this);
3552
3553     // Form the GEP offset.
3554     Indexes[VarIdxNum] = Val;
3555
3556     Constant *Result = GetAddressedElementFromGlobal(getContext(), GV, Indexes);
3557     if (Result == 0) break;  // Cannot compute!
3558
3559     // Evaluate the condition for this iteration.
3560     Result = ConstantExpr::getICmp(predicate, Result, RHS);
3561     if (!isa<ConstantInt>(Result)) break;  // Couldn't decide for sure
3562     if (cast<ConstantInt>(Result)->getValue().isMinValue()) {
3563 #if 0
3564       errs() << "\n***\n*** Computed loop count " << *ItCst
3565              << "\n*** From global " << *GV << "*** BB: " << *L->getHeader()
3566              << "***\n";
3567 #endif
3568       ++NumArrayLenItCounts;
3569       return getConstant(ItCst);   // Found terminating iteration!
3570     }
3571   }
3572   return getCouldNotCompute();
3573 }
3574
3575
3576 /// CanConstantFold - Return true if we can constant fold an instruction of the
3577 /// specified type, assuming that all operands were constants.
3578 static bool CanConstantFold(const Instruction *I) {
3579   if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
3580       isa<SelectInst>(I) || isa<CastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I))
3581     return true;
3582
3583   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
3584     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
3585       return canConstantFoldCallTo(F);
3586   return false;
3587 }
3588
3589 /// getConstantEvolvingPHI - Given an LLVM value and a loop, return a PHI node
3590 /// in the loop that V is derived from.  We allow arbitrary operations along the
3591 /// way, but the operands of an operation must either be constants or a value
3592 /// derived from a constant PHI.  If this expression does not fit with these
3593 /// constraints, return null.
3594 static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
3595   // If this is not an instruction, or if this is an instruction outside of the
3596   // loop, it can't be derived from a loop PHI.
3597   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3598   if (I == 0 || !L->contains(I->getParent())) return 0;
3599
3600   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
3601     if (L->getHeader() == I->getParent())
3602       return PN;
3603     else
3604       // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
3605       // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
3606       return 0;
3607   }
3608
3609   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
3610   // are constants, return early.
3611   if (!CanConstantFold(I)) return 0;
3612
3613   // Otherwise, we can evaluate this instruction if all of its operands are
3614   // constant or derived from a PHI node themselves.
3615   PHINode *PHI = 0;
3616   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
3617     if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
3618           isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
3619       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
3620       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
3621       if (PHI == 0)
3622         PHI = P;
3623       else if (PHI != P)
3624         return 0;  // Evolving from multiple different PHIs.
3625     }
3626
3627   // This is a expression evolving from a constant PHI!
3628   return PHI;
3629 }
3630
3631 /// EvaluateExpression - Given an expression that passes the
3632 /// getConstantEvolvingPHI predicate, evaluate its value assuming the PHI node
3633 /// in the loop has the value PHIVal.  If we can't fold this expression for some
3634 /// reason, return null.
3635 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal) {
3636   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
3637   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
3638   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) return GV;
3639   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
3640   LLVMContext &Context = I->getParent()->getContext();
3641
3642   std::vector<Constant*> Operands;
3643   Operands.resize(I->getNumOperands());
3644
3645   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3646     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal);
3647     if (Operands[i] == 0) return 0;
3648   }
3649
3650   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
3651     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
3652                                            &Operands[0], Operands.size(),
3653                                            Context);
3654   else
3655     return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
3656                                     &Operands[0], Operands.size(),
3657                                     Context);
3658 }
3659
3660 /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
3661 /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
3662 /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
3663 /// involving constants, fold it.
3664 Constant *
3665 ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
3666                                                    const APInt& BEs,
3667                                                    const Loop *L) {
3668   std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
3669     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
3670   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
3671     return I->second;
3672
3673   if (BEs.ugt(APInt(BEs.getBitWidth(),MaxBruteForceIterations)))
3674     return ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = 0;  // Not going to evaluate it.
3675
3676   Constant *&RetVal = ConstantEvolutionLoopExitValue[PN];
3677
3678   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
3679   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
3680   // second must be derived from the same PHI.
3681   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
3682   Constant *StartCST =
3683     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
3684   if (StartCST == 0)
3685     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
3686
3687   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
3688   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
3689   if (PN2 != PN)
3690     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
3691
3692   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
3693   if (BEs.getActiveBits() >= 32)
3694     return RetVal = 0; // More than 2^32-1 iterations?? Not doing it!
3695
3696   unsigned NumIterations = BEs.getZExtValue(); // must be in range
3697   unsigned IterationNum = 0;
3698   for (Constant *PHIVal = StartCST; ; ++IterationNum) {
3699     if (IterationNum == NumIterations)
3700       return RetVal = PHIVal;  // Got exit value!
3701
3702     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
3703     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
3704     if (NextPHI == PHIVal)
3705       return RetVal = NextPHI;  // Stopped evolving!
3706     if (NextPHI == 0)
3707       return 0;        // Couldn't evaluate!
3708     PHIVal = NextPHI;
3709   }
3710 }
3711
3712 /// ComputeBackedgeTakenCountExhaustively - If the trip is known to execute a
3713 /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
3714 /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
3715 /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
3716 /// evaluate the trip count of the loop, return getCouldNotCompute().
3717 const SCEV *
3718 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L,
3719                                                        Value *Cond,
3720                                                        bool ExitWhen) {
3721   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
3722   if (PN == 0) return getCouldNotCompute();
3723
3724   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
3725   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
3726   // second must be derived from the same PHI.
3727   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
3728   Constant *StartCST =
3729     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
3730   if (StartCST == 0) return getCouldNotCompute();  // Must be a constant.
3731
3732   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
3733   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
3734   if (PN2 != PN) return getCouldNotCompute();  // Not derived from same PHI.
3735
3736   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
3737   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
3738   // "ExitWhen".
3739   unsigned IterationNum = 0;
3740   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
3741   for (Constant *PHIVal = StartCST;
3742        IterationNum != MaxIterations; ++IterationNum) {
3743     ConstantInt *CondVal =
3744       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, PHIVal));
3745
3746     // Couldn't symbolically evaluate.
3747     if (!CondVal) return getCouldNotCompute();
3748
3749     if (CondVal->getValue() == uint64_t(ExitWhen)) {
3750       ++NumBruteForceTripCountsComputed;
3751       return getConstant(Type::Int32Ty, IterationNum);
3752     }
3753
3754     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
3755     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
3756     if (NextPHI == 0 || NextPHI == PHIVal)
3757       return getCouldNotCompute();// Couldn't evaluate or not making progress...
3758     PHIVal = NextPHI;
3759   }
3760
3761   // Too many iterations were needed to evaluate.
3762   return getCouldNotCompute();
3763 }
3764
3765 /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression handle for the specified value
3766 /// at the specified scope in the program.  The L value specifies a loop
3767 /// nest to evaluate the expression at, where null is the top-level or a
3768 /// specified loop is immediately inside of the loop.
3769 ///
3770 /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
3771 /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
3772 ///
3773 /// In the case that a relevant loop exit value cannot be computed, the
3774 /// original value V is returned.
3775 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
3776   // FIXME: this should be turned into a virtual method on SCEV!
3777
3778   if (isa<SCEVConstant>(V)) return V;
3779
3780   // If this instruction is evolved from a constant-evolving PHI, compute the
3781   // exit value from the loop without using SCEVs.
3782   if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
3783     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
3784       const Loop *LI = (*this->LI)[I->getParent()];
3785       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
3786         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
3787           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
3788             // Okay, there is no closed form solution for the PHI node.  Check
3789             // to see if the loop that contains it has a known backedge-taken
3790             // count.  If so, we may be able to force computation of the exit
3791             // value.
3792             const SCEV *BackedgeTakenCount = getBackedgeTakenCount(LI);
3793             if (const SCEVConstant *BTCC =
3794                   dyn_cast<SCEVConstant>(BackedgeTakenCount)) {
3795               // Okay, we know how many times the containing loop executes.  If
3796               // this is a constant evolving PHI node, get the final value at
3797               // the specified iteration number.
3798               Constant *RV = getConstantEvolutionLoopExitValue(PN,
3799                                                    BTCC->getValue()->getValue(),
3800                                                                LI);
3801               if (RV) return getSCEV(RV);
3802             }
3803           }
3804
3805       // Okay, this is an expression that we cannot symbolically evaluate
3806       // into a SCEV.  Check to see if it's possible to symbolically evaluate
3807       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
3808       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
3809       if (CanConstantFold(I)) {
3810         // Check to see if we've folded this instruction at this loop before.
3811         std::map<const Loop *, Constant *> &Values = ValuesAtScopes[I];
3812         std::pair<std::map<const Loop *, Constant *>::iterator, bool> Pair =
3813           Values.insert(std::make_pair(L, static_cast<Constant *>(0)));
3814         if (!Pair.second)
3815           return Pair.first->second ? &*getSCEV(Pair.first->second) : V;
3816
3817         std::vector<Constant*> Operands;
3818         Operands.reserve(I->getNumOperands());
3819         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3820           Value *Op = I->getOperand(i);
3821           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
3822             Operands.push_back(C);
3823           } else {
3824             // If any of the operands is non-constant and if they are
3825             // non-integer and non-pointer, don't even try to analyze them
3826             // with scev techniques.
3827             if (!isSCEVable(Op->getType()))
3828               return V;
3829
3830             const SCEV* OpV = getSCEVAtScope(Op, L);
3831             if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV)) {
3832               Constant *C = SC->getValue();
3833               if (C->getType() != Op->getType())
3834                 C = ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
3835                                                                   Op->getType(),
3836                                                                   false),
3837                                           C, Op->getType());
3838               Operands.push_back(C);
3839             } else if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
3840               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue())) {
3841                 if (C->getType() != Op->getType())
3842                   C =
3843                     ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
3844                                                                   Op->getType(),
3845                                                                   false),
3846                                           C, Op->getType());
3847                 Operands.push_back(C);
3848               } else
3849                 return V;
3850             } else {
3851               return V;
3852             }
3853           }
3854         }
3855
3856         Constant *C;
3857         if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
3858           C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
3859                                               &Operands[0], Operands.size(),
3860                                               getContext());
3861         else
3862           C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
3863                                        &Operands[0], Operands.size(), 
3864                                        getContext());
3865         Pair.first->second = C;
3866         return getSCEV(C);
3867       }
3868     }
3869
3870     // This is some other type of SCEVUnknown, just return it.
3871     return V;
3872   }
3873
3874   if (const SCEVCommutativeExpr *Comm = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(V)) {
3875     // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
3876     // expression has no loop-variant portions.
3877     for (unsigned i = 0, e = Comm->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3878       const SCEV *OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
3879       if (OpAtScope != Comm->getOperand(i)) {
3880         // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
3881         // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
3882         SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(Comm->op_begin(),
3883                                             Comm->op_begin()+i);
3884         NewOps.push_back(OpAtScope);
3885
3886         for (++i; i != e; ++i) {
3887           OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
3888           NewOps.push_back(OpAtScope);
3889         }
3890         if (isa<SCEVAddExpr>(Comm))
3891           return getAddExpr(NewOps);
3892         if (isa<SCEVMulExpr>(Comm))
3893           return getMulExpr(NewOps);
3894         if (isa<SCEVSMaxExpr>(Comm))
3895           return getSMaxExpr(NewOps);
3896         if (isa<SCEVUMaxExpr>(Comm))
3897           return getUMaxExpr(NewOps);
3898         llvm_unreachable("Unknown commutative SCEV type!");
3899       }
3900     }
3901     // If we got here, all operands are loop invariant.
3902     return Comm;
3903   }
3904
3905   if (const SCEVUDivExpr *Div = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(V)) {
3906     const SCEV *LHS = getSCEVAtScope(Div->getLHS(), L);
3907     const SCEV *RHS = getSCEVAtScope(Div->getRHS(), L);
3908     if (LHS == Div->getLHS() && RHS == Div->getRHS())
3909       return Div;   // must be loop invariant
3910     return getUDivExpr(LHS, RHS);
3911   }
3912
3913   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
3914   // are dealing with the final value computed by the loop.
3915   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
3916     if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L->getHeader())) {
3917       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
3918       // loop iterates.  Compute this now.
3919       const SCEV *BackedgeTakenCount = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
3920       if (BackedgeTakenCount == getCouldNotCompute()) return AddRec;
3921
3922       // Then, evaluate the AddRec.
3923       return AddRec->evaluateAtIteration(BackedgeTakenCount, *this);
3924     }
3925     return AddRec;
3926   }
3927
3928   if (const SCEVZeroExtendExpr *Cast = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(V)) {
3929     const SCEV *Op = getSCEVAtScope(Cast->getOperand(), L);
3930     if (Op == Cast->getOperand())
3931       return Cast;  // must be loop invariant
3932     return getZeroExtendExpr(Op, Cast->getType());
3933   }
3934
3935   if (const SCEVSignExtendExpr *Cast = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(V)) {
3936     const SCEV *Op = getSCEVAtScope(Cast->getOperand(), L);
3937     if (Op == Cast->getOperand())
3938       return Cast;  // must be loop invariant
3939     return getSignExtendExpr(Op, Cast->getType());
3940   }
3941
3942   if (const SCEVTruncateExpr *Cast = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(V)) {
3943     const SCEV *Op = getSCEVAtScope(Cast->getOperand(), L);
3944     if (Op == Cast->getOperand())
3945       return Cast;  // must be loop invariant
3946     return getTruncateExpr(Op, Cast->getType());
3947   }
3948
3949   llvm_unreachable("Unknown SCEV type!");
3950   return 0;
3951 }
3952
3953 /// getSCEVAtScope - This is a convenience function which does
3954 /// getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
3955 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) {
3956   return getSCEVAtScope(getSCEV(V), L);
3957 }
3958
3959 /// SolveLinEquationWithOverflow - Finds the minimum unsigned root of the
3960 /// following equation:
3961 ///
3962 ///     A * X = B (mod N)
3963 ///
3964 /// where N = 2^BW and BW is the common bit width of A and B. The signedness of
3965 /// A and B isn't important.
3966 ///
3967 /// If the equation does not have a solution, SCEVCouldNotCompute is returned.
3968 static const SCEV *SolveLinEquationWithOverflow(const APInt &A, const APInt &B,
3969                                                ScalarEvolution &SE) {
3970   uint32_t BW = A.getBitWidth();
3971   assert(BW == B.getBitWidth() && "Bit widths must be the same.");
3972   assert(A != 0 && "A must be non-zero.");
3973
3974   // 1. D = gcd(A, N)
3975   //
3976   // The gcd of A and N may have only one prime factor: 2. The number of
3977   // trailing zeros in A is its multiplicity
3978   uint32_t Mult2 = A.countTrailingZeros();
3979   // D = 2^Mult2
3980
3981   // 2. Check if B is divisible by D.
3982   //
3983   // B is divisible by D if and only if the multiplicity of prime factor 2 for B
3984   // is not less than multiplicity of this prime factor for D.
3985   if (B.countTrailingZeros() < Mult2)
3986     return SE.getCouldNotCompute();
3987
3988   // 3. Compute I: the multiplicative inverse of (A / D) in arithmetic
3989   // modulo (N / D).
3990   //
3991   // (N / D) may need BW+1 bits in its representation.  Hence, we'll use this
3992   // bit width during computations.
3993   APInt AD = A.lshr(Mult2).zext(BW + 1);  // AD = A / D
3994   APInt Mod(BW + 1, 0);
3995   Mod.set(BW - Mult2);  // Mod = N / D
3996   APInt I = AD.multiplicativeInverse(Mod);
3997
3998   // 4. Compute the minimum unsigned root of the equation:
3999   // I * (B / D) mod (N / D)
4000   APInt Result = (I * B.lshr(Mult2).zext(BW + 1)).urem(Mod);
4001
4002   // The result is guaranteed to be less than 2^BW so we may truncate it to BW
4003   // bits.
4004   return SE.getConstant(Result.trunc(BW));
4005 }
4006
4007 /// SolveQuadraticEquation - Find the roots of the quadratic equation for the
4008 /// given quadratic chrec {L,+,M,+,N}.  This returns either the two roots (which
4009 /// might be the same) or two SCEVCouldNotCompute objects.
4010 ///
4011 static std::pair<const SCEV *,const SCEV *>
4012 SolveQuadraticEquation(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ScalarEvolution &SE) {
4013   assert(AddRec->getNumOperands() == 3 && "This is not a quadratic chrec!");
4014   const SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(0));
4015   const SCEVConstant *MC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1));
4016   const SCEVConstant *NC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(2));
4017
4018   // We currently can only solve this if the coefficients are constants.
4019   if (!LC || !MC || !NC) {
4020     const SCEV *CNC = SE.getCouldNotCompute();
4021     return std::make_pair(CNC, CNC);
4022   }
4023
4024   uint32_t BitWidth = LC->getValue()->getValue().getBitWidth();
4025   const APInt &L = LC->getValue()->getValue();
4026   const APInt &M = MC->getValue()->getValue();
4027   const APInt &N = NC->getValue()->getValue();
4028   APInt Two(BitWidth, 2);
4029   APInt Four(BitWidth, 4);
4030
4031   {
4032     using namespace APIntOps;
4033     const APInt& C = L;
4034     // Convert from chrec coefficients to polynomial coefficients AX^2+BX+C
4035     // The B coefficient is M-N/2
4036     APInt B(M);
4037     B -= sdiv(N,Two);
4038
4039     // The A coefficient is N/2
4040     APInt A(N.sdiv(Two));
4041
4042     // Compute the B^2-4ac term.
4043     APInt SqrtTerm(B);
4044     SqrtTerm *= B;
4045     SqrtTerm -= Four * (A * C);
4046
4047     // Compute sqrt(B^2-4ac). This is guaranteed to be the nearest
4048     // integer value or else APInt::sqrt() will assert.
4049     APInt SqrtVal(SqrtTerm.sqrt());
4050
4051     // Compute the two solutions for the quadratic formula.
4052     // The divisions must be performed as signed divisions.
4053     APInt NegB(-B);
4054     APInt TwoA( A << 1 );
4055     if (TwoA.isMinValue()) {
4056       const SCEV *CNC = SE.getCouldNotCompute();
4057       return std::make_pair(CNC, CNC);
4058     }
4059
4060     LLVMContext &Context = SE.getContext();
4061
4062     ConstantInt *Solution1 =
4063       ConstantInt::get(Context, (NegB + SqrtVal).sdiv(TwoA));
4064     ConstantInt *Solution2 =
4065       ConstantInt::get(Context, (NegB - SqrtVal).sdiv(TwoA));
4066
4067     return std::make_pair(SE.getConstant(Solution1),
4068                           SE.getConstant(Solution2));
4069     } // end APIntOps namespace
4070 }
4071
4072 /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the specified
4073 /// value to zero will execute.  If not computable, return CouldNotCompute.
4074 const SCEV *ScalarEvolution::HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L) {
4075   // If the value is a constant
4076   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
4077     // If the value is already zero, the branch will execute zero times.
4078     if (C->getValue()->isZero()) return C;
4079     return getCouldNotCompute();  // Otherwise it will loop infinitely.
4080   }
4081
4082   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
4083   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
4084     return getCouldNotCompute();
4085
4086   if (AddRec->isAffine()) {
4087     // If this is an affine expression, the execution count of this branch is
4088     // the minimum unsigned root of the following equation:
4089     //
4090     //     Start + Step*N = 0 (mod 2^BW)
4091     //
4092     // equivalent to:
4093     //
4094     //             Step*N = -Start (mod 2^BW)
4095     //
4096     // where BW is the common bit width of Start and Step.
4097
4098     // Get the initial value for the loop.
4099     const SCEV *Start = getSCEVAtScope(AddRec->getStart(),
4100                                        L->getParentLoop());
4101     const SCEV *Step = getSCEVAtScope(AddRec->getOperand(1),
4102                                       L->getParentLoop());
4103
4104     if (const SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Step)) {
4105       // For now we handle only constant steps.
4106
4107       // First, handle unitary steps.
4108       if (StepC->getValue()->equalsInt(1))      // 1*N = -Start (mod 2^BW), so:
4109         return getNegativeSCEV(Start);       //   N = -Start (as unsigned)
4110       if (StepC->getValue()->isAllOnesValue())  // -1*N = -Start (mod 2^BW), so:
4111         return Start;                           //    N = Start (as unsigned)
4112
4113       // Then, try to solve the above equation provided that Start is constant.
4114       if (const SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start))
4115         return SolveLinEquationWithOverflow(StepC->getValue()->getValue(),
4116                                             -StartC->getValue()->getValue(),
4117                                             *this);
4118     }
4119   } else if (AddRec->isQuadratic() && AddRec->getType()->isInteger()) {
4120     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of
4121     // the quadratic equation to solve it.
4122     std::pair<const SCEV *,const SCEV *> Roots = SolveQuadraticEquation(AddRec,
4123                                                                     *this);
4124     const SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
4125     const SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
4126     if (R1) {
4127 #if 0
4128       errs() << "HFTZ: " << *V << " - sol#1: " << *R1
4129              << "  sol#2: " << *R2 << "\n";
4130 #endif
4131       // Pick the smallest positive root value.
4132       if (ConstantInt *CB =
4133           dyn_cast<ConstantInt>(getContext().getConstantExprICmp(ICmpInst::ICMP_ULT,
4134                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
4135         if (CB->getZExtValue() == false)
4136           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
4137
4138         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
4139         // value at this index.  When solving for "X*X != 5", for example, we
4140         // should not accept a root of 2.
4141         const SCEV *Val = AddRec->evaluateAtIteration(R1, *this);
4142         if (Val->isZero())
4143           return R1;  // We found a quadratic root!
4144       }
4145     }
4146   }
4147
4148   return getCouldNotCompute();
4149 }
4150
4151 /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
4152 /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
4153 /// CouldNotCompute
4154 const SCEV *ScalarEvolution::HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L) {
4155   // Loops that look like: while (X == 0) are very strange indeed.  We don't
4156   // handle them yet except for the trivial case.  This could be expanded in the
4157   // future as needed.
4158
4159   // If the value is a constant, check to see if it is known to be non-zero
4160   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
4161   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
4162     if (!C->getValue()->isNullValue())
4163       return getIntegerSCEV(0, C->getType());
4164     return getCouldNotCompute();  // Otherwise it will loop infinitely.
4165   }
4166
4167   // We could implement others, but I really doubt anyone writes loops like
4168   // this, and if they did, they would already be constant folded.
4169   return getCouldNotCompute();
4170 }
4171
4172 /// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
4173 /// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
4174 ///
4175 BasicBlock *ScalarEvolution::getLoopPredecessor(const Loop *L) {
4176   BasicBlock *Header = L->getHeader();
4177   BasicBlock *Pred = 0;
4178   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header);
4179        PI != E; ++PI)
4180     if (!L->contains(*PI)) {
4181       if (Pred && Pred != *PI) return 0; // Multiple predecessors.
4182       Pred = *PI;
4183     }
4184   return Pred;
4185 }
4186
4187 /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
4188 /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
4189 /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
4190 /// found.
4191 ///
4192 BasicBlock *
4193 ScalarEvolution::getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB) {
4194   // If the block has a unique predecessor, then there is no path from the
4195   // predecessor to the block that does not go through the direct edge
4196   // from the predecessor to the block.
4197   if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor())
4198     return Pred;
4199
4200   // A loop's header is defined to be a block that dominates the loop.
4201   // If the header has a unique predecessor outside the loop, it must be
4202   // a block that has exactly one successor that can reach the loop.
4203   if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
4204     return getLoopPredecessor(L);
4205
4206   return 0;
4207 }
4208
4209 /// HasSameValue - SCEV structural equivalence is usually sufficient for
4210 /// testing whether two expressions are equal, however for the purposes of
4211 /// looking for a condition guarding a loop, it can be useful to be a little
4212 /// more general, since a front-end may have replicated the controlling
4213 /// expression.
4214 ///
4215 static bool HasSameValue(const SCEV *A, const SCEV *B) {
4216   // Quick check to see if they are the same SCEV.
4217   if (A == B) return true;
4218
4219   // Otherwise, if they're both SCEVUnknown, it's possible that they hold
4220   // two different instructions with the same value. Check for this case.
4221   if (const SCEVUnknown *AU = dyn_cast<SCEVUnknown>(A))
4222     if (const SCEVUnknown *BU = dyn_cast<SCEVUnknown>(B))
4223       if (const Instruction *AI = dyn_cast<Instruction>(AU->getValue()))
4224         if (const Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(BU->getValue()))
4225           if (AI->isIdenticalTo(BI))
4226             return true;
4227
4228   // Otherwise assume they may have a different value.
4229   return false;
4230 }
4231
4232 bool ScalarEvolution::isKnownNegative(const SCEV *S) {
4233   return getSignedRange(S).getSignedMax().isNegative();
4234 }
4235
4236 bool ScalarEvolution::isKnownPositive(const SCEV *S) {
4237   return getSignedRange(S).getSignedMin().isStrictlyPositive();
4238 }
4239
4240 bool ScalarEvolution::isKnownNonNegative(const SCEV *S) {
4241   return !getSignedRange(S).getSignedMin().isNegative();
4242 }
4243
4244 bool ScalarEvolution::isKnownNonPositive(const SCEV *S) {
4245   return !getSignedRange(S).getSignedMax().isStrictlyPositive();
4246 }
4247
4248 bool ScalarEvolution::isKnownNonZero(const SCEV *S) {
4249   return isKnownNegative(S) || isKnownPositive(S);
4250 }
4251
4252 bool ScalarEvolution::isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
4253                                        const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
4254
4255   if (HasSameValue(LHS, RHS))
4256     return ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred);
4257
4258   switch (Pred) {
4259   default:
4260     llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
4261     break;
4262   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4263     Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
4264     std::swap(LHS, RHS);
4265   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
4266     ConstantRange LHSRange = getSignedRange(LHS);
4267     ConstantRange RHSRange = getSignedRange(RHS);
4268     if (LHSRange.getSignedMax().slt(RHSRange.getSignedMin()))
4269       return true;
4270     if (LHSRange.getSignedMin().sge(RHSRange.getSignedMax()))
4271       return false;
4272     break;
4273   }
4274   case ICmpInst::ICMP_SGE:
4275     Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
4276     std::swap(LHS, RHS);
4277   case ICmpInst::ICMP_SLE: {
4278     ConstantRange LHSRange = getSignedRange(LHS);
4279     ConstantRange RHSRange = getSignedRange(RHS);
4280     if (LHSRange.getSignedMax().sle(RHSRange.getSignedMin()))
4281       return true;
4282     if (LHSRange.getSignedMin().sgt(RHSRange.getSignedMax()))
4283       return false;
4284     break;
4285   }
4286   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4287     Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
4288     std::swap(LHS, RHS);
4289   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
4290     ConstantRange LHSRange = getUnsignedRange(LHS);
4291     ConstantRange RHSRange = getUnsignedRange(RHS);
4292     if (LHSRange.getUnsignedMax().ult(RHSRange.getUnsignedMin()))
4293       return true;
4294     if (LHSRange.getUnsignedMin().uge(RHSRange.getUnsignedMax()))
4295       return false;
4296     break;
4297   }
4298   case ICmpInst::ICMP_UGE:
4299     Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
4300     std::swap(LHS, RHS);
4301   case ICmpInst::ICMP_ULE: {
4302     ConstantRange LHSRange = getUnsignedRange(LHS);
4303     ConstantRange RHSRange = getUnsignedRange(RHS);
4304     if (LHSRange.getUnsignedMax().ule(RHSRange.getUnsignedMin()))
4305       return true;
4306     if (LHSRange.getUnsignedMin().ugt(RHSRange.getUnsignedMax()))
4307       return false;
4308     break;
4309   }
4310   case ICmpInst::ICMP_NE: {
4311     if (getUnsignedRange(LHS).intersectWith(getUnsignedRange(RHS)).isEmptySet())
4312       return true;
4313     if (getSignedRange(LHS).intersectWith(getSignedRange(RHS)).isEmptySet())
4314       return true;
4315
4316     const SCEV *Diff = getMinusSCEV(LHS, RHS);
4317     if (isKnownNonZero(Diff))
4318       return true;
4319     break;
4320   }
4321   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4322     // The check at the top of the function catches the case where
4323     // the values are known to be equal.
4324     break;
4325   }
4326   return false;
4327 }
4328
4329 /// isLoopBackedgeGuardedByCond - Test whether the backedge of the loop is
4330 /// protected by a conditional between LHS and RHS.  This is used to
4331 /// to eliminate casts.
4332 bool
4333 ScalarEvolution::isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L,
4334                                              ICmpInst::Predicate Pred,
4335                                              const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
4336   // Interpret a null as meaning no loop, where there is obviously no guard
4337   // (interprocedural conditions notwithstanding).
4338   if (!L) return true;
4339
4340   BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
4341   if (!Latch)
4342     return false;
4343
4344   BranchInst *LoopContinuePredicate =
4345     dyn_cast<BranchInst>(Latch->getTerminator());
4346   if (!LoopContinuePredicate ||
4347       LoopContinuePredicate->isUnconditional())
4348     return false;
4349
4350   return isImpliedCond(LoopContinuePredicate->getCondition(), Pred, LHS, RHS,
4351                        LoopContinuePredicate->getSuccessor(0) != L->getHeader());
4352 }
4353
4354 /// isLoopGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected
4355 /// by a conditional between LHS and RHS.  This is used to help avoid max
4356 /// expressions in loop trip counts, and to eliminate casts.
4357 bool
4358 ScalarEvolution::isLoopGuardedByCond(const Loop *L,
4359                                      ICmpInst::Predicate Pred,
4360                                      const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
4361   // Interpret a null as meaning no loop, where there is obviously no guard
4362   // (interprocedural conditions notwithstanding).
4363   if (!L) return false;
4364
4365   BasicBlock *Predecessor = getLoopPredecessor(L);
4366   BasicBlock *PredecessorDest = L->getHeader();
4367
4368   // Starting at the loop predecessor, climb up the predecessor chain, as long
4369   // as there are predecessors that can be found that have unique successors
4370   // leading to the original header.
4371   for (; Predecessor;
4372        PredecessorDest = Predecessor,
4373        Predecessor = getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(Predecessor)) {
4374
4375     BranchInst *LoopEntryPredicate =
4376       dyn_cast<BranchInst>(Predecessor->getTerminator());
4377     if (!LoopEntryPredicate ||
4378         LoopEntryPredicate->isUnconditional())
4379       continue;
4380
4381     if (isImpliedCond(LoopEntryPredicate->getCondition(), Pred, LHS, RHS,
4382                       LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) != PredecessorDest))
4383       return true;
4384   }
4385
4386   return false;
4387 }
4388
4389 /// isImpliedCond - Test whether the condition described by Pred, LHS,
4390 /// and RHS is true whenever the given Cond value evaluates to true.
4391 bool ScalarEvolution::isImpliedCond(Value *CondValue,
4392                                     ICmpInst::Predicate Pred,
4393                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4394                                     bool Inverse) {
4395   // Recursivly handle And and Or conditions.
4396   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CondValue)) {
4397     if (BO->getOpcode() == Instruction::And) {
4398       if (!Inverse)
4399         return isImpliedCond(BO->getOperand(0), Pred, LHS, RHS, Inverse) ||
4400                isImpliedCond(BO->getOperand(1), Pred, LHS, RHS, Inverse);
4401     } else if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
4402       if (Inverse)
4403         return isImpliedCond(BO->getOperand(0), Pred, LHS, RHS, Inverse) ||
4404                isImpliedCond(BO->getOperand(1), Pred, LHS, RHS, Inverse);
4405     }
4406   }
4407
4408   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondValue);
4409   if (!ICI) return false;
4410
4411   // Bail if the ICmp's operands' types are wider than the needed type
4412   // before attempting to call getSCEV on them. This avoids infinite
4413   // recursion, since the analysis of widening casts can require loop
4414   // exit condition information for overflow checking, which would
4415   // lead back here.
4416   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <
4417       getTypeSizeInBits(ICI->getOperand(0)->getType()))
4418     return false;
4419
4420   // Now that we found a conditional branch that dominates the loop, check to
4421   // see if it is the comparison we are looking for.
4422   ICmpInst::Predicate FoundPred;
4423   if (Inverse)
4424     FoundPred = ICI->getInversePredicate();
4425   else
4426     FoundPred = ICI->getPredicate();
4427
4428   const SCEV *FoundLHS = getSCEV(ICI->getOperand(0));
4429   const SCEV *FoundRHS = getSCEV(ICI->getOperand(1));
4430
4431   // Balance the types. The case where FoundLHS' type is wider than
4432   // LHS' type is checked for above.
4433   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) >
4434       getTypeSizeInBits(FoundLHS->getType())) {
4435     if (CmpInst::isSigned(Pred)) {
4436       FoundLHS = getSignExtendExpr(FoundLHS, LHS->getType());
4437       FoundRHS = getSignExtendExpr(FoundRHS, LHS->getType());
4438     } else {
4439       FoundLHS = getZeroExtendExpr(FoundLHS, LHS->getType());
4440       FoundRHS = getZeroExtendExpr(FoundRHS, LHS->getType());
4441     }
4442   }
4443
4444   // Canonicalize the query to match the way instcombine will have
4445   // canonicalized the comparison.
4446   // First, put a constant operand on the right.
4447   if (isa<SCEVConstant>(LHS)) {
4448     std::swap(LHS, RHS);
4449     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
4450   }
4451   // Then, canonicalize comparisons with boundary cases.
4452   if (const SCEVConstant *RC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
4453     const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
4454     switch (Pred) {
4455     default: llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
4456     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4457     case ICmpInst::ICMP_NE:
4458       break;
4459     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4460       if ((RA - 1).isMinValue()) {
4461         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4462         RHS = getConstant(RA - 1);
4463         break;
4464       }
4465       if (RA.isMaxValue()) {
4466         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4467         break;
4468       }
4469       if (RA.isMinValue()) return true;
4470       break;
4471     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4472       if ((RA + 1).isMaxValue()) {
4473         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4474         RHS = getConstant(RA + 1);
4475         break;
4476       }
4477       if (RA.isMinValue()) {
4478         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4479         break;
4480       }
4481       if (RA.isMaxValue()) return true;
4482       break;
4483     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4484       if ((RA - 1).isMinSignedValue()) {
4485         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4486         RHS = getConstant(RA - 1);
4487         break;
4488       }
4489       if (RA.isMaxSignedValue()) {
4490         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4491         break;
4492       }
4493       if (RA.isMinSignedValue()) return true;
4494       break;
4495     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4496       if ((RA + 1).isMaxSignedValue()) {
4497         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4498         RHS = getConstant(RA + 1);
4499         break;
4500       }
4501       if (RA.isMinSignedValue()) {
4502         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4503         break;
4504       }
4505       if (RA.isMaxSignedValue()) return true;
4506       break;
4507     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4508       if (RA.isMinValue()) {
4509         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4510         break;
4511       }
4512       if ((RA + 1).isMaxValue()) {
4513         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4514         RHS = getConstant(RA + 1);
4515         break;
4516       }
4517       if (RA.isMaxValue()) return false;
4518       break;
4519     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4520       if (RA.isMaxValue()) {
4521         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4522         break;
4523       }
4524       if ((RA - 1).isMinValue()) {
4525         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4526         RHS = getConstant(RA - 1);
4527         break;
4528       }
4529       if (RA.isMinValue()) return false;
4530       break;
4531     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4532       if (RA.isMinSignedValue()) {
4533         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4534         break;
4535       }
4536       if ((RA + 1).isMaxSignedValue()) {
4537         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4538         RHS = getConstant(RA + 1);
4539         break;
4540       }
4541       if (RA.isMaxSignedValue()) return false;
4542       break;
4543     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4544       if (RA.isMaxSignedValue()) {
4545         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4546         break;
4547       }
4548       if ((RA - 1).isMinSignedValue()) {
4549        Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4550        RHS = getConstant(RA - 1);
4551        break;
4552       }
4553       if (RA.isMinSignedValue()) return false;
4554       break;
4555     }
4556   }
4557
4558   // Check to see if we can make the LHS or RHS match.
4559   if (LHS == FoundRHS || RHS == FoundLHS) {
4560     if (isa<SCEVConstant>(RHS)) {
4561       std::swap(FoundLHS, FoundRHS);
4562       FoundPred = ICmpInst::getSwappedPredicate(FoundPred);
4563     } else {
4564       std::swap(LHS, RHS);
4565       Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
4566     }
4567   }
4568
4569   // Check whether the found predicate is the same as the desired predicate.
4570   if (FoundPred == Pred)
4571     return isImpliedCondOperands(Pred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS);
4572
4573   // Check whether swapping the found predicate makes it the same as the
4574   // desired predicate.
4575   if (ICmpInst::getSwappedPredicate(FoundPred) == Pred) {
4576     if (isa<SCEVConstant>(RHS))
4577       return isImpliedCondOperands(Pred, LHS, RHS, FoundRHS, FoundLHS);
4578     else
4579       return isImpliedCondOperands(ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred),
4580                                    RHS, LHS, FoundLHS, FoundRHS);
4581   }
4582
4583   // Check whether the actual condition is beyond sufficient.
4584   if (FoundPred == ICmpInst::ICMP_EQ)
4585     if (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
4586       if (isImpliedCondOperands(Pred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS))
4587         return true;
4588   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
4589     if (!ICmpInst::isTrueWhenEqual(FoundPred))
4590       if (isImpliedCondOperands(FoundPred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS))
4591         return true;
4592
4593   // Otherwise assume the worst.
4594   return false;
4595 }
4596
4597 /// isImpliedCondOperands - Test whether the condition described by Pred,
4598 /// LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred, FoundLHS,
4599 /// and FoundRHS is true.
4600 bool ScalarEvolution::isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
4601                                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4602                                             const SCEV *FoundLHS,
4603                                             const SCEV *FoundRHS) {
4604   return isImpliedCondOperandsHelper(Pred, LHS, RHS,
4605                                      FoundLHS, FoundRHS) ||
4606          // ~x < ~y --> x > y
4607          isImpliedCondOperandsHelper(Pred, LHS, RHS,
4608                                      getNotSCEV(FoundRHS),
4609                                      getNotSCEV(FoundLHS));
4610 }
4611
4612 /// isImpliedCondOperandsHelper - Test whether the condition described by
4613 /// Pred, LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred,
4614 /// FoundLHS, and FoundRHS is true.
4615 bool
4616 ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
4617                                              const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4618                                              const SCEV *FoundLHS,
4619                                              const SCEV *FoundRHS) {
4620   switch (Pred) {
4621   default: llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
4622   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4623   case ICmpInst::ICMP_NE:
4624     if (HasSameValue(LHS, FoundLHS) && HasSameValue(RHS, FoundRHS))
4625       return true;
4626     break;
4627   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4628   case ICmpInst::ICMP_SLE:
4629     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, FoundLHS) &&
4630         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SGE, RHS, FoundRHS))
4631       return true;
4632     break;
4633   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4634   case ICmpInst::ICMP_SGE:
4635     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, FoundLHS) &&
4636         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SLE, RHS, FoundRHS))
4637       return true;
4638     break;
4639   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4640   case ICmpInst::ICMP_ULE:
4641     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, FoundLHS) &&
4642         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_UGE, RHS, FoundRHS))
4643       return true;
4644     break;
4645   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4646   case ICmpInst::ICMP_UGE:
4647     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, FoundLHS) &&
4648         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_ULE, RHS, FoundRHS))
4649       return true;
4650     break;
4651   }
4652
4653   return false;
4654 }
4655
4656 /// getBECount - Subtract the end and start values and divide by the step,
4657 /// rounding up, to get the number of times the backedge is executed. Return
4658 /// CouldNotCompute if an intermediate computation overflows.
4659 const SCEV *ScalarEvolution::getBECount(const SCEV *Start,
4660                                         const SCEV *End,
4661                                         const SCEV *Step) {
4662   const Type *Ty = Start->getType();
4663   const SCEV *NegOne = getIntegerSCEV(-1, Ty);
4664   const SCEV *Diff = getMinusSCEV(End, Start);
4665   const SCEV *RoundUp = getAddExpr(Step, NegOne);
4666
4667   // Add an adjustment to the difference between End and Start so that
4668   // the division will effectively round up.
4669   const SCEV *Add = getAddExpr(Diff, RoundUp);
4670
4671   // Check Add for unsigned overflow.
4672   // TODO: More sophisticated things could be done here.
4673   const Type *WideTy = getContext().getIntegerType(getTypeSizeInBits(Ty) + 1);
4674   const SCEV *EDiff = getZeroExtendExpr(Diff, WideTy);
4675   const SCEV *ERoundUp = getZeroExtendExpr(RoundUp, WideTy);
4676   const SCEV *OperandExtendedAdd = getAddExpr(EDiff, ERoundUp);
4677   if (getZeroExtendExpr(Add, WideTy) != OperandExtendedAdd)
4678     return getCouldNotCompute();
4679
4680   return getUDivExpr(Add, Step);
4681 }
4682
4683 /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
4684 /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
4685 /// CouldNotCompute.
4686 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
4687 ScalarEvolution::HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4688                                   const Loop *L, bool isSigned) {
4689   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
4690   if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return getCouldNotCompute();
4691
4692   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
4693   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
4694     return getCouldNotCompute();
4695
4696   if (AddRec->isAffine()) {
4697     // FORNOW: We only support unit strides.
4698     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(AddRec->getType());
4699     const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
4700
4701     // TODO: handle non-constant strides.
4702     const SCEVConstant *CStep = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
4703     if (!CStep || CStep->isZero())
4704       return getCouldNotCompute();
4705     if (CStep->isOne()) {
4706       // With unit stride, the iteration never steps past the limit value.
4707     } else if (CStep->getValue()->getValue().isStrictlyPositive()) {
4708       if (const SCEVConstant *CLimit = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
4709         // Test whether a positive iteration iteration can step past the limit
4710         // value and past the maximum value for its type in a single step.
4711         if (isSigned) {
4712           APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
4713           if ((Max - CStep->getValue()->getValue())
4714                 .slt(CLimit->getValue()->getValue()))
4715             return getCouldNotCompute();
4716         } else {
4717           APInt Max = APInt::getMaxValue(BitWidth);
4718           if ((Max - CStep->getValue()->getValue())
4719                 .ult(CLimit->getValue()->getValue()))
4720             return getCouldNotCompute();
4721         }
4722       } else
4723         // TODO: handle non-constant limit values below.
4724         return getCouldNotCompute();
4725     } else
4726       // TODO: handle negative strides below.
4727       return getCouldNotCompute();
4728
4729     // We know the LHS is of the form {n,+,s} and the RHS is some loop-invariant
4730     // m.  So, we count the number of iterations in which {n,+,s} < m is true.
4731     // Note that we cannot simply return max(m-n,0)/s because it's not safe to
4732     // treat m-n as signed nor unsigned due to overflow possibility.
4733
4734     // First, we get the value of the LHS in the first iteration: n
4735     const SCEV *Start = AddRec->getOperand(0);
4736
4737     // Determine the minimum constant start value.
4738     const SCEV *MinStart = getConstant(isSigned ?
4739       getSignedRange(Start).getSignedMin() :
4740       getUnsignedRange(Start).getUnsignedMin());
4741
4742     // If we know that the condition is true in order to enter the loop,
4743     // then we know that it will run exactly (m-n)/s times. Otherwise, we
4744     // only know that it will execute (max(m,n)-n)/s times. In both cases,
4745     // the division must round up.
4746     const SCEV *End = RHS;
4747     if (!isLoopGuardedByCond(L,
4748                              isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
4749                                         ICmpInst::ICMP_ULT,
4750                              getMinusSCEV(Start, Step), RHS))
4751       End = isSigned ? getSMaxExpr(RHS, Start)
4752                      : getUMaxExpr(RHS, Start);
4753
4754     // Determine the maximum constant end value.
4755     const SCEV *MaxEnd = getConstant(isSigned ?
4756       getSignedRange(End).getSignedMax() :
4757       getUnsignedRange(End).getUnsignedMax());
4758
4759     // Finally, we subtract these two values and divide, rounding up, to get
4760     // the number of times the backedge is executed.
4761     const SCEV *BECount = getBECount(Start, End, Step);
4762
4763     // The maximum backedge count is similar, except using the minimum start
4764     // value and the maximum end value.
4765     const SCEV *MaxBECount = getBECount(MinStart, MaxEnd, Step);
4766
4767     return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
4768   }
4769
4770   return getCouldNotCompute();
4771 }
4772
4773 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
4774 /// produce values in the specified constant range.  Another way of looking at
4775 /// this is that it returns the first iteration number where the value is not in
4776 /// the condition, thus computing the exit count. If the iteration count can't
4777 /// be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is returned.
4778 const SCEV *SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
4779                                                     ScalarEvolution &SE) const {
4780   if (Range.isFullSet())  // Infinite loop.
4781     return SE.getCouldNotCompute();
4782
4783   // If the start is a non-zero constant, shift the range to simplify things.
4784   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
4785     if (!SC->getValue()->isZero()) {
4786       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands(op_begin(), op_end());
4787       Operands[0] = SE.getIntegerSCEV(0, SC->getType());
4788       const SCEV *Shifted = SE.getAddRecExpr(Operands, getLoop());
4789       if (const SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec =
4790             dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Shifted))
4791         return ShiftedAddRec->getNumIterationsInRange(
4792                            Range.subtract(SC->getValue()->getValue()), SE);
4793       // This is strange and shouldn't happen.
4794       return SE.getCouldNotCompute();
4795     }
4796
4797   // The only time we can solve this is when we have all constant indices.
4798   // Otherwise, we cannot determine the overflow conditions.
4799   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
4800     if (!isa<SCEVConstant>(getOperand(i)))
4801       return SE.getCouldNotCompute();
4802
4803
4804   // Okay at this point we know that all elements of the chrec are constants and
4805   // that the start element is zero.
4806
4807   // First check to see if the range contains zero.  If not, the first
4808   // iteration exits.
4809   unsigned BitWidth = SE.getTypeSizeInBits(getType());
4810   if (!Range.contains(APInt(BitWidth, 0)))
4811     return SE.getIntegerSCEV(0, getType());
4812
4813   if (isAffine()) {
4814     // If this is an affine expression then we have this situation:
4815     //   Solve {0,+,A} in Range  ===  Ax in Range
4816
4817     // We know that zero is in the range.  If A is positive then we know that
4818     // the upper value of the range must be the first possible exit value.
4819     // If A is negative then the lower of the range is the last possible loop
4820     // value.  Also note that we already checked for a full range.
4821     APInt One(BitWidth,1);
4822     APInt A     = cast<SCEVConstant>(getOperand(1))->getValue()->getValue();
4823     APInt End = A.sge(One) ? (Range.getUpper() - One) : Range.getLower();
4824
4825     // The exit value should be (End+A)/A.
4826     APInt ExitVal = (End + A).udiv(A);
4827     ConstantInt *ExitValue = ConstantInt::get(SE.getContext(), ExitVal);
4828
4829     // Evaluate at the exit value.  If we really did fall out of the valid
4830     // range, then we computed our trip count, otherwise wrap around or other
4831     // things must have happened.
4832     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, ExitValue, SE);
4833     if (Range.contains(Val->getValue()))
4834       return SE.getCouldNotCompute();  // Something strange happened
4835
4836     // Ensure that the previous value is in the range.  This is a sanity check.
4837     assert(Range.contains(
4838            EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
4839            ConstantInt::get(SE.getContext(), ExitVal - One), SE)->getValue()) &&
4840            "Linear scev computation is off in a bad way!");
4841     return SE.getConstant(ExitValue);
4842   } else if (isQuadratic()) {
4843     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of the
4844     // quadratic equation to solve it.  To do this, we must frame our problem in
4845     // terms of figuring out when zero is crossed, instead of when
4846     // Range.getUpper() is crossed.
4847     SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(op_begin(), op_end());
4848     NewOps[0] = SE.getNegativeSCEV(SE.getConstant(Range.getUpper()));
4849     const SCEV *NewAddRec = SE.getAddRecExpr(NewOps, getLoop());
4850
4851     // Next, solve the constructed addrec
4852     std::pair<const SCEV *,const SCEV *> Roots =
4853       SolveQuadraticEquation(cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec), SE);
4854     const SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
4855     const SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
4856     if (R1) {
4857       // Pick the smallest positive root value.
4858       if (ConstantInt *CB =
4859           dyn_cast<ConstantInt>(
4860                        SE.getContext().getConstantExprICmp(ICmpInst::ICMP_ULT,
4861                          R1->getValue(), R2->getValue()))) {
4862         if (CB->getZExtValue() == false)
4863           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
4864
4865         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
4866         // not be in the range, but the previous one should be.  When solving
4867         // for "X*X < 5", for example, we should not return a root of 2.
4868         ConstantInt *R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
4869                                                              R1->getValue(),
4870                                                              SE);
4871         if (Range.contains(R1Val->getValue())) {
4872           // The next iteration must be out of the range...
4873           ConstantInt *NextVal =
4874                 ConstantInt::get(SE.getContext(), R1->getValue()->getValue()+1);
4875
4876           R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
4877           if (!Range.contains(R1Val->getValue()))
4878             return SE.getConstant(NextVal);
4879           return SE.getCouldNotCompute();  // Something strange happened
4880         }
4881
4882         // If R1 was not in the range, then it is a good return value.  Make
4883         // sure that R1-1 WAS in the range though, just in case.
4884         ConstantInt *NextVal =
4885                ConstantInt::get(SE.getContext(), R1->getValue()->getValue()-1);
4886         R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
4887         if (Range.contains(R1Val->getValue()))
4888           return R1;
4889         return SE.getCouldNotCompute();  // Something strange happened
4890       }
4891     }
4892   }
4893
4894   return SE.getCouldNotCompute();
4895 }
4896
4897
4898
4899 //===----------------------------------------------------------------------===//
4900 //                   SCEVCallbackVH Class Implementation
4901 //===----------------------------------------------------------------------===//
4902
4903 void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::deleted() {
4904   assert(SE && "SCEVCallbackVH called with a null ScalarEvolution!");
4905   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(getValPtr()))
4906     SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
4907   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(getValPtr()))
4908     SE->ValuesAtScopes.erase(I);
4909   SE->Scalars.erase(getValPtr());
4910   // this now dangles!
4911 }
4912
4913 void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::allUsesReplacedWith(Value *) {
4914   assert(SE && "SCEVCallbackVH called with a null ScalarEvolution!");
4915
4916   // Forget all the expressions associated with users of the old value,
4917   // so that future queries will recompute the expressions using the new
4918   // value.
4919   SmallVector<User *, 16> Worklist;
4920   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
4921   Value *Old = getValPtr();
4922   bool DeleteOld = false;
4923   for (Value::use_iterator UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end();
4924        UI != UE; ++UI)
4925     Worklist.push_back(*UI);
4926   while (!Worklist.empty()) {
4927     User *U = Worklist.pop_back_val();
4928     // Deleting the Old value will cause this to dangle. Postpone
4929     // that until everything else is done.
4930     if (U == Old) {
4931       DeleteOld = true;
4932       continue;
4933     }
4934     if (!Visited.insert(U))
4935       continue;
4936     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U))
4937       SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
4938     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U))
4939       SE->ValuesAtScopes.erase(I);
4940     SE->Scalars.erase(U);
4941     for (Value::use_iterator UI = U->use_begin(), UE = U->use_end();
4942          UI != UE; ++UI)
4943       Worklist.push_back(*UI);
4944   }
4945   // Delete the Old value if it (indirectly) references itself.
4946   if (DeleteOld) {
4947     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Old))
4948       SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
4949     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
4950       SE->ValuesAtScopes.erase(I);
4951     SE->Scalars.erase(Old);
4952     // this now dangles!
4953   }
4954   // this may dangle!
4955 }
4956
4957 ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *se)
4958   : CallbackVH(V), SE(se) {}
4959
4960 //===----------------------------------------------------------------------===//
4961 //                   ScalarEvolution Class Implementation
4962 //===----------------------------------------------------------------------===//
4963
4964 ScalarEvolution::ScalarEvolution()
4965   : FunctionPass(&ID) {
4966 }
4967
4968 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
4969   this->F = &F;
4970   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
4971   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
4972   return false;
4973 }
4974
4975 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
4976   Scalars.clear();
4977   BackedgeTakenCounts.clear();
4978   ConstantEvolutionLoopExitValue.clear();
4979   ValuesAtScopes.clear();
4980   UniqueSCEVs.clear();
4981   SCEVAllocator.Reset();
4982 }
4983
4984 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
4985   AU.setPreservesAll();
4986   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
4987 }
4988
4989 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
4990   return !isa<SCEVCouldNotCompute>(getBackedgeTakenCount(L));
4991 }
4992
4993 static void PrintLoopInfo(raw_ostream &OS, ScalarEvolution *SE,
4994                           const Loop *L) {
4995   // Print all inner loops first
4996   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
4997     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
4998
4999   OS << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
5000
5001   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
5002   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
5003   if (ExitBlocks.size() != 1)
5004     OS << "<multiple exits> ";
5005
5006   if (SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L)) {
5007     OS << "backedge-taken count is " << *SE->getBackedgeTakenCount(L);
5008   } else {
5009     OS << "Unpredictable backedge-taken count. ";
5010   }
5011
5012   OS << "\n";
5013   OS << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
5014
5015   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(SE->getMaxBackedgeTakenCount(L))) {
5016     OS << "max backedge-taken count is " << *SE->getMaxBackedgeTakenCount(L);
5017   } else {
5018     OS << "Unpredictable max backedge-taken count. ";
5019   }
5020
5021   OS << "\n";
5022 }
5023
5024 void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module* ) const {
5025   // ScalarEvolution's implementaiton of the print method is to print
5026   // out SCEV values of all instructions that are interesting. Doing
5027   // this potentially causes it to create new SCEV objects though,
5028   // which technically conflicts with the const qualifier. This isn't
5029   // observable from outside the class though, so casting away the
5030   // const isn't dangerous.
5031   ScalarEvolution &SE = *const_cast<ScalarEvolution*>(this);
5032
5033   OS << "Classifying expressions for: " << F->getName() << "\n";
5034   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
5035     if (isSCEVable(I->getType())) {
5036       OS << *I << '\n';
5037       OS << "  -->  ";
5038       const SCEV *SV = SE.getSCEV(&*I);
5039       SV->print(OS);
5040
5041       const Loop *L = LI->getLoopFor((*I).getParent());
5042
5043       const SCEV *AtUse = SE.getSCEVAtScope(SV, L);
5044       if (AtUse != SV) {
5045         OS << "  -->  ";
5046         AtUse->print(OS);
5047       }
5048
5049       if (L) {
5050         OS << "\t\t" "Exits: ";
5051         const SCEV *ExitValue = SE.getSCEVAtScope(SV, L->getParentLoop());
5052         if (!ExitValue->isLoopInvariant(L)) {
5053           OS << "<<Unknown>>";
5054         } else {
5055           OS << *ExitValue;
5056         }
5057       }
5058
5059       OS << "\n";
5060     }
5061
5062   OS << "Determining loop execution counts for: " << F->getName() << "\n";
5063   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
5064     PrintLoopInfo(OS, &SE, *I);
5065 }
5066
5067 void ScalarEvolution::print(std::ostream &o, const Module *M) const {
5068   raw_os_ostream OS(o);
5069   print(OS, M);
5070 }