Make makeLoopInvariant report whether it made any changes or not,
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / LoopInfo.h
index 28748b0e541e3ffbbff341d0e180b7d0d4c194ef..de9a30d281a68fd0aa673384127d705287af1994 100644 (file)
 #define LLVM_ANALYSIS_LOOP_INFO_H
 
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
-#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
@@ -43,6 +40,8 @@
 #include <algorithm>
 #include <ostream>
 
+namespace llvm {
+
 template<typename T>
 static void RemoveFromVector(std::vector<T*> &V, T *N) {
   typename std::vector<T*>::iterator I = std::find(V.begin(), V.end(), N);
@@ -50,32 +49,29 @@ static void RemoveFromVector(std::vector<T*> &V, T *N) {
   V.erase(I);
 }
 
-namespace llvm {
-
 class DominatorTree;
 class LoopInfo;
-class PHINode;
-class Instruction;
-template<class N> class LoopInfoBase;
-template<class N> class LoopBase;
-
-typedef LoopBase<BasicBlock> Loop;
+class Loop;
+template<class N, class M> class LoopInfoBase;
+template<class N, class M> class LoopBase;
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 /// LoopBase class - Instances of this class are used to represent loops that
 /// are detected in the flow graph
 ///
-template<class BlockT>
+template<class BlockT, class LoopT>
 class LoopBase {
-  LoopBase<BlockT> *ParentLoop;
+  LoopT *ParentLoop;
   // SubLoops - Loops contained entirely within this one.
-  std::vector<LoopBase<BlockT>*> SubLoops;
+  std::vector<Loop*> SubLoops;
 
   // Blocks - The list of blocks in this loop.  First entry is the header node.
   std::vector<BlockT*> Blocks;
 
-  LoopBase(const LoopBase<BlockT> &);                  // DO NOT IMPLEMENT
-  const LoopBase<BlockT>&operator=(const LoopBase<BlockT> &);// DO NOT IMPLEMENT
+  // DO NOT IMPLEMENT
+  LoopBase(const LoopBase<BlockT, LoopT> &);
+  // DO NOT IMPLEMENT
+  const LoopBase<BlockT, LoopT>&operator=(const LoopBase<BlockT, LoopT> &);
 public:
   /// Loop ctor - This creates an empty loop.
   LoopBase() : ParentLoop(0) {}
@@ -89,24 +85,24 @@ public:
   /// blocks, where depth 0 is used for blocks not inside any loops.
   unsigned getLoopDepth() const {
     unsigned D = 1;
-    for (const LoopBase<BlockT> *CurLoop = ParentLoop; CurLoop;
+    for (const LoopT *CurLoop = ParentLoop; CurLoop;
          CurLoop = CurLoop->ParentLoop)
       ++D;
     return D;
   }
   BlockT *getHeader() const { return Blocks.front(); }
-  LoopBase<BlockT> *getParentLoop() const { return ParentLoop; }
+  LoopT *getParentLoop() const { return ParentLoop; }
 
   /// contains - Return true if the specified basic block is in this loop
   ///
   bool contains(const BlockT *BB) const {
-    return std::find(Blocks.begin(), Blocks.end(), BB) != Blocks.end();
+    return std::find(block_begin(), block_end(), BB) != block_end();
   }
 
   /// iterator/begin/end - Return the loops contained entirely within this loop.
   ///
-  const std::vector<LoopBase<BlockT>*> &getSubLoops() const { return SubLoops; }
-  typedef typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::const_iterator iterator;
+  const std::vector<Loop*> &getSubLoops() const { return SubLoops; }
+  typedef typename std::vector<Loop*>::const_iterator iterator;
   iterator begin() const { return SubLoops.begin(); }
   iterator end() const { return SubLoops.end(); }
   bool empty() const { return SubLoops.empty(); }
@@ -148,14 +144,6 @@ public:
     return NumBackEdges;
   }
 
-  /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
-  ///
-  inline bool isLoopInvariant(Value *V) const {
-    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-      return !contains(I->getParent());
-    return true;  // All non-instructions are loop invariant
-  }
-
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // APIs for simple analysis of the loop.
   //
@@ -175,8 +163,7 @@ public:
     std::sort(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end());
 
     typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    for (typename std::vector<BlockT*>::const_iterator BI = Blocks.begin(),
-         BE = Blocks.end(); BI != BE; ++BI)
+    for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI)
       for (typename BlockTraits::ChildIteratorType I =
           BlockTraits::child_begin(*BI), E = BlockTraits::child_end(*BI);
           I != E; ++I)
@@ -187,6 +174,16 @@ public:
         }
   }
 
+  /// getExitingBlock - If getExitingBlocks would return exactly one block,
+  /// return that block. Otherwise return null.
+  BlockT *getExitingBlock() const {
+    SmallVector<BlockT*, 8> ExitingBlocks;
+    getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+    if (ExitingBlocks.size() == 1)
+      return ExitingBlocks[0];
+    return 0;
+  }
+
   /// getExitBlocks - Return all of the successor blocks of this loop.  These
   /// are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
   ///
@@ -197,8 +194,7 @@ public:
     std::sort(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end());
 
     typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    for (typename std::vector<BlockT*>::const_iterator BI = Blocks.begin(),
-         BE = Blocks.end(); BI != BE; ++BI)
+    for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI)
       for (typename BlockTraits::ChildIteratorType I =
            BlockTraits::child_begin(*BI), E = BlockTraits::child_end(*BI);
            I != E; ++I)
@@ -207,6 +203,16 @@ public:
           ExitBlocks.push_back(*I);
   }
 
+  /// getExitBlock - If getExitBlocks would return exactly one block,
+  /// return that block. Otherwise return null.
+  BlockT *getExitBlock() const {
+    SmallVector<BlockT*, 8> ExitBlocks;
+    getExitBlocks(ExitBlocks);
+    if (ExitBlocks.size() == 1)
+      return ExitBlocks[0];
+    return 0;
+  }
+
   /// getUniqueExitBlocks - Return all unique successor blocks of this loop. 
   /// These are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
   /// This assumes that loop is in canonical form.
@@ -219,8 +225,7 @@ public:
 
     std::vector<BlockT*> switchExitBlocks;  
 
-    for (typename std::vector<BlockT*>::const_iterator BI = Blocks.begin(),
-         BE = Blocks.end(); BI != BE; ++BI) {
+    for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI) {
 
       BlockT *current = *BI;
       switchExitBlocks.clear();
@@ -266,6 +271,16 @@ public:
     }
   }
 
+  /// getUniqueExitBlock - If getUniqueExitBlocks would return exactly one
+  /// block, return that block. Otherwise return null.
+  BlockT *getUniqueExitBlock() const {
+    SmallVector<BlockT*, 8> UniqueExitBlocks;
+    getUniqueExitBlocks(UniqueExitBlocks);
+    if (UniqueExitBlocks.size() == 1)
+      return UniqueExitBlocks[0];
+    return 0;
+  }
+
   /// getLoopPreheader - If there is a preheader for this loop, return it.  A
   /// loop has a preheader if there is only one edge to the header of the loop
   /// from outside of the loop.  If this is the case, the block branching to the
@@ -302,10 +317,10 @@ public:
     return Out;
   }
 
-  /// getLoopLatch - If there is a latch block for this loop, return it.  A
-  /// latch block is the canonical backedge for a loop.  A loop header in normal
-  /// form has two edges into it: one from a preheader and one from a latch
-  /// block.
+  /// getLoopLatch - If there is a single latch block for this loop, return it.
+  /// A latch block is a block that contains a branch back to the header.
+  /// A loop header in normal form has two edges into it: one from a preheader
+  /// and one from a latch block.
   BlockT *getLoopLatch() const {
     BlockT *Header = getHeader();
     typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
@@ -330,120 +345,6 @@ public:
 
     return Latch;
   }
-  
-  /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
-  /// induction variable: an integer recurrence that starts at 0 and increments
-  /// by one each time through the loop.  If so, return the phi node that
-  /// corresponds to it.
-  ///
-  inline PHINode *getCanonicalInductionVariable() const {
-    BlockT *H = getHeader();
-
-    BlockT *Incoming = 0, *Backedge = 0;
-    typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
-    typename InvBlockTraits::ChildIteratorType PI =
-                                                 InvBlockTraits::child_begin(H);
-    assert(PI != InvBlockTraits::child_end(H) &&
-           "Loop must have at least one backedge!");
-    Backedge = *PI++;
-    if (PI == InvBlockTraits::child_end(H)) return 0;  // dead loop
-    Incoming = *PI++;
-    if (PI != InvBlockTraits::child_end(H)) return 0;  // multiple backedges?
-
-    if (contains(Incoming)) {
-      if (contains(Backedge))
-        return 0;
-      std::swap(Incoming, Backedge);
-    } else if (!contains(Backedge))
-      return 0;
-
-    // Loop over all of the PHI nodes, looking for a canonical indvar.
-    for (typename BlockT::iterator I = H->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
-      PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-      if (ConstantInt *CI =
-          dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(Incoming)))
-        if (CI->isNullValue())
-          if (Instruction *Inc =
-              dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(Backedge)))
-            if (Inc->getOpcode() == Instruction::Add &&
-                Inc->getOperand(0) == PN)
-              if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Inc->getOperand(1)))
-                if (CI->equalsInt(1))
-                  return PN;
-    }
-    return 0;
-  }
-
-  /// getCanonicalInductionVariableIncrement - Return the LLVM value that holds
-  /// the canonical induction variable value for the "next" iteration of the
-  /// loop.  This always succeeds if getCanonicalInductionVariable succeeds.
-  ///
-  inline Instruction *getCanonicalInductionVariableIncrement() const {
-    if (PHINode *PN = getCanonicalInductionVariable()) {
-      bool P1InLoop = contains(PN->getIncomingBlock(1));
-      return cast<Instruction>(PN->getIncomingValue(P1InLoop));
-    }
-    return 0;
-  }
-
-  /// getTripCount - Return a loop-invariant LLVM value indicating the number of
-  /// times the loop will be executed.  Note that this means that the backedge
-  /// of the loop executes N-1 times.  If the trip-count cannot be determined,
-  /// this returns null.
-  ///
-  inline Value *getTripCount() const {
-    // Canonical loops will end with a 'cmp ne I, V', where I is the incremented
-    // canonical induction variable and V is the trip count of the loop.
-    Instruction *Inc = getCanonicalInductionVariableIncrement();
-    if (Inc == 0) return 0;
-    PHINode *IV = cast<PHINode>(Inc->getOperand(0));
-
-    BlockT *BackedgeBlock =
-            IV->getIncomingBlock(contains(IV->getIncomingBlock(1)));
-
-    if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BackedgeBlock->getTerminator()))
-      if (BI->isConditional()) {
-        if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
-          if (ICI->getOperand(0) == Inc) {
-            if (BI->getSuccessor(0) == getHeader()) {
-              if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
-                return ICI->getOperand(1);
-            } else if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
-              return ICI->getOperand(1);
-            }
-          }
-        }
-      }
-
-    return 0;
-  }
-  
-  /// isLCSSAForm - Return true if the Loop is in LCSSA form
-  inline bool isLCSSAForm() const {
-    // Sort the blocks vector so that we can use binary search to do quick
-    // lookups.
-    SmallPtrSet<BlockT*, 16> LoopBBs(block_begin(), block_end());
-
-    for (block_iterator BI = block_begin(), E = block_end(); BI != E; ++BI) {
-      BlockT *BB = *BI;
-      for (typename BlockT::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;++I)
-        for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;
-             ++UI) {
-          BlockT *UserBB = cast<Instruction>(*UI)->getParent();
-          if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
-            unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
-            UserBB = P->getIncomingBlock(OperandNo/2);
-          }
-
-          // Check the current block, as a fast-path.  Most values are used in
-          // the same block they are defined in.
-          if (UserBB != BB && !LoopBBs.count(UserBB))
-            return false;
-        }
-    }
-
-    return true;
-  }
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // APIs for updating loop information after changing the CFG
@@ -455,39 +356,39 @@ public:
   /// to the specified LoopInfo object as being in the current basic block.  It
   /// is not valid to replace the loop header with this method.
   ///
-  void addBasicBlockToLoop(BlockT *NewBB, LoopInfoBase<BlockT> &LI);
+  void addBasicBlockToLoop(BlockT *NewBB, LoopInfoBase<BlockT, LoopT> &LI);
 
   /// replaceChildLoopWith - This is used when splitting loops up.  It replaces
   /// the OldChild entry in our children list with NewChild, and updates the
   /// parent pointer of OldChild to be null and the NewChild to be this loop.
   /// This updates the loop depth of the new child.
-  void replaceChildLoopWith(LoopBase<BlockT> *OldChild,
-                            LoopBase<BlockT> *NewChild) {
+  void replaceChildLoopWith(LoopT *OldChild,
+                            LoopT *NewChild) {
     assert(OldChild->ParentLoop == this && "This loop is already broken!");
     assert(NewChild->ParentLoop == 0 && "NewChild already has a parent!");
-    typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::iterator I =
+    typename std::vector<Loop*>::iterator I =
                           std::find(SubLoops.begin(), SubLoops.end(), OldChild);
     assert(I != SubLoops.end() && "OldChild not in loop!");
     *I = NewChild;
     OldChild->ParentLoop = 0;
-    NewChild->ParentLoop = this;
+    NewChild->ParentLoop = static_cast<LoopT *>(this);
   }
 
   /// addChildLoop - Add the specified loop to be a child of this loop.  This
   /// updates the loop depth of the new child.
   ///
-  void addChildLoop(LoopBase<BlockT> *NewChild) {
+  void addChildLoop(LoopT *NewChild) {
     assert(NewChild->ParentLoop == 0 && "NewChild already has a parent!");
-    NewChild->ParentLoop = this;
+    NewChild->ParentLoop = static_cast<LoopT *>(this);
     SubLoops.push_back(NewChild);
   }
 
   /// removeChildLoop - This removes the specified child from being a subloop of
   /// this loop.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted
   /// into another loop.
-  LoopBase<BlockT> *removeChildLoop(iterator I) {
+  LoopT *removeChildLoop(iterator I) {
     assert(I != SubLoops.end() && "Cannot remove end iterator!");
-    LoopBase<BlockT> *Child = *I;
+    LoopT *Child = *I;
     assert(Child->ParentLoop == this && "Child is not a child of this loop!");
     SubLoops.erase(SubLoops.begin()+(I-begin()));
     Child->ParentLoop = 0;
@@ -529,18 +430,22 @@ public:
     assert (getHeader() && "Loop header is missing");
     assert (getLoopPreheader() && "Loop preheader is missing");
     assert (getLoopLatch() && "Loop latch is missing");
-    for (typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::const_iterator I =
-         SubLoops.begin(), E = SubLoops.end(); I != E; ++I)
+    for (iterator I = SubLoops.begin(), E = SubLoops.end(); I != E; ++I)
       (*I)->verifyLoop();
 #endif
   }
 
   void print(std::ostream &OS, unsigned Depth = 0) const {
-    OS << std::string(Depth*2, ' ') << "Loop Containing: ";
+    OS << std::string(Depth*2, ' ') << "Loop at depth " << getLoopDepth()
+       << " containing: ";
 
     for (unsigned i = 0; i < getBlocks().size(); ++i) {
       if (i) OS << ",";
-      WriteAsOperand(OS, getBlocks()[i], false);
+      BlockT *BB = getBlocks()[i];
+      WriteAsOperand(OS, BB, false);
+      if (BB == getHeader())    OS << "<header>";
+      if (BB == getLoopLatch()) OS << "<latch>";
+      if (isLoopExit(BB))       OS << "<exit>";
     }
     OS << "\n";
 
@@ -556,32 +461,121 @@ public:
     print(cerr);
   }
   
-private:
-  friend class LoopInfoBase<BlockT>;
-  LoopBase(BlockT *BB) : ParentLoop(0) {
+protected:
+  friend class LoopInfoBase<BlockT, LoopT>;
+  explicit LoopBase(BlockT *BB) : ParentLoop(0) {
     Blocks.push_back(BB);
   }
 };
 
+class Loop : public LoopBase<BasicBlock, Loop> {
+public:
+  Loop() {}
+
+  /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
+  ///
+  bool isLoopInvariant(Value *V) const;
+
+  /// isLoopInvariant - Return true if the specified instruction is
+  /// loop-invariant.
+  ///
+  bool isLoopInvariant(Instruction *I) const;
+
+  /// makeLoopInvariant - If the given value is an instruciton inside of the
+  /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
+  /// Return true if the value after any hoisting is loop invariant. This
+  /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
+  /// isLoopInvariant.
+  ///
+  /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
+  /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
+  ///
+  bool makeLoopInvariant(Value *V, bool &Changed,
+                         Instruction *InsertPt = 0) const;
+
+  /// makeLoopInvariant - If the given instruction is inside of the
+  /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
+  /// Return true if the instruction after any hoisting is loop invariant. This
+  /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
+  /// isLoopInvariant.
+  ///
+  /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
+  /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
+  ///
+  bool makeLoopInvariant(Instruction *I, bool &Changed,
+                         Instruction *InsertPt = 0) const;
+
+  /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
+  /// induction variable: an integer recurrence that starts at 0 and increments
+  /// by one each time through the loop.  If so, return the phi node that
+  /// corresponds to it.
+  ///
+  /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a canonical induction
+  /// variable.
+  ///
+  PHINode *getCanonicalInductionVariable() const;
+
+  /// getCanonicalInductionVariableIncrement - Return the LLVM value that holds
+  /// the canonical induction variable value for the "next" iteration of the
+  /// loop.  This always succeeds if getCanonicalInductionVariable succeeds.
+  ///
+  Instruction *getCanonicalInductionVariableIncrement() const;
+
+  /// getTripCount - Return a loop-invariant LLVM value indicating the number of
+  /// times the loop will be executed.  Note that this means that the backedge
+  /// of the loop executes N-1 times.  If the trip-count cannot be determined,
+  /// this returns null.
+  ///
+  /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a form that this
+  /// function easily understands.
+  ///
+  Value *getTripCount() const;
+
+  /// getSmallConstantTripCount - Returns the trip count of this loop as a
+  /// normal unsigned value, if possible. Returns 0 if the trip count is unknown
+  /// of not constant. Will also return 0 if the trip count is very large
+  /// (>= 2^32)
+  unsigned getSmallConstantTripCount() const;
+
+  /// getSmallConstantTripMultiple - Returns the largest constant divisor of the
+  /// trip count of this loop as a normal unsigned value, if possible. This
+  /// means that the actual trip count is always a multiple of the returned
+  /// value (don't forget the trip count could very well be zero as well!).
+  ///
+  /// Returns 1 if the trip count is unknown or not guaranteed to be the
+  /// multiple of a constant (which is also the case if the trip count is simply
+  /// constant, use getSmallConstantTripCount for that case), Will also return 1
+  /// if the trip count is very large (>= 2^32).
+  unsigned getSmallConstantTripMultiple() const;
+
+  /// isLCSSAForm - Return true if the Loop is in LCSSA form
+  bool isLCSSAForm() const;
+
+private:
+  friend class LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
+  explicit Loop(BasicBlock *BB) : LoopBase<BasicBlock, Loop>(BB) {}
+};
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 /// LoopInfo - This class builds and contains all of the top level loop
 /// structures in the specified function.
 ///
 
-template<class BlockT>
+template<class BlockT, class LoopT>
 class LoopInfoBase {
   // BBMap - Mapping of basic blocks to the inner most loop they occur in
-  std::map<BlockT*, LoopBase<BlockT>*> BBMap;
-  std::vector<LoopBase<BlockT>*> TopLevelLoops;
-  friend class LoopBase<BlockT>;
-  
+  std::map<BlockT *, LoopT *> BBMap;
+  std::vector<LoopT *> TopLevelLoops;
+  friend class LoopBase<BlockT, LoopT>;
+
+  void operator=(const LoopInfoBase &); // do not implement
+  LoopInfoBase(const LoopInfo &);       // do not implement
 public:
   LoopInfoBase() { }
   ~LoopInfoBase() { releaseMemory(); }
   
   void releaseMemory() {
-    for (typename std::vector<LoopBase<BlockT>* >::iterator I =
+    for (typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
          TopLevelLoops.begin(), E = TopLevelLoops.end(); I != E; ++I)
       delete *I;   // Delete all of the loops...
 
@@ -592,22 +586,23 @@ public:
   /// iterator/begin/end - The interface to the top-level loops in the current
   /// function.
   ///
-  typedef typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::const_iterator iterator;
+  typedef typename std::vector<Loop*>::const_iterator iterator;
   iterator begin() const { return TopLevelLoops.begin(); }
   iterator end() const { return TopLevelLoops.end(); }
+  bool empty() const { return TopLevelLoops.empty(); }
   
   /// getLoopFor - Return the inner most loop that BB lives in.  If a basic
   /// block is in no loop (for example the entry node), null is returned.
   ///
-  LoopBase<BlockT> *getLoopFor(const BlockT *BB) const {
-    typename std::map<BlockT *, LoopBase<BlockT>*>::const_iterator I=
+  LoopT *getLoopFor(const BlockT *BB) const {
+    typename std::map<BlockT *, Loop*>::const_iterator I=
       BBMap.find(const_cast<BlockT*>(BB));
     return I != BBMap.end() ? I->second : 0;
   }
   
   /// operator[] - same as getLoopFor...
   ///
-  const LoopBase<BlockT> *operator[](const BlockT *BB) const {
+  const LoopT *operator[](const BlockT *BB) const {
     return getLoopFor(BB);
   }
   
@@ -615,22 +610,22 @@ public:
   /// depth of 0 means the block is not inside any loop.
   ///
   unsigned getLoopDepth(const BlockT *BB) const {
-    const LoopBase<BlockT> *L = getLoopFor(BB);
+    const LoopT *L = getLoopFor(BB);
     return L ? L->getLoopDepth() : 0;
   }
 
   // isLoopHeader - True if the block is a loop header node
   bool isLoopHeader(BlockT *BB) const {
-    const LoopBase<BlockT> *L = getLoopFor(BB);
+    const LoopT *L = getLoopFor(BB);
     return L && L->getHeader() == BB;
   }
   
   /// removeLoop - This removes the specified top-level loop from this loop info
   /// object.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted into
   /// another loop.
-  LoopBase<BlockT> *removeLoop(iterator I) {
+  LoopT *removeLoop(iterator I) {
     assert(I != end() && "Cannot remove end iterator!");
-    LoopBase<BlockT> *L = *I;
+    LoopT *L = *I;
     assert(L->getParentLoop() == 0 && "Not a top-level loop!");
     TopLevelLoops.erase(TopLevelLoops.begin() + (I-begin()));
     return L;
@@ -639,17 +634,17 @@ public:
   /// changeLoopFor - Change the top-level loop that contains BB to the
   /// specified loop.  This should be used by transformations that restructure
   /// the loop hierarchy tree.
-  void changeLoopFor(BlockT *BB, LoopBase<BlockT> *L) {
-    LoopBase<BlockT> *&OldLoop = BBMap[BB];
+  void changeLoopFor(BlockT *BB, LoopT *L) {
+    LoopT *&OldLoop = BBMap[BB];
     assert(OldLoop && "Block not in a loop yet!");
     OldLoop = L;
   }
   
   /// changeTopLevelLoop - Replace the specified loop in the top-level loops
   /// list with the indicated loop.
-  void changeTopLevelLoop(LoopBase<BlockT> *OldLoop,
-                          LoopBase<BlockT> *NewLoop) {
-    typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::iterator I =
+  void changeTopLevelLoop(LoopT *OldLoop,
+                          LoopT *NewLoop) {
+    typename std::vector<Loop*>::iterator I =
                  std::find(TopLevelLoops.begin(), TopLevelLoops.end(), OldLoop);
     assert(I != TopLevelLoops.end() && "Old loop not at top level!");
     *I = NewLoop;
@@ -659,7 +654,7 @@ public:
   
   /// addTopLevelLoop - This adds the specified loop to the collection of
   /// top-level loops.
-  void addTopLevelLoop(LoopBase<BlockT> *New) {
+  void addTopLevelLoop(LoopT *New) {
     assert(New->getParentLoop() == 0 && "Loop already in subloop!");
     TopLevelLoops.push_back(New);
   }
@@ -668,9 +663,9 @@ public:
   /// including all of the Loop objects it is nested in and our mapping from
   /// BasicBlocks to loops.
   void removeBlock(BlockT *BB) {
-    typename std::map<BlockT *, LoopBase<BlockT>*>::iterator I = BBMap.find(BB);
+    typename std::map<BlockT *, Loop*>::iterator I = BBMap.find(BB);
     if (I != BBMap.end()) {
-      for (LoopBase<BlockT> *L = I->second; L; L = L->getParentLoop())
+      for (LoopT *L = I->second; L; L = L->getParentLoop())
         L->removeBlockFromLoop(BB);
 
       BBMap.erase(I);
@@ -679,8 +674,8 @@ public:
   
   // Internals
   
-  static bool isNotAlreadyContainedIn(LoopBase<BlockT> *SubLoop,
-                                      LoopBase<BlockT> *ParentLoop) {
+  static bool isNotAlreadyContainedIn(const LoopT *SubLoop,
+                                      const LoopT *ParentLoop) {
     if (SubLoop == 0) return true;
     if (SubLoop == ParentLoop) return false;
     return isNotAlreadyContainedIn(SubLoop->getParentLoop(), ParentLoop);
@@ -691,11 +686,11 @@ public:
 
     for (df_iterator<BlockT*> NI = df_begin(RootNode),
            NE = df_end(RootNode); NI != NE; ++NI)
-      if (LoopBase<BlockT> *L = ConsiderForLoop(*NI, DT))
+      if (LoopT *L = ConsiderForLoop(*NI, DT))
         TopLevelLoops.push_back(L);
   }
   
-  LoopBase<BlockT> *ConsiderForLoop(BlockT *BB, DominatorTreeBase<BlockT> &DT) {
+  LoopT *ConsiderForLoop(BlockT *BB, DominatorTreeBase<BlockT> &DT) {
     if (BBMap.find(BB) != BBMap.end()) return 0;// Haven't processed this node?
 
     std::vector<BlockT *> TodoStack;
@@ -712,7 +707,7 @@ public:
     if (TodoStack.empty()) return 0;  // No backedges to this block...
 
     // Create a new loop to represent this basic block...
-    LoopBase<BlockT> *L = new LoopBase<BlockT>(BB);
+    LoopT *L = new LoopT(BB);
     BBMap[BB] = L;
 
     BlockT *EntryBlock = BB->getParent()->begin();
@@ -729,13 +724,13 @@ public:
         // occurs, this child loop gets added to a part of the current loop,
         // making it a sibling to the current loop.  We have to reparent this
         // loop.
-        if (LoopBase<BlockT> *SubLoop =
-            const_cast<LoopBase<BlockT>*>(getLoopFor(X)))
+        if (LoopT *SubLoop =
+            const_cast<Loop*>(getLoopFor(X)))
           if (SubLoop->getHeader() == X && isNotAlreadyContainedIn(SubLoop, L)){
             // Remove the subloop from it's current parent...
             assert(SubLoop->ParentLoop && SubLoop->ParentLoop != L);
-            LoopBase<BlockT> *SLP = SubLoop->ParentLoop;  // SubLoopParent
-            typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::iterator I =
+            LoopT *SLP = SubLoop->ParentLoop;  // SubLoopParent
+            typename std::vector<Loop*>::iterator I =
               std::find(SLP->SubLoops.begin(), SLP->SubLoops.end(), SubLoop);
             assert(I != SLP->SubLoops.end() &&"SubLoop not a child of parent?");
             SLP->SubLoops.erase(I);   // Remove from parent...
@@ -759,7 +754,7 @@ public:
     // If there are any loops nested within this loop, create them now!
     for (typename std::vector<BlockT*>::iterator I = L->Blocks.begin(),
          E = L->Blocks.end(); I != E; ++I)
-      if (LoopBase<BlockT> *NewLoop = ConsiderForLoop(*I, DT)) {
+      if (LoopT *NewLoop = ConsiderForLoop(*I, DT)) {
         L->SubLoops.push_back(NewLoop);
         NewLoop->ParentLoop = L;
       }
@@ -769,9 +764,8 @@ public:
     //
     for (typename std::vector<BlockT*>::iterator I = L->Blocks.begin(),
            E = L->Blocks.end(); I != E; ++I) {
-      typename std::map<BlockT*, LoopBase<BlockT>*>::iterator BBMI =
-                                                          BBMap.lower_bound(*I);
-      if (BBMI == BBMap.end() || BBMI->first != *I)  // Not in map yet...
+      typename std::map<BlockT*, LoopT *>::iterator BBMI = BBMap.find(*I);
+      if (BBMI == BBMap.end())                       // Not in map yet...
         BBMap.insert(BBMI, std::make_pair(*I, L));   // Must be at this level
     }
 
@@ -780,13 +774,12 @@ public:
     // can accidentally pull loops our of their parents, so we must make sure to
     // organize the loop nests correctly now.
     {
-      std::map<BlockT*, LoopBase<BlockT>*> ContainingLoops;
+      std::map<BlockT *, LoopT *> ContainingLoops;
       for (unsigned i = 0; i != L->SubLoops.size(); ++i) {
-        LoopBase<BlockT> *Child = L->SubLoops[i];
+        LoopT *Child = L->SubLoops[i];
         assert(Child->getParentLoop() == L && "Not proper child loop?");
 
-        if (LoopBase<BlockT> *ContainingLoop =
-                                          ContainingLoops[Child->getHeader()]) {
+        if (LoopT *ContainingLoop = ContainingLoops[Child->getHeader()]) {
           // If there is already a loop which contains this loop, move this loop
           // into the containing loop.
           MoveSiblingLoopInto(Child, ContainingLoop);
@@ -796,11 +789,11 @@ public:
           // if any of the contained blocks are loop headers for subloops we
           // have already processed.
           for (unsigned b = 0, e = Child->Blocks.size(); b != e; ++b) {
-            LoopBase<BlockT> *&BlockLoop = ContainingLoops[Child->Blocks[b]];
+            LoopT *&BlockLoop = ContainingLoops[Child->Blocks[b]];
             if (BlockLoop == 0) {   // Child block not processed yet...
               BlockLoop = Child;
             } else if (BlockLoop != Child) {
-              LoopBase<BlockT> *SubLoop = BlockLoop;
+              LoopT *SubLoop = BlockLoop;
               // Reparent all of the blocks which used to belong to BlockLoops
               for (unsigned j = 0, e = SubLoop->Blocks.size(); j != e; ++j)
                 ContainingLoops[SubLoop->Blocks[j]] = Child;
@@ -821,14 +814,14 @@ public:
   
   /// MoveSiblingLoopInto - This method moves the NewChild loop to live inside
   /// of the NewParent Loop, instead of being a sibling of it.
-  void MoveSiblingLoopInto(LoopBase<BlockT> *NewChild,
-                           LoopBase<BlockT> *NewParent) {
-    LoopBase<BlockT> *OldParent = NewChild->getParentLoop();
+  void MoveSiblingLoopInto(LoopT *NewChild,
+                           LoopT *NewParent) {
+    LoopT *OldParent = NewChild->getParentLoop();
     assert(OldParent && OldParent == NewParent->getParentLoop() &&
            NewChild != NewParent && "Not sibling loops!");
 
     // Remove NewChild from being a child of OldParent
-    typename std::vector<LoopBase<BlockT>*>::iterator I =
+    typename std::vector<Loop*>::iterator I =
       std::find(OldParent->SubLoops.begin(), OldParent->SubLoops.end(),
                 NewChild);
     assert(I != OldParent->SubLoops.end() && "Parent fields incorrect??");
@@ -841,7 +834,7 @@ public:
   /// InsertLoopInto - This inserts loop L into the specified parent loop.  If
   /// the parent loop contains a loop which should contain L, the loop gets
   /// inserted into L instead.
-  void InsertLoopInto(LoopBase<BlockT> *L, LoopBase<BlockT> *Parent) {
+  void InsertLoopInto(LoopT *L, LoopT *Parent) {
     BlockT *LHeader = L->getHeader();
     assert(Parent->contains(LHeader) &&
            "This loop should not be inserted here!");
@@ -865,7 +858,7 @@ public:
     for (unsigned i = 0; i < TopLevelLoops.size(); ++i)
       TopLevelLoops[i]->print(OS);
   #if 0
-    for (std::map<BasicBlock*, Loop*>::const_iterator I = BBMap.begin(),
+    for (std::map<BasicBlock*, LoopT*>::const_iterator I = BBMap.begin(),
            E = BBMap.end(); I != E; ++I)
       OS << "BB '" << I->first->getName() << "' level = "
          << I->second->getLoopDepth() << "\n";
@@ -874,60 +867,59 @@ public:
 };
 
 class LoopInfo : public FunctionPass {
-  LoopInfoBase<BasicBlock>* LI;
-  friend class LoopBase<BasicBlock>;
-  
+  LoopInfoBase<BasicBlock, Loop> LI;
+  friend class LoopBase<BasicBlock, Loop>;
+
+  void operator=(const LoopInfo &); // do not implement
+  LoopInfo(const LoopInfo &);       // do not implement
 public:
   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 
-  LoopInfo() : FunctionPass(intptr_t(&ID)) {
-    LI = new LoopInfoBase<BasicBlock>();
-  }
-  
-  ~LoopInfo() { delete LI; }
+  LoopInfo() : FunctionPass(&ID) {}
 
-  LoopInfoBase<BasicBlock>& getBase() { return *LI; }
+  LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>& getBase() { return LI; }
 
   /// iterator/begin/end - The interface to the top-level loops in the current
   /// function.
   ///
-  typedef std::vector<Loop*>::const_iterator iterator;
-  inline iterator begin() const { return LI->begin(); }
-  inline iterator end() const { return LI->end(); }
+  typedef LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>::iterator iterator;
+  inline iterator begin() const { return LI.begin(); }
+  inline iterator end() const { return LI.end(); }
+  bool empty() const { return LI.empty(); }
 
   /// getLoopFor - Return the inner most loop that BB lives in.  If a basic
   /// block is in no loop (for example the entry node), null is returned.
   ///
   inline Loop *getLoopFor(const BasicBlock *BB) const {
-    return LI->getLoopFor(BB);
+    return LI.getLoopFor(BB);
   }
 
   /// operator[] - same as getLoopFor...
   ///
   inline const Loop *operator[](const BasicBlock *BB) const {
-    return LI->getLoopFor(BB);
+    return LI.getLoopFor(BB);
   }
 
   /// getLoopDepth - Return the loop nesting level of the specified block.  A
   /// depth of 0 means the block is not inside any loop.
   ///
   inline unsigned getLoopDepth(const BasicBlock *BB) const {
-    return LI->getLoopDepth(BB);
+    return LI.getLoopDepth(BB);
   }
 
   // isLoopHeader - True if the block is a loop header node
   inline bool isLoopHeader(BasicBlock *BB) const {
-    return LI->isLoopHeader(BB);
+    return LI.isLoopHeader(BB);
   }
 
   /// runOnFunction - Calculate the natural loop information.
   ///
   virtual bool runOnFunction(Function &F);
 
-  virtual void releaseMemory() { LI->releaseMemory(); }
+  virtual void releaseMemory() { LI.releaseMemory(); }
 
   virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
-    if (O) LI->print(O, M);
+    LI.print(O, M);
   }
 
   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
@@ -935,32 +927,39 @@ public:
   /// removeLoop - This removes the specified top-level loop from this loop info
   /// object.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted into
   /// another loop.
-  inline Loop *removeLoop(iterator I) { return LI->removeLoop(I); }
+  inline Loop *removeLoop(iterator I) { return LI.removeLoop(I); }
 
   /// changeLoopFor - Change the top-level loop that contains BB to the
   /// specified loop.  This should be used by transformations that restructure
   /// the loop hierarchy tree.
   inline void changeLoopFor(BasicBlock *BB, Loop *L) {
-    LI->changeLoopFor(BB, L);
+    LI.changeLoopFor(BB, L);
   }
 
   /// changeTopLevelLoop - Replace the specified loop in the top-level loops
   /// list with the indicated loop.
   inline void changeTopLevelLoop(Loop *OldLoop, Loop *NewLoop) {
-    LI->changeTopLevelLoop(OldLoop, NewLoop);
+    LI.changeTopLevelLoop(OldLoop, NewLoop);
   }
 
   /// addTopLevelLoop - This adds the specified loop to the collection of
   /// top-level loops.
   inline void addTopLevelLoop(Loop *New) {
-    LI->addTopLevelLoop(New);
+    LI.addTopLevelLoop(New);
   }
 
   /// removeBlock - This method completely removes BB from all data structures,
   /// including all of the Loop objects it is nested in and our mapping from
   /// BasicBlocks to loops.
   void removeBlock(BasicBlock *BB) {
-    LI->removeBlock(BB);
+    LI.removeBlock(BB);
+  }
+
+  static bool isNotAlreadyContainedIn(const Loop *SubLoop,
+                                      const Loop *ParentLoop) {
+    return
+      LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>::isNotAlreadyContainedIn(SubLoop,
+                                                              ParentLoop);
   }
 };
 
@@ -968,7 +967,7 @@ public:
 // Allow clients to walk the list of nested loops...
 template <> struct GraphTraits<const Loop*> {
   typedef const Loop NodeType;
-  typedef std::vector<Loop*>::const_iterator ChildIteratorType;
+  typedef LoopInfo::iterator ChildIteratorType;
 
   static NodeType *getEntryNode(const Loop *L) { return L; }
   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
@@ -981,7 +980,7 @@ template <> struct GraphTraits<const Loop*> {
 
 template <> struct GraphTraits<Loop*> {
   typedef Loop NodeType;
-  typedef std::vector<Loop*>::const_iterator ChildIteratorType;
+  typedef LoopInfo::iterator ChildIteratorType;
 
   static NodeType *getEntryNode(Loop *L) { return L; }
   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
@@ -992,19 +991,21 @@ template <> struct GraphTraits<Loop*> {
   }
 };
 
-template<class BlockT>
-void LoopBase<BlockT>::addBasicBlockToLoop(BlockT *NewBB,
-                                           LoopInfoBase<BlockT> &LIB) {
+template<class BlockT, class LoopT>
+void
+LoopBase<BlockT, LoopT>::addBasicBlockToLoop(BlockT *NewBB,
+                                             LoopInfoBase<BlockT, LoopT> &LIB) {
   assert((Blocks.empty() || LIB[getHeader()] == this) &&
          "Incorrect LI specified for this loop!");
   assert(NewBB && "Cannot add a null basic block to the loop!");
   assert(LIB[NewBB] == 0 && "BasicBlock already in the loop!");
 
+  LoopT *L = static_cast<LoopT *>(this);
+
   // Add the loop mapping to the LoopInfo object...
-  LIB.BBMap[NewBB] = this;
+  LIB.BBMap[NewBB] = L;
 
   // Add the basic block to this loop and all parent loops...
-  LoopBase<BlockT> *L = this;
   while (L) {
     L->Blocks.push_back(NewBB);
     L = L->getParentLoop();