lib/Transforms/Scalar/LoopRerollPass.cpp

   1 //===-- LoopReroll.cpp - Loop rerolling pass ------------------------------===//
   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 pass implements a simple loop reroller.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  15 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  16 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  17 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  18 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  19 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
  20 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
  21 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
  22 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  26 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  27 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  28 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  29 #include "llvm/Support/Debug.h"
  30 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  32 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  33 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  34 #include "llvm/Transforms/Utils/LoopUtils.h"
  35
  36 using namespace llvm;
  37
  38 #define DEBUG_TYPE "loop-reroll"
  39
  40 STATISTIC(NumRerolledLoops, "Number of rerolled loops");
  41
  42 static cl::opt<unsigned>
  43 MaxInc("max-reroll-increment", cl::init(2048), cl::Hidden,
  44   cl::desc("The maximum increment for loop rerolling"));
  45
  46 // This loop re-rolling transformation aims to transform loops like this:
  47 //
  48 // int foo(int a);
  49 // void bar(int *x) {
  50 //   for (int i = 0; i < 500; i += 3) {
  51 //     foo(i);
  52 //     foo(i+1);
  53 //     foo(i+2);
  54 //   }
  55 // }
  56 //
  57 // into a loop like this:
  58 //
  59 // void bar(int *x) {
  60 //   for (int i = 0; i < 500; ++i)
  61 //     foo(i);
  62 // }
  63 //
  64 // It does this by looking for loops that, besides the latch code, are composed
  65 // of isomorphic DAGs of instructions, with each DAG rooted at some increment
  66 // to the induction variable, and where each DAG is isomorphic to the DAG
  67 // rooted at the induction variable (excepting the sub-DAGs which root the
  68 // other induction-variable increments). In other words, we're looking for loop
  69 // bodies of the form:
  70 //
  71 // %iv = phi [ (preheader, ...), (body, %iv.next) ]
  72 // f(%iv)
  73 // %iv.1 = add %iv, 1                <-- a root increment
  74 // f(%iv.1)
  75 // %iv.2 = add %iv, 2                <-- a root increment
  76 // f(%iv.2)
  77 // %iv.scale_m_1 = add %iv, scale-1  <-- a root increment
  78 // f(%iv.scale_m_1)
  79 // ...
  80 // %iv.next = add %iv, scale
  81 // %cmp = icmp(%iv, ...)
  82 // br %cmp, header, exit
  83 //
  84 // where each f(i) is a set of instructions that, collectively, are a function
  85 // only of i (and other loop-invariant values).
  86 //
  87 // As a special case, we can also reroll loops like this:
  88 //
  89 // int foo(int);
  90 // void bar(int *x) {
  91 //   for (int i = 0; i < 500; ++i) {
  92 //     x[3*i] = foo(0);
  93 //     x[3*i+1] = foo(0);
  94 //     x[3*i+2] = foo(0);
  95 //   }
  96 // }
  97 //
  98 // into this:
  99 //
 100 // void bar(int *x) {
 101 //   for (int i = 0; i < 1500; ++i)
 102 //     x[i] = foo(0);
 103 // }
 104 //
 105 // in which case, we're looking for inputs like this:
 106 //
 107 // %iv = phi [ (preheader, ...), (body, %iv.next) ]
 108 // %scaled.iv = mul %iv, scale
 109 // f(%scaled.iv)
 110 // %scaled.iv.1 = add %scaled.iv, 1
 111 // f(%scaled.iv.1)
 112 // %scaled.iv.2 = add %scaled.iv, 2
 113 // f(%scaled.iv.2)
 114 // %scaled.iv.scale_m_1 = add %scaled.iv, scale-1
 115 // f(%scaled.iv.scale_m_1)
 116 // ...
 117 // %iv.next = add %iv, 1
 118 // %cmp = icmp(%iv, ...)
 119 // br %cmp, header, exit
 120
 121 namespace {
 122   class LoopReroll : public LoopPass {
 123   public:
 124     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
 125     LoopReroll() : LoopPass(ID) {
 126       initializeLoopRerollPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 127     }
 128
 129     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) override;
 130
 131     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 132       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 133       AU.addRequired<LoopInfo>();
 134       AU.addPreserved<LoopInfo>();
 135       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 136       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
 137       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
 138       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
 139     }
 140
 141 protected:
 142     AliasAnalysis *AA;
 143     LoopInfo *LI;
 144     ScalarEvolution *SE;
 145     const DataLayout *DL;
 146     TargetLibraryInfo *TLI;
 147     DominatorTree *DT;
 148
 149     typedef SmallVector<Instruction *, 16> SmallInstructionVector;
 150     typedef SmallSet<Instruction *, 16>   SmallInstructionSet;
 151
 152     // A chain of isomorphic instructions, indentified by a single-use PHI,
 153     // representing a reduction. Only the last value may be used outside the
 154     // loop.
 155     struct SimpleLoopReduction {
 156       SimpleLoopReduction(Instruction *P, Loop *L)
 157         : Valid(false), Instructions(1, P) {
 158         assert(isa<PHINode>(P) && "First reduction instruction must be a PHI");
 159         add(L);
 160       }
 161
 162       bool valid() const {
 163         return Valid;
 164       }
 165
 166       Instruction *getPHI() const {
 167         assert(Valid && "Using invalid reduction");
 168         return Instructions.front();
 169       }
 170
 171       Instruction *getReducedValue() const {
 172         assert(Valid && "Using invalid reduction");
 173         return Instructions.back();
 174       }
 175
 176       Instruction *get(size_t i) const {
 177         assert(Valid && "Using invalid reduction");
 178         return Instructions[i+1];
 179       }
 180
 181       Instruction *operator [] (size_t i) const { return get(i); }
 182
 183       // The size, ignoring the initial PHI.
 184       size_t size() const {
 185         assert(Valid && "Using invalid reduction");
 186         return Instructions.size()-1;
 187       }
 188
 189       typedef SmallInstructionVector::iterator iterator;
 190       typedef SmallInstructionVector::const_iterator const_iterator;
 191
 192       iterator begin() {
 193         assert(Valid && "Using invalid reduction");
 194         return std::next(Instructions.begin());
 195       }
 196
 197       const_iterator begin() const {
 198         assert(Valid && "Using invalid reduction");
 199         return std::next(Instructions.begin());
 200       }
 201
 202       iterator end() { return Instructions.end(); }
 203       const_iterator end() const { return Instructions.end(); }
 204
 205     protected:
 206       bool Valid;
 207       SmallInstructionVector Instructions;
 208
 209       void add(Loop *L);
 210     };
 211
 212     // The set of all reductions, and state tracking of possible reductions
 213     // during loop instruction processing.
 214     struct ReductionTracker {
 215       typedef SmallVector<SimpleLoopReduction, 16> SmallReductionVector;
 216
 217       // Add a new possible reduction.
 218       void addSLR(SimpleLoopReduction &SLR) {
 219         PossibleReds.push_back(SLR);
 220       }
 221
 222       // Setup to track possible reductions corresponding to the provided
 223       // rerolling scale. Only reductions with a number of non-PHI instructions
 224       // that is divisible by the scale are considered. Three instructions sets
 225       // are filled in:
 226       //   - A set of all possible instructions in eligible reductions.
 227       //   - A set of all PHIs in eligible reductions
 228       //   - A set of all reduced values (last instructions) in eligible reductions.
 229       void restrictToScale(uint64_t Scale,
 230                            SmallInstructionSet &PossibleRedSet,
 231                            SmallInstructionSet &PossibleRedPHISet,
 232                            SmallInstructionSet &PossibleRedLastSet) {
 233         PossibleRedIdx.clear();
 234         PossibleRedIter.clear();
 235         Reds.clear();
 236
 237         for (unsigned i = 0, e = PossibleReds.size(); i != e; ++i)
 238           if (PossibleReds[i].size() % Scale == 0) {
 239             PossibleRedLastSet.insert(PossibleReds[i].getReducedValue());
 240             PossibleRedPHISet.insert(PossibleReds[i].getPHI());
 241
 242             PossibleRedSet.insert(PossibleReds[i].getPHI());
 243             PossibleRedIdx[PossibleReds[i].getPHI()] = i;
 244             for (Instruction *J : PossibleReds[i]) {
 245               PossibleRedSet.insert(J);
 246               PossibleRedIdx[J] = i;
 247             }
 248           }
 249       }
 250
 251       // The functions below are used while processing the loop instructions.
 252
 253       // Are the two instructions both from reductions, and furthermore, from
 254       // the same reduction?
 255       bool isPairInSame(Instruction *J1, Instruction *J2) {
 256         DenseMap<Instruction *, int>::iterator J1I = PossibleRedIdx.find(J1);
 257         if (J1I != PossibleRedIdx.end()) {
 258           DenseMap<Instruction *, int>::iterator J2I = PossibleRedIdx.find(J2);
 259           if (J2I != PossibleRedIdx.end() && J1I->second == J2I->second)
 260             return true;
 261         }
 262
 263         return false;
 264       }
 265
 266       // The two provided instructions, the first from the base iteration, and
 267       // the second from iteration i, form a matched pair. If these are part of
 268       // a reduction, record that fact.
 269       void recordPair(Instruction *J1, Instruction *J2, unsigned i) {
 270         if (PossibleRedIdx.count(J1)) {
 271           assert(PossibleRedIdx.count(J2) &&
 272                  "Recording reduction vs. non-reduction instruction?");
 273
 274           PossibleRedIter[J1] = 0;
 275           PossibleRedIter[J2] = i;
 276
 277           int Idx = PossibleRedIdx[J1];
 278           assert(Idx == PossibleRedIdx[J2] &&
 279                  "Recording pair from different reductions?");
 280           Reds.insert(Idx);
 281         }
 282       }
 283
 284       // The functions below can be called after we've finished processing all
 285       // instructions in the loop, and we know which reductions were selected.
 286
 287       // Is the provided instruction the PHI of a reduction selected for
 288       // rerolling?
 289       bool isSelectedPHI(Instruction *J) {
 290         if (!isa<PHINode>(J))
 291           return false;
 292
 293         for (DenseSet<int>::iterator RI = Reds.begin(), RIE = Reds.end();
 294              RI != RIE; ++RI) {
 295           int i = *RI;
 296           if (cast<Instruction>(J) == PossibleReds[i].getPHI())
 297             return true;
 298         }
 299
 300         return false;
 301       }
 302
 303       bool validateSelected();
 304       void replaceSelected();
 305
 306     protected:
 307       // The vector of all possible reductions (for any scale).
 308       SmallReductionVector PossibleReds;
 309
 310       DenseMap<Instruction *, int> PossibleRedIdx;
 311       DenseMap<Instruction *, int> PossibleRedIter;
 312       DenseSet<int> Reds;
 313     };
 314
 315     void collectPossibleIVs(Loop *L, SmallInstructionVector &PossibleIVs);
 316     void collectPossibleReductions(Loop *L,
 317            ReductionTracker &Reductions);
 318     void collectInLoopUserSet(Loop *L,
 319            const SmallInstructionVector &Roots,
 320            const SmallInstructionSet &Exclude,
 321            const SmallInstructionSet &Final,
 322            DenseSet<Instruction *> &Users);
 323     void collectInLoopUserSet(Loop *L,
 324            Instruction * Root,
 325            const SmallInstructionSet &Exclude,
 326            const SmallInstructionSet &Final,
 327            DenseSet<Instruction *> &Users);
 328     bool findScaleFromMul(Instruction *RealIV, uint64_t &Scale,
 329                           Instruction *&IV,
 330                           SmallInstructionVector &LoopIncs);
 331     bool collectAllRoots(Loop *L, uint64_t Inc, uint64_t Scale, Instruction *IV,
 332                          SmallVector<SmallInstructionVector, 32> &Roots,
 333                          SmallInstructionSet &AllRoots,
 334                          SmallInstructionVector &LoopIncs);
 335     bool reroll(Instruction *IV, Loop *L, BasicBlock *Header, const SCEV *IterCount,
 336                 ReductionTracker &Reductions);
 337   };
 338 }
 339
 340 char LoopReroll::ID = 0;
 341 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopReroll, "loop-reroll", "Reroll loops", false, false)
 342 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
 343 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
 344 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 345 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
 346 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
 347 INITIALIZE_PASS_END(LoopReroll, "loop-reroll", "Reroll loops", false, false)
 348
 349 Pass *llvm::createLoopRerollPass() {
 350   return new LoopReroll;
 351 }
 352
 353 // Returns true if the provided instruction is used outside the given loop.
 354 // This operates like Instruction::isUsedOutsideOfBlock, but considers PHIs in
 355 // non-loop blocks to be outside the loop.
 356 static bool hasUsesOutsideLoop(Instruction *I, Loop *L) {
 357   for (User *U : I->users())
 358     if (!L->contains(cast<Instruction>(U)))
 359       return true;
 360
 361   return false;
 362 }
 363
 364 // Collect the list of loop induction variables with respect to which it might
 365 // be possible to reroll the loop.
 366 void LoopReroll::collectPossibleIVs(Loop *L,
 367                                     SmallInstructionVector &PossibleIVs) {
 368   BasicBlock *Header = L->getHeader();
 369   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(),
 370        IE = Header->getFirstInsertionPt(); I != IE; ++I) {
 371     if (!isa<PHINode>(I))
 372       continue;
 373     if (!I->getType()->isIntegerTy())
 374       continue;
 375
 376     if (const SCEVAddRecExpr *PHISCEV =
 377         dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(I))) {
 378       if (PHISCEV->getLoop() != L)
 379         continue;
 380       if (!PHISCEV->isAffine())
 381         continue;
 382       if (const SCEVConstant *IncSCEV =
 383           dyn_cast<SCEVConstant>(PHISCEV->getStepRecurrence(*SE))) {
 384         if (!IncSCEV->getValue()->getValue().isStrictlyPositive())
 385           continue;
 386         if (IncSCEV->getValue()->uge(MaxInc))
 387           continue;
 388
 389         DEBUG(dbgs() << "LRR: Possible IV: " << *I << " = " <<
 390               *PHISCEV << "\n");
 391         PossibleIVs.push_back(I);
 392       }
 393     }
 394   }
 395 }
 396
 397 // Add the remainder of the reduction-variable chain to the instruction vector
 398 // (the initial PHINode has already been added). If successful, the object is
 399 // marked as valid.
 400 void LoopReroll::SimpleLoopReduction::add(Loop *L) {
 401   assert(!Valid && "Cannot add to an already-valid chain");
 402
 403   // The reduction variable must be a chain of single-use instructions
 404   // (including the PHI), except for the last value (which is used by the PHI
 405   // and also outside the loop).
 406   Instruction *C = Instructions.front();
 407
 408   do {
 409     C = cast<Instruction>(*C->user_begin());
 410     if (C->hasOneUse()) {
 411       if (!C->isBinaryOp())
 412         return;
 413
 414       if (!(isa<PHINode>(Instructions.back()) ||
 415             C->isSameOperationAs(Instructions.back())))
 416         return;
 417
 418       Instructions.push_back(C);
 419     }
 420   } while (C->hasOneUse());
 421
 422   if (Instructions.size() < 2 ||
 423       !C->isSameOperationAs(Instructions.back()) ||
 424       C->use_empty())
 425     return;
 426
 427   // C is now the (potential) last instruction in the reduction chain.
 428   for (User *U : C->users())
 429     // The only in-loop user can be the initial PHI.
 430     if (L->contains(cast<Instruction>(U)))
 431       if (cast<Instruction>(U) != Instructions.front())
 432         return;
 433
 434   Instructions.push_back(C);
 435   Valid = true;
 436 }
 437
 438 // Collect the vector of possible reduction variables.
 439 void LoopReroll::collectPossibleReductions(Loop *L,
 440   ReductionTracker &Reductions) {
 441   BasicBlock *Header = L->getHeader();
 442   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(),
 443        IE = Header->getFirstInsertionPt(); I != IE; ++I) {
 444     if (!isa<PHINode>(I))
 445       continue;
 446     if (!I->getType()->isSingleValueType())
 447       continue;
 448
 449     SimpleLoopReduction SLR(I, L);
 450     if (!SLR.valid())
 451       continue;
 452
 453     DEBUG(dbgs() << "LRR: Possible reduction: " << *I << " (with " <<
 454           SLR.size() << " chained instructions)\n");
 455     Reductions.addSLR(SLR);
 456   }
 457 }
 458
 459 // Collect the set of all users of the provided root instruction. This set of
 460 // users contains not only the direct users of the root instruction, but also
 461 // all users of those users, and so on. There are two exceptions:
 462 //
 463 //   1. Instructions in the set of excluded instructions are never added to the
 464 //   use set (even if they are users). This is used, for example, to exclude
 465 //   including root increments in the use set of the primary IV.
 466 //
 467 //   2. Instructions in the set of final instructions are added to the use set
 468 //   if they are users, but their users are not added. This is used, for
 469 //   example, to prevent a reduction update from forcing all later reduction
 470 //   updates into the use set.
 471 void LoopReroll::collectInLoopUserSet(Loop *L,
 472   Instruction *Root, const SmallInstructionSet &Exclude,
 473   const SmallInstructionSet &Final,
 474   DenseSet<Instruction *> &Users) {
 475   SmallInstructionVector Queue(1, Root);
 476   while (!Queue.empty()) {
 477     Instruction *I = Queue.pop_back_val();
 478     if (!Users.insert(I).second)
 479       continue;
 480
 481     if (!Final.count(I))
 482       for (Use &U : I->uses()) {
 483         Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
 484         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
 485           // Ignore "wrap-around" uses to PHIs of this loop's header.
 486           if (PN->getIncomingBlock(U) == L->getHeader())
 487             continue;
 488         }
 489
 490         if (L->contains(User) && !Exclude.count(User)) {
 491           Queue.push_back(User);
 492         }
 493       }
 494
 495     // We also want to collect single-user "feeder" values.
 496     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(),
 497          OIE = I->op_end(); OI != OIE; ++OI) {
 498       if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*OI))
 499         if (Op->hasOneUse() && L->contains(Op) && !Exclude.count(Op) &&
 500             !Final.count(Op))
 501           Queue.push_back(Op);
 502     }
 503   }
 504 }
 505
 506 // Collect all of the users of all of the provided root instructions (combined
 507 // into a single set).
 508 void LoopReroll::collectInLoopUserSet(Loop *L,
 509   const SmallInstructionVector &Roots,
 510   const SmallInstructionSet &Exclude,
 511   const SmallInstructionSet &Final,
 512   DenseSet<Instruction *> &Users) {
 513   for (SmallInstructionVector::const_iterator I = Roots.begin(),
 514        IE = Roots.end(); I != IE; ++I)
 515     collectInLoopUserSet(L, *I, Exclude, Final, Users);
 516 }
 517
 518 static bool isSimpleLoadStore(Instruction *I) {
 519   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 520     return LI->isSimple();
 521   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 522     return SI->isSimple();
 523   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I))
 524     return !MI->isVolatile();
 525   return false;
 526 }
 527
 528 // Recognize loops that are setup like this:
 529 //
 530 // %iv = phi [ (preheader, ...), (body, %iv.next) ]
 531 // %scaled.iv = mul %iv, scale
 532 // f(%scaled.iv)
 533 // %scaled.iv.1 = add %scaled.iv, 1
 534 // f(%scaled.iv.1)
 535 // %scaled.iv.2 = add %scaled.iv, 2
 536 // f(%scaled.iv.2)
 537 // %scaled.iv.scale_m_1 = add %scaled.iv, scale-1
 538 // f(%scaled.iv.scale_m_1)
 539 // ...
 540 // %iv.next = add %iv, 1
 541 // %cmp = icmp(%iv, ...)
 542 // br %cmp, header, exit
 543 //
 544 // and, if found, set IV = %scaled.iv, and add %iv.next to LoopIncs.
 545 bool LoopReroll::findScaleFromMul(Instruction *RealIV, uint64_t &Scale,
 546                                   Instruction *&IV,
 547                                   SmallInstructionVector &LoopIncs) {
 548   // This is a special case: here we're looking for all uses (except for
 549   // the increment) to be multiplied by a common factor. The increment must
 550   // be by one. This is to capture loops like:
 551   //   for (int i = 0; i < 500; ++i) {
 552   //     foo(3*i); foo(3*i+1); foo(3*i+2);
 553   //   }
 554   if (RealIV->getNumUses() != 2)
 555     return false;
 556   const SCEVAddRecExpr *RealIVSCEV = cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(RealIV));
 557   Instruction *User1 = cast<Instruction>(*RealIV->user_begin()),
 558               *User2 = cast<Instruction>(*std::next(RealIV->user_begin()));
 559   if (!SE->isSCEVable(User1->getType()) || !SE->isSCEVable(User2->getType()))
 560     return false;
 561   const SCEVAddRecExpr *User1SCEV =
 562                          dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(User1)),
 563                        *User2SCEV =
 564                          dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(User2));
 565   if (!User1SCEV || !User1SCEV->isAffine() ||
 566       !User2SCEV || !User2SCEV->isAffine())
 567     return false;
 568
 569   // We assume below that User1 is the scale multiply and User2 is the
 570   // increment. If this can't be true, then swap them.
 571   if (User1SCEV == RealIVSCEV->getPostIncExpr(*SE)) {
 572     std::swap(User1, User2);
 573     std::swap(User1SCEV, User2SCEV);
 574   }
 575
 576   if (User2SCEV != RealIVSCEV->getPostIncExpr(*SE))
 577     return false;
 578   assert(User2SCEV->getStepRecurrence(*SE)->isOne() &&
 579          "Invalid non-unit step for multiplicative scaling");
 580   LoopIncs.push_back(User2);
 581
 582   if (const SCEVConstant *MulScale =
 583       dyn_cast<SCEVConstant>(User1SCEV->getStepRecurrence(*SE))) {
 584     // Make sure that both the start and step have the same multiplier.
 585     if (RealIVSCEV->getStart()->getType() != MulScale->getType())
 586       return false;
 587     if (SE->getMulExpr(RealIVSCEV->getStart(), MulScale) !=
 588         User1SCEV->getStart())
 589       return false;
 590
 591     ConstantInt *MulScaleCI = MulScale->getValue();
 592     if (!MulScaleCI->uge(2) || MulScaleCI->uge(MaxInc))
 593       return false;
 594     Scale = MulScaleCI->getZExtValue();
 595     IV = User1;
 596   } else
 597     return false;
 598
 599   DEBUG(dbgs() << "LRR: Found possible scaling " << *User1 << "\n");
 600   return true;
 601 }
 602
 603 // Collect all root increments with respect to the provided induction variable
 604 // (normally the PHI, but sometimes a multiply). A root increment is an
 605 // instruction, normally an add, with a positive constant less than Scale. In a
 606 // rerollable loop, each of these increments is the root of an instruction
 607 // graph isomorphic to the others. Also, we collect the final induction
 608 // increment (the increment equal to the Scale), and its users in LoopIncs.
 609 bool LoopReroll::collectAllRoots(Loop *L, uint64_t Inc, uint64_t Scale,
 610                                  Instruction *IV,
 611                                  SmallVector<SmallInstructionVector, 32> &Roots,
 612                                  SmallInstructionSet &AllRoots,
 613                                  SmallInstructionVector &LoopIncs) {
 614   for (User *U : IV->users()) {
 615     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
 616     if (!SE->isSCEVable(UI->getType()))
 617       continue;
 618     if (UI->getType() != IV->getType())
 619       continue;
 620     if (!L->contains(UI))
 621       continue;
 622     if (hasUsesOutsideLoop(UI, L))
 623       continue;
 624
 625     if (const SCEVConstant *Diff = dyn_cast<SCEVConstant>(SE->getMinusSCEV(
 626           SE->getSCEV(UI), SE->getSCEV(IV)))) {
 627       uint64_t Idx = Diff->getValue()->getValue().getZExtValue();
 628       if (Idx > 0 && Idx < Scale) {
 629         Roots[Idx-1].push_back(UI);
 630         AllRoots.insert(UI);
 631       } else if (Idx == Scale && Inc > 1) {
 632         LoopIncs.push_back(UI);
 633       }
 634     }
 635   }
 636
 637   if (Roots[0].empty())
 638     return false;
 639   bool AllSame = true;
 640   for (unsigned i = 1; i < Scale-1; ++i)
 641     if (Roots[i].size() != Roots[0].size()) {
 642       AllSame = false;
 643       break;
 644     }
 645
 646   if (!AllSame)
 647     return false;
 648
 649   return true;
 650 }
 651
 652 // Validate the selected reductions. All iterations must have an isomorphic
 653 // part of the reduction chain and, for non-associative reductions, the chain
 654 // entries must appear in order.
 655 bool LoopReroll::ReductionTracker::validateSelected() {
 656   // For a non-associative reduction, the chain entries must appear in order.
 657   for (DenseSet<int>::iterator RI = Reds.begin(), RIE = Reds.end();
 658        RI != RIE; ++RI) {
 659     int i = *RI;
 660     int PrevIter = 0, BaseCount = 0, Count = 0;
 661     for (Instruction *J : PossibleReds[i]) {
 662       // Note that all instructions in the chain must have been found because
 663       // all instructions in the function must have been assigned to some
 664       // iteration.
 665       int Iter = PossibleRedIter[J];
 666       if (Iter != PrevIter && Iter != PrevIter + 1 &&
 667           !PossibleReds[i].getReducedValue()->isAssociative()) {
 668         DEBUG(dbgs() << "LRR: Out-of-order non-associative reduction: " <<
 669                         J << "\n");
 670         return false;
 671       }
 672
 673       if (Iter != PrevIter) {
 674         if (Count != BaseCount) {
 675           DEBUG(dbgs() << "LRR: Iteration " << PrevIter <<
 676                 " reduction use count " << Count <<
 677                 " is not equal to the base use count " <<
 678                 BaseCount << "\n");
 679           return false;
 680         }
 681
 682         Count = 0;
 683       }
 684
 685       ++Count;
 686       if (Iter == 0)
 687         ++BaseCount;
 688
 689       PrevIter = Iter;
 690     }
 691   }
 692
 693   return true;
 694 }
 695
 696 // For all selected reductions, remove all parts except those in the first
 697 // iteration (and the PHI). Replace outside uses of the reduced value with uses
 698 // of the first-iteration reduced value (in other words, reroll the selected
 699 // reductions).
 700 void LoopReroll::ReductionTracker::replaceSelected() {
 701   // Fixup reductions to refer to the last instruction associated with the
 702   // first iteration (not the last).
 703   for (DenseSet<int>::iterator RI = Reds.begin(), RIE = Reds.end();
 704        RI != RIE; ++RI) {
 705     int i = *RI;
 706     int j = 0;
 707     for (int e = PossibleReds[i].size(); j != e; ++j)
 708       if (PossibleRedIter[PossibleReds[i][j]] != 0) {
 709         --j;
 710         break;
 711       }
 712
 713     // Replace users with the new end-of-chain value.
 714     SmallInstructionVector Users;
 715     for (User *U : PossibleReds[i].getReducedValue()->users())
 716       Users.push_back(cast<Instruction>(U));
 717
 718     for (SmallInstructionVector::iterator J = Users.begin(),
 719          JE = Users.end(); J != JE; ++J)
 720       (*J)->replaceUsesOfWith(PossibleReds[i].getReducedValue(),
 721                               PossibleReds[i][j]);
 722   }
 723 }
 724
 725 // Reroll the provided loop with respect to the provided induction variable.
 726 // Generally, we're looking for a loop like this:
 727 //
 728 // %iv = phi [ (preheader, ...), (body, %iv.next) ]
 729 // f(%iv)
 730 // %iv.1 = add %iv, 1                <-- a root increment
 731 // f(%iv.1)
 732 // %iv.2 = add %iv, 2                <-- a root increment
 733 // f(%iv.2)
 734 // %iv.scale_m_1 = add %iv, scale-1  <-- a root increment
 735 // f(%iv.scale_m_1)
 736 // ...
 737 // %iv.next = add %iv, scale
 738 // %cmp = icmp(%iv, ...)
 739 // br %cmp, header, exit
 740 //
 741 // Notably, we do not require that f(%iv), f(%iv.1), etc. be isolated groups of
 742 // instructions. In other words, the instructions in f(%iv), f(%iv.1), etc. can
 743 // be intermixed with eachother. The restriction imposed by this algorithm is
 744 // that the relative order of the isomorphic instructions in f(%iv), f(%iv.1),
 745 // etc. be the same.
 746 //
 747 // First, we collect the use set of %iv, excluding the other increment roots.
 748 // This gives us f(%iv). Then we iterate over the loop instructions (scale-1)
 749 // times, having collected the use set of f(%iv.(i+1)), during which we:
 750 //   - Ensure that the next unmatched instruction in f(%iv) is isomorphic to
 751 //     the next unmatched instruction in f(%iv.(i+1)).
 752 //   - Ensure that both matched instructions don't have any external users
 753 //     (with the exception of last-in-chain reduction instructions).
 754 //   - Track the (aliasing) write set, and other side effects, of all
 755 //     instructions that belong to future iterations that come before the matched
 756 //     instructions. If the matched instructions read from that write set, then
 757 //     f(%iv) or f(%iv.(i+1)) has some dependency on instructions in
 758 //     f(%iv.(j+1)) for some j > i, and we cannot reroll the loop. Similarly,
 759 //     if any of these future instructions had side effects (could not be
 760 //     speculatively executed), and so do the matched instructions, when we
 761 //     cannot reorder those side-effect-producing instructions, and rerolling
 762 //     fails.
 763 //
 764 // Finally, we make sure that all loop instructions are either loop increment
 765 // roots, belong to simple latch code, parts of validated reductions, part of
 766 // f(%iv) or part of some f(%iv.i). If all of that is true (and all reductions
 767 // have been validated), then we reroll the loop.
 768 bool LoopReroll::reroll(Instruction *IV, Loop *L, BasicBlock *Header,
 769                         const SCEV *IterCount,
 770                         ReductionTracker &Reductions) {
 771   const SCEVAddRecExpr *RealIVSCEV = cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(IV));
 772   uint64_t Inc = cast<SCEVConstant>(RealIVSCEV->getOperand(1))->
 773                    getValue()->getZExtValue();
 774   // The collection of loop increment instructions.
 775   SmallInstructionVector LoopIncs;
 776   uint64_t Scale = Inc;
 777
 778   // The effective induction variable, IV, is normally also the real induction
 779   // variable. When we're dealing with a loop like:
 780   //   for (int i = 0; i < 500; ++i)
 781   //     x[3*i] = ...;
 782   //     x[3*i+1] = ...;
 783   //     x[3*i+2] = ...;
 784   // then the real IV is still i, but the effective IV is (3*i).
 785   Instruction *RealIV = IV;
 786   if (Inc == 1 && !findScaleFromMul(RealIV, Scale, IV, LoopIncs))
 787     return false;
 788
 789   assert(Scale <= MaxInc && "Scale is too large");
 790   assert(Scale > 1 && "Scale must be at least 2");
 791
 792   // The set of increment instructions for each increment value.
 793   SmallVector<SmallInstructionVector, 32> Roots(Scale-1);
 794   SmallInstructionSet AllRoots;
 795   if (!collectAllRoots(L, Inc, Scale, IV, Roots, AllRoots, LoopIncs))
 796     return false;
 797
 798   DEBUG(dbgs() << "LRR: Found all root induction increments for: " <<
 799                   *RealIV << "\n");
 800
 801   // An array of just the possible reductions for this scale factor. When we
 802   // collect the set of all users of some root instructions, these reduction
 803   // instructions are treated as 'final' (their uses are not considered).
 804   // This is important because we don't want the root use set to search down
 805   // the reduction chain.
 806   SmallInstructionSet PossibleRedSet;
 807   SmallInstructionSet PossibleRedLastSet, PossibleRedPHISet;
 808   Reductions.restrictToScale(Scale, PossibleRedSet, PossibleRedPHISet,
 809                              PossibleRedLastSet);
 810
 811   // We now need to check for equivalence of the use graph of each root with
 812   // that of the primary induction variable (excluding the roots). Our goal
 813   // here is not to solve the full graph isomorphism problem, but rather to
 814   // catch common cases without a lot of work. As a result, we will assume
 815   // that the relative order of the instructions in each unrolled iteration
 816   // is the same (although we will not make an assumption about how the
 817   // different iterations are intermixed). Note that while the order must be
 818   // the same, the instructions may not be in the same basic block.
 819   SmallInstructionSet Exclude(AllRoots);
 820   Exclude.insert(LoopIncs.begin(), LoopIncs.end());
 821
 822   DenseSet<Instruction *> BaseUseSet;
 823   collectInLoopUserSet(L, IV, Exclude, PossibleRedSet, BaseUseSet);
 824
 825   DenseSet<Instruction *> AllRootUses;
 826   std::vector<DenseSet<Instruction *> > RootUseSets(Scale-1);
 827
 828   bool MatchFailed = false;
 829   for (unsigned i = 0; i < Scale-1 && !MatchFailed; ++i) {
 830     DenseSet<Instruction *> &RootUseSet = RootUseSets[i];
 831     collectInLoopUserSet(L, Roots[i], SmallInstructionSet(),
 832                          PossibleRedSet, RootUseSet);
 833
 834     DEBUG(dbgs() << "LRR: base use set size: " << BaseUseSet.size() <<
 835                     " vs. iteration increment " << (i+1) <<
 836                     " use set size: " << RootUseSet.size() << "\n");
 837
 838     if (BaseUseSet.size() != RootUseSet.size()) {
 839       MatchFailed = true;
 840       break;
 841     }
 842
 843     // In addition to regular aliasing information, we need to look for
 844     // instructions from later (future) iterations that have side effects
 845     // preventing us from reordering them past other instructions with side
 846     // effects.
 847     bool FutureSideEffects = false;
 848     AliasSetTracker AST(*AA);
 849
 850     // The map between instructions in f(%iv.(i+1)) and f(%iv).
 851     DenseMap<Value *, Value *> BaseMap;
 852
 853     assert(L->getNumBlocks() == 1 && "Cannot handle multi-block loops");
 854     for (BasicBlock::iterator J1 = Header->begin(), J2 = Header->begin(),
 855          JE = Header->end(); J1 != JE && !MatchFailed; ++J1) {
 856       if (cast<Instruction>(J1) == RealIV)
 857         continue;
 858       if (cast<Instruction>(J1) == IV)
 859         continue;
 860       if (!BaseUseSet.count(J1))
 861         continue;
 862       if (PossibleRedPHISet.count(J1)) // Skip reduction PHIs.
 863         continue;
 864
 865       while (J2 != JE && (!RootUseSet.count(J2) ||
 866              std::find(Roots[i].begin(), Roots[i].end(), J2) !=
 867                Roots[i].end())) {
 868         // As we iterate through the instructions, instructions that don't
 869         // belong to previous iterations (or the base case), must belong to
 870         // future iterations. We want to track the alias set of writes from
 871         // previous iterations.
 872         if (!isa<PHINode>(J2) && !BaseUseSet.count(J2) &&
 873             !AllRootUses.count(J2)) {
 874           if (J2->mayWriteToMemory())
 875             AST.add(J2);
 876
 877           // Note: This is specifically guarded by a check on isa<PHINode>,
 878           // which while a valid (somewhat arbitrary) micro-optimization, is
 879           // needed because otherwise isSafeToSpeculativelyExecute returns
 880           // false on PHI nodes.
 881           if (!isSimpleLoadStore(J2) && !isSafeToSpeculativelyExecute(J2, DL))
 882             FutureSideEffects = true;
 883         }
 884
 885         ++J2;
 886       }
 887
 888       if (!J1->isSameOperationAs(J2)) {
 889         DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration root match failed at " << *J1 <<
 890                         " vs. " << *J2 << "\n");
 891         MatchFailed = true;
 892         break;
 893       }
 894
 895       // Make sure that this instruction, which is in the use set of this
 896       // root instruction, does not also belong to the base set or the set of
 897       // some previous root instruction.
 898       if (BaseUseSet.count(J2) || AllRootUses.count(J2)) {
 899         DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration root match failed at " << *J1 <<
 900                         " vs. " << *J2 << " (prev. case overlap)\n");
 901         MatchFailed = true;
 902         break;
 903       }
 904
 905       // Make sure that we don't alias with any instruction in the alias set
 906       // tracker. If we do, then we depend on a future iteration, and we
 907       // can't reroll.
 908       if (J2->mayReadFromMemory()) {
 909         for (AliasSetTracker::iterator K = AST.begin(), KE = AST.end();
 910              K != KE && !MatchFailed; ++K) {
 911           if (K->aliasesUnknownInst(J2, *AA)) {
 912             DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration root match failed at " << *J1 <<
 913                             " vs. " << *J2 << " (depends on future store)\n");
 914             MatchFailed = true;
 915             break;
 916           }
 917         }
 918       }
 919
 920       // If we've past an instruction from a future iteration that may have
 921       // side effects, and this instruction might also, then we can't reorder
 922       // them, and this matching fails. As an exception, we allow the alias
 923       // set tracker to handle regular (simple) load/store dependencies.
 924       if (FutureSideEffects &&
 925             ((!isSimpleLoadStore(J1) &&
 926               !isSafeToSpeculativelyExecute(J1, DL)) ||
 927              (!isSimpleLoadStore(J2) &&
 928               !isSafeToSpeculativelyExecute(J2, DL)))) {
 929         DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration root match failed at " << *J1 <<
 930                         " vs. " << *J2 <<
 931                         " (side effects prevent reordering)\n");
 932         MatchFailed = true;
 933         break;
 934       }
 935
 936       // For instructions that are part of a reduction, if the operation is
 937       // associative, then don't bother matching the operands (because we
 938       // already know that the instructions are isomorphic, and the order
 939       // within the iteration does not matter). For non-associative reductions,
 940       // we do need to match the operands, because we need to reject
 941       // out-of-order instructions within an iteration!
 942       // For example (assume floating-point addition), we need to reject this:
 943       //   x += a[i]; x += b[i];
 944       //   x += a[i+1]; x += b[i+1];
 945       //   x += b[i+2]; x += a[i+2];
 946       bool InReduction = Reductions.isPairInSame(J1, J2);
 947
 948       if (!(InReduction && J1->isAssociative())) {
 949         bool Swapped = false, SomeOpMatched = false;
 950         for (unsigned j = 0; j < J1->getNumOperands() && !MatchFailed; ++j) {
 951           Value *Op2 = J2->getOperand(j);
 952
 953           // If this is part of a reduction (and the operation is not
 954           // associatve), then we match all operands, but not those that are
 955           // part of the reduction.
 956           if (InReduction)
 957             if (Instruction *Op2I = dyn_cast<Instruction>(Op2))
 958               if (Reductions.isPairInSame(J2, Op2I))
 959                 continue;
 960
 961           DenseMap<Value *, Value *>::iterator BMI = BaseMap.find(Op2);
 962           if (BMI != BaseMap.end())
 963             Op2 = BMI->second;
 964           else if (std::find(Roots[i].begin(), Roots[i].end(),
 965                              (Instruction*) Op2) != Roots[i].end())
 966             Op2 = IV;
 967
 968           if (J1->getOperand(Swapped ? unsigned(!j) : j) != Op2) {
 969             // If we've not already decided to swap the matched operands, and
 970             // we've not already matched our first operand (note that we could
 971             // have skipped matching the first operand because it is part of a
 972             // reduction above), and the instruction is commutative, then try
 973             // the swapped match.
 974             if (!Swapped && J1->isCommutative() && !SomeOpMatched &&
 975                 J1->getOperand(!j) == Op2) {
 976               Swapped = true;
 977             } else {
 978               DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration root match failed at " << *J1 <<
 979                               " vs. " << *J2 << " (operand " << j << ")\n");
 980               MatchFailed = true;
 981               break;
 982             }
 983           }
 984
 985           SomeOpMatched = true;
 986         }
 987       }
 988
 989       if ((!PossibleRedLastSet.count(J1) && hasUsesOutsideLoop(J1, L)) ||
 990           (!PossibleRedLastSet.count(J2) && hasUsesOutsideLoop(J2, L))) {
 991         DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration root match failed at " << *J1 <<
 992                         " vs. " << *J2 << " (uses outside loop)\n");
 993         MatchFailed = true;
 994         break;
 995       }
 996
 997       if (!MatchFailed)
 998         BaseMap.insert(std::pair<Value *, Value *>(J2, J1));
 999
1000       AllRootUses.insert(J2);
1001       Reductions.recordPair(J1, J2, i+1);
1002
1003       ++J2;
1004     }
1005   }
1006
1007   if (MatchFailed)
1008     return false;
1009
1010   DEBUG(dbgs() << "LRR: Matched all iteration increments for " <<
1011                   *RealIV << "\n");
1012
1013   DenseSet<Instruction *> LoopIncUseSet;
1014   collectInLoopUserSet(L, LoopIncs, SmallInstructionSet(),
1015                        SmallInstructionSet(), LoopIncUseSet);
1016   DEBUG(dbgs() << "LRR: Loop increment set size: " <<
1017                   LoopIncUseSet.size() << "\n");
1018
1019   // Make sure that all instructions in the loop have been included in some
1020   // use set.
1021   for (BasicBlock::iterator J = Header->begin(), JE = Header->end();
1022        J != JE; ++J) {
1023     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(J))
1024       continue;
1025     if (cast<Instruction>(J) == RealIV)
1026       continue;
1027     if (cast<Instruction>(J) == IV)
1028       continue;
1029     if (BaseUseSet.count(J) || AllRootUses.count(J) ||
1030         (LoopIncUseSet.count(J) && (J->isTerminator() ||
1031                                     isSafeToSpeculativelyExecute(J, DL))))
1032       continue;
1033
1034     if (AllRoots.count(J))
1035       continue;
1036
1037     if (Reductions.isSelectedPHI(J))
1038       continue;
1039
1040     DEBUG(dbgs() << "LRR: aborting reroll based on " << *RealIV <<
1041                     " unprocessed instruction found: " << *J << "\n");
1042     MatchFailed = true;
1043     break;
1044   }
1045
1046   if (MatchFailed)
1047     return false;
1048
1049   DEBUG(dbgs() << "LRR: all instructions processed from " <<
1050                   *RealIV << "\n");
1051
1052   if (!Reductions.validateSelected())
1053     return false;
1054
1055   // At this point, we've validated the rerolling, and we're committed to
1056   // making changes!
1057
1058   Reductions.replaceSelected();
1059
1060   // Remove instructions associated with non-base iterations.
1061   for (BasicBlock::reverse_iterator J = Header->rbegin();
1062        J != Header->rend();) {
1063     if (AllRootUses.count(&*J)) {
1064       Instruction *D = &*J;
1065       DEBUG(dbgs() << "LRR: removing: " << *D << "\n");
1066       D->eraseFromParent();
1067       continue;
1068     }
1069
1070     ++J;
1071   }
1072
1073   // Insert the new induction variable.
1074   const SCEV *Start = RealIVSCEV->getStart();
1075   if (Inc == 1)
1076     Start = SE->getMulExpr(Start,
1077                            SE->getConstant(Start->getType(), Scale));
1078   const SCEVAddRecExpr *H =
1079     cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getAddRecExpr(Start,
1080                            SE->getConstant(RealIVSCEV->getType(), 1),
1081                            L, SCEV::FlagAnyWrap));
1082   { // Limit the lifetime of SCEVExpander.
1083     SCEVExpander Expander(*SE, "reroll");
1084     Value *NewIV = Expander.expandCodeFor(H, IV->getType(), Header->begin());
1085
1086     for (DenseSet<Instruction *>::iterator J = BaseUseSet.begin(),
1087          JE = BaseUseSet.end(); J != JE; ++J)
1088       (*J)->replaceUsesOfWith(IV, NewIV);
1089
1090     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Header->getTerminator())) {
1091       if (LoopIncUseSet.count(BI)) {
1092         const SCEV *ICSCEV = RealIVSCEV->evaluateAtIteration(IterCount, *SE);
1093         if (Inc == 1)
1094           ICSCEV =
1095             SE->getMulExpr(ICSCEV, SE->getConstant(ICSCEV->getType(), Scale));
1096         // Iteration count SCEV minus 1
1097         const SCEV *ICMinus1SCEV =
1098           SE->getMinusSCEV(ICSCEV, SE->getConstant(ICSCEV->getType(), 1));
1099
1100         Value *ICMinus1; // Iteration count minus 1
1101         if (isa<SCEVConstant>(ICMinus1SCEV)) {
1102           ICMinus1 = Expander.expandCodeFor(ICMinus1SCEV, NewIV->getType(), BI);
1103         } else {
1104           BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
1105           if (!Preheader)
1106             Preheader = InsertPreheaderForLoop(L, this);
1107
1108           ICMinus1 = Expander.expandCodeFor(ICMinus1SCEV, NewIV->getType(),
1109                                             Preheader->getTerminator());
1110         }
1111
1112         Value *Cond = new ICmpInst(BI, CmpInst::ICMP_EQ, NewIV, ICMinus1,
1113                                    "exitcond");
1114         BI->setCondition(Cond);
1115
1116         if (BI->getSuccessor(1) != Header)
1117           BI->swapSuccessors();
1118       }
1119     }
1120   }
1121
1122   SimplifyInstructionsInBlock(Header, DL, TLI);
1123   DeleteDeadPHIs(Header, TLI);
1124   ++NumRerolledLoops;
1125   return true;
1126 }
1127
1128 bool LoopReroll::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
1129   if (skipOptnoneFunction(L))
1130     return false;
1131
1132   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1133   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
1134   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
1135   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
1136   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
1137   DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
1138   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
1139
1140   BasicBlock *Header = L->getHeader();
1141   DEBUG(dbgs() << "LRR: F[" << Header->getParent()->getName() <<
1142         "] Loop %" << Header->getName() << " (" <<
1143         L->getNumBlocks() << " block(s))\n");
1144
1145   bool Changed = false;
1146
1147   // For now, we'll handle only single BB loops.
1148   if (L->getNumBlocks() > 1)
1149     return Changed;
1150
1151   if (!SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L))
1152     return Changed;
1153
1154   const SCEV *LIBETC = SE->getBackedgeTakenCount(L);
1155   const SCEV *IterCount =
1156     SE->getAddExpr(LIBETC, SE->getConstant(LIBETC->getType(), 1));
1157   DEBUG(dbgs() << "LRR: iteration count = " << *IterCount << "\n");
1158
1159   // First, we need to find the induction variable with respect to which we can
1160   // reroll (there may be several possible options).
1161   SmallInstructionVector PossibleIVs;
1162   collectPossibleIVs(L, PossibleIVs);
1163
1164   if (PossibleIVs.empty()) {
1165     DEBUG(dbgs() << "LRR: No possible IVs found\n");
1166     return Changed;
1167   }
1168
1169   ReductionTracker Reductions;
1170   collectPossibleReductions(L, Reductions);
1171
1172   // For each possible IV, collect the associated possible set of 'root' nodes
1173   // (i+1, i+2, etc.).
1174   for (SmallInstructionVector::iterator I = PossibleIVs.begin(),
1175        IE = PossibleIVs.end(); I != IE; ++I)
1176     if (reroll(*I, L, Header, IterCount, Reductions)) {
1177       Changed = true;
1178       break;
1179     }
1180
1181   return Changed;
1182 }