lib/Analysis/ScalarEvolutionExpander.cpp

   1 //===- ScalarEvolutionExpander.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 expander,
  11 // which is used to generate the code corresponding to a given scalar evolution
  12 // expression.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
  17 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  18 #include "llvm/LLVMContext.h"
  19 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  20 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  21 using namespace llvm;
  22
  23 /// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
  24 /// which must be possible with a noop cast, doing what we can to share
  25 /// the casts.
  26 Value *SCEVExpander::InsertNoopCastOfTo(Value *V, const Type *Ty) {
  27   Instruction::CastOps Op = CastInst::getCastOpcode(V, false, Ty, false);
  28   assert((Op == Instruction::BitCast ||
  29           Op == Instruction::PtrToInt ||
  30           Op == Instruction::IntToPtr) &&
  31          "InsertNoopCastOfTo cannot perform non-noop casts!");
  32   assert(SE.getTypeSizeInBits(V->getType()) == SE.getTypeSizeInBits(Ty) &&
  33          "InsertNoopCastOfTo cannot change sizes!");
  34
  35   // Short-circuit unnecessary bitcasts.
  36   if (Op == Instruction::BitCast && V->getType() == Ty)
  37     return V;
  38
  39   // Short-circuit unnecessary inttoptr<->ptrtoint casts.
  40   if ((Op == Instruction::PtrToInt || Op == Instruction::IntToPtr) &&
  41       SE.getTypeSizeInBits(Ty) == SE.getTypeSizeInBits(V->getType())) {
  42     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
  43       if ((CI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
  44            CI->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) &&
  45           SE.getTypeSizeInBits(CI->getType()) ==
  46           SE.getTypeSizeInBits(CI->getOperand(0)->getType()))
  47         return CI->getOperand(0);
  48     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
  49       if ((CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
  50            CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) &&
  51           SE.getTypeSizeInBits(CE->getType()) ==
  52           SE.getTypeSizeInBits(CE->getOperand(0)->getType()))
  53         return CE->getOperand(0);
  54   }
  55
  56   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
  57     return ConstantExpr::getCast(Op, C, Ty);
  58
  59   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
  60     // Check to see if there is already a cast!
  61     for (Value::use_iterator UI = A->use_begin(), E = A->use_end();
  62          UI != E; ++UI)
  63       if ((*UI)->getType() == Ty)
  64         if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(cast<Instruction>(*UI)))
  65           if (CI->getOpcode() == Op) {
  66             // If the cast isn't the first instruction of the function, move it.
  67             if (BasicBlock::iterator(CI) !=
  68                 A->getParent()->getEntryBlock().begin()) {
  69               // Recreate the cast at the beginning of the entry block.
  70               // The old cast is left in place in case it is being used
  71               // as an insert point.
  72               Instruction *NewCI =
  73                 CastInst::Create(Op, V, Ty, "",
  74                                  A->getParent()->getEntryBlock().begin());
  75               NewCI->takeName(CI);
  76               CI->replaceAllUsesWith(NewCI);
  77               return NewCI;
  78             }
  79             return CI;
  80           }
  81
  82     Instruction *I = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(),
  83                                       A->getParent()->getEntryBlock().begin());
  84     rememberInstruction(I);
  85     return I;
  86   }
  87
  88   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
  89
  90   // Check to see if there is already a cast.  If there is, use it.
  91   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
  92        UI != E; ++UI) {
  93     if ((*UI)->getType() == Ty)
  94       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(cast<Instruction>(*UI)))
  95         if (CI->getOpcode() == Op) {
  96           BasicBlock::iterator It = I; ++It;
  97           if (isa<InvokeInst>(I))
  98             It = cast<InvokeInst>(I)->getNormalDest()->begin();
  99           while (isa<PHINode>(It)) ++It;
 100           if (It != BasicBlock::iterator(CI)) {
 101             // Recreate the cast after the user.
 102             // The old cast is left in place in case it is being used
 103             // as an insert point.
 104             Instruction *NewCI = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", It);
 105             NewCI->takeName(CI);
 106             CI->replaceAllUsesWith(NewCI);
 107             rememberInstruction(NewCI);
 108             return NewCI;
 109           }
 110           rememberInstruction(CI);
 111           return CI;
 112         }
 113   }
 114   BasicBlock::iterator IP = I; ++IP;
 115   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 116     IP = II->getNormalDest()->begin();
 117   while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
 118   Instruction *CI = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), IP);
 119   rememberInstruction(CI);
 120   return CI;
 121 }
 122
 123 /// InsertBinop - Insert the specified binary operator, doing a small amount
 124 /// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
 125 Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
 126                                  Value *LHS, Value *RHS) {
 127   // Fold a binop with constant operands.
 128   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
 129     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
 130       return ConstantExpr::get(Opcode, CLHS, CRHS);
 131
 132   // Do a quick scan to see if we have this binop nearby.  If so, reuse it.
 133   unsigned ScanLimit = 6;
 134   BasicBlock::iterator BlockBegin = Builder.GetInsertBlock()->begin();
 135   // Scanning starts from the last instruction before the insertion point.
 136   BasicBlock::iterator IP = Builder.GetInsertPoint();
 137   if (IP != BlockBegin) {
 138     --IP;
 139     for (; ScanLimit; --IP, --ScanLimit) {
 140       if (IP->getOpcode() == (unsigned)Opcode && IP->getOperand(0) == LHS &&
 141           IP->getOperand(1) == RHS)
 142         return IP;
 143       if (IP == BlockBegin) break;
 144     }
 145   }
 146
 147   // If we haven't found this binop, insert it.
 148   Value *BO = Builder.CreateBinOp(Opcode, LHS, RHS, "tmp");
 149   rememberInstruction(BO);
 150   return BO;
 151 }
 152
 153 /// FactorOutConstant - Test if S is divisible by Factor, using signed
 154 /// division. If so, update S with Factor divided out and return true.
 155 /// S need not be evenly divisble if a reasonable remainder can be
 156 /// computed.
 157 /// TODO: When ScalarEvolution gets a SCEVSDivExpr, this can be made
 158 /// unnecessary; in its place, just signed-divide Ops[i] by the scale and
 159 /// check to see if the divide was folded.
 160 static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
 161                               const SCEV *&Remainder,
 162                               const SCEV *Factor,
 163                               ScalarEvolution &SE,
 164                               const TargetData *TD) {
 165   // Everything is divisible by one.
 166   if (Factor->isOne())
 167     return true;
 168
 169   // x/x == 1.
 170   if (S == Factor) {
 171     S = SE.getIntegerSCEV(1, S->getType());
 172     return true;
 173   }
 174
 175   // For a Constant, check for a multiple of the given factor.
 176   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
 177     // 0/x == 0.
 178     if (C->isZero())
 179       return true;
 180     // Check for divisibility.
 181     if (const SCEVConstant *FC = dyn_cast<SCEVConstant>(Factor)) {
 182       ConstantInt *CI =
 183         ConstantInt::get(SE.getContext(),
 184                          C->getValue()->getValue().sdiv(
 185                                                    FC->getValue()->getValue()));
 186       // If the quotient is zero and the remainder is non-zero, reject
 187       // the value at this scale. It will be considered for subsequent
 188       // smaller scales.
 189       if (!CI->isZero()) {
 190         const SCEV *Div = SE.getConstant(CI);
 191         S = Div;
 192         Remainder =
 193           SE.getAddExpr(Remainder,
 194                         SE.getConstant(C->getValue()->getValue().srem(
 195                                                   FC->getValue()->getValue())));
 196         return true;
 197       }
 198     }
 199   }
 200
 201   // In a Mul, check if there is a constant operand which is a multiple
 202   // of the given factor.
 203   if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
 204     if (TD) {
 205       // With TargetData, the size is known. Check if there is a constant
 206       // operand which is a multiple of the given factor. If so, we can
 207       // factor it.
 208       const SCEVConstant *FC = cast<SCEVConstant>(Factor);
 209       if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0)))
 210         if (!C->getValue()->getValue().srem(FC->getValue()->getValue())) {
 211           const SmallVectorImpl<const SCEV *> &MOperands = M->getOperands();
 212           SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(MOperands.begin(),
 213                                                  MOperands.end());
 214           NewMulOps[0] =
 215             SE.getConstant(C->getValue()->getValue().sdiv(
 216                                                    FC->getValue()->getValue()));
 217           S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
 218           return true;
 219         }
 220     } else {
 221       // Without TargetData, check if Factor can be factored out of any of the
 222       // Mul's operands. If so, we can just remove it.
 223       for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 224         const SCEV *SOp = M->getOperand(i);
 225         const SCEV *Remainder = SE.getIntegerSCEV(0, SOp->getType());
 226         if (FactorOutConstant(SOp, Remainder, Factor, SE, TD) &&
 227             Remainder->isZero()) {
 228           const SmallVectorImpl<const SCEV *> &MOperands = M->getOperands();
 229           SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(MOperands.begin(),
 230                                                  MOperands.end());
 231           NewMulOps[i] = SOp;
 232           S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
 233           return true;
 234         }
 235       }
 236     }
 237   }
 238
 239   // In an AddRec, check if both start and step are divisible.
 240   if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
 241     const SCEV *Step = A->getStepRecurrence(SE);
 242     const SCEV *StepRem = SE.getIntegerSCEV(0, Step->getType());
 243     if (!FactorOutConstant(Step, StepRem, Factor, SE, TD))
 244       return false;
 245     if (!StepRem->isZero())
 246       return false;
 247     const SCEV *Start = A->getStart();
 248     if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE, TD))
 249       return false;
 250     S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop());
 251     return true;
 252   }
 253
 254   return false;
 255 }
 256
 257 /// SimplifyAddOperands - Sort and simplify a list of add operands. NumAddRecs
 258 /// is the number of SCEVAddRecExprs present, which are kept at the end of
 259 /// the list.
 260 ///
 261 static void SimplifyAddOperands(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
 262                                 const Type *Ty,
 263                                 ScalarEvolution &SE) {
 264   unsigned NumAddRecs = 0;
 265   for (unsigned i = Ops.size(); i > 0 && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[i-1]); --i)
 266     ++NumAddRecs;
 267   // Group Ops into non-addrecs and addrecs.
 268   SmallVector<const SCEV *, 8> NoAddRecs(Ops.begin(), Ops.end() - NumAddRecs);
 269   SmallVector<const SCEV *, 8> AddRecs(Ops.end() - NumAddRecs, Ops.end());
 270   // Let ScalarEvolution sort and simplify the non-addrecs list.
 271   const SCEV *Sum = NoAddRecs.empty() ?
 272                     SE.getIntegerSCEV(0, Ty) :
 273                     SE.getAddExpr(NoAddRecs);
 274   // If it returned an add, use the operands. Otherwise it simplified
 275   // the sum into a single value, so just use that.
 276   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Sum))
 277     Ops = Add->getOperands();
 278   else {
 279     Ops.clear();
 280     if (!Sum->isZero())
 281       Ops.push_back(Sum);
 282   }
 283   // Then append the addrecs.
 284   Ops.insert(Ops.end(), AddRecs.begin(), AddRecs.end());
 285 }
 286
 287 /// SplitAddRecs - Flatten a list of add operands, moving addrec start values
 288 /// out to the top level. For example, convert {a + b,+,c} to a, b, {0,+,d}.
 289 /// This helps expose more opportunities for folding parts of the expressions
 290 /// into GEP indices.
 291 ///
 292 static void SplitAddRecs(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
 293                          const Type *Ty,
 294                          ScalarEvolution &SE) {
 295   // Find the addrecs.
 296   SmallVector<const SCEV *, 8> AddRecs;
 297   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 298     while (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[i])) {
 299       const SCEV *Start = A->getStart();
 300       if (Start->isZero()) break;
 301       const SCEV *Zero = SE.getIntegerSCEV(0, Ty);
 302       AddRecs.push_back(SE.getAddRecExpr(Zero,
 303                                          A->getStepRecurrence(SE),
 304                                          A->getLoop()));
 305       if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start)) {
 306         Ops[i] = Zero;
 307         Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
 308         e += Add->getNumOperands();
 309       } else {
 310         Ops[i] = Start;
 311       }
 312     }
 313   if (!AddRecs.empty()) {
 314     // Add the addrecs onto the end of the list.
 315     Ops.insert(Ops.end(), AddRecs.begin(), AddRecs.end());
 316     // Resort the operand list, moving any constants to the front.
 317     SimplifyAddOperands(Ops, Ty, SE);
 318   }
 319 }
 320
 321 /// expandAddToGEP - Expand an addition expression with a pointer type into
 322 /// a GEP instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr. This helps
 323 /// BasicAliasAnalysis and other passes analyze the result. See the rules
 324 /// for getelementptr vs. inttoptr in
 325 /// http://llvm.org/docs/LangRef.html#pointeraliasing
 326 /// for details.
 327 ///
 328 /// Design note: The correctness of using getelementptr here depends on
 329 /// ScalarEvolution not recognizing inttoptr and ptrtoint operators, as
 330 /// they may introduce pointer arithmetic which may not be safely converted
 331 /// into getelementptr.
 332 ///
 333 /// Design note: It might seem desirable for this function to be more
 334 /// loop-aware. If some of the indices are loop-invariant while others
 335 /// aren't, it might seem desirable to emit multiple GEPs, keeping the
 336 /// loop-invariant portions of the overall computation outside the loop.
 337 /// However, there are a few reasons this is not done here. Hoisting simple
 338 /// arithmetic is a low-level optimization that often isn't very
 339 /// important until late in the optimization process. In fact, passes
 340 /// like InstructionCombining will combine GEPs, even if it means
 341 /// pushing loop-invariant computation down into loops, so even if the
 342 /// GEPs were split here, the work would quickly be undone. The
 343 /// LoopStrengthReduction pass, which is usually run quite late (and
 344 /// after the last InstructionCombining pass), takes care of hoisting
 345 /// loop-invariant portions of expressions, after considering what
 346 /// can be folded using target addressing modes.
 347 ///
 348 Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
 349                                     const SCEV *const *op_end,
 350                                     const PointerType *PTy,
 351                                     const Type *Ty,
 352                                     Value *V) {
 353   const Type *ElTy = PTy->getElementType();
 354   SmallVector<Value *, 4> GepIndices;
 355   SmallVector<const SCEV *, 8> Ops(op_begin, op_end);
 356   bool AnyNonZeroIndices = false;
 357
 358   // Split AddRecs up into parts as either of the parts may be usable
 359   // without the other.
 360   SplitAddRecs(Ops, Ty, SE);
 361
 362   // Descend down the pointer's type and attempt to convert the other
 363   // operands into GEP indices, at each level. The first index in a GEP
 364   // indexes into the array implied by the pointer operand; the rest of
 365   // the indices index into the element or field type selected by the
 366   // preceding index.
 367   for (;;) {
 368     // If the scale size is not 0, attempt to factor out a scale for
 369     // array indexing.
 370     SmallVector<const SCEV *, 8> ScaledOps;
 371     if (ElTy->isSized()) {
 372       const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(ElTy);
 373       if (!ElSize->isZero()) {
 374         SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
 375         for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 376           const SCEV *Op = Ops[i];
 377           const SCEV *Remainder = SE.getIntegerSCEV(0, Ty);
 378           if (FactorOutConstant(Op, Remainder, ElSize, SE, SE.TD)) {
 379             // Op now has ElSize factored out.
 380             ScaledOps.push_back(Op);
 381             if (!Remainder->isZero())
 382               NewOps.push_back(Remainder);
 383             AnyNonZeroIndices = true;
 384           } else {
 385             // The operand was not divisible, so add it to the list of operands
 386             // we'll scan next iteration.
 387             NewOps.push_back(Ops[i]);
 388           }
 389         }
 390         // If we made any changes, update Ops.
 391         if (!ScaledOps.empty()) {
 392           Ops = NewOps;
 393           SimplifyAddOperands(Ops, Ty, SE);
 394         }
 395       }
 396     }
 397
 398     // Record the scaled array index for this level of the type. If
 399     // we didn't find any operands that could be factored, tentatively
 400     // assume that element zero was selected (since the zero offset
 401     // would obviously be folded away).
 402     Value *Scaled = ScaledOps.empty() ?
 403                     Constant::getNullValue(Ty) :
 404                     expandCodeFor(SE.getAddExpr(ScaledOps), Ty);
 405     GepIndices.push_back(Scaled);
 406
 407     // Collect struct field index operands.
 408     while (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElTy)) {
 409       bool FoundFieldNo = false;
 410       // An empty struct has no fields.
 411       if (STy->getNumElements() == 0) break;
 412       if (SE.TD) {
 413         // With TargetData, field offsets are known. See if a constant offset
 414         // falls within any of the struct fields.
 415         if (Ops.empty()) break;
 416         if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0]))
 417           if (SE.getTypeSizeInBits(C->getType()) <= 64) {
 418             const StructLayout &SL = *SE.TD->getStructLayout(STy);
 419             uint64_t FullOffset = C->getValue()->getZExtValue();
 420             if (FullOffset < SL.getSizeInBytes()) {
 421               unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(FullOffset);
 422               GepIndices.push_back(
 423                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()), ElIdx));
 424               ElTy = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 425               Ops[0] =
 426                 SE.getConstant(Ty, FullOffset - SL.getElementOffset(ElIdx));
 427               AnyNonZeroIndices = true;
 428               FoundFieldNo = true;
 429             }
 430           }
 431       } else {
 432         // Without TargetData, just check for an offsetof expression of the
 433         // appropriate struct type.
 434         for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 435           if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Ops[i])) {
 436             const Type *CTy;
 437             Constant *FieldNo;
 438             if (U->isOffsetOf(CTy, FieldNo) && CTy == STy) {
 439               GepIndices.push_back(FieldNo);
 440               ElTy =
 441                 STy->getTypeAtIndex(cast<ConstantInt>(FieldNo)->getZExtValue());
 442               Ops[i] = SE.getConstant(Ty, 0);
 443               AnyNonZeroIndices = true;
 444               FoundFieldNo = true;
 445               break;
 446             }
 447           }
 448       }
 449       // If no struct field offsets were found, tentatively assume that
 450       // field zero was selected (since the zero offset would obviously
 451       // be folded away).
 452       if (!FoundFieldNo) {
 453         ElTy = STy->getTypeAtIndex(0u);
 454         GepIndices.push_back(
 455           Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Ty->getContext())));
 456       }
 457     }
 458
 459     if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(ElTy))
 460       ElTy = ATy->getElementType();
 461     else
 462       break;
 463   }
 464
 465   // If none of the operands were convertable to proper GEP indices, cast
 466   // the base to i8* and do an ugly getelementptr with that. It's still
 467   // better than ptrtoint+arithmetic+inttoptr at least.
 468   if (!AnyNonZeroIndices) {
 469     // Cast the base to i8*.
 470     V = InsertNoopCastOfTo(V,
 471        Type::getInt8PtrTy(Ty->getContext(), PTy->getAddressSpace()));
 472
 473     // Expand the operands for a plain byte offset.
 474     Value *Idx = expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty);
 475
 476     // Fold a GEP with constant operands.
 477     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(V))
 478       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Idx))
 479         return ConstantExpr::getGetElementPtr(CLHS, &CRHS, 1);
 480
 481     // Do a quick scan to see if we have this GEP nearby.  If so, reuse it.
 482     unsigned ScanLimit = 6;
 483     BasicBlock::iterator BlockBegin = Builder.GetInsertBlock()->begin();
 484     // Scanning starts from the last instruction before the insertion point.
 485     BasicBlock::iterator IP = Builder.GetInsertPoint();
 486     if (IP != BlockBegin) {
 487       --IP;
 488       for (; ScanLimit; --IP, --ScanLimit) {
 489         if (IP->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
 490             IP->getOperand(0) == V && IP->getOperand(1) == Idx)
 491           return IP;
 492         if (IP == BlockBegin) break;
 493       }
 494     }
 495
 496     // Emit a GEP.
 497     Value *GEP = Builder.CreateGEP(V, Idx, "uglygep");
 498     rememberInstruction(GEP);
 499     return GEP;
 500   }
 501
 502   // Insert a pretty getelementptr. Note that this GEP is not marked inbounds,
 503   // because ScalarEvolution may have changed the address arithmetic to
 504   // compute a value which is beyond the end of the allocated object.
 505   Value *Casted = V;
 506   if (V->getType() != PTy)
 507     Casted = InsertNoopCastOfTo(Casted, PTy);
 508   Value *GEP = Builder.CreateGEP(Casted,
 509                                  GepIndices.begin(),
 510                                  GepIndices.end(),
 511                                  "scevgep");
 512   Ops.push_back(SE.getUnknown(GEP));
 513   rememberInstruction(GEP);
 514   return expand(SE.getAddExpr(Ops));
 515 }
 516
 517 /// isNonConstantNegative - Return true if the specified scev is negated, but
 518 /// not a constant.
 519 static bool isNonConstantNegative(const SCEV *F) {
 520   const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(F);
 521   if (!Mul) return false;
 522
 523   // If there is a constant factor, it will be first.
 524   const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0));
 525   if (!SC) return false;
 526
 527   // Return true if the value is negative, this matches things like (-42 * V).
 528   return SC->getValue()->getValue().isNegative();
 529 }
 530
 531 Value *SCEVExpander::visitAddExpr(const SCEVAddExpr *S) {
 532   int NumOperands = S->getNumOperands();
 533   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 534
 535   // Find the index of an operand to start with. Choose the operand with
 536   // pointer type, if there is one, or the last operand otherwise.
 537   int PIdx = 0;
 538   for (; PIdx != NumOperands - 1; ++PIdx)
 539     if (isa<PointerType>(S->getOperand(PIdx)->getType())) break;
 540
 541   // Expand code for the operand that we chose.
 542   Value *V = expand(S->getOperand(PIdx));
 543
 544   // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
 545   // comments on expandAddToGEP for details.
 546   if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(V->getType())) {
 547     // Take the operand at PIdx out of the list.
 548     const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops = S->getOperands();
 549     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
 550     NewOps.insert(NewOps.end(), Ops.begin(), Ops.begin() + PIdx);
 551     NewOps.insert(NewOps.end(), Ops.begin() + PIdx + 1, Ops.end());
 552     // Make a GEP.
 553     return expandAddToGEP(NewOps.begin(), NewOps.end(), PTy, Ty, V);
 554   }
 555
 556   // Otherwise, we'll expand the rest of the SCEVAddExpr as plain integer
 557   // arithmetic.
 558   V = InsertNoopCastOfTo(V, Ty);
 559
 560   // Emit a bunch of add instructions
 561   for (int i = NumOperands-1; i >= 0; --i) {
 562     if (i == PIdx) continue;
 563     const SCEV *Op = S->getOperand(i);
 564     if (isNonConstantNegative(Op)) {
 565       Value *W = expandCodeFor(SE.getNegativeSCEV(Op), Ty);
 566       V = InsertBinop(Instruction::Sub, V, W);
 567     } else {
 568       Value *W = expandCodeFor(Op, Ty);
 569       V = InsertBinop(Instruction::Add, V, W);
 570     }
 571   }
 572   return V;
 573 }
 574
 575 Value *SCEVExpander::visitMulExpr(const SCEVMulExpr *S) {
 576   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 577   int FirstOp = 0;  // Set if we should emit a subtract.
 578   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(S->getOperand(0)))
 579     if (SC->getValue()->isAllOnesValue())
 580       FirstOp = 1;
 581
 582   int i = S->getNumOperands()-2;
 583   Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(i+1), Ty);
 584
 585   // Emit a bunch of multiply instructions
 586   for (; i >= FirstOp; --i) {
 587     Value *W = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
 588     V = InsertBinop(Instruction::Mul, V, W);
 589   }
 590
 591   // -1 * ...  --->  0 - ...
 592   if (FirstOp == 1)
 593     V = InsertBinop(Instruction::Sub, Constant::getNullValue(Ty), V);
 594   return V;
 595 }
 596
 597 Value *SCEVExpander::visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *S) {
 598   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 599
 600   Value *LHS = expandCodeFor(S->getLHS(), Ty);
 601   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(S->getRHS())) {
 602     const APInt &RHS = SC->getValue()->getValue();
 603     if (RHS.isPowerOf2())
 604       return InsertBinop(Instruction::LShr, LHS,
 605                          ConstantInt::get(Ty, RHS.logBase2()));
 606   }
 607
 608   Value *RHS = expandCodeFor(S->getRHS(), Ty);
 609   return InsertBinop(Instruction::UDiv, LHS, RHS);
 610 }
 611
 612 /// Move parts of Base into Rest to leave Base with the minimal
 613 /// expression that provides a pointer operand suitable for a
 614 /// GEP expansion.
 615 static void ExposePointerBase(const SCEV *&Base, const SCEV *&Rest,
 616                               ScalarEvolution &SE) {
 617   while (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Base)) {
 618     Base = A->getStart();
 619     Rest = SE.getAddExpr(Rest,
 620                          SE.getAddRecExpr(SE.getIntegerSCEV(0, A->getType()),
 621                                           A->getStepRecurrence(SE),
 622                                           A->getLoop()));
 623   }
 624   if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Base)) {
 625     Base = A->getOperand(A->getNumOperands()-1);
 626     SmallVector<const SCEV *, 8> NewAddOps(A->op_begin(), A->op_end());
 627     NewAddOps.back() = Rest;
 628     Rest = SE.getAddExpr(NewAddOps);
 629     ExposePointerBase(Base, Rest, SE);
 630   }
 631 }
 632
 633 /// getAddRecExprPHILiterally - Helper for expandAddRecExprLiterally. Expand
 634 /// the base addrec, which is the addrec without any non-loop-dominating
 635 /// values, and return the PHI.
 636 PHINode *
 637 SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
 638                                         const Loop *L,
 639                                         const Type *ExpandTy,
 640                                         const Type *IntTy) {
 641   // Reuse a previously-inserted PHI, if present.
 642   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
 643        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
 644     if (SE.isSCEVable(PN->getType()) &&
 645         (SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType()) ==
 646          SE.getEffectiveSCEVType(Normalized->getType())) &&
 647         SE.getSCEV(PN) == Normalized)
 648       if (BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch()) {
 649         Instruction *IncV =
 650           cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 651
 652         // Determine if this is a well-behaved chain of instructions leading
 653         // back to the PHI. It probably will be, if we're scanning an inner
 654         // loop already visited by LSR for example, but it wouldn't have
 655         // to be.
 656         do {
 657           if (IncV->getNumOperands() == 0 || isa<PHINode>(IncV)) {
 658             IncV = 0;
 659             break;
 660           }
 661           IncV = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 662           if (!IncV)
 663             break;
 664           if (IncV->mayHaveSideEffects()) {
 665             IncV = 0;
 666             break;
 667           }
 668         } while (IncV != PN);
 669
 670         if (IncV) {
 671           // Ok, the add recurrence looks usable.
 672           // Remember this PHI, even in post-inc mode.
 673           InsertedValues.insert(PN);
 674           // Remember the increment.
 675           IncV = cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 676           rememberInstruction(IncV);
 677           if (L == IVIncInsertLoop)
 678             do {
 679               if (SE.DT->dominates(IncV, IVIncInsertPos))
 680                 break;
 681               // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
 682               // down past a potential existing post-inc user.
 683               IncV->moveBefore(IVIncInsertPos);
 684               IVIncInsertPos = IncV;
 685               IncV = cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
 686             } while (IncV != PN);
 687           return PN;
 688         }
 689       }
 690
 691   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
 692   BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 693   BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 694
 695   // Expand code for the start value.
 696   Value *StartV = expandCodeFor(Normalized->getStart(), ExpandTy,
 697                                 L->getHeader()->begin());
 698
 699   // Expand code for the step value. Insert instructions right before the
 700   // terminator corresponding to the back-edge. Do this before creating the PHI
 701   // so that PHI reuse code doesn't see an incomplete PHI. If the stride is
 702   // negative, insert a sub instead of an add for the increment (unless it's a
 703   // constant, because subtracts of constants are canonicalized to adds).
 704   const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
 705   bool isPointer = isa<PointerType>(ExpandTy);
 706   bool isNegative = !isPointer && isNonConstantNegative(Step);
 707   if (isNegative)
 708     Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
 709   Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
 710
 711   // Create the PHI.
 712   Builder.SetInsertPoint(L->getHeader(), L->getHeader()->begin());
 713   PHINode *PN = Builder.CreatePHI(ExpandTy, "lsr.iv");
 714   rememberInstruction(PN);
 715
 716   // Create the step instructions and populate the PHI.
 717   BasicBlock *Header = L->getHeader();
 718   for (pred_iterator HPI = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
 719        HPI != HPE; ++HPI) {
 720     BasicBlock *Pred = *HPI;
 721
 722     // Add a start value.
 723     if (!L->contains(Pred)) {
 724       PN->addIncoming(StartV, Pred);
 725       continue;
 726     }
 727
 728     // Create a step value and add it to the PHI. If IVIncInsertLoop is
 729     // non-null and equal to the addrec's loop, insert the instructions
 730     // at IVIncInsertPos.
 731     Instruction *InsertPos = L == IVIncInsertLoop ?
 732       IVIncInsertPos : Pred->getTerminator();
 733     Builder.SetInsertPoint(InsertPos->getParent(), InsertPos);
 734     Value *IncV;
 735     // If the PHI is a pointer, use a GEP, otherwise use an add or sub.
 736     if (isPointer) {
 737       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(ExpandTy);
 738       // If the step isn't constant, don't use an implicitly scaled GEP, because
 739       // that would require a multiply inside the loop.
 740       if (!isa<ConstantInt>(StepV))
 741         GEPPtrTy = PointerType::get(Type::getInt1Ty(SE.getContext()),
 742                                     GEPPtrTy->getAddressSpace());
 743       const SCEV *const StepArray[1] = { SE.getSCEV(StepV) };
 744       IncV = expandAddToGEP(StepArray, StepArray+1, GEPPtrTy, IntTy, PN);
 745       if (IncV->getType() != PN->getType()) {
 746         IncV = Builder.CreateBitCast(IncV, PN->getType(), "tmp");
 747         rememberInstruction(IncV);
 748       }
 749     } else {
 750       IncV = isNegative ?
 751         Builder.CreateSub(PN, StepV, "lsr.iv.next") :
 752         Builder.CreateAdd(PN, StepV, "lsr.iv.next");
 753       rememberInstruction(IncV);
 754     }
 755     PN->addIncoming(IncV, Pred);
 756   }
 757
 758   // Restore the original insert point.
 759   if (SaveInsertBB)
 760     restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 761
 762   // Remember this PHI, even in post-inc mode.
 763   InsertedValues.insert(PN);
 764
 765   return PN;
 766 }
 767
 768 Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
 769   const Type *STy = S->getType();
 770   const Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(STy);
 771   const Loop *L = S->getLoop();
 772
 773   // Determine a normalized form of this expression, which is the expression
 774   // before any post-inc adjustment is made.
 775   const SCEVAddRecExpr *Normalized = S;
 776   if (L == PostIncLoop) {
 777     const SCEV *Step = S->getStepRecurrence(SE);
 778     Normalized = cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getMinusSCEV(S, Step));
 779   }
 780
 781   // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec start.
 782   const SCEV *Start = Normalized->getStart();
 783   const SCEV *PostLoopOffset = 0;
 784   if (!Start->properlyDominates(L->getHeader(), SE.DT)) {
 785     PostLoopOffset = Start;
 786     Start = SE.getIntegerSCEV(0, Normalized->getType());
 787     Normalized =
 788       cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start,
 789                                             Normalized->getStepRecurrence(SE),
 790                                             Normalized->getLoop()));
 791   }
 792
 793   // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec step.
 794   const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
 795   const SCEV *PostLoopScale = 0;
 796   if (!Step->hasComputableLoopEvolution(L) &&
 797       !Step->dominates(L->getHeader(), SE.DT)) {
 798     PostLoopScale = Step;
 799     Step = SE.getIntegerSCEV(1, Normalized->getType());
 800     Normalized =
 801       cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start, Step,
 802                                             Normalized->getLoop()));
 803   }
 804
 805   // Expand the core addrec. If we need post-loop scaling, force it to
 806   // expand to an integer type to avoid the need for additional casting.
 807   const Type *ExpandTy = PostLoopScale ? IntTy : STy;
 808   PHINode *PN = getAddRecExprPHILiterally(Normalized, L, ExpandTy, IntTy);
 809
 810   // Accomodate post-inc mode, if necessary.
 811   Value *Result;
 812   if (L != PostIncLoop)
 813     Result = PN;
 814   else {
 815     // In PostInc mode, use the post-incremented value.
 816     BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
 817     assert(LatchBlock && "PostInc mode requires a unique loop latch!");
 818     Result = PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock);
 819   }
 820
 821   // Re-apply any non-loop-dominating scale.
 822   if (PostLoopScale) {
 823     Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
 824     Result = Builder.CreateMul(Result,
 825                                expandCodeFor(PostLoopScale, IntTy));
 826     rememberInstruction(Result);
 827   }
 828
 829   // Re-apply any non-loop-dominating offset.
 830   if (PostLoopOffset) {
 831     if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(ExpandTy)) {
 832       const SCEV *const OffsetArray[1] = { PostLoopOffset };
 833       Result = expandAddToGEP(OffsetArray, OffsetArray+1, PTy, IntTy, Result);
 834     } else {
 835       Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
 836       Result = Builder.CreateAdd(Result,
 837                                  expandCodeFor(PostLoopOffset, IntTy));
 838       rememberInstruction(Result);
 839     }
 840   }
 841
 842   return Result;
 843 }
 844
 845 Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
 846   if (!CanonicalMode) return expandAddRecExprLiterally(S);
 847
 848   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 849   const Loop *L = S->getLoop();
 850
 851   // First check for an existing canonical IV in a suitable type.
 852   PHINode *CanonicalIV = 0;
 853   if (PHINode *PN = L->getCanonicalInductionVariable())
 854     if (SE.isSCEVable(PN->getType()) &&
 855         isa<IntegerType>(SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType())) &&
 856         SE.getTypeSizeInBits(PN->getType()) >= SE.getTypeSizeInBits(Ty))
 857       CanonicalIV = PN;
 858
 859   // Rewrite an AddRec in terms of the canonical induction variable, if
 860   // its type is more narrow.
 861   if (CanonicalIV &&
 862       SE.getTypeSizeInBits(CanonicalIV->getType()) >
 863       SE.getTypeSizeInBits(Ty)) {
 864     const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops = S->getOperands();
 865     SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(Ops.size());
 866     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 867       NewOps[i] = SE.getAnyExtendExpr(Ops[i], CanonicalIV->getType());
 868     Value *V = expand(SE.getAddRecExpr(NewOps, S->getLoop()));
 869     BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
 870     BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
 871     BasicBlock::iterator NewInsertPt =
 872       llvm::next(BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(V)));
 873     while (isa<PHINode>(NewInsertPt)) ++NewInsertPt;
 874     V = expandCodeFor(SE.getTruncateExpr(SE.getUnknown(V), Ty), 0,
 875                       NewInsertPt);
 876     restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 877     return V;
 878   }
 879
 880   // {X,+,F} --> X + {0,+,F}
 881   if (!S->getStart()->isZero()) {
 882     const SmallVectorImpl<const SCEV *> &SOperands = S->getOperands();
 883     SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(SOperands.begin(), SOperands.end());
 884     NewOps[0] = SE.getIntegerSCEV(0, Ty);
 885     const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L);
 886
 887     // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
 888     // comments on expandAddToGEP for details.
 889     const SCEV *Base = S->getStart();
 890     const SCEV *RestArray[1] = { Rest };
 891     // Dig into the expression to find the pointer base for a GEP.
 892     ExposePointerBase(Base, RestArray[0], SE);
 893     // If we found a pointer, expand the AddRec with a GEP.
 894     if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Base->getType())) {
 895       // Make sure the Base isn't something exotic, such as a multiplied
 896       // or divided pointer value. In those cases, the result type isn't
 897       // actually a pointer type.
 898       if (!isa<SCEVMulExpr>(Base) && !isa<SCEVUDivExpr>(Base)) {
 899         Value *StartV = expand(Base);
 900         assert(StartV->getType() == PTy && "Pointer type mismatch for GEP!");
 901         return expandAddToGEP(RestArray, RestArray+1, PTy, Ty, StartV);
 902       }
 903     }
 904
 905     // Just do a normal add. Pre-expand the operands to suppress folding.
 906     return expand(SE.getAddExpr(SE.getUnknown(expand(S->getStart())),
 907                                 SE.getUnknown(expand(Rest))));
 908   }
 909
 910   // {0,+,1} --> Insert a canonical induction variable into the loop!
 911   if (S->isAffine() &&
 912       S->getOperand(1) == SE.getIntegerSCEV(1, Ty)) {
 913     // If there's a canonical IV, just use it.
 914     if (CanonicalIV) {
 915       assert(Ty == SE.getEffectiveSCEVType(CanonicalIV->getType()) &&
 916              "IVs with types different from the canonical IV should "
 917              "already have been handled!");
 918       return CanonicalIV;
 919     }
 920
 921     // Create and insert the PHI node for the induction variable in the
 922     // specified loop.
 923     BasicBlock *Header = L->getHeader();
 924     PHINode *PN = PHINode::Create(Ty, "indvar", Header->begin());
 925     rememberInstruction(PN);
 926
 927     Constant *One = ConstantInt::get(Ty, 1);
 928     for (pred_iterator HPI = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
 929          HPI != HPE; ++HPI)
 930       if (L->contains(*HPI)) {
 931         // Insert a unit add instruction right before the terminator
 932         // corresponding to the back-edge.
 933         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(PN, One, "indvar.next",
 934                                                      (*HPI)->getTerminator());
 935         rememberInstruction(Add);
 936         PN->addIncoming(Add, *HPI);
 937       } else {
 938         PN->addIncoming(Constant::getNullValue(Ty), *HPI);
 939       }
 940   }
 941
 942   // {0,+,F} --> {0,+,1} * F
 943   // Get the canonical induction variable I for this loop.
 944   Value *I = CanonicalIV ?
 945              CanonicalIV :
 946              getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, Ty);
 947
 948   // If this is a simple linear addrec, emit it now as a special case.
 949   if (S->isAffine())    // {0,+,F} --> i*F
 950     return
 951       expand(SE.getTruncateOrNoop(
 952         SE.getMulExpr(SE.getUnknown(I),
 953                       SE.getNoopOrAnyExtend(S->getOperand(1),
 954                                             I->getType())),
 955         Ty));
 956
 957   // If this is a chain of recurrences, turn it into a closed form, using the
 958   // folders, then expandCodeFor the closed form.  This allows the folders to
 959   // simplify the expression without having to build a bunch of special code
 960   // into this folder.
 961   const SCEV *IH = SE.getUnknown(I);   // Get I as a "symbolic" SCEV.
 962
 963   // Promote S up to the canonical IV type, if the cast is foldable.
 964   const SCEV *NewS = S;
 965   const SCEV *Ext = SE.getNoopOrAnyExtend(S, I->getType());
 966   if (isa<SCEVAddRecExpr>(Ext))
 967     NewS = Ext;
 968
 969   const SCEV *V = cast<SCEVAddRecExpr>(NewS)->evaluateAtIteration(IH, SE);
 970   //cerr << "Evaluated: " << *this << "\n     to: " << *V << "\n";
 971
 972   // Truncate the result down to the original type, if needed.
 973   const SCEV *T = SE.getTruncateOrNoop(V, Ty);
 974   return expand(T);
 975 }
 976
 977 Value *SCEVExpander::visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *S) {
 978   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 979   Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
 980                            SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
 981   Value *I = Builder.CreateTrunc(V, Ty, "tmp");
 982   rememberInstruction(I);
 983   return I;
 984 }
 985
 986 Value *SCEVExpander::visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *S) {
 987   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 988   Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
 989                            SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
 990   Value *I = Builder.CreateZExt(V, Ty, "tmp");
 991   rememberInstruction(I);
 992   return I;
 993 }
 994
 995 Value *SCEVExpander::visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *S) {
 996   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 997   Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
 998                            SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
 999   Value *I = Builder.CreateSExt(V, Ty, "tmp");
1000   rememberInstruction(I);
1001   return I;
1002 }
1003
1004 Value *SCEVExpander::visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *S) {
1005   Value *LHS = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
1006   const Type *Ty = LHS->getType();
1007   for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
1008     // In the case of mixed integer and pointer types, do the
1009     // rest of the comparisons as integer.
1010     if (S->getOperand(i)->getType() != Ty) {
1011       Ty = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
1012       LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
1013     }
1014     Value *RHS = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
1015     Value *ICmp = Builder.CreateICmpSGT(LHS, RHS, "tmp");
1016     rememberInstruction(ICmp);
1017     Value *Sel = Builder.CreateSelect(ICmp, LHS, RHS, "smax");
1018     rememberInstruction(Sel);
1019     LHS = Sel;
1020   }
1021   // In the case of mixed integer and pointer types, cast the
1022   // final result back to the pointer type.
1023   if (LHS->getType() != S->getType())
1024     LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, S->getType());
1025   return LHS;
1026 }
1027
1028 Value *SCEVExpander::visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S) {
1029   Value *LHS = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
1030   const Type *Ty = LHS->getType();
1031   for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
1032     // In the case of mixed integer and pointer types, do the
1033     // rest of the comparisons as integer.
1034     if (S->getOperand(i)->getType() != Ty) {
1035       Ty = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
1036       LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
1037     }
1038     Value *RHS = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
1039     Value *ICmp = Builder.CreateICmpUGT(LHS, RHS, "tmp");
1040     rememberInstruction(ICmp);
1041     Value *Sel = Builder.CreateSelect(ICmp, LHS, RHS, "umax");
1042     rememberInstruction(Sel);
1043     LHS = Sel;
1044   }
1045   // In the case of mixed integer and pointer types, cast the
1046   // final result back to the pointer type.
1047   if (LHS->getType() != S->getType())
1048     LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, S->getType());
1049   return LHS;
1050 }
1051
1052 Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, const Type *Ty) {
1053   // Expand the code for this SCEV.
1054   Value *V = expand(SH);
1055   if (Ty) {
1056     assert(SE.getTypeSizeInBits(Ty) == SE.getTypeSizeInBits(SH->getType()) &&
1057            "non-trivial casts should be done with the SCEVs directly!");
1058     V = InsertNoopCastOfTo(V, Ty);
1059   }
1060   return V;
1061 }
1062
1063 Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
1064   // Compute an insertion point for this SCEV object. Hoist the instructions
1065   // as far out in the loop nest as possible.
1066   Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
1067   for (Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock()); ;
1068        L = L->getParentLoop())
1069     if (S->isLoopInvariant(L)) {
1070       if (!L) break;
1071       if (BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader())
1072         InsertPt = Preheader->getTerminator();
1073     } else {
1074       // If the SCEV is computable at this level, insert it into the header
1075       // after the PHIs (and after any other instructions that we've inserted
1076       // there) so that it is guaranteed to dominate any user inside the loop.
1077       if (L && S->hasComputableLoopEvolution(L))
1078         InsertPt = L->getHeader()->getFirstNonPHI();
1079       while (isInsertedInstruction(InsertPt))
1080         InsertPt = llvm::next(BasicBlock::iterator(InsertPt));
1081       break;
1082     }
1083
1084   // Check to see if we already expanded this here.
1085   std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>,
1086            AssertingVH<Value> >::iterator I =
1087     InsertedExpressions.find(std::make_pair(S, InsertPt));
1088   if (I != InsertedExpressions.end())
1089     return I->second;
1090
1091   BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
1092   BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
1093   Builder.SetInsertPoint(InsertPt->getParent(), InsertPt);
1094
1095   // Expand the expression into instructions.
1096   Value *V = visit(S);
1097
1098   // Remember the expanded value for this SCEV at this location.
1099   if (!PostIncLoop)
1100     InsertedExpressions[std::make_pair(S, InsertPt)] = V;
1101
1102   restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
1103   return V;
1104 }
1105
1106 void SCEVExpander::rememberInstruction(Value *I) {
1107   if (!PostIncLoop)
1108     InsertedValues.insert(I);
1109
1110   // If we just claimed an existing instruction and that instruction had
1111   // been the insert point, adjust the insert point forward so that
1112   // subsequently inserted code will be dominated.
1113   if (Builder.GetInsertPoint() == I) {
1114     BasicBlock::iterator It = cast<Instruction>(I);
1115     do { ++It; } while (isInsertedInstruction(It));
1116     Builder.SetInsertPoint(Builder.GetInsertBlock(), It);
1117   }
1118 }
1119
1120 void SCEVExpander::restoreInsertPoint(BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator I) {
1121   // If we aquired more instructions since the old insert point was saved,
1122   // advance past them.
1123   while (isInsertedInstruction(I)) ++I;
1124
1125   Builder.SetInsertPoint(BB, I);
1126 }
1127
1128 /// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
1129 /// canonical induction variable of the specified type for the specified
1130 /// loop (inserting one if there is none).  A canonical induction variable
1131 /// starts at zero and steps by one on each iteration.
1132 Value *
1133 SCEVExpander::getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L,
1134                                                     const Type *Ty) {
1135   assert(Ty->isIntegerTy() && "Can only insert integer induction variables!");
1136   const SCEV *H = SE.getAddRecExpr(SE.getIntegerSCEV(0, Ty),
1137                                    SE.getIntegerSCEV(1, Ty), L);
1138   BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
1139   BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
1140   Value *V = expandCodeFor(H, 0, L->getHeader()->begin());
1141   if (SaveInsertBB)
1142     restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
1143   return V;
1144 }