Remove an unused field.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopStrengthReduce.cpp
1 //===- LoopStrengthReduce.cpp - Strength Reduce GEPs in Loops -------------===//
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 performs a strength reduction on array references inside loops that
11 // have as one or more of their components the loop induction variable.  This is
12 // accomplished by creating a new Value to hold the initial value of the array
13 // access for the first iteration, and then creating a new GEP instruction in
14 // the loop to increment the value by the appropriate amount.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #define DEBUG_TYPE "loop-reduce"
19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
20 #include "llvm/Constants.h"
21 #include "llvm/Instructions.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/Type.h"
24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
25 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
26 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
27 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
28 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
29 #include "llvm/Support/CFG.h"
30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
32 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
33 #include "llvm/Target/TargetData.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/Support/Debug.h"
37 #include "llvm/Support/Compiler.h"
38 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
39 #include <algorithm>
40 #include <set>
41 using namespace llvm;
42
43 STATISTIC(NumReduced ,    "Number of GEPs strength reduced");
44 STATISTIC(NumInserted,    "Number of PHIs inserted");
45 STATISTIC(NumVariable,    "Number of PHIs with variable strides");
46 STATISTIC(NumEliminated,  "Number of strides eliminated");
47 STATISTIC(NumShadow,      "Number of Shadow IVs optimized");
48
49 namespace {
50
51   struct BasedUser;
52
53   /// IVStrideUse - Keep track of one use of a strided induction variable, where
54   /// the stride is stored externally.  The Offset member keeps track of the 
55   /// offset from the IV, User is the actual user of the operand, and
56   /// 'OperandValToReplace' is the operand of the User that is the use.
57   struct VISIBILITY_HIDDEN IVStrideUse {
58     SCEVHandle Offset;
59     Instruction *User;
60     Value *OperandValToReplace;
61
62     // isUseOfPostIncrementedValue - True if this should use the
63     // post-incremented version of this IV, not the preincremented version.
64     // This can only be set in special cases, such as the terminating setcc
65     // instruction for a loop or uses dominated by the loop.
66     bool isUseOfPostIncrementedValue;
67     
68     IVStrideUse(const SCEVHandle &Offs, Instruction *U, Value *O)
69       : Offset(Offs), User(U), OperandValToReplace(O),
70         isUseOfPostIncrementedValue(false) {}
71   };
72   
73   /// IVUsersOfOneStride - This structure keeps track of all instructions that
74   /// have an operand that is based on the trip count multiplied by some stride.
75   /// The stride for all of these users is common and kept external to this
76   /// structure.
77   struct VISIBILITY_HIDDEN IVUsersOfOneStride {
78     /// Users - Keep track of all of the users of this stride as well as the
79     /// initial value and the operand that uses the IV.
80     std::vector<IVStrideUse> Users;
81     
82     void addUser(const SCEVHandle &Offset,Instruction *User, Value *Operand) {
83       Users.push_back(IVStrideUse(Offset, User, Operand));
84     }
85   };
86
87   /// IVInfo - This structure keeps track of one IV expression inserted during
88   /// StrengthReduceStridedIVUsers. It contains the stride, the common base, as
89   /// well as the PHI node and increment value created for rewrite.
90   struct VISIBILITY_HIDDEN IVExpr {
91     SCEVHandle  Stride;
92     SCEVHandle  Base;
93     PHINode    *PHI;
94     Value      *IncV;
95
96     IVExpr(const SCEVHandle &stride, const SCEVHandle &base, PHINode *phi,
97            Value *incv)
98       : Stride(stride), Base(base), PHI(phi), IncV(incv) {}
99   };
100
101   /// IVsOfOneStride - This structure keeps track of all IV expression inserted
102   /// during StrengthReduceStridedIVUsers for a particular stride of the IV.
103   struct VISIBILITY_HIDDEN IVsOfOneStride {
104     std::vector<IVExpr> IVs;
105
106     void addIV(const SCEVHandle &Stride, const SCEVHandle &Base, PHINode *PHI,
107                Value *IncV) {
108       IVs.push_back(IVExpr(Stride, Base, PHI, IncV));
109     }
110   };
111
112   class VISIBILITY_HIDDEN LoopStrengthReduce : public LoopPass {
113     LoopInfo *LI;
114     DominatorTree *DT;
115     ScalarEvolution *SE;
116     const TargetData *TD;
117     const Type *UIntPtrTy;
118     bool Changed;
119
120     /// IVUsesByStride - Keep track of all uses of induction variables that we
121     /// are interested in.  The key of the map is the stride of the access.
122     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride> IVUsesByStride;
123
124     /// IVsByStride - Keep track of all IVs that have been inserted for a
125     /// particular stride.
126     std::map<SCEVHandle, IVsOfOneStride> IVsByStride;
127
128     /// StrideOrder - An ordering of the keys in IVUsesByStride that is stable:
129     /// We use this to iterate over the IVUsesByStride collection without being
130     /// dependent on random ordering of pointers in the process.
131     SmallVector<SCEVHandle, 16> StrideOrder;
132
133     /// CastedValues - As we need to cast values to uintptr_t, this keeps track
134     /// of the casted version of each value.  This is accessed by
135     /// getCastedVersionOf.
136     DenseMap<Value*, Value*> CastedPointers;
137
138     /// DeadInsts - Keep track of instructions we may have made dead, so that
139     /// we can remove them after we are done working.
140     SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
141
142     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
143     /// transformation profitability.
144     const TargetLowering *TLI;
145
146   public:
147     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
148     explicit LoopStrengthReduce(const TargetLowering *tli = NULL) : 
149       LoopPass(&ID), TLI(tli) {
150     }
151
152     bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       // We split critical edges, so we change the CFG.  However, we do update
156       // many analyses if they are around.
157       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
158       AU.addPreserved<LoopInfo>();
159       AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
160       AU.addPreserved<DominatorTree>();
161
162       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
163       AU.addRequired<LoopInfo>();
164       AU.addRequired<DominatorTree>();
165       AU.addRequired<TargetData>();
166       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
167       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
168     }
169     
170     /// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t.
171     ///
172     Value *getCastedVersionOf(Instruction::CastOps opcode, Value *V);
173 private:
174     bool AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
175                                SmallPtrSet<Instruction*,16> &Processed);
176     SCEVHandle GetExpressionSCEV(Instruction *E);
177     ICmpInst *ChangeCompareStride(Loop *L, ICmpInst *Cond,
178                                   IVStrideUse* &CondUse,
179                                   const SCEVHandle* &CondStride);
180     void OptimizeIndvars(Loop *L);
181
182     /// OptimizeShadowIV - If IV is used in a int-to-float cast
183     /// inside the loop then try to eliminate the cast opeation.
184     void OptimizeShadowIV(Loop *L);
185
186     /// OptimizeSMax - Rewrite the loop's terminating condition
187     /// if it uses an smax computation.
188     ICmpInst *OptimizeSMax(Loop *L, ICmpInst *Cond,
189                            IVStrideUse* &CondUse);
190
191     bool FindIVUserForCond(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse,
192                            const SCEVHandle *&CondStride);
193     bool RequiresTypeConversion(const Type *Ty, const Type *NewTy);
194     unsigned CheckForIVReuse(bool, bool, const SCEVHandle&,
195                              IVExpr&, const Type*,
196                              const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess);
197     bool ValidStride(bool, int64_t,
198                      const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess);
199     SCEVHandle CollectIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
200                               IVUsersOfOneStride &Uses,
201                               Loop *L,
202                               bool &AllUsesAreAddresses,
203                               std::vector<BasedUser> &UsersToProcess);
204     void StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
205                                       IVUsersOfOneStride &Uses,
206                                       Loop *L, bool isOnlyStride);
207     void DeleteTriviallyDeadInstructions();
208   };
209 }
210
211 char LoopStrengthReduce::ID = 0;
212 static RegisterPass<LoopStrengthReduce>
213 X("loop-reduce", "Loop Strength Reduction");
214
215 Pass *llvm::createLoopStrengthReducePass(const TargetLowering *TLI) {
216   return new LoopStrengthReduce(TLI);
217 }
218
219 /// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t. This
220 /// assumes that the Value* V is of integer or pointer type only.
221 ///
222 Value *LoopStrengthReduce::getCastedVersionOf(Instruction::CastOps opcode, 
223                                               Value *V) {
224   if (V->getType() == UIntPtrTy) return V;
225   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(V))
226     return ConstantExpr::getCast(opcode, CB, UIntPtrTy);
227
228   Value *&New = CastedPointers[V];
229   if (New) return New;
230   
231   New = SCEVExpander::InsertCastOfTo(opcode, V, UIntPtrTy);
232   DeadInsts.push_back(cast<Instruction>(New));
233   return New;
234 }
235
236
237 /// DeleteTriviallyDeadInstructions - If any of the instructions is the
238 /// specified set are trivially dead, delete them and see if this makes any of
239 /// their operands subsequently dead.
240 void LoopStrengthReduce::DeleteTriviallyDeadInstructions() {
241   if (DeadInsts.empty()) return;
242   
243   // Sort the deadinsts list so that we can trivially eliminate duplicates as we
244   // go.  The code below never adds a non-dead instruction to the worklist, but
245   // callers may not be so careful.
246   array_pod_sort(DeadInsts.begin(), DeadInsts.end());
247
248   // Drop duplicate instructions and those with uses.
249   for (unsigned i = 0, e = DeadInsts.size()-1; i < e; ++i) {
250     Instruction *I = DeadInsts[i];
251     if (!I->use_empty()) DeadInsts[i] = 0;
252     while (DeadInsts[i+1] == I && i != e)
253       DeadInsts[++i] = 0;
254   }
255   
256   while (!DeadInsts.empty()) {
257     Instruction *I = DeadInsts.back();
258     DeadInsts.pop_back();
259     
260     if (I == 0 || !isInstructionTriviallyDead(I))
261       continue;
262
263     SE->deleteValueFromRecords(I);
264
265     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI) {
266       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
267         *OI = 0;
268         if (U->use_empty())
269           DeadInsts.push_back(U);
270       }
271     }
272     
273     I->eraseFromParent();
274     Changed = true;
275   }
276 }
277
278
279 /// GetExpressionSCEV - Compute and return the SCEV for the specified
280 /// instruction.
281 SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp) {
282   // Pointer to pointer bitcast instructions return the same value as their
283   // operand.
284   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Exp)) {
285     if (SE->hasSCEV(BCI) || !isa<Instruction>(BCI->getOperand(0)))
286       return SE->getSCEV(BCI);
287     SCEVHandle R = GetExpressionSCEV(cast<Instruction>(BCI->getOperand(0)));
288     SE->setSCEV(BCI, R);
289     return R;
290   }
291
292   // Scalar Evolutions doesn't know how to compute SCEV's for GEP instructions.
293   // If this is a GEP that SE doesn't know about, compute it now and insert it.
294   // If this is not a GEP, or if we have already done this computation, just let
295   // SE figure it out.
296   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Exp);
297   if (!GEP || SE->hasSCEV(GEP))
298     return SE->getSCEV(Exp);
299     
300   // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction, looking
301   // for uses that are determined by the trip count of the loop.  First, skip
302   // all operands the are not dependent on the IV.
303
304   // Build up the base expression.  Insert an LLVM cast of the pointer to
305   // uintptr_t first.
306   SCEVHandle GEPVal = SE->getUnknown(
307       getCastedVersionOf(Instruction::PtrToInt, GEP->getOperand(0)));
308
309   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
310   
311   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end();
312        i != e; ++i, ++GTI) {
313     // If this is a use of a recurrence that we can analyze, and it comes before
314     // Op does in the GEP operand list, we will handle this when we process this
315     // operand.
316     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
317       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
318       unsigned Idx = cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue();
319       uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
320       GEPVal = SE->getAddExpr(GEPVal,
321                              SE->getIntegerSCEV(Offset, UIntPtrTy));
322     } else {
323       unsigned GEPOpiBits = 
324         (*i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
325       unsigned IntPtrBits = UIntPtrTy->getPrimitiveSizeInBits();
326       Instruction::CastOps opcode = (GEPOpiBits < IntPtrBits ? 
327           Instruction::SExt : (GEPOpiBits > IntPtrBits ? Instruction::Trunc :
328             Instruction::BitCast));
329       Value *OpVal = getCastedVersionOf(opcode, *i);
330       SCEVHandle Idx = SE->getSCEV(OpVal);
331
332       uint64_t TypeSize = TD->getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
333       if (TypeSize != 1)
334         Idx = SE->getMulExpr(Idx,
335                             SE->getConstant(ConstantInt::get(UIntPtrTy,
336                                                              TypeSize)));
337       GEPVal = SE->getAddExpr(GEPVal, Idx);
338     }
339   }
340
341   SE->setSCEV(GEP, GEPVal);
342   return GEPVal;
343 }
344
345 /// getSCEVStartAndStride - Compute the start and stride of this expression,
346 /// returning false if the expression is not a start/stride pair, or true if it
347 /// is.  The stride must be a loop invariant expression, but the start may be
348 /// a mix of loop invariant and loop variant expressions.
349 static bool getSCEVStartAndStride(const SCEVHandle &SH, Loop *L,
350                                   SCEVHandle &Start, SCEVHandle &Stride,
351                                   ScalarEvolution *SE) {
352   SCEVHandle TheAddRec = Start;   // Initialize to zero.
353
354   // If the outer level is an AddExpr, the operands are all start values except
355   // for a nested AddRecExpr.
356   if (SCEVAddExpr *AE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(SH)) {
357     for (unsigned i = 0, e = AE->getNumOperands(); i != e; ++i)
358       if (SCEVAddRecExpr *AddRec =
359              dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(AE->getOperand(i))) {
360         if (AddRec->getLoop() == L)
361           TheAddRec = SE->getAddExpr(AddRec, TheAddRec);
362         else
363           return false;  // Nested IV of some sort?
364       } else {
365         Start = SE->getAddExpr(Start, AE->getOperand(i));
366       }
367         
368   } else if (isa<SCEVAddRecExpr>(SH)) {
369     TheAddRec = SH;
370   } else {
371     return false;  // not analyzable.
372   }
373   
374   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(TheAddRec);
375   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L) return false;
376   
377   // FIXME: Generalize to non-affine IV's.
378   if (!AddRec->isAffine()) return false;
379
380   Start = SE->getAddExpr(Start, AddRec->getOperand(0));
381   
382   if (!isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1)))
383     DOUT << "[" << L->getHeader()->getName()
384          << "] Variable stride: " << *AddRec << "\n";
385
386   Stride = AddRec->getOperand(1);
387   return true;
388 }
389
390 /// IVUseShouldUsePostIncValue - We have discovered a "User" of an IV expression
391 /// and now we need to decide whether the user should use the preinc or post-inc
392 /// value.  If this user should use the post-inc version of the IV, return true.
393 ///
394 /// Choosing wrong here can break dominance properties (if we choose to use the
395 /// post-inc value when we cannot) or it can end up adding extra live-ranges to
396 /// the loop, resulting in reg-reg copies (if we use the pre-inc value when we
397 /// should use the post-inc value).
398 static bool IVUseShouldUsePostIncValue(Instruction *User, Instruction *IV,
399                                        Loop *L, DominatorTree *DT, Pass *P,
400                                       SmallVectorImpl<Instruction*> &DeadInsts){
401   // If the user is in the loop, use the preinc value.
402   if (L->contains(User->getParent())) return false;
403   
404   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
405   
406   // Ok, the user is outside of the loop.  If it is dominated by the latch
407   // block, use the post-inc value.
408   if (DT->dominates(LatchBlock, User->getParent()))
409     return true;
410
411   // There is one case we have to be careful of: PHI nodes.  These little guys
412   // can live in blocks that do not dominate the latch block, but (since their
413   // uses occur in the predecessor block, not the block the PHI lives in) should
414   // still use the post-inc value.  Check for this case now.
415   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User);
416   if (!PN) return false;  // not a phi, not dominated by latch block.
417   
418   // Look at all of the uses of IV by the PHI node.  If any use corresponds to
419   // a block that is not dominated by the latch block, give up and use the
420   // preincremented value.
421   unsigned NumUses = 0;
422   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
423     if (PN->getIncomingValue(i) == IV) {
424       ++NumUses;
425       if (!DT->dominates(LatchBlock, PN->getIncomingBlock(i)))
426         return false;
427     }
428
429   // Okay, all uses of IV by PN are in predecessor blocks that really are
430   // dominated by the latch block.  Split the critical edges and use the
431   // post-incremented value.
432   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
433     if (PN->getIncomingValue(i) == IV) {
434       SplitCriticalEdge(PN->getIncomingBlock(i), PN->getParent(), P, false);
435       // Splitting the critical edge can reduce the number of entries in this
436       // PHI.
437       e = PN->getNumIncomingValues();
438       if (--NumUses == 0) break;
439     }
440
441   // PHI node might have become a constant value after SplitCriticalEdge.
442   DeadInsts.push_back(User);
443   
444   return true;
445 }
446
447   
448
449 /// AddUsersIfInteresting - Inspect the specified instruction.  If it is a
450 /// reducible SCEV, recursively add its users to the IVUsesByStride set and
451 /// return true.  Otherwise, return false.
452 bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
453                                       SmallPtrSet<Instruction*,16> &Processed) {
454   if (!I->getType()->isInteger() && !isa<PointerType>(I->getType()))
455     return false;   // Void and FP expressions cannot be reduced.
456   if (!Processed.insert(I))
457     return true;    // Instruction already handled.
458   
459   // Get the symbolic expression for this instruction.
460   SCEVHandle ISE = GetExpressionSCEV(I);
461   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ISE)) return false;
462   
463   // Get the start and stride for this expression.
464   SCEVHandle Start = SE->getIntegerSCEV(0, ISE->getType());
465   SCEVHandle Stride = Start;
466   if (!getSCEVStartAndStride(ISE, L, Start, Stride, SE))
467     return false;  // Non-reducible symbolic expression, bail out.
468
469   std::vector<Instruction *> IUsers;
470   // Collect all I uses now because IVUseShouldUsePostIncValue may 
471   // invalidate use_iterator.
472   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E; ++UI)
473     IUsers.push_back(cast<Instruction>(*UI));
474
475   for (unsigned iused_index = 0, iused_size = IUsers.size(); 
476        iused_index != iused_size; ++iused_index) {
477
478     Instruction *User = IUsers[iused_index];
479
480     // Do not infinitely recurse on PHI nodes.
481     if (isa<PHINode>(User) && Processed.count(User))
482       continue;
483
484     // If this is an instruction defined in a nested loop, or outside this loop,
485     // don't recurse into it.
486     bool AddUserToIVUsers = false;
487     if (LI->getLoopFor(User->getParent()) != L) {
488       DOUT << "FOUND USER in other loop: " << *User
489            << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n";
490       AddUserToIVUsers = true;
491     } else if (!AddUsersIfInteresting(User, L, Processed)) {
492       DOUT << "FOUND USER: " << *User
493            << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n";
494       AddUserToIVUsers = true;
495     }
496
497     if (AddUserToIVUsers) {
498       IVUsersOfOneStride &StrideUses = IVUsesByStride[Stride];
499       if (StrideUses.Users.empty())     // First occurance of this stride?
500         StrideOrder.push_back(Stride);
501       
502       // Okay, we found a user that we cannot reduce.  Analyze the instruction
503       // and decide what to do with it.  If we are a use inside of the loop, use
504       // the value before incrementation, otherwise use it after incrementation.
505       if (IVUseShouldUsePostIncValue(User, I, L, DT, this, DeadInsts)) {
506         // The value used will be incremented by the stride more than we are
507         // expecting, so subtract this off.
508         SCEVHandle NewStart = SE->getMinusSCEV(Start, Stride);
509         StrideUses.addUser(NewStart, User, I);
510         StrideUses.Users.back().isUseOfPostIncrementedValue = true;
511         DOUT << "   USING POSTINC SCEV, START=" << *NewStart<< "\n";
512       } else {        
513         StrideUses.addUser(Start, User, I);
514       }
515     }
516   }
517   return true;
518 }
519
520 namespace {
521   /// BasedUser - For a particular base value, keep information about how we've
522   /// partitioned the expression so far.
523   struct BasedUser {
524     /// SE - The current ScalarEvolution object.
525     ScalarEvolution *SE;
526
527     /// Base - The Base value for the PHI node that needs to be inserted for
528     /// this use.  As the use is processed, information gets moved from this
529     /// field to the Imm field (below).  BasedUser values are sorted by this
530     /// field.
531     SCEVHandle Base;
532     
533     /// Inst - The instruction using the induction variable.
534     Instruction *Inst;
535
536     /// OperandValToReplace - The operand value of Inst to replace with the
537     /// EmittedBase.
538     Value *OperandValToReplace;
539
540     /// Imm - The immediate value that should be added to the base immediately
541     /// before Inst, because it will be folded into the imm field of the
542     /// instruction.
543     SCEVHandle Imm;
544
545     // isUseOfPostIncrementedValue - True if this should use the
546     // post-incremented version of this IV, not the preincremented version.
547     // This can only be set in special cases, such as the terminating setcc
548     // instruction for a loop and uses outside the loop that are dominated by
549     // the loop.
550     bool isUseOfPostIncrementedValue;
551     
552     BasedUser(IVStrideUse &IVSU, ScalarEvolution *se)
553       : SE(se), Base(IVSU.Offset), Inst(IVSU.User), 
554         OperandValToReplace(IVSU.OperandValToReplace), 
555         Imm(SE->getIntegerSCEV(0, Base->getType())), 
556         isUseOfPostIncrementedValue(IVSU.isUseOfPostIncrementedValue) {}
557
558     // Once we rewrite the code to insert the new IVs we want, update the
559     // operands of Inst to use the new expression 'NewBase', with 'Imm' added
560     // to it.
561     void RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
562                                         Instruction *InsertPt,
563                                        SCEVExpander &Rewriter, Loop *L, Pass *P,
564                                       SmallVectorImpl<Instruction*> &DeadInsts);
565     
566     Value *InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase, 
567                                        SCEVExpander &Rewriter,
568                                        Instruction *IP, Loop *L);
569     void dump() const;
570   };
571 }
572
573 void BasedUser::dump() const {
574   cerr << " Base=" << *Base;
575   cerr << " Imm=" << *Imm;
576   cerr << "   Inst: " << *Inst;
577 }
578
579 Value *BasedUser::InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase, 
580                                               SCEVExpander &Rewriter,
581                                               Instruction *IP, Loop *L) {
582   // Figure out where we *really* want to insert this code.  In particular, if
583   // the user is inside of a loop that is nested inside of L, we really don't
584   // want to insert this expression before the user, we'd rather pull it out as
585   // many loops as possible.
586   LoopInfo &LI = Rewriter.getLoopInfo();
587   Instruction *BaseInsertPt = IP;
588   
589   // Figure out the most-nested loop that IP is in.
590   Loop *InsertLoop = LI.getLoopFor(IP->getParent());
591   
592   // If InsertLoop is not L, and InsertLoop is nested inside of L, figure out
593   // the preheader of the outer-most loop where NewBase is not loop invariant.
594   if (L->contains(IP->getParent()))
595     while (InsertLoop && NewBase->isLoopInvariant(InsertLoop)) {
596       BaseInsertPt = InsertLoop->getLoopPreheader()->getTerminator();
597       InsertLoop = InsertLoop->getParentLoop();
598     }
599   
600   // If there is no immediate value, skip the next part.
601   if (Imm->isZero())
602     return Rewriter.expandCodeFor(NewBase, BaseInsertPt);
603
604   Value *Base = Rewriter.expandCodeFor(NewBase, BaseInsertPt);
605
606   // If we are inserting the base and imm values in the same block, make sure to
607   // adjust the IP position if insertion reused a result.
608   if (IP == BaseInsertPt)
609     IP = Rewriter.getInsertionPoint();
610   
611   // Always emit the immediate (if non-zero) into the same block as the user.
612   SCEVHandle NewValSCEV = SE->getAddExpr(SE->getUnknown(Base), Imm);
613   return Rewriter.expandCodeFor(NewValSCEV, IP);
614   
615 }
616
617
618 // Once we rewrite the code to insert the new IVs we want, update the
619 // operands of Inst to use the new expression 'NewBase', with 'Imm' added
620 // to it. NewBasePt is the last instruction which contributes to the
621 // value of NewBase in the case that it's a diffferent instruction from
622 // the PHI that NewBase is computed from, or null otherwise.
623 //
624 void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
625                                                Instruction *NewBasePt,
626                                       SCEVExpander &Rewriter, Loop *L, Pass *P,
627                                       SmallVectorImpl<Instruction*> &DeadInsts){
628   if (!isa<PHINode>(Inst)) {
629     // By default, insert code at the user instruction.
630     BasicBlock::iterator InsertPt = Inst;
631     
632     // However, if the Operand is itself an instruction, the (potentially
633     // complex) inserted code may be shared by many users.  Because of this, we
634     // want to emit code for the computation of the operand right before its old
635     // computation.  This is usually safe, because we obviously used to use the
636     // computation when it was computed in its current block.  However, in some
637     // cases (e.g. use of a post-incremented induction variable) the NewBase
638     // value will be pinned to live somewhere after the original computation.
639     // In this case, we have to back off.
640     //
641     // If this is a use outside the loop (which means after, since it is based
642     // on a loop indvar) we use the post-incremented value, so that we don't
643     // artificially make the preinc value live out the bottom of the loop. 
644     if (!isUseOfPostIncrementedValue && L->contains(Inst->getParent())) {
645       if (NewBasePt && isa<PHINode>(OperandValToReplace)) {
646         InsertPt = NewBasePt;
647         ++InsertPt;
648       } else if (Instruction *OpInst
649                  = dyn_cast<Instruction>(OperandValToReplace)) {
650         InsertPt = OpInst;
651         while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
652       }
653     }
654     Value *NewVal = InsertCodeForBaseAtPosition(NewBase, Rewriter, InsertPt, L);
655     // Adjust the type back to match the Inst. Note that we can't use InsertPt
656     // here because the SCEVExpander may have inserted the instructions after
657     // that point, in its efforts to avoid inserting redundant expressions.
658     if (isa<PointerType>(OperandValToReplace->getType())) {
659       NewVal = SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::IntToPtr,
660                                             NewVal,
661                                             OperandValToReplace->getType());
662     }
663     // Replace the use of the operand Value with the new Phi we just created.
664     Inst->replaceUsesOfWith(OperandValToReplace, NewVal);
665     DOUT << "    CHANGED: IMM =" << *Imm;
666     DOUT << "  \tNEWBASE =" << *NewBase;
667     DOUT << "  \tInst = " << *Inst;
668     return;
669   }
670   
671   // PHI nodes are more complex.  We have to insert one copy of the NewBase+Imm
672   // expression into each operand block that uses it.  Note that PHI nodes can
673   // have multiple entries for the same predecessor.  We use a map to make sure
674   // that a PHI node only has a single Value* for each predecessor (which also
675   // prevents us from inserting duplicate code in some blocks).
676   DenseMap<BasicBlock*, Value*> InsertedCode;
677   PHINode *PN = cast<PHINode>(Inst);
678   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
679     if (PN->getIncomingValue(i) == OperandValToReplace) {
680       // If this is a critical edge, split the edge so that we do not insert the
681       // code on all predecessor/successor paths.  We do this unless this is the
682       // canonical backedge for this loop, as this can make some inserted code
683       // be in an illegal position.
684       BasicBlock *PHIPred = PN->getIncomingBlock(i);
685       if (e != 1 && PHIPred->getTerminator()->getNumSuccessors() > 1 &&
686           (PN->getParent() != L->getHeader() || !L->contains(PHIPred))) {
687         
688         // First step, split the critical edge.
689         SplitCriticalEdge(PHIPred, PN->getParent(), P, false);
690             
691         // Next step: move the basic block.  In particular, if the PHI node
692         // is outside of the loop, and PredTI is in the loop, we want to
693         // move the block to be immediately before the PHI block, not
694         // immediately after PredTI.
695         if (L->contains(PHIPred) && !L->contains(PN->getParent())) {
696           BasicBlock *NewBB = PN->getIncomingBlock(i);
697           NewBB->moveBefore(PN->getParent());
698         }
699         
700         // Splitting the edge can reduce the number of PHI entries we have.
701         e = PN->getNumIncomingValues();
702       }
703
704       Value *&Code = InsertedCode[PN->getIncomingBlock(i)];
705       if (!Code) {
706         // Insert the code into the end of the predecessor block.
707         Instruction *InsertPt = PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
708         Code = InsertCodeForBaseAtPosition(NewBase, Rewriter, InsertPt, L);
709
710         // Adjust the type back to match the PHI. Note that we can't use
711         // InsertPt here because the SCEVExpander may have inserted its
712         // instructions after that point, in its efforts to avoid inserting
713         // redundant expressions.
714         if (isa<PointerType>(PN->getType())) {
715           Code = SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::IntToPtr,
716                                               Code,
717                                               PN->getType());
718         }
719       }
720       
721       // Replace the use of the operand Value with the new Phi we just created.
722       PN->setIncomingValue(i, Code);
723       Rewriter.clear();
724     }
725   }
726
727   // PHI node might have become a constant value after SplitCriticalEdge.
728   DeadInsts.push_back(Inst);
729
730   DOUT << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst;
731 }
732
733
734 /// isTargetConstant - Return true if the following can be referenced by the
735 /// immediate field of a target instruction.
736 static bool isTargetConstant(const SCEVHandle &V, const Type *UseTy,
737                              const TargetLowering *TLI) {
738   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
739     int64_t VC = SC->getValue()->getSExtValue();
740     if (TLI) {
741       TargetLowering::AddrMode AM;
742       AM.BaseOffs = VC;
743       return TLI->isLegalAddressingMode(AM, UseTy);
744     } else {
745       // Defaults to PPC. PPC allows a sign-extended 16-bit immediate field.
746       return (VC > -(1 << 16) && VC < (1 << 16)-1);
747     }
748   }
749
750   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V))
751     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(SU->getValue()))
752       if (TLI && CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
753         Constant *Op0 = CE->getOperand(0);
754         if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Op0)) {
755           TargetLowering::AddrMode AM;
756           AM.BaseGV = GV;
757           return TLI->isLegalAddressingMode(AM, UseTy);
758         }
759       }
760   return false;
761 }
762
763 /// MoveLoopVariantsToImmediateField - Move any subexpressions from Val that are
764 /// loop varying to the Imm operand.
765 static void MoveLoopVariantsToImmediateField(SCEVHandle &Val, SCEVHandle &Imm,
766                                             Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
767   if (Val->isLoopInvariant(L)) return;  // Nothing to do.
768   
769   if (SCEVAddExpr *SAE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Val)) {
770     std::vector<SCEVHandle> NewOps;
771     NewOps.reserve(SAE->getNumOperands());
772     
773     for (unsigned i = 0; i != SAE->getNumOperands(); ++i)
774       if (!SAE->getOperand(i)->isLoopInvariant(L)) {
775         // If this is a loop-variant expression, it must stay in the immediate
776         // field of the expression.
777         Imm = SE->getAddExpr(Imm, SAE->getOperand(i));
778       } else {
779         NewOps.push_back(SAE->getOperand(i));
780       }
781
782     if (NewOps.empty())
783       Val = SE->getIntegerSCEV(0, Val->getType());
784     else
785       Val = SE->getAddExpr(NewOps);
786   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Val)) {
787     // Try to pull immediates out of the start value of nested addrec's.
788     SCEVHandle Start = SARE->getStart();
789     MoveLoopVariantsToImmediateField(Start, Imm, L, SE);
790     
791     std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
792     Ops[0] = Start;
793     Val = SE->getAddRecExpr(Ops, SARE->getLoop());
794   } else {
795     // Otherwise, all of Val is variant, move the whole thing over.
796     Imm = SE->getAddExpr(Imm, Val);
797     Val = SE->getIntegerSCEV(0, Val->getType());
798   }
799 }
800
801
802 /// MoveImmediateValues - Look at Val, and pull out any additions of constants
803 /// that can fit into the immediate field of instructions in the target.
804 /// Accumulate these immediate values into the Imm value.
805 static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
806                                 Instruction *User,
807                                 SCEVHandle &Val, SCEVHandle &Imm,
808                                 bool isAddress, Loop *L,
809                                 ScalarEvolution *SE) {
810   const Type *UseTy = User->getType();
811   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User))
812     UseTy = SI->getOperand(0)->getType();
813
814   if (SCEVAddExpr *SAE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Val)) {
815     std::vector<SCEVHandle> NewOps;
816     NewOps.reserve(SAE->getNumOperands());
817     
818     for (unsigned i = 0; i != SAE->getNumOperands(); ++i) {
819       SCEVHandle NewOp = SAE->getOperand(i);
820       MoveImmediateValues(TLI, User, NewOp, Imm, isAddress, L, SE);
821       
822       if (!NewOp->isLoopInvariant(L)) {
823         // If this is a loop-variant expression, it must stay in the immediate
824         // field of the expression.
825         Imm = SE->getAddExpr(Imm, NewOp);
826       } else {
827         NewOps.push_back(NewOp);
828       }
829     }
830
831     if (NewOps.empty())
832       Val = SE->getIntegerSCEV(0, Val->getType());
833     else
834       Val = SE->getAddExpr(NewOps);
835     return;
836   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Val)) {
837     // Try to pull immediates out of the start value of nested addrec's.
838     SCEVHandle Start = SARE->getStart();
839     MoveImmediateValues(TLI, User, Start, Imm, isAddress, L, SE);
840     
841     if (Start != SARE->getStart()) {
842       std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
843       Ops[0] = Start;
844       Val = SE->getAddRecExpr(Ops, SARE->getLoop());
845     }
846     return;
847   } else if (SCEVMulExpr *SME = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Val)) {
848     // Transform "8 * (4 + v)" -> "32 + 8*V" if "32" fits in the immed field.
849     if (isAddress && isTargetConstant(SME->getOperand(0), UseTy, TLI) &&
850         SME->getNumOperands() == 2 && SME->isLoopInvariant(L)) {
851
852       SCEVHandle SubImm = SE->getIntegerSCEV(0, Val->getType());
853       SCEVHandle NewOp = SME->getOperand(1);
854       MoveImmediateValues(TLI, User, NewOp, SubImm, isAddress, L, SE);
855       
856       // If we extracted something out of the subexpressions, see if we can 
857       // simplify this!
858       if (NewOp != SME->getOperand(1)) {
859         // Scale SubImm up by "8".  If the result is a target constant, we are
860         // good.
861         SubImm = SE->getMulExpr(SubImm, SME->getOperand(0));
862         if (isTargetConstant(SubImm, UseTy, TLI)) {
863           // Accumulate the immediate.
864           Imm = SE->getAddExpr(Imm, SubImm);
865           
866           // Update what is left of 'Val'.
867           Val = SE->getMulExpr(SME->getOperand(0), NewOp);
868           return;
869         }
870       }
871     }
872   }
873
874   // Loop-variant expressions must stay in the immediate field of the
875   // expression.
876   if ((isAddress && isTargetConstant(Val, UseTy, TLI)) ||
877       !Val->isLoopInvariant(L)) {
878     Imm = SE->getAddExpr(Imm, Val);
879     Val = SE->getIntegerSCEV(0, Val->getType());
880     return;
881   }
882
883   // Otherwise, no immediates to move.
884 }
885
886
887 /// SeparateSubExprs - Decompose Expr into all of the subexpressions that are
888 /// added together.  This is used to reassociate common addition subexprs
889 /// together for maximal sharing when rewriting bases.
890 static void SeparateSubExprs(std::vector<SCEVHandle> &SubExprs,
891                              SCEVHandle Expr,
892                              ScalarEvolution *SE) {
893   if (SCEVAddExpr *AE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Expr)) {
894     for (unsigned j = 0, e = AE->getNumOperands(); j != e; ++j)
895       SeparateSubExprs(SubExprs, AE->getOperand(j), SE);
896   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Expr)) {
897     SCEVHandle Zero = SE->getIntegerSCEV(0, Expr->getType());
898     if (SARE->getOperand(0) == Zero) {
899       SubExprs.push_back(Expr);
900     } else {
901       // Compute the addrec with zero as its base.
902       std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
903       Ops[0] = Zero;   // Start with zero base.
904       SubExprs.push_back(SE->getAddRecExpr(Ops, SARE->getLoop()));
905       
906
907       SeparateSubExprs(SubExprs, SARE->getOperand(0), SE);
908     }
909   } else if (!Expr->isZero()) {
910     // Do not add zero.
911     SubExprs.push_back(Expr);
912   }
913 }
914
915
916 /// RemoveCommonExpressionsFromUseBases - Look through all of the uses in Bases,
917 /// removing any common subexpressions from it.  Anything truly common is
918 /// removed, accumulated, and returned.  This looks for things like (a+b+c) and
919 /// (a+c+d) and computes the common (a+c) subexpression.  The common expression
920 /// is *removed* from the Bases and returned.
921 static SCEVHandle 
922 RemoveCommonExpressionsFromUseBases(std::vector<BasedUser> &Uses,
923                                     ScalarEvolution *SE, Loop *L) {
924   unsigned NumUses = Uses.size();
925
926   // Only one use?  This is a very common case, so we handle it specially and
927   // cheaply.
928   SCEVHandle Zero = SE->getIntegerSCEV(0, Uses[0].Base->getType());
929   SCEVHandle Result = Zero;
930   if (NumUses == 1) {
931     // If the use is inside the loop, use its base, regardless of what it is:
932     // it is clearly shared across all the IV's.  If the use is outside the loop
933     // (which means after it) we don't want to factor anything *into* the loop,
934     // so just use 0 as the base.
935     if (L->contains(Uses[0].Inst->getParent()))
936       std::swap(Result, Uses[0].Base);
937     return Result;
938   }
939
940   // To find common subexpressions, count how many of Uses use each expression.
941   // If any subexpressions are used Uses.size() times, they are common.
942   std::map<SCEVHandle, unsigned> SubExpressionUseCounts;
943   
944   // UniqueSubExprs - Keep track of all of the subexpressions we see in the
945   // order we see them.
946   std::vector<SCEVHandle> UniqueSubExprs;
947
948   std::vector<SCEVHandle> SubExprs;
949   unsigned NumUsesInsideLoop = 0;
950   for (unsigned i = 0; i != NumUses; ++i) {
951     // If the user is outside the loop, just ignore it for base computation.
952     // Since the user is outside the loop, it must be *after* the loop (if it
953     // were before, it could not be based on the loop IV).  We don't want users
954     // after the loop to affect base computation of values *inside* the loop,
955     // because we can always add their offsets to the result IV after the loop
956     // is done, ensuring we get good code inside the loop.
957     if (!L->contains(Uses[i].Inst->getParent()))
958       continue;
959     NumUsesInsideLoop++;
960     
961     // If the base is zero (which is common), return zero now, there are no
962     // CSEs we can find.
963     if (Uses[i].Base == Zero) return Zero;
964
965     // Split the expression into subexprs.
966     SeparateSubExprs(SubExprs, Uses[i].Base, SE);
967     // Add one to SubExpressionUseCounts for each subexpr present.
968     for (unsigned j = 0, e = SubExprs.size(); j != e; ++j)
969       if (++SubExpressionUseCounts[SubExprs[j]] == 1)
970         UniqueSubExprs.push_back(SubExprs[j]);
971     SubExprs.clear();
972   }
973
974   // Now that we know how many times each is used, build Result.  Iterate over
975   // UniqueSubexprs so that we have a stable ordering.
976   for (unsigned i = 0, e = UniqueSubExprs.size(); i != e; ++i) {
977     std::map<SCEVHandle, unsigned>::iterator I = 
978        SubExpressionUseCounts.find(UniqueSubExprs[i]);
979     assert(I != SubExpressionUseCounts.end() && "Entry not found?");
980     if (I->second == NumUsesInsideLoop)   // Found CSE!
981       Result = SE->getAddExpr(Result, I->first);
982     else
983       // Remove non-cse's from SubExpressionUseCounts.
984       SubExpressionUseCounts.erase(I);
985   }
986   
987   // If we found no CSE's, return now.
988   if (Result == Zero) return Result;
989   
990   // Otherwise, remove all of the CSE's we found from each of the base values.
991   for (unsigned i = 0; i != NumUses; ++i) {
992     // Uses outside the loop don't necessarily include the common base, but
993     // the final IV value coming into those uses does.  Instead of trying to
994     // remove the pieces of the common base, which might not be there,
995     // subtract off the base to compensate for this.
996     if (!L->contains(Uses[i].Inst->getParent())) {
997       Uses[i].Base = SE->getMinusSCEV(Uses[i].Base, Result);
998       continue;
999     }
1000
1001     // Split the expression into subexprs.
1002     SeparateSubExprs(SubExprs, Uses[i].Base, SE);
1003
1004     // Remove any common subexpressions.
1005     for (unsigned j = 0, e = SubExprs.size(); j != e; ++j)
1006       if (SubExpressionUseCounts.count(SubExprs[j])) {
1007         SubExprs.erase(SubExprs.begin()+j);
1008         --j; --e;
1009       }
1010     
1011     // Finally, add the non-shared expressions together.
1012     if (SubExprs.empty())
1013       Uses[i].Base = Zero;
1014     else
1015       Uses[i].Base = SE->getAddExpr(SubExprs);
1016     SubExprs.clear();
1017   }
1018  
1019   return Result;
1020 }
1021
1022 /// ValidStride - Check whether the given Scale is valid for all loads and 
1023 /// stores in UsersToProcess.
1024 ///
1025 bool LoopStrengthReduce::ValidStride(bool HasBaseReg,
1026                                int64_t Scale, 
1027                                const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess) {
1028   if (!TLI)
1029     return true;
1030
1031   for (unsigned i=0, e = UsersToProcess.size(); i!=e; ++i) {
1032     // If this is a load or other access, pass the type of the access in.
1033     const Type *AccessTy = Type::VoidTy;
1034     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UsersToProcess[i].Inst))
1035       AccessTy = SI->getOperand(0)->getType();
1036     else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UsersToProcess[i].Inst))
1037       AccessTy = LI->getType();
1038     else if (isa<PHINode>(UsersToProcess[i].Inst))
1039       continue;
1040     
1041     TargetLowering::AddrMode AM;
1042     if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(UsersToProcess[i].Imm))
1043       AM.BaseOffs = SC->getValue()->getSExtValue();
1044     AM.HasBaseReg = HasBaseReg || !UsersToProcess[i].Base->isZero();
1045     AM.Scale = Scale;
1046
1047     // If load[imm+r*scale] is illegal, bail out.
1048     if (!TLI->isLegalAddressingMode(AM, AccessTy))
1049       return false;
1050   }
1051   return true;
1052 }
1053
1054 /// RequiresTypeConversion - Returns true if converting Ty to NewTy is not
1055 /// a nop.
1056 bool LoopStrengthReduce::RequiresTypeConversion(const Type *Ty1,
1057                                                 const Type *Ty2) {
1058   if (Ty1 == Ty2)
1059     return false;
1060   if (TLI && TLI->isTruncateFree(Ty1, Ty2))
1061     return false;
1062   return (!Ty1->canLosslesslyBitCastTo(Ty2) &&
1063           !(isa<PointerType>(Ty2) &&
1064             Ty1->canLosslesslyBitCastTo(UIntPtrTy)) &&
1065           !(isa<PointerType>(Ty1) &&
1066             Ty2->canLosslesslyBitCastTo(UIntPtrTy)));
1067 }
1068
1069 /// CheckForIVReuse - Returns the multiple if the stride is the multiple
1070 /// of a previous stride and it is a legal value for the target addressing
1071 /// mode scale component and optional base reg. This allows the users of
1072 /// this stride to be rewritten as prev iv * factor. It returns 0 if no
1073 /// reuse is possible.
1074 unsigned LoopStrengthReduce::CheckForIVReuse(bool HasBaseReg,
1075                                 bool AllUsesAreAddresses,
1076                                 const SCEVHandle &Stride, 
1077                                 IVExpr &IV, const Type *Ty,
1078                                 const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess) {
1079   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Stride)) {
1080     int64_t SInt = SC->getValue()->getSExtValue();
1081     for (unsigned NewStride = 0, e = StrideOrder.size(); NewStride != e;
1082          ++NewStride) {
1083       std::map<SCEVHandle, IVsOfOneStride>::iterator SI = 
1084                 IVsByStride.find(StrideOrder[NewStride]);
1085       if (SI == IVsByStride.end()) 
1086         continue;
1087       int64_t SSInt = cast<SCEVConstant>(SI->first)->getValue()->getSExtValue();
1088       if (SI->first != Stride &&
1089           (unsigned(abs(SInt)) < SSInt || (SInt % SSInt) != 0))
1090         continue;
1091       int64_t Scale = SInt / SSInt;
1092       // Check that this stride is valid for all the types used for loads and
1093       // stores; if it can be used for some and not others, we might as well use
1094       // the original stride everywhere, since we have to create the IV for it
1095       // anyway. If the scale is 1, then we don't need to worry about folding
1096       // multiplications.
1097       if (Scale == 1 ||
1098           (AllUsesAreAddresses &&
1099            ValidStride(HasBaseReg, Scale, UsersToProcess)))
1100         for (std::vector<IVExpr>::iterator II = SI->second.IVs.begin(),
1101                IE = SI->second.IVs.end(); II != IE; ++II)
1102           // FIXME: Only handle base == 0 for now.
1103           // Only reuse previous IV if it would not require a type conversion.
1104           if (II->Base->isZero() &&
1105               !RequiresTypeConversion(II->Base->getType(), Ty)) {
1106             IV = *II;
1107             return Scale;
1108           }
1109     }
1110   }
1111   return 0;
1112 }
1113
1114 /// PartitionByIsUseOfPostIncrementedValue - Simple boolean predicate that
1115 /// returns true if Val's isUseOfPostIncrementedValue is true.
1116 static bool PartitionByIsUseOfPostIncrementedValue(const BasedUser &Val) {
1117   return Val.isUseOfPostIncrementedValue;
1118 }
1119
1120 /// isNonConstantNegative - Return true if the specified scev is negated, but
1121 /// not a constant.
1122 static bool isNonConstantNegative(const SCEVHandle &Expr) {
1123   SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Expr);
1124   if (!Mul) return false;
1125   
1126   // If there is a constant factor, it will be first.
1127   SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0));
1128   if (!SC) return false;
1129   
1130   // Return true if the value is negative, this matches things like (-42 * V).
1131   return SC->getValue()->getValue().isNegative();
1132 }
1133
1134 /// isAddress - Returns true if the specified instruction is using the
1135 /// specified value as an address.
1136 static bool isAddressUse(Instruction *Inst, Value *OperandVal) {
1137   bool isAddress = isa<LoadInst>(Inst);
1138   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1139     if (SI->getOperand(1) == OperandVal)
1140       isAddress = true;
1141   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
1142     // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
1143     // of intrinsics.
1144     switch (II->getIntrinsicID()) {
1145       default: break;
1146       case Intrinsic::prefetch:
1147       case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
1148       case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
1149       case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
1150       case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
1151       case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
1152       case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
1153       case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
1154         if (II->getOperand(1) == OperandVal)
1155           isAddress = true;
1156         break;
1157     }
1158   }
1159   return isAddress;
1160 }
1161
1162 // CollectIVUsers - Transform our list of users and offsets to a bit more
1163 // complex table. In this new vector, each 'BasedUser' contains 'Base', the base
1164 // of the strided accesses, as well as the old information from Uses. We
1165 // progressively move information from the Base field to the Imm field, until
1166 // we eventually have the full access expression to rewrite the use.
1167 SCEVHandle LoopStrengthReduce::CollectIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
1168                                               IVUsersOfOneStride &Uses,
1169                                               Loop *L,
1170                                               bool &AllUsesAreAddresses,
1171                                        std::vector<BasedUser> &UsersToProcess) {
1172   UsersToProcess.reserve(Uses.Users.size());
1173   for (unsigned i = 0, e = Uses.Users.size(); i != e; ++i) {
1174     UsersToProcess.push_back(BasedUser(Uses.Users[i], SE));
1175     
1176     // Move any loop variant operands from the offset field to the immediate
1177     // field of the use, so that we don't try to use something before it is
1178     // computed.
1179     MoveLoopVariantsToImmediateField(UsersToProcess.back().Base,
1180                                     UsersToProcess.back().Imm, L, SE);
1181     assert(UsersToProcess.back().Base->isLoopInvariant(L) &&
1182            "Base value is not loop invariant!");
1183   }
1184
1185   // We now have a whole bunch of uses of like-strided induction variables, but
1186   // they might all have different bases.  We want to emit one PHI node for this
1187   // stride which we fold as many common expressions (between the IVs) into as
1188   // possible.  Start by identifying the common expressions in the base values 
1189   // for the strides (e.g. if we have "A+C+B" and "A+B+D" as our bases, find
1190   // "A+B"), emit it to the preheader, then remove the expression from the
1191   // UsersToProcess base values.
1192   SCEVHandle CommonExprs =
1193     RemoveCommonExpressionsFromUseBases(UsersToProcess, SE, L);
1194
1195   // Next, figure out what we can represent in the immediate fields of
1196   // instructions.  If we can represent anything there, move it to the imm
1197   // fields of the BasedUsers.  We do this so that it increases the commonality
1198   // of the remaining uses.
1199   unsigned NumPHI = 0;
1200   for (unsigned i = 0, e = UsersToProcess.size(); i != e; ++i) {
1201     // If the user is not in the current loop, this means it is using the exit
1202     // value of the IV.  Do not put anything in the base, make sure it's all in
1203     // the immediate field to allow as much factoring as possible.
1204     if (!L->contains(UsersToProcess[i].Inst->getParent())) {
1205       UsersToProcess[i].Imm = SE->getAddExpr(UsersToProcess[i].Imm,
1206                                              UsersToProcess[i].Base);
1207       UsersToProcess[i].Base = 
1208         SE->getIntegerSCEV(0, UsersToProcess[i].Base->getType());
1209     } else {
1210       
1211       // Addressing modes can be folded into loads and stores.  Be careful that
1212       // the store is through the expression, not of the expression though.
1213       bool isPHI = false;
1214       bool isAddress = isAddressUse(UsersToProcess[i].Inst,
1215                                     UsersToProcess[i].OperandValToReplace);
1216       if (isa<PHINode>(UsersToProcess[i].Inst)) {
1217         isPHI = true;
1218         ++NumPHI;
1219       }
1220
1221       // If this use isn't an address, then not all uses are addresses.
1222       if (!isAddress && !isPHI)
1223         AllUsesAreAddresses = false;
1224       
1225       MoveImmediateValues(TLI, UsersToProcess[i].Inst, UsersToProcess[i].Base,
1226                           UsersToProcess[i].Imm, isAddress, L, SE);
1227     }
1228   }
1229
1230   // If one of the use if a PHI node and all other uses are addresses, still
1231   // allow iv reuse. Essentially we are trading one constant multiplication
1232   // for one fewer iv.
1233   if (NumPHI > 1)
1234     AllUsesAreAddresses = false;
1235
1236   return CommonExprs;
1237 }
1238
1239 /// StrengthReduceStridedIVUsers - Strength reduce all of the users of a single
1240 /// stride of IV.  All of the users may have different starting values, and this
1241 /// may not be the only stride (we know it is if isOnlyStride is true).
1242 void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
1243                                                       IVUsersOfOneStride &Uses,
1244                                                       Loop *L,
1245                                                       bool isOnlyStride) {
1246   // If all the users are moved to another stride, then there is nothing to do.
1247   if (Uses.Users.empty())
1248     return;
1249
1250   // Keep track if every use in UsersToProcess is an address. If they all are,
1251   // we may be able to rewrite the entire collection of them in terms of a
1252   // smaller-stride IV.
1253   bool AllUsesAreAddresses = true;
1254
1255   // Transform our list of users and offsets to a bit more complex table.  In
1256   // this new vector, each 'BasedUser' contains 'Base' the base of the
1257   // strided accessas well as the old information from Uses.  We progressively
1258   // move information from the Base field to the Imm field, until we eventually
1259   // have the full access expression to rewrite the use.
1260   std::vector<BasedUser> UsersToProcess;
1261   SCEVHandle CommonExprs = CollectIVUsers(Stride, Uses, L, AllUsesAreAddresses,
1262                                           UsersToProcess);
1263
1264   // If we managed to find some expressions in common, we'll need to carry
1265   // their value in a register and add it in for each use. This will take up
1266   // a register operand, which potentially restricts what stride values are
1267   // valid.
1268   bool HaveCommonExprs = !CommonExprs->isZero();
1269   
1270   // If all uses are addresses, check if it is possible to reuse an IV with a
1271   // stride that is a factor of this stride. And that the multiple is a number
1272   // that can be encoded in the scale field of the target addressing mode. And
1273   // that we will have a valid instruction after this substition, including the
1274   // immediate field, if any.
1275   PHINode *NewPHI = NULL;
1276   Value   *IncV   = NULL;
1277   IVExpr   ReuseIV(SE->getIntegerSCEV(0, Type::Int32Ty),
1278                    SE->getIntegerSCEV(0, Type::Int32Ty),
1279                    0, 0);
1280   unsigned RewriteFactor = 0;
1281   RewriteFactor = CheckForIVReuse(HaveCommonExprs, AllUsesAreAddresses,
1282                                   Stride, ReuseIV, CommonExprs->getType(),
1283                                   UsersToProcess);
1284   if (RewriteFactor != 0) {
1285     DOUT << "BASED ON IV of STRIDE " << *ReuseIV.Stride
1286          << " and BASE " << *ReuseIV.Base << " :\n";
1287     NewPHI = ReuseIV.PHI;
1288     IncV   = ReuseIV.IncV;
1289   }
1290
1291   const Type *ReplacedTy = CommonExprs->getType();
1292   
1293   // Now that we know what we need to do, insert the PHI node itself.
1294   //
1295   DOUT << "INSERTING IV of TYPE " << *ReplacedTy << " of STRIDE "
1296        << *Stride << " and BASE " << *CommonExprs << ": ";
1297
1298   SCEVExpander Rewriter(*SE, *LI);
1299   SCEVExpander PreheaderRewriter(*SE, *LI);
1300   
1301   BasicBlock  *Preheader = L->getLoopPreheader();
1302   Instruction *PreInsertPt = Preheader->getTerminator();
1303   Instruction *PhiInsertBefore = L->getHeader()->begin();
1304   
1305   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
1306
1307
1308   // Emit the initial base value into the loop preheader.
1309   Value *CommonBaseV
1310     = PreheaderRewriter.expandCodeFor(CommonExprs, PreInsertPt);
1311
1312   if (RewriteFactor == 0) {
1313     // Create a new Phi for this base, and stick it in the loop header.
1314     NewPHI = PHINode::Create(ReplacedTy, "iv.", PhiInsertBefore);
1315     ++NumInserted;
1316   
1317     // Add common base to the new Phi node.
1318     NewPHI->addIncoming(CommonBaseV, Preheader);
1319
1320     // If the stride is negative, insert a sub instead of an add for the
1321     // increment.
1322     bool isNegative = isNonConstantNegative(Stride);
1323     SCEVHandle IncAmount = Stride;
1324     if (isNegative)
1325       IncAmount = SE->getNegativeSCEV(Stride);
1326     
1327     // Insert the stride into the preheader.
1328     Value *StrideV = PreheaderRewriter.expandCodeFor(IncAmount, PreInsertPt);
1329     if (!isa<ConstantInt>(StrideV)) ++NumVariable;
1330
1331     // Emit the increment of the base value before the terminator of the loop
1332     // latch block, and add it to the Phi node.
1333     SCEVHandle IncExp = SE->getUnknown(StrideV);
1334     if (isNegative)
1335       IncExp = SE->getNegativeSCEV(IncExp);
1336     IncExp = SE->getAddExpr(SE->getUnknown(NewPHI), IncExp);
1337   
1338     IncV = Rewriter.expandCodeFor(IncExp, LatchBlock->getTerminator());
1339     IncV->setName(NewPHI->getName()+".inc");
1340     NewPHI->addIncoming(IncV, LatchBlock);
1341
1342     // Remember this in case a later stride is multiple of this.
1343     IVsByStride[Stride].addIV(Stride, CommonExprs, NewPHI, IncV);
1344     
1345     DOUT << " IV=%" << NewPHI->getNameStr() << " INC=%" << IncV->getNameStr();
1346   } else {
1347     Constant *C = dyn_cast<Constant>(CommonBaseV);
1348     if (!C ||
1349         (!C->isNullValue() &&
1350          !isTargetConstant(SE->getUnknown(CommonBaseV), ReplacedTy, TLI)))
1351       // We want the common base emitted into the preheader! This is just
1352       // using cast as a copy so BitCast (no-op cast) is appropriate
1353       CommonBaseV = new BitCastInst(CommonBaseV, CommonBaseV->getType(), 
1354                                     "commonbase", PreInsertPt);
1355   }
1356   DOUT << "\n";
1357
1358   // We want to emit code for users inside the loop first.  To do this, we
1359   // rearrange BasedUser so that the entries at the end have
1360   // isUseOfPostIncrementedValue = false, because we pop off the end of the
1361   // vector (so we handle them first).
1362   std::partition(UsersToProcess.begin(), UsersToProcess.end(),
1363                  PartitionByIsUseOfPostIncrementedValue);
1364   
1365   // Sort this by base, so that things with the same base are handled
1366   // together.  By partitioning first and stable-sorting later, we are
1367   // guaranteed that within each base we will pop off users from within the
1368   // loop before users outside of the loop with a particular base.
1369   //
1370   // We would like to use stable_sort here, but we can't.  The problem is that
1371   // SCEVHandle's don't have a deterministic ordering w.r.t to each other, so
1372   // we don't have anything to do a '<' comparison on.  Because we think the
1373   // number of uses is small, do a horrible bubble sort which just relies on
1374   // ==.
1375   for (unsigned i = 0, e = UsersToProcess.size(); i != e; ++i) {
1376     // Get a base value.
1377     SCEVHandle Base = UsersToProcess[i].Base;
1378     
1379     // Compact everything with this base to be consequtive with this one.
1380     for (unsigned j = i+1; j != e; ++j) {
1381       if (UsersToProcess[j].Base == Base) {
1382         std::swap(UsersToProcess[i+1], UsersToProcess[j]);
1383         ++i;
1384       }
1385     }
1386   }
1387
1388   // Process all the users now.  This outer loop handles all bases, the inner
1389   // loop handles all users of a particular base.
1390   while (!UsersToProcess.empty()) {
1391     SCEVHandle Base = UsersToProcess.back().Base;
1392
1393     // Emit the code for Base into the preheader.
1394     Value *BaseV = PreheaderRewriter.expandCodeFor(Base, PreInsertPt);
1395
1396     DOUT << "  INSERTING code for BASE = " << *Base << ":";
1397     if (BaseV->hasName())
1398       DOUT << " Result value name = %" << BaseV->getNameStr();
1399     DOUT << "\n";
1400
1401     // If BaseV is a constant other than 0, make sure that it gets inserted into
1402     // the preheader, instead of being forward substituted into the uses.  We do
1403     // this by forcing a BitCast (noop cast) to be inserted into the preheader 
1404     // in this case.
1405     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(BaseV)) {
1406       if (!C->isNullValue() && !isTargetConstant(Base, ReplacedTy, TLI)) {
1407         // We want this constant emitted into the preheader! This is just
1408         // using cast as a copy so BitCast (no-op cast) is appropriate
1409         BaseV = new BitCastInst(BaseV, BaseV->getType(), "preheaderinsert",
1410                                 PreInsertPt);       
1411       }
1412     }
1413
1414     // Emit the code to add the immediate offset to the Phi value, just before
1415     // the instructions that we identified as using this stride and base.
1416     do {
1417       // FIXME: Use emitted users to emit other users.
1418       BasedUser &User = UsersToProcess.back();
1419
1420       // If this instruction wants to use the post-incremented value, move it
1421       // after the post-inc and use its value instead of the PHI.
1422       Value *RewriteOp = NewPHI;
1423       if (User.isUseOfPostIncrementedValue) {
1424         RewriteOp = IncV;
1425
1426         // If this user is in the loop, make sure it is the last thing in the
1427         // loop to ensure it is dominated by the increment.
1428         if (L->contains(User.Inst->getParent()))
1429           User.Inst->moveBefore(LatchBlock->getTerminator());
1430       }
1431       if (RewriteOp->getType() != ReplacedTy) {
1432         Instruction::CastOps opcode = Instruction::Trunc;
1433         if (ReplacedTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
1434             RewriteOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1435           opcode = Instruction::BitCast;
1436         RewriteOp = SCEVExpander::InsertCastOfTo(opcode, RewriteOp, ReplacedTy);
1437       }
1438
1439       SCEVHandle RewriteExpr = SE->getUnknown(RewriteOp);
1440
1441       // If we had to insert new instrutions for RewriteOp, we have to
1442       // consider that they may not have been able to end up immediately
1443       // next to RewriteOp, because non-PHI instructions may never precede
1444       // PHI instructions in a block. In this case, remember where the last
1445       // instruction was inserted so that if we're replacing a different
1446       // PHI node, we can use the later point to expand the final
1447       // RewriteExpr.
1448       Instruction *NewBasePt = dyn_cast<Instruction>(RewriteOp);
1449       if (RewriteOp == NewPHI) NewBasePt = 0;
1450
1451       // Clear the SCEVExpander's expression map so that we are guaranteed
1452       // to have the code emitted where we expect it.
1453       Rewriter.clear();
1454
1455       // If we are reusing the iv, then it must be multiplied by a constant
1456       // factor take advantage of addressing mode scale component.
1457       if (RewriteFactor != 0) {
1458         RewriteExpr = SE->getMulExpr(SE->getIntegerSCEV(RewriteFactor,
1459                                                         RewriteExpr->getType()),
1460                                      RewriteExpr);
1461
1462         // The common base is emitted in the loop preheader. But since we
1463         // are reusing an IV, it has not been used to initialize the PHI node.
1464         // Add it to the expression used to rewrite the uses.
1465         if (!isa<ConstantInt>(CommonBaseV) ||
1466             !cast<ConstantInt>(CommonBaseV)->isZero())
1467           RewriteExpr = SE->getAddExpr(RewriteExpr,
1468                                       SE->getUnknown(CommonBaseV));
1469       }
1470
1471       // Now that we know what we need to do, insert code before User for the
1472       // immediate and any loop-variant expressions.
1473       if (!isa<ConstantInt>(BaseV) || !cast<ConstantInt>(BaseV)->isZero())
1474         // Add BaseV to the PHI value if needed.
1475         RewriteExpr = SE->getAddExpr(RewriteExpr, SE->getUnknown(BaseV));
1476
1477       User.RewriteInstructionToUseNewBase(RewriteExpr, NewBasePt,
1478                                           Rewriter, L, this,
1479                                           DeadInsts);
1480
1481       // Mark old value we replaced as possibly dead, so that it is eliminated
1482       // if we just replaced the last use of that value.
1483       DeadInsts.push_back(cast<Instruction>(User.OperandValToReplace));
1484
1485       UsersToProcess.pop_back();
1486       ++NumReduced;
1487
1488       // If there are any more users to process with the same base, process them
1489       // now.  We sorted by base above, so we just have to check the last elt.
1490     } while (!UsersToProcess.empty() && UsersToProcess.back().Base == Base);
1491     // TODO: Next, find out which base index is the most common, pull it out.
1492   }
1493
1494   // IMPORTANT TODO: Figure out how to partition the IV's with this stride, but
1495   // different starting values, into different PHIs.
1496 }
1497
1498 /// FindIVUserForCond - If Cond has an operand that is an expression of an IV,
1499 /// set the IV user and stride information and return true, otherwise return
1500 /// false.
1501 bool LoopStrengthReduce::FindIVUserForCond(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse,
1502                                        const SCEVHandle *&CondStride) {
1503   for (unsigned Stride = 0, e = StrideOrder.size(); Stride != e && !CondUse;
1504        ++Stride) {
1505     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
1506     IVUsesByStride.find(StrideOrder[Stride]);
1507     assert(SI != IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
1508     
1509     for (std::vector<IVStrideUse>::iterator UI = SI->second.Users.begin(),
1510          E = SI->second.Users.end(); UI != E; ++UI)
1511       if (UI->User == Cond) {
1512         // NOTE: we could handle setcc instructions with multiple uses here, but
1513         // InstCombine does it as well for simple uses, it's not clear that it
1514         // occurs enough in real life to handle.
1515         CondUse = &*UI;
1516         CondStride = &SI->first;
1517         return true;
1518       }
1519   }
1520   return false;
1521 }    
1522
1523 namespace {
1524   // Constant strides come first which in turns are sorted by their absolute
1525   // values. If absolute values are the same, then positive strides comes first.
1526   // e.g.
1527   // 4, -1, X, 1, 2 ==> 1, -1, 2, 4, X
1528   struct StrideCompare {
1529     bool operator()(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
1530       SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS);
1531       SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS);
1532       if (LHSC && RHSC) {
1533         int64_t  LV = LHSC->getValue()->getSExtValue();
1534         int64_t  RV = RHSC->getValue()->getSExtValue();
1535         uint64_t ALV = (LV < 0) ? -LV : LV;
1536         uint64_t ARV = (RV < 0) ? -RV : RV;
1537         if (ALV == ARV)
1538           return LV > RV;
1539         else
1540           return ALV < ARV;
1541       }
1542       return (LHSC && !RHSC);
1543     }
1544   };
1545 }
1546
1547 /// ChangeCompareStride - If a loop termination compare instruction is the
1548 /// only use of its stride, and the compaison is against a constant value,
1549 /// try eliminate the stride by moving the compare instruction to another
1550 /// stride and change its constant operand accordingly. e.g.
1551 ///
1552 /// loop:
1553 /// ...
1554 /// v1 = v1 + 3
1555 /// v2 = v2 + 1
1556 /// if (v2 < 10) goto loop
1557 /// =>
1558 /// loop:
1559 /// ...
1560 /// v1 = v1 + 3
1561 /// if (v1 < 30) goto loop
1562 ICmpInst *LoopStrengthReduce::ChangeCompareStride(Loop *L, ICmpInst *Cond,
1563                                                 IVStrideUse* &CondUse,
1564                                                 const SCEVHandle* &CondStride) {
1565   if (StrideOrder.size() < 2 ||
1566       IVUsesByStride[*CondStride].Users.size() != 1)
1567     return Cond;
1568   const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(*CondStride);
1569   if (!SC) return Cond;
1570   ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Cond->getOperand(1));
1571   if (!C) return Cond;
1572
1573   ICmpInst::Predicate Predicate = Cond->getPredicate();
1574   int64_t CmpSSInt = SC->getValue()->getSExtValue();
1575   int64_t CmpVal = C->getValue().getSExtValue();
1576   unsigned BitWidth = C->getValue().getBitWidth();
1577   uint64_t SignBit = 1ULL << (BitWidth-1);
1578   const Type *CmpTy = C->getType();
1579   const Type *NewCmpTy = NULL;
1580   unsigned TyBits = CmpTy->getPrimitiveSizeInBits();
1581   unsigned NewTyBits = 0;
1582   int64_t NewCmpVal = CmpVal;
1583   SCEVHandle *NewStride = NULL;
1584   Value *NewIncV = NULL;
1585   int64_t Scale = 1;
1586
1587   // Check stride constant and the comparision constant signs to detect
1588   // overflow.
1589   if ((CmpVal & SignBit) != (CmpSSInt & SignBit))
1590     return Cond;
1591
1592   // Look for a suitable stride / iv as replacement.
1593   std::stable_sort(StrideOrder.begin(), StrideOrder.end(), StrideCompare());
1594   for (unsigned i = 0, e = StrideOrder.size(); i != e; ++i) {
1595     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
1596       IVUsesByStride.find(StrideOrder[i]);
1597     if (!isa<SCEVConstant>(SI->first))
1598       continue;
1599     int64_t SSInt = cast<SCEVConstant>(SI->first)->getValue()->getSExtValue();
1600     if (abs(SSInt) <= abs(CmpSSInt) || (SSInt % CmpSSInt) != 0)
1601       continue;
1602
1603     Scale = SSInt / CmpSSInt;
1604     NewCmpVal = CmpVal * Scale;
1605     APInt Mul = APInt(BitWidth, NewCmpVal);
1606     // Check for overflow.
1607     if (Mul.getSExtValue() != NewCmpVal) {
1608       NewCmpVal = CmpVal;
1609       continue;
1610     }
1611
1612     // Watch out for overflow.
1613     if (ICmpInst::isSignedPredicate(Predicate) &&
1614         (CmpVal & SignBit) != (NewCmpVal & SignBit))
1615       NewCmpVal = CmpVal;
1616
1617     if (NewCmpVal != CmpVal) {
1618       // Pick the best iv to use trying to avoid a cast.
1619       NewIncV = NULL;
1620       for (std::vector<IVStrideUse>::iterator UI = SI->second.Users.begin(),
1621              E = SI->second.Users.end(); UI != E; ++UI) {
1622         NewIncV = UI->OperandValToReplace;
1623         if (NewIncV->getType() == CmpTy)
1624           break;
1625       }
1626       if (!NewIncV) {
1627         NewCmpVal = CmpVal;
1628         continue;
1629       }
1630
1631       NewCmpTy = NewIncV->getType();
1632       NewTyBits = isa<PointerType>(NewCmpTy)
1633         ? UIntPtrTy->getPrimitiveSizeInBits()
1634         : NewCmpTy->getPrimitiveSizeInBits();
1635       if (RequiresTypeConversion(NewCmpTy, CmpTy)) {
1636         // Check if it is possible to rewrite it using
1637         // an iv / stride of a smaller integer type.
1638         bool TruncOk = false;
1639         if (NewCmpTy->isInteger()) {
1640           unsigned Bits = NewTyBits;
1641           if (ICmpInst::isSignedPredicate(Predicate))
1642             --Bits;
1643           uint64_t Mask = (1ULL << Bits) - 1;
1644           if (((uint64_t)NewCmpVal & Mask) == (uint64_t)NewCmpVal)
1645             TruncOk = true;
1646         }
1647         if (!TruncOk) {
1648           NewCmpVal = CmpVal;
1649           continue;
1650         }
1651       }
1652
1653       // Don't rewrite if use offset is non-constant and the new type is
1654       // of a different type.
1655       // FIXME: too conservative?
1656       if (NewTyBits != TyBits && !isa<SCEVConstant>(CondUse->Offset)) {
1657         NewCmpVal = CmpVal;
1658         continue;
1659       }
1660
1661       bool AllUsesAreAddresses = true;
1662       std::vector<BasedUser> UsersToProcess;
1663       SCEVHandle CommonExprs = CollectIVUsers(SI->first, SI->second, L,
1664                                               AllUsesAreAddresses,
1665                                               UsersToProcess);
1666       // Avoid rewriting the compare instruction with an iv of new stride
1667       // if it's likely the new stride uses will be rewritten using the
1668       if (AllUsesAreAddresses &&
1669           ValidStride(!CommonExprs->isZero(), Scale, UsersToProcess)) {
1670         NewCmpVal = CmpVal;
1671         continue;
1672       }
1673
1674       // If scale is negative, use swapped predicate unless it's testing
1675       // for equality.
1676       if (Scale < 0 && !Cond->isEquality())
1677         Predicate = ICmpInst::getSwappedPredicate(Predicate);
1678
1679       NewStride = &StrideOrder[i];
1680       break;
1681     }
1682   }
1683
1684   // Forgo this transformation if it the increment happens to be
1685   // unfortunately positioned after the condition, and the condition
1686   // has multiple uses which prevent it from being moved immediately
1687   // before the branch. See
1688   // test/Transforms/LoopStrengthReduce/change-compare-stride-trickiness-*.ll
1689   // for an example of this situation.
1690   if (!Cond->hasOneUse()) {
1691     for (BasicBlock::iterator I = Cond, E = Cond->getParent()->end();
1692          I != E; ++I)
1693       if (I == NewIncV)
1694         return Cond;
1695   }
1696
1697   if (NewCmpVal != CmpVal) {
1698     // Create a new compare instruction using new stride / iv.
1699     ICmpInst *OldCond = Cond;
1700     Value *RHS;
1701     if (!isa<PointerType>(NewCmpTy))
1702       RHS = ConstantInt::get(NewCmpTy, NewCmpVal);
1703     else {
1704       RHS = ConstantInt::get(UIntPtrTy, NewCmpVal);
1705       RHS = SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::IntToPtr, RHS, NewCmpTy);
1706     }
1707     // Insert new compare instruction.
1708     Cond = new ICmpInst(Predicate, NewIncV, RHS,
1709                         L->getHeader()->getName() + ".termcond",
1710                         OldCond);
1711
1712     // Remove the old compare instruction. The old indvar is probably dead too.
1713     DeadInsts.push_back(cast<Instruction>(CondUse->OperandValToReplace));
1714     SE->deleteValueFromRecords(OldCond);
1715     OldCond->replaceAllUsesWith(Cond);
1716     OldCond->eraseFromParent();
1717
1718     IVUsesByStride[*CondStride].Users.pop_back();
1719     SCEVHandle NewOffset = TyBits == NewTyBits
1720       ? SE->getMulExpr(CondUse->Offset,
1721                        SE->getConstant(ConstantInt::get(CmpTy, Scale)))
1722       : SE->getConstant(ConstantInt::get(NewCmpTy,
1723         cast<SCEVConstant>(CondUse->Offset)->getValue()->getSExtValue()*Scale));
1724     IVUsesByStride[*NewStride].addUser(NewOffset, Cond, NewIncV);
1725     CondUse = &IVUsesByStride[*NewStride].Users.back();
1726     CondStride = NewStride;
1727     ++NumEliminated;
1728   }
1729
1730   return Cond;
1731 }
1732
1733 /// OptimizeSMax - Rewrite the loop's terminating condition if it uses
1734 /// an smax computation.
1735 ///
1736 /// This is a narrow solution to a specific, but acute, problem. For loops
1737 /// like this:
1738 ///
1739 ///   i = 0;
1740 ///   do {
1741 ///     p[i] = 0.0;
1742 ///   } while (++i < n);
1743 ///
1744 /// where the comparison is signed, the trip count isn't just 'n', because
1745 /// 'n' could be negative. And unfortunately this can come up even for loops
1746 /// where the user didn't use a C do-while loop. For example, seemingly
1747 /// well-behaved top-test loops will commonly be lowered like this:
1748 //
1749 ///   if (n > 0) {
1750 ///     i = 0;
1751 ///     do {
1752 ///       p[i] = 0.0;
1753 ///     } while (++i < n);
1754 ///   }
1755 ///
1756 /// and then it's possible for subsequent optimization to obscure the if
1757 /// test in such a way that indvars can't find it.
1758 ///
1759 /// When indvars can't find the if test in loops like this, it creates a
1760 /// signed-max expression, which allows it to give the loop a canonical
1761 /// induction variable:
1762 ///
1763 ///   i = 0;
1764 ///   smax = n < 1 ? 1 : n;
1765 ///   do {
1766 ///     p[i] = 0.0;
1767 ///   } while (++i != smax);
1768 ///
1769 /// Canonical induction variables are necessary because the loop passes
1770 /// are designed around them. The most obvious example of this is the
1771 /// LoopInfo analysis, which doesn't remember trip count values. It
1772 /// expects to be able to rediscover the trip count each time it is
1773 /// needed, and it does this using a simple analyis that only succeeds if
1774 /// the loop has a canonical induction variable.
1775 ///
1776 /// However, when it comes time to generate code, the maximum operation
1777 /// can be quite costly, especially if it's inside of an outer loop.
1778 ///
1779 /// This function solves this problem by detecting this type of loop and
1780 /// rewriting their conditions from ICMP_NE back to ICMP_SLT, and deleting
1781 /// the instructions for the maximum computation.
1782 ///
1783 ICmpInst *LoopStrengthReduce::OptimizeSMax(Loop *L, ICmpInst *Cond,
1784                                            IVStrideUse* &CondUse) {
1785   // Check that the loop matches the pattern we're looking for.
1786   if (Cond->getPredicate() != CmpInst::ICMP_EQ &&
1787       Cond->getPredicate() != CmpInst::ICMP_NE)
1788     return Cond;
1789
1790   SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(Cond->getOperand(1));
1791   if (!Sel || !Sel->hasOneUse()) return Cond;
1792
1793   SCEVHandle IterationCount = SE->getIterationCount(L);
1794   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(IterationCount))
1795     return Cond;
1796   SCEVHandle One = SE->getIntegerSCEV(1, IterationCount->getType());
1797
1798   // Adjust for an annoying getIterationCount quirk.
1799   IterationCount = SE->getAddExpr(IterationCount, One);
1800
1801   // Check for a max calculation that matches the pattern.
1802   SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(IterationCount);
1803   if (!SMax || SMax != SE->getSCEV(Sel)) return Cond;
1804
1805   SCEVHandle SMaxLHS = SMax->getOperand(0);
1806   SCEVHandle SMaxRHS = SMax->getOperand(1);
1807   if (!SMaxLHS || SMaxLHS != One) return Cond;
1808
1809   // Check the relevant induction variable for conformance to
1810   // the pattern.
1811   SCEVHandle IV = SE->getSCEV(Cond->getOperand(0));
1812   SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(IV);
1813   if (!AR || !AR->isAffine() ||
1814       AR->getStart() != One ||
1815       AR->getStepRecurrence(*SE) != One)
1816     return Cond;
1817
1818   // Check the right operand of the select, and remember it, as it will
1819   // be used in the new comparison instruction.
1820   Value *NewRHS = 0;
1821   if (SE->getSCEV(Sel->getOperand(1)) == SMaxRHS)
1822     NewRHS = Sel->getOperand(1);
1823   else if (SE->getSCEV(Sel->getOperand(2)) == SMaxRHS)
1824     NewRHS = Sel->getOperand(2);
1825   if (!NewRHS) return Cond;
1826
1827   // Ok, everything looks ok to change the condition into an SLT or SGE and
1828   // delete the max calculation.
1829   ICmpInst *NewCond =
1830     new ICmpInst(Cond->getPredicate() == CmpInst::ICMP_NE ?
1831                    CmpInst::ICMP_SLT :
1832                    CmpInst::ICMP_SGE,
1833                  Cond->getOperand(0), NewRHS, "scmp", Cond);
1834
1835   // Delete the max calculation instructions.
1836   SE->deleteValueFromRecords(Cond);
1837   Cond->replaceAllUsesWith(NewCond);
1838   Cond->eraseFromParent();
1839   Instruction *Cmp = cast<Instruction>(Sel->getOperand(0));
1840   SE->deleteValueFromRecords(Sel);
1841   Sel->eraseFromParent();
1842   if (Cmp->use_empty()) {
1843     SE->deleteValueFromRecords(Cmp);
1844     Cmp->eraseFromParent();
1845   }
1846   CondUse->User = NewCond;
1847   return NewCond;
1848 }
1849
1850 /// OptimizeShadowIV - If IV is used in a int-to-float cast
1851 /// inside the loop then try to eliminate the cast opeation.
1852 void LoopStrengthReduce::OptimizeShadowIV(Loop *L) {
1853
1854   SCEVHandle IterationCount = SE->getIterationCount(L);
1855   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(IterationCount))
1856     return;
1857
1858   for (unsigned Stride = 0, e = StrideOrder.size(); Stride != e;
1859        ++Stride) {
1860     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
1861       IVUsesByStride.find(StrideOrder[Stride]);
1862     assert(SI != IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
1863     if (!isa<SCEVConstant>(SI->first))
1864       continue;
1865
1866     for (std::vector<IVStrideUse>::iterator UI = SI->second.Users.begin(),
1867            E = SI->second.Users.end(); UI != E; /* empty */) {
1868       std::vector<IVStrideUse>::iterator CandidateUI = UI;
1869       ++UI;
1870       Instruction *ShadowUse = CandidateUI->User;
1871       const Type *DestTy = NULL;
1872
1873       /* If shadow use is a int->float cast then insert a second IV
1874          to eliminate this cast.
1875
1876            for (unsigned i = 0; i < n; ++i) 
1877              foo((double)i);
1878
1879          is transformed into
1880
1881            double d = 0.0;
1882            for (unsigned i = 0; i < n; ++i, ++d) 
1883              foo(d);
1884       */
1885       if (UIToFPInst *UCast = dyn_cast<UIToFPInst>(CandidateUI->User))
1886         DestTy = UCast->getDestTy();
1887       else if (SIToFPInst *SCast = dyn_cast<SIToFPInst>(CandidateUI->User))
1888         DestTy = SCast->getDestTy();
1889       if (!DestTy) continue;
1890
1891       if (TLI) {
1892         /* If target does not support DestTy natively then do not apply
1893            this transformation. */
1894         MVT DVT = TLI->getValueType(DestTy);
1895         if (!TLI->isTypeLegal(DVT)) continue;
1896       }
1897
1898       PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(ShadowUse->getOperand(0));
1899       if (!PH) continue;
1900       if (PH->getNumIncomingValues() != 2) continue;
1901
1902       const Type *SrcTy = PH->getType();
1903       int Mantissa = DestTy->getFPMantissaWidth();
1904       if (Mantissa == -1) continue; 
1905       if ((int)TD->getTypeSizeInBits(SrcTy) > Mantissa)
1906         continue;
1907
1908       unsigned Entry, Latch;
1909       if (PH->getIncomingBlock(0) == L->getLoopPreheader()) {
1910         Entry = 0;
1911         Latch = 1;
1912       } else {
1913         Entry = 1;
1914         Latch = 0;
1915       }
1916         
1917       ConstantInt *Init = dyn_cast<ConstantInt>(PH->getIncomingValue(Entry));
1918       if (!Init) continue;
1919       ConstantFP *NewInit = ConstantFP::get(DestTy, Init->getZExtValue());
1920
1921       BinaryOperator *Incr = 
1922         dyn_cast<BinaryOperator>(PH->getIncomingValue(Latch));
1923       if (!Incr) continue;
1924       if (Incr->getOpcode() != Instruction::Add
1925           && Incr->getOpcode() != Instruction::Sub)
1926         continue;
1927
1928       /* Initialize new IV, double d = 0.0 in above example. */
1929       ConstantInt *C = NULL;
1930       if (Incr->getOperand(0) == PH)
1931         C = dyn_cast<ConstantInt>(Incr->getOperand(1));
1932       else if (Incr->getOperand(1) == PH)
1933         C = dyn_cast<ConstantInt>(Incr->getOperand(0));
1934       else
1935         continue;
1936
1937       if (!C) continue;
1938
1939       /* Add new PHINode. */
1940       PHINode *NewPH = PHINode::Create(DestTy, "IV.S.", PH);
1941
1942       /* create new increment. '++d' in above example. */
1943       ConstantFP *CFP = ConstantFP::get(DestTy, C->getZExtValue());
1944       BinaryOperator *NewIncr = 
1945         BinaryOperator::Create(Incr->getOpcode(),
1946                                NewPH, CFP, "IV.S.next.", Incr);
1947
1948       NewPH->addIncoming(NewInit, PH->getIncomingBlock(Entry));
1949       NewPH->addIncoming(NewIncr, PH->getIncomingBlock(Latch));
1950
1951       /* Remove cast operation */
1952       SE->deleteValueFromRecords(ShadowUse);
1953       ShadowUse->replaceAllUsesWith(NewPH);
1954       ShadowUse->eraseFromParent();
1955       SI->second.Users.erase(CandidateUI);
1956       NumShadow++;
1957       break;
1958     }
1959   }
1960 }
1961
1962 // OptimizeIndvars - Now that IVUsesByStride is set up with all of the indvar
1963 // uses in the loop, look to see if we can eliminate some, in favor of using
1964 // common indvars for the different uses.
1965 void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
1966   // TODO: implement optzns here.
1967
1968   OptimizeShadowIV(L);
1969
1970   // Finally, get the terminating condition for the loop if possible.  If we
1971   // can, we want to change it to use a post-incremented version of its
1972   // induction variable, to allow coalescing the live ranges for the IV into
1973   // one register value.
1974   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(L->getHeader()->begin());
1975   BasicBlock  *Preheader = L->getLoopPreheader();
1976   BasicBlock *LatchBlock =
1977    SomePHI->getIncomingBlock(SomePHI->getIncomingBlock(0) == Preheader);
1978   BranchInst *TermBr = dyn_cast<BranchInst>(LatchBlock->getTerminator());
1979   if (!TermBr || TermBr->isUnconditional() || 
1980       !isa<ICmpInst>(TermBr->getCondition()))
1981     return;
1982   ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(TermBr->getCondition());
1983
1984   // Search IVUsesByStride to find Cond's IVUse if there is one.
1985   IVStrideUse *CondUse = 0;
1986   const SCEVHandle *CondStride = 0;
1987
1988   if (!FindIVUserForCond(Cond, CondUse, CondStride))
1989     return; // setcc doesn't use the IV.
1990
1991   // If the trip count is computed in terms of an smax (due to ScalarEvolution
1992   // being unable to find a sufficient guard, for example), change the loop
1993   // comparison to use SLT instead of NE.
1994   Cond = OptimizeSMax(L, Cond, CondUse);
1995
1996   // If possible, change stride and operands of the compare instruction to
1997   // eliminate one stride.
1998   Cond = ChangeCompareStride(L, Cond, CondUse, CondStride);
1999
2000   // It's possible for the setcc instruction to be anywhere in the loop, and
2001   // possible for it to have multiple users.  If it is not immediately before
2002   // the latch block branch, move it.
2003   if (&*++BasicBlock::iterator(Cond) != (Instruction*)TermBr) {
2004     if (Cond->hasOneUse()) {   // Condition has a single use, just move it.
2005       Cond->moveBefore(TermBr);
2006     } else {
2007       // Otherwise, clone the terminating condition and insert into the loopend.
2008       Cond = cast<ICmpInst>(Cond->clone());
2009       Cond->setName(L->getHeader()->getName() + ".termcond");
2010       LatchBlock->getInstList().insert(TermBr, Cond);
2011       
2012       // Clone the IVUse, as the old use still exists!
2013       IVUsesByStride[*CondStride].addUser(CondUse->Offset, Cond,
2014                                          CondUse->OperandValToReplace);
2015       CondUse = &IVUsesByStride[*CondStride].Users.back();
2016     }
2017   }
2018
2019   // If we get to here, we know that we can transform the setcc instruction to
2020   // use the post-incremented version of the IV, allowing us to coalesce the
2021   // live ranges for the IV correctly.
2022   CondUse->Offset = SE->getMinusSCEV(CondUse->Offset, *CondStride);
2023   CondUse->isUseOfPostIncrementedValue = true;
2024   Changed = true;
2025 }
2026
2027 bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
2028
2029   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
2030   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
2031   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
2032   TD = &getAnalysis<TargetData>();
2033   UIntPtrTy = TD->getIntPtrType();
2034   Changed = false;
2035
2036   // Find all uses of induction variables in this loop, and catagorize
2037   // them by stride.  Start by finding all of the PHI nodes in the header for
2038   // this loop.  If they are induction variables, inspect their uses.
2039   SmallPtrSet<Instruction*,16> Processed;   // Don't reprocess instructions.
2040   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
2041     AddUsersIfInteresting(I, L, Processed);
2042
2043   if (!IVUsesByStride.empty()) {
2044     // Optimize induction variables.  Some indvar uses can be transformed to use
2045     // strides that will be needed for other purposes.  A common example of this
2046     // is the exit test for the loop, which can often be rewritten to use the
2047     // computation of some other indvar to decide when to terminate the loop.
2048     OptimizeIndvars(L);
2049
2050     // FIXME: We can widen subreg IV's here for RISC targets.  e.g. instead of
2051     // doing computation in byte values, promote to 32-bit values if safe.
2052
2053     // FIXME: Attempt to reuse values across multiple IV's.  In particular, we
2054     // could have something like "for(i) { foo(i*8); bar(i*16) }", which should
2055     // be codegened as "for (j = 0;; j+=8) { foo(j); bar(j+j); }" on X86/PPC.
2056     // Need to be careful that IV's are all the same type.  Only works for
2057     // intptr_t indvars.
2058
2059     // If we only have one stride, we can more aggressively eliminate some
2060     // things.
2061     bool HasOneStride = IVUsesByStride.size() == 1;
2062
2063 #ifndef NDEBUG
2064     DOUT << "\nLSR on ";
2065     DEBUG(L->dump());
2066 #endif
2067
2068     // IVsByStride keeps IVs for one particular loop.
2069     assert(IVsByStride.empty() && "Stale entries in IVsByStride?");
2070
2071     // Sort the StrideOrder so we process larger strides first.
2072     std::stable_sort(StrideOrder.begin(), StrideOrder.end(), StrideCompare());
2073
2074     // Note: this processes each stride/type pair individually.  All users
2075     // passed into StrengthReduceStridedIVUsers have the same type AND stride.
2076     // Also, note that we iterate over IVUsesByStride indirectly by using
2077     // StrideOrder. This extra layer of indirection makes the ordering of
2078     // strides deterministic - not dependent on map order.
2079     for (unsigned Stride = 0, e = StrideOrder.size(); Stride != e; ++Stride) {
2080       std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
2081         IVUsesByStride.find(StrideOrder[Stride]);
2082       assert(SI != IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
2083       StrengthReduceStridedIVUsers(SI->first, SI->second, L, HasOneStride);
2084     }
2085   }
2086
2087   // We're done analyzing this loop; release all the state we built up for it.
2088   CastedPointers.clear();
2089   IVUsesByStride.clear();
2090   IVsByStride.clear();
2091   StrideOrder.clear();
2092
2093   // Clean up after ourselves
2094   if (!DeadInsts.empty()) {
2095     DeleteTriviallyDeadInstructions();
2096
2097     BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
2098     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I++)) {
2099       // At this point, we know that we have killed one or more IV users.
2100       // It is worth checking to see if the cannonical indvar is also
2101       // dead, so that we can remove it as well.
2102       //
2103       // We can remove a PHI if it is on a cycle in the def-use graph
2104       // where each node in the cycle has degree one, i.e. only one use,
2105       // and is an instruction with no side effects.
2106       //
2107       // FIXME: this needs to eliminate an induction variable even if it's being
2108       // compared against some value to decide loop termination.
2109       if (!PN->hasOneUse())
2110         continue;
2111       
2112       SmallPtrSet<PHINode *, 4> PHIs;
2113       for (Instruction *J = dyn_cast<Instruction>(*PN->use_begin());
2114            J && J->hasOneUse() && !J->mayWriteToMemory();
2115            J = dyn_cast<Instruction>(*J->use_begin())) {
2116         // If we find the original PHI, we've discovered a cycle.
2117         if (J == PN) {
2118           // Break the cycle and mark the PHI for deletion.
2119           SE->deleteValueFromRecords(PN);
2120           PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
2121           DeadInsts.push_back(PN);
2122           Changed = true;
2123           break;
2124         }
2125         // If we find a PHI more than once, we're on a cycle that
2126         // won't prove fruitful.
2127         if (isa<PHINode>(J) && !PHIs.insert(cast<PHINode>(J)))
2128           break;
2129       }
2130     }
2131     DeleteTriviallyDeadInstructions();
2132   }
2133   return Changed;
2134 }