[SCEV] Extract helper function from isImpliedCond; NFC
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolution.h
index fb22fd47b3a288f389c6734659dd3fb8d87ada9e..62d66c246d717bedfa2bee84fc1b48b18c664209 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // The ScalarEvolution class is an LLVM pass which can be used to analyze and
-// catagorize scalar expressions in loops.  It specializes in recognizing
+// categorize scalar expressions in loops.  It specializes in recognizing
 // general induction variables, representing them with the abstract and opaque
 // SCEV class.  Given this analysis, trip counts of loops and other important
 // properties can be obtained.
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
 
+#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
+#include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
+#include "llvm/IR/ConstantRange.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Operator.h"
+#include "llvm/IR/PassManager.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Support/Allocator.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
-#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
-#include <iosfwd>
+#include <map>
 
 namespace llvm {
   class APInt;
+  class AssumptionCache;
+  class Constant;
   class ConstantInt;
+  class DominatorTree;
   class Type;
-  class SCEVHandle;
   class ScalarEvolution;
-  class TargetData;
-
-  /// SCEV - This class represent an analyzed expression in the program.  These
-  /// are reference counted opaque objects that the client is not allowed to
-  /// do much with directly.
+  class DataLayout;
+  class TargetLibraryInfo;
+  class LLVMContext;
+  class Loop;
+  class LoopInfo;
+  class Operator;
+  class SCEVUnknown;
+  class SCEVAddRecExpr;
+  class SCEV;
+  template<> struct FoldingSetTrait<SCEV>;
+
+  /// This class represents an analyzed expression in the program.  These are
+  /// opaque objects that the client is not allowed to do much with directly.
   ///
-  class SCEV {
-    const unsigned SCEVType;      // The SCEV baseclass this node corresponds to
-    mutable unsigned RefCount;
-
-    friend class SCEVHandle;
-    void addRef() const { ++RefCount; }
-    void dropRef() const {
-      if (--RefCount == 0)
-        delete this;
-    }
+  class SCEV : public FoldingSetNode {
+    friend struct FoldingSetTrait<SCEV>;
+
+    /// A reference to an Interned FoldingSetNodeID for this node.  The
+    /// ScalarEvolution's BumpPtrAllocator holds the data.
+    FoldingSetNodeIDRef FastID;
+
+    // The SCEV baseclass this node corresponds to
+    const unsigned short SCEVType;
 
-    SCEV(const SCEV &);            // DO NOT IMPLEMENT
-    void operator=(const SCEV &);  // DO NOT IMPLEMENT
   protected:
-    virtual ~SCEV();
+    /// This field is initialized to zero and may be used in subclasses to store
+    /// miscellaneous information.
+    unsigned short SubclassData;
+
+  private:
+    SCEV(const SCEV &) = delete;
+    void operator=(const SCEV &) = delete;
+
   public:
-    explicit SCEV(unsigned SCEVTy) : SCEVType(SCEVTy), RefCount(0) {}
+    /// NoWrapFlags are bitfield indices into SubclassData.
+    ///
+    /// Add and Mul expressions may have no-unsigned-wrap <NUW> or
+    /// no-signed-wrap <NSW> properties, which are derived from the IR
+    /// operator. NSW is a misnomer that we use to mean no signed overflow or
+    /// underflow.
+    ///
+    /// AddRec expressions may have a no-self-wraparound <NW> property if, in
+    /// the integer domain, abs(step) * max-iteration(loop) <=
+    /// unsigned-max(bitwidth).  This means that the recurrence will never reach
+    /// its start value if the step is non-zero.  Computing the same value on
+    /// each iteration is not considered wrapping, and recurrences with step = 0
+    /// are trivially <NW>.  <NW> is independent of the sign of step and the
+    /// value the add recurrence starts with.
+    ///
+    /// Note that NUW and NSW are also valid properties of a recurrence, and
+    /// either implies NW. For convenience, NW will be set for a recurrence
+    /// whenever either NUW or NSW are set.
+    enum NoWrapFlags { FlagAnyWrap = 0,          // No guarantee.
+                       FlagNW      = (1 << 0),   // No self-wrap.
+                       FlagNUW     = (1 << 1),   // No unsigned wrap.
+                       FlagNSW     = (1 << 2),   // No signed wrap.
+                       NoWrapMask  = (1 << 3) -1 };
+
+    explicit SCEV(const FoldingSetNodeIDRef ID, unsigned SCEVTy) :
+      FastID(ID), SCEVType(SCEVTy), SubclassData(0) {}
 
     unsigned getSCEVType() const { return SCEVType; }
 
-    /// isLoopInvariant - Return true if the value of this SCEV is unchanging in
-    /// the specified loop.
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const = 0;
+    /// Return the LLVM type of this SCEV expression.
+    ///
+    Type *getType() const;
 
-    /// hasComputableLoopEvolution - Return true if this SCEV changes value in a
-    /// known way in the specified loop.  This property being true implies that
-    /// the value is variant in the loop AND that we can emit an expression to
-    /// compute the value of the expression at any particular loop iteration.
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const = 0;
+    /// Return true if the expression is a constant zero.
+    ///
+    bool isZero() const;
 
-    /// getType - Return the LLVM type of this SCEV expression.
+    /// Return true if the expression is a constant one.
     ///
-    virtual const Type *getType() const = 0;
+    bool isOne() const;
 
-    /// isZero - Return true if the expression is a constant zero.
+    /// Return true if the expression is a constant all-ones value.
     ///
-    bool isZero() const;
+    bool isAllOnesValue() const;
 
-    /// replaceSymbolicValuesWithConcrete - If this SCEV internally references
-    /// the symbolic value "Sym", construct and return a new SCEV that produces
-    /// the same value, but which uses the concrete value Conc instead of the
-    /// symbolic value.  If this SCEV does not use the symbolic value, it
-    /// returns itself.
-    virtual SCEVHandle
-    replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                      const SCEVHandle &Conc,
-                                      ScalarEvolution &SE) const = 0;
-
-    /// dominates - Return true if elements that makes up this SCEV dominates
-    /// the specified basic block.
-    virtual bool dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const = 0;
+    /// Return true if the specified scev is negated, but not a constant.
+    bool isNonConstantNegative() const;
 
-    /// print - Print out the internal representation of this scalar to the
-    /// specified stream.  This should really only be used for debugging
-    /// purposes.
-    virtual void print(raw_ostream &OS) const = 0;
-    void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    /// Print out the internal representation of this scalar to the specified
+    /// stream.  This should really only be used for debugging purposes.
+    void print(raw_ostream &OS) const;
 
-    /// dump - This method is used for debugging.
+#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
+    /// This method is used for debugging.
     ///
     void dump() const;
+#endif
   };
 
-  inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const SCEV &S) {
-    S.print(OS);
-    return OS;
-  }
+  // Specialize FoldingSetTrait for SCEV to avoid needing to compute
+  // temporary FoldingSetNodeID values.
+  template<> struct FoldingSetTrait<SCEV> : DefaultFoldingSetTrait<SCEV> {
+    static void Profile(const SCEV &X, FoldingSetNodeID& ID) {
+      ID = X.FastID;
+    }
+    static bool Equals(const SCEV &X, const FoldingSetNodeID &ID,
+                       unsigned IDHash, FoldingSetNodeID &TempID) {
+      return ID == X.FastID;
+    }
+    static unsigned ComputeHash(const SCEV &X, FoldingSetNodeID &TempID) {
+      return X.FastID.ComputeHash();
+    }
+  };
 
-  inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const SCEV &S) {
+  inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const SCEV &S) {
     S.print(OS);
     return OS;
   }
 
-  /// SCEVCouldNotCompute - An object of this class is returned by queries that
-  /// could not be answered.  For example, if you ask for the number of
-  /// iterations of a linked-list traversal loop, you will get one of these.
-  /// None of the standard SCEV operations are valid on this class, it is just a
-  /// marker.
+  /// An object of this class is returned by queries that could not be answered.
+  /// For example, if you ask for the number of iterations of a linked-list
+  /// traversal loop, you will get one of these.  None of the standard SCEV
+  /// operations are valid on this class, it is just a marker.
   struct SCEVCouldNotCompute : public SCEV {
     SCEVCouldNotCompute();
-    ~SCEVCouldNotCompute();
-
-    // None of these methods are valid for this object.
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const;
-    virtual const Type *getType() const;
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const;
-    virtual void print(raw_ostream &OS) const;
-    virtual SCEVHandle
-    replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                      const SCEVHandle &Conc,
-                                      ScalarEvolution &SE) const;
-
-    virtual bool dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
-      return true;
-    }
 
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVCouldNotCompute *S) { return true; }
     static bool classof(const SCEV *S);
   };
 
-  /// SCEVCallbackVH - A CallbackVH to arrange for ScalarEvolution to be
-  /// notified whenever a Value is deleted.
-  class SCEVCallbackVH : public CallbackVH {
-    ScalarEvolution *SE;
-    virtual void deleted();
-    virtual void allUsesReplacedWith(Value *New);
+  /// The main scalar evolution driver. Because client code (intentionally)
+  /// can't do much with the SCEV objects directly, they must ask this class
+  /// for services.
+  class ScalarEvolution {
   public:
-    SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *SE = 0);
-  };
-
-  /// SCEVHandle - This class is used to maintain the SCEV object's refcounts,
-  /// freeing the objects when the last reference is dropped.
-  class SCEVHandle {
-    const SCEV *S;
-    SCEVHandle();  // DO NOT IMPLEMENT
-  public:
-    SCEVHandle(const SCEV *s) : S(s) {
-      assert(S && "Cannot create a handle to a null SCEV!");
-      S->addRef();
-    }
-    SCEVHandle(const SCEVHandle &RHS) : S(RHS.S) {
-      S->addRef();
-    }
-    ~SCEVHandle() { S->dropRef(); }
-
-    operator const SCEV*() const { return S; }
-
-    const SCEV &operator*() const { return *S; }
-    const SCEV *operator->() const { return S; }
+    /// An enum describing the relationship between a SCEV and a loop.
+    enum LoopDisposition {
+      LoopVariant,    ///< The SCEV is loop-variant (unknown).
+      LoopInvariant,  ///< The SCEV is loop-invariant.
+      LoopComputable  ///< The SCEV varies predictably with the loop.
+    };
 
-    bool operator==(const SCEV *RHS) const { return S == RHS; }
-    bool operator!=(const SCEV *RHS) const { return S != RHS; }
+    /// An enum describing the relationship between a SCEV and a basic block.
+    enum BlockDisposition {
+      DoesNotDominateBlock,  ///< The SCEV does not dominate the block.
+      DominatesBlock,        ///< The SCEV dominates the block.
+      ProperlyDominatesBlock ///< The SCEV properly dominates the block.
+    };
 
-    const SCEVHandle &operator=(SCEV *RHS) {
-      if (S != RHS) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS;
-        S->addRef();
-      }
-      return *this;
+    /// Convenient NoWrapFlags manipulation that hides enum casts and is
+    /// visible in the ScalarEvolution name space.
+    static SCEV::NoWrapFlags LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED_RESULT
+    maskFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, int Mask) {
+      return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags & Mask);
     }
-
-    const SCEVHandle &operator=(const SCEVHandle &RHS) {
-      if (S != RHS.S) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS.S;
-        S->addRef();
-      }
-      return *this;
+    static SCEV::NoWrapFlags LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED_RESULT
+    setFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, SCEV::NoWrapFlags OnFlags) {
+      return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags | OnFlags);
     }
-  };
-
-  template<typename From> struct simplify_type;
-  template<> struct simplify_type<const SCEVHandle> {
-    typedef const SCEV* SimpleType;
-    static SimpleType getSimplifiedValue(const SCEVHandle &Node) {
-      return Node;
+    static SCEV::NoWrapFlags LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED_RESULT
+    clearFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, SCEV::NoWrapFlags OffFlags) {
+      return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags & ~OffFlags);
     }
-  };
-  template<> struct simplify_type<SCEVHandle>
-    : public simplify_type<const SCEVHandle> {};
 
-  /// ScalarEvolution - This class is the main scalar evolution driver.  Because
-  /// client code (intentionally) can't do much with the SCEV objects directly,
-  /// they must ask this class for services.
-  ///
-  class ScalarEvolution : public FunctionPass {
+  private:
+    /// A CallbackVH to arrange for ScalarEvolution to be notified whenever a
+    /// Value is deleted.
+    class SCEVCallbackVH final : public CallbackVH {
+      ScalarEvolution *SE;
+      void deleted() override;
+      void allUsesReplacedWith(Value *New) override;
+    public:
+      SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *SE = nullptr);
+    };
+
     friend class SCEVCallbackVH;
+    friend class SCEVExpander;
+    friend class SCEVUnknown;
+
+    /// The function we are analyzing.
+    ///
+    Function &F;
 
-    /// F - The function we are analyzing.
+    /// The target library information for the target we are targeting.
     ///
-    Function *F;
+    TargetLibraryInfo &TLI;
 
-    /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
+    /// The tracker for @llvm.assume intrinsics in this function.
+    AssumptionCache &AC;
+
+    /// The dominator tree.
     ///
-    LoopInfo *LI;
+    DominatorTree &DT;
 
-    /// TD - The target data information for the target we are targetting.
+    /// The loop information for the function we are currently analyzing.
     ///
-    TargetData *TD;
+    LoopInfo &LI;
 
-    /// UnknownValue - This SCEV is used to represent unknown trip counts and
-    /// things.
-    SCEVHandle UnknownValue;
+    /// This SCEV is used to represent unknown trip counts and things.
+    std::unique_ptr<SCEVCouldNotCompute> CouldNotCompute;
 
-    /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
+    /// The typedef for ValueExprMap.
     ///
-    std::map<SCEVCallbackVH, SCEVHandle> Scalars;
+    typedef DenseMap<SCEVCallbackVH, const SCEV *, DenseMapInfo<Value *> >
+      ValueExprMapType;
 
-    /// BackedgeTakenInfo - Information about the backedge-taken count
-    /// of a loop. This currently inclues an exact count and a maximum count.
+    /// This is a cache of the values we have analyzed so far.
     ///
-    struct BackedgeTakenInfo {
-      /// Exact - An expression indicating the exact backedge-taken count of
-      /// the loop if it is known, or a SCEVCouldNotCompute otherwise.
-      SCEVHandle Exact;
+    ValueExprMapType ValueExprMap;
+
+    /// Mark predicate values currently being processed by isImpliedCond.
+    DenseSet<Value*> PendingLoopPredicates;
 
-      /// Exact - An expression indicating the least maximum backedge-taken
-      /// count of the loop that is known, or a SCEVCouldNotCompute.
-      SCEVHandle Max;
+    /// Set to true by isLoopBackedgeGuardedByCond when we're walking the set of
+    /// conditions dominating the backedge of a loop.
+    bool WalkingBEDominatingConds;
 
-      /*implicit*/ BackedgeTakenInfo(SCEVHandle exact) :
-        Exact(exact), Max(exact) {}
+    /// Information about the number of loop iterations for which a loop exit's
+    /// branch condition evaluates to the not-taken path.  This is a temporary
+    /// pair of exact and max expressions that are eventually summarized in
+    /// ExitNotTakenInfo and BackedgeTakenInfo.
+    struct ExitLimit {
+      const SCEV *Exact;
+      const SCEV *Max;
 
-      /*implicit*/ BackedgeTakenInfo(const SCEV *exact) :
-        Exact(exact), Max(exact) {}
+      /*implicit*/ ExitLimit(const SCEV *E) : Exact(E), Max(E) {}
 
-      BackedgeTakenInfo(SCEVHandle exact, SCEVHandle max) :
-        Exact(exact), Max(max) {}
+      ExitLimit(const SCEV *E, const SCEV *M) : Exact(E), Max(M) {}
 
-      /// hasAnyInfo - Test whether this BackedgeTakenInfo contains any
-      /// computed information, or whether it's all SCEVCouldNotCompute
-      /// values.
+      /// Test whether this ExitLimit contains any computed information, or
+      /// whether it's all SCEVCouldNotCompute values.
       bool hasAnyInfo() const {
         return !isa<SCEVCouldNotCompute>(Exact) ||
-               !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
+          !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
+      }
+    };
+
+    /// Information about the number of times a particular loop exit may be
+    /// reached before exiting the loop.
+    struct ExitNotTakenInfo {
+      AssertingVH<BasicBlock> ExitingBlock;
+      const SCEV *ExactNotTaken;
+      PointerIntPair<ExitNotTakenInfo*, 1> NextExit;
+
+      ExitNotTakenInfo() : ExitingBlock(nullptr), ExactNotTaken(nullptr) {}
+
+      /// Return true if all loop exits are computable.
+      bool isCompleteList() const {
+        return NextExit.getInt() == 0;
+      }
+
+      void setIncomplete() { NextExit.setInt(1); }
+
+      /// Return a pointer to the next exit's not-taken info.
+      ExitNotTakenInfo *getNextExit() const {
+        return NextExit.getPointer();
+      }
+
+      void setNextExit(ExitNotTakenInfo *ENT) { NextExit.setPointer(ENT); }
+    };
+
+    /// Information about the backedge-taken count of a loop. This currently
+    /// includes an exact count and a maximum count.
+    ///
+    class BackedgeTakenInfo {
+      /// A list of computable exits and their not-taken counts.  Loops almost
+      /// never have more than one computable exit.
+      ExitNotTakenInfo ExitNotTaken;
+
+      /// An expression indicating the least maximum backedge-taken count of the
+      /// loop that is known, or a SCEVCouldNotCompute.
+      const SCEV *Max;
+
+    public:
+      BackedgeTakenInfo() : Max(nullptr) {}
+
+      /// Initialize BackedgeTakenInfo from a list of exact exit counts.
+      BackedgeTakenInfo(
+        SmallVectorImpl< std::pair<BasicBlock *, const SCEV *> > &ExitCounts,
+        bool Complete, const SCEV *MaxCount);
+
+      /// Test whether this BackedgeTakenInfo contains any computed information,
+      /// or whether it's all SCEVCouldNotCompute values.
+      bool hasAnyInfo() const {
+        return ExitNotTaken.ExitingBlock || !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
       }
+
+      /// Return an expression indicating the exact backedge-taken count of the
+      /// loop if it is known, or SCEVCouldNotCompute otherwise. This is the
+      /// number of times the loop header can be guaranteed to execute, minus
+      /// one.
+      const SCEV *getExact(ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// Return the number of times this loop exit may fall through to the back
+      /// edge, or SCEVCouldNotCompute. The loop is guaranteed not to exit via
+      /// this block before this number of iterations, but may exit via another
+      /// block.
+      const SCEV *getExact(BasicBlock *ExitingBlock, ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// Get the max backedge taken count for the loop.
+      const SCEV *getMax(ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// Return true if any backedge taken count expressions refer to the given
+      /// subexpression.
+      bool hasOperand(const SCEV *S, ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// Invalidate this result and free associated memory.
+      void clear();
     };
 
-    /// BackedgeTakenCounts - Cache the backedge-taken count of the loops for
-    /// this function as they are computed.
-    std::map<const Loop*, BackedgeTakenInfo> BackedgeTakenCounts;
-
-    /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
-    /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
-    /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
-    /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
-    /// exit value.
-    std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
-
-    /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
-    /// Analyze the expression.
-    SCEVHandle createSCEV(Value *V);
-
-    /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
-    /// SCEVs.
-    SCEVHandle createNodeForPHI(PHINode *PN);
-
-    /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value
-    /// for the specified instruction and replaces any references to the
-    /// symbolic value SymName with the specified value.  This is used during
-    /// PHI resolution.
-    void ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I,
-                                          const SCEVHandle &SymName,
-                                          const SCEVHandle &NewVal);
-
-    /// getBackedgeTakenInfo - Return the BackedgeTakenInfo for the given
-    /// loop, lazily computing new values if the loop hasn't been analyzed
-    /// yet.
+    /// Cache the backedge-taken count of the loops for this function as they
+    /// are computed.
+    DenseMap<const Loop*, BackedgeTakenInfo> BackedgeTakenCounts;
+
+    /// This map contains entries for all of the PHI instructions that we
+    /// attempt to compute constant evolutions for.  This allows us to avoid
+    /// potentially expensive recomputation of these properties.  An instruction
+    /// maps to null if we are unable to compute its exit value.
+    DenseMap<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
+
+    /// This map contains entries for all the expressions that we attempt to
+    /// compute getSCEVAtScope information for, which can be expensive in
+    /// extreme cases.
+    DenseMap<const SCEV *,
+             SmallVector<std::pair<const Loop *, const SCEV *>, 2> > ValuesAtScopes;
+
+    /// Memoized computeLoopDisposition results.
+    DenseMap<const SCEV *,
+             SmallVector<PointerIntPair<const Loop *, 2, LoopDisposition>, 2>>
+        LoopDispositions;
+
+    /// Compute a LoopDisposition value.
+    LoopDisposition computeLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// Memoized computeBlockDisposition results.
+    DenseMap<
+        const SCEV *,
+        SmallVector<PointerIntPair<const BasicBlock *, 2, BlockDisposition>, 2>>
+        BlockDispositions;
+
+    /// Compute a BlockDisposition value.
+    BlockDisposition computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// Memoized results from getRange
+    DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> UnsignedRanges;
+
+    /// Memoized results from getRange
+    DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> SignedRanges;
+
+    /// Used to parameterize getRange
+    enum RangeSignHint { HINT_RANGE_UNSIGNED, HINT_RANGE_SIGNED };
+
+    /// Set the memoized range for the given SCEV.
+    const ConstantRange &setRange(const SCEV *S, RangeSignHint Hint,
+                                  const ConstantRange &CR) {
+      DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> &Cache =
+          Hint == HINT_RANGE_UNSIGNED ? UnsignedRanges : SignedRanges;
+
+      std::pair<DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator, bool> Pair =
+          Cache.insert(std::make_pair(S, CR));
+      if (!Pair.second)
+        Pair.first->second = CR;
+      return Pair.first->second;
+    }
+
+    /// Determine the range for a particular SCEV.
+    ConstantRange getRange(const SCEV *S, RangeSignHint Hint);
+
+    /// We know that there is no SCEV for the specified value.  Analyze the
+    /// expression.
+    const SCEV *createSCEV(Value *V);
+
+    /// Provide the special handling we need to analyze PHI SCEVs.
+    const SCEV *createNodeForPHI(PHINode *PN);
+
+    /// Provide the special handling we need to analyze GEP SCEVs.
+    const SCEV *createNodeForGEP(GEPOperator *GEP);
+
+    /// Implementation code for getSCEVAtScope; called at most once for each
+    /// SCEV+Loop pair.
+    ///
+    const SCEV *computeSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// This looks up computed SCEV values for all instructions that depend on
+    /// the given instruction and removes them from the ValueExprMap map if they
+    /// reference SymName. This is used during PHI resolution.
+    void ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName);
+
+    /// Return the BackedgeTakenInfo for the given loop, lazily computing new
+    /// values if the loop hasn't been analyzed yet.
     const BackedgeTakenInfo &getBackedgeTakenInfo(const Loop *L);
 
-    /// ComputeBackedgeTakenCount - Compute the number of times the specified
-    /// loop will iterate.
+    /// Compute the number of times the specified loop will iterate.
     BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
-    /// ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount - Given an exit condition
-    /// of 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
-    SCEVHandle
-      ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(LoadInst *LI,
-                                                   Constant *RHS,
-                                                   const Loop *L,
-                                                   ICmpInst::Predicate p);
-
-    /// ComputeBackedgeTakenCountExhaustively - If the trip is known to execute
-    /// a constant number of times (the condition evolves only from constants),
-    /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
-    /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
-    /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
-    SCEVHandle ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond,
-                                                     bool ExitWhen);
-
-    /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the
-    /// specified value to zero will execute.  If not computable, return
-    /// UnknownValue.
-    SCEVHandle HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L);
-
-    /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
-    /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
-    /// UnknownValue.
-    SCEVHandle HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L);
-
-    /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
-    /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
-    /// UnknownValue. isSigned specifies whether the less-than is signed.
-    BackedgeTakenInfo HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
-                                       const Loop *L, bool isSigned);
-
-    /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
-    /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
-    /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
-    /// found.
-    BasicBlock* getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
-
-    /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
-    /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
-    /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
-    /// involving constants, fold it.
+    /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
+    /// execute if it exits via the specified block.
+    ExitLimit ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
+    /// execute if its exit condition were a conditional branch of ExitCond,
+    /// TBB, and FBB.
+    ExitLimit ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
+                                       Value *ExitCond,
+                                       BasicBlock *TBB,
+                                       BasicBlock *FBB,
+                                       bool IsSubExpr);
+
+    /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
+    /// execute if its exit condition were a conditional branch of the ICmpInst
+    /// ExitCond, TBB, and FBB.
+    ExitLimit ComputeExitLimitFromICmp(const Loop *L,
+                                       ICmpInst *ExitCond,
+                                       BasicBlock *TBB,
+                                       BasicBlock *FBB,
+                                       bool IsSubExpr);
+
+    /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
+    /// execute if its exit condition were a switch with a single exiting case
+    /// to ExitingBB.
+    ExitLimit
+    ComputeExitLimitFromSingleExitSwitch(const Loop *L, SwitchInst *Switch,
+                               BasicBlock *ExitingBB, bool IsSubExpr);
+
+    /// Given an exit condition of 'icmp op load X, cst', try to see if we can
+    /// compute the backedge-taken count.
+    ExitLimit ComputeLoadConstantCompareExitLimit(LoadInst *LI,
+                                                  Constant *RHS,
+                                                  const Loop *L,
+                                                  ICmpInst::Predicate p);
+
+    /// If the loop is known to execute a constant number of times (the
+    /// condition evolves only from constants), try to evaluate a few iterations
+    /// of the loop until we get the exit condition gets a value of ExitWhen
+    /// (true or false).  If we cannot evaluate the exit count of the loop,
+    /// return CouldNotCompute.
+    const SCEV *ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
+                                             Value *Cond,
+                                             bool ExitWhen);
+
+    /// Return the number of times an exit condition comparing the specified
+    /// value to zero will execute.  If not computable, return CouldNotCompute.
+    ExitLimit HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool IsSubExpr);
+
+    /// Return the number of times an exit condition checking the specified
+    /// value for nonzero will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute.
+    ExitLimit HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L);
+
+    /// Return the number of times an exit condition containing the specified
+    /// less-than comparison will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute. isSigned specifies whether the less-than is signed.
+    ExitLimit HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                               const Loop *L, bool isSigned, bool IsSubExpr);
+    ExitLimit HowManyGreaterThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                  const Loop *L, bool isSigned, bool IsSubExpr);
+
+    /// Return a predecessor of BB (which may not be an immediate predecessor)
+    /// which has exactly one successor from which BB is reachable, or null if
+    /// no such block is found.
+    std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>
+    getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
+
+    /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
+    /// whenever the given FoundCondValue value evaluates to true.
+    bool isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
+                       const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                       Value *FoundCondValue,
+                       bool Inverse);
+
+    /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
+    /// whenever the condition described by FoundPred, FoundLHS, FoundRHS is
+    /// true.
+    bool isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS,
+                       const SCEV *RHS, ICmpInst::Predicate FoundPred,
+                       const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
+    /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
+    /// true.
+    bool isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
+                               const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                               const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
+    /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
+    /// true.
+    bool isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                     const SCEV *FoundLHS,
+                                     const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
+    /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
+    /// true.  Utility function used by isImpliedCondOperands.
+    bool isImpliedCondOperandsViaRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                        const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                        const SCEV *FoundLHS,
+                                        const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
+    /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
+    /// true.
+    ///
+    /// This routine tries to rule out certain kinds of integer overflow, and
+    /// then tries to reason about arithmetic properties of the predicates.
+    bool isImpliedCondOperandsViaNoOverflow(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                            const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                            const SCEV *FoundLHS,
+                                            const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// If we know that the specified Phi is in the header of its containing
+    /// loop, we know the loop executes a constant number of times, and the PHI
+    /// node is just a recurrence involving constants, fold it.
     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& BEs,
                                                 const Loop *L);
 
-    /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within
-    /// the indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
-    /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue itself.
-    SCEVHandle getSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+    /// Test if the given expression is known to satisfy the condition described
+    /// by Pred and the known constant ranges of LHS and RHS.
+    ///
+    bool isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                    const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// Drop memoized information computed for S.
+    void forgetMemoizedResults(const SCEV *S);
+
+    /// Return an existing SCEV for V if there is one, otherwise return nullptr.
+    const SCEV *getExistingSCEV(Value *V);
+
+    /// Return false iff given SCEV contains a SCEVUnknown with NULL value-
+    /// pointer.
+    bool checkValidity(const SCEV *S) const;
 
-    /// forgetLoopPHIs - Delete the memoized SCEVs associated with the
-    /// PHI nodes in the given loop. This is used when the trip count of
-    /// the loop may have changed.
-    void forgetLoopPHIs(const Loop *L);
+    /// Return true if `ExtendOpTy`({`Start`,+,`Step`}) can be proved to be
+    /// equal to {`ExtendOpTy`(`Start`),+,`ExtendOpTy`(`Step`)}.  This is
+    /// equivalent to proving no signed (resp. unsigned) wrap in
+    /// {`Start`,+,`Step`} if `ExtendOpTy` is `SCEVSignExtendExpr`
+    /// (resp. `SCEVZeroExtendExpr`).
+    ///
+    template<typename ExtendOpTy>
+    bool proveNoWrapByVaryingStart(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
+                                   const Loop *L);
+
+    bool isMonotonicPredicateImpl(const SCEVAddRecExpr *LHS,
+                                  ICmpInst::Predicate Pred, bool &Increasing);
+
+    /// Return true if, for all loop invariant X, the predicate "LHS `Pred` X"
+    /// is monotonically increasing or decreasing.  In the former case set
+    /// `Increasing` to true and in the latter case set `Increasing` to false.
+    ///
+    /// A predicate is said to be monotonically increasing if may go from being
+    /// false to being true as the loop iterates, but never the other way
+    /// around.  A predicate is said to be monotonically decreasing if may go
+    /// from being true to being false as the loop iterates, but never the other
+    /// way around.
+    bool isMonotonicPredicate(const SCEVAddRecExpr *LHS,
+                              ICmpInst::Predicate Pred, bool &Increasing);
+
+    // Return SCEV no-wrap flags that can be proven based on reasoning
+    // about how poison produced from no-wrap flags on this value
+    // (e.g. a nuw add) would trigger undefined behavior on overflow.
+    SCEV::NoWrapFlags getNoWrapFlagsFromUB(const Value *V);
 
   public:
-    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    ScalarEvolution();
-
-    /// isSCEVable - Test if values of the given type are analyzable within
-    /// the SCEV framework. This primarily includes integer types, and it
-    /// can optionally include pointer types if the ScalarEvolution class
-    /// has access to target-specific information.
-    bool isSCEVable(const Type *Ty) const;
-
-    /// getTypeSizeInBits - Return the size in bits of the specified type,
-    /// for which isSCEVable must return true.
-    uint64_t getTypeSizeInBits(const Type *Ty) const;
-
-    /// getEffectiveSCEVType - Return a type with the same bitwidth as
-    /// the given type and which represents how SCEV will treat the given
-    /// type, for which isSCEVable must return true. For pointer types,
-    /// this is the pointer-sized integer type.
-    const Type *getEffectiveSCEVType(const Type *Ty) const;
-
-    /// getSCEV - Return a SCEV expression handle for the full generality of the
-    /// specified expression.
-    SCEVHandle getSCEV(Value *V);
-
-    SCEVHandle getConstant(ConstantInt *V);
-    SCEVHandle getConstant(const APInt& Val);
-    SCEVHandle getTruncateExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-    SCEVHandle getZeroExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-    SCEVHandle getSignExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-    SCEVHandle getAddExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops);
-    SCEVHandle getAddExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
+    ScalarEvolution(Function &F, TargetLibraryInfo &TLI, AssumptionCache &AC,
+                    DominatorTree &DT, LoopInfo &LI);
+    ~ScalarEvolution();
+    ScalarEvolution(ScalarEvolution &&Arg);
+
+    LLVMContext &getContext() const { return F.getContext(); }
+
+    /// Test if values of the given type are analyzable within the SCEV
+    /// framework. This primarily includes integer types, and it can optionally
+    /// include pointer types if the ScalarEvolution class has access to
+    /// target-specific information.
+    bool isSCEVable(Type *Ty) const;
+
+    /// Return the size in bits of the specified type, for which isSCEVable must
+    /// return true.
+    uint64_t getTypeSizeInBits(Type *Ty) const;
+
+    /// Return a type with the same bitwidth as the given type and which
+    /// represents how SCEV will treat the given type, for which isSCEVable must
+    /// return true. For pointer types, this is the pointer-sized integer type.
+    Type *getEffectiveSCEVType(Type *Ty) const;
+
+    /// Return a SCEV expression for the full generality of the specified
+    /// expression.
+    const SCEV *getSCEV(Value *V);
+
+    const SCEV *getConstant(ConstantInt *V);
+    const SCEV *getConstant(const APInt& Val);
+    const SCEV *getConstant(Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned = false);
+    const SCEV *getTruncateExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getZeroExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getSignExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getAnyExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
       Ops.push_back(LHS);
       Ops.push_back(RHS);
-      return getAddExpr(Ops);
+      return getAddExpr(Ops, Flags);
     }
-    SCEVHandle getAddExpr(const SCEVHandle &Op0, const SCEVHandle &Op1,
-                          const SCEVHandle &Op2) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1, const SCEV *Op2,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
+      SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
       Ops.push_back(Op0);
       Ops.push_back(Op1);
       Ops.push_back(Op2);
-      return getAddExpr(Ops);
+      return getAddExpr(Ops, Flags);
     }
-    SCEVHandle getMulExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops);
-    SCEVHandle getMulExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
+    const SCEV *getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
+    const SCEV *getMulExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap)
+    {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
       Ops.push_back(LHS);
       Ops.push_back(RHS);
-      return getMulExpr(Ops);
+      return getMulExpr(Ops, Flags);
     }
-    SCEVHandle getUDivExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-    SCEVHandle getAddRecExpr(const SCEVHandle &Start, const SCEVHandle &Step,
-                             const Loop *L);
-    SCEVHandle getAddRecExpr(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
-                             const Loop *L);
-    SCEVHandle getAddRecExpr(const std::vector<SCEVHandle> &Operands,
-                             const Loop *L) {
-      std::vector<SCEVHandle> NewOp(Operands);
-      return getAddRecExpr(NewOp, L);
+    const SCEV *getMulExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1, const SCEV *Op2,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
+      SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
+      Ops.push_back(Op0);
+      Ops.push_back(Op1);
+      Ops.push_back(Op2);
+      return getMulExpr(Ops, Flags);
+    }
+    const SCEV *getUDivExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUDivExactExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
+                              const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags);
+    const SCEV *getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags) {
+      SmallVector<const SCEV *, 4> NewOp(Operands.begin(), Operands.end());
+      return getAddRecExpr(NewOp, L, Flags);
     }
-    SCEVHandle getSMaxExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-    SCEVHandle getSMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Operands);
-    SCEVHandle getUMaxExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-    SCEVHandle getUMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Operands);
-    SCEVHandle getUnknown(Value *V);
-    SCEVHandle getCouldNotCompute();
+    /// \brief Returns an expression for a GEP
+    ///
+    /// \p PointeeType The type used as the basis for the pointer arithmetics
+    /// \p BaseExpr The expression for the pointer operand.
+    /// \p IndexExprs The expressions for the indices.
+    /// \p InBounds Whether the GEP is in bounds.
+    const SCEV *getGEPExpr(Type *PointeeType, const SCEV *BaseExpr,
+                           const SmallVectorImpl<const SCEV *> &IndexExprs,
+                           bool InBounds = false);
+    const SCEV *getSMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
+    const SCEV *getUMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
+    const SCEV *getSMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUnknown(Value *V);
+    const SCEV *getCouldNotCompute();
+
+    /// \brief Return a SCEV for the constant 0 of a specific type.
+    const SCEV *getZero(Type *Ty) { return getConstant(Ty, 0); }
+
+    /// \brief Return a SCEV for the constant 1 of a specific type.
+    const SCEV *getOne(Type *Ty) { return getConstant(Ty, 1); }
+
+    /// Return an expression for sizeof AllocTy that is type IntTy
+    ///
+    const SCEV *getSizeOfExpr(Type *IntTy, Type *AllocTy);
 
-    /// getNegativeSCEV - Return the SCEV object corresponding to -V.
+    /// Return an expression for offsetof on the given field with type IntTy
     ///
-    SCEVHandle getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V);
+    const SCEV *getOffsetOfExpr(Type *IntTy, StructType *STy, unsigned FieldNo);
 
-    /// getNotSCEV - Return the SCEV object corresponding to ~V.
+    /// Return the SCEV object corresponding to -V.
     ///
-    SCEVHandle getNotSCEV(const SCEVHandle &V);
+    const SCEV *getNegativeSCEV(const SCEV *V,
+                                SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
 
-    /// getMinusSCEV - Return LHS-RHS.
+    /// Return the SCEV object corresponding to ~V.
+    ///
+    const SCEV *getNotSCEV(const SCEV *V);
+
+    /// Return LHS-RHS.  Minus is represented in SCEV as A+B*-1.
+    const SCEV *getMinusSCEV(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                             SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
+
+    /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
+    /// specified type.  If the type must be extended, it is zero extended.
+    const SCEV *getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
+    /// specified type.  If the type must be extended, it is sign extended.
+    const SCEV *getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
+    /// specified type.  If the type must be extended, it is zero extended.  The
+    /// conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrZeroExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
+    /// specified type.  If the type must be extended, it is sign extended.  The
+    /// conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrSignExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
+    /// specified type. If the type must be extended, it is extended with
+    /// unspecified bits. The conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrAnyExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
+    /// specified type.  The conversion must not be widening.
+    const SCEV *getTruncateOrNoop(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// Promote the operands to the wider of the types using zero-extension, and
+    /// then perform a umax operation with them.
+    const SCEV *getUMaxFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
+                                           const SCEV *RHS);
+
+    /// Promote the operands to the wider of the types using zero-extension, and
+    /// then perform a umin operation with them.
+    const SCEV *getUMinFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
+                                           const SCEV *RHS);
+
+    /// Transitively follow the chain of pointer-type operands until reaching a
+    /// SCEV that does not have a single pointer operand. This returns a
+    /// SCEVUnknown pointer for well-formed pointer-type expressions, but corner
+    /// cases do exist.
+    const SCEV *getPointerBase(const SCEV *V);
+
+    /// Return a SCEV expression for the specified value at the specified scope
+    /// in the program.  The L value specifies a loop nest to evaluate the
+    /// expression at, where null is the top-level or a specified loop is
+    /// immediately inside of the loop.
+    ///
+    /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
+    /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
+    ///
+    /// In the case that a relevant loop exit value cannot be computed, the
+    /// original value V is returned.
+    const SCEV *getSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// This is a convenience function which does getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
+    const SCEV *getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
+
+    /// Test whether entry to the loop is protected by a conditional between LHS
+    /// and RHS.  This is used to help avoid max expressions in loop trip
+    /// counts, and to eliminate casts.
+    bool isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
+                                  const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// Test whether the backedge of the loop is protected by a conditional
+    /// between LHS and RHS.  This is used to to eliminate casts.
+    bool isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// \brief Returns the maximum trip count of the loop if it is a single-exit
+    /// loop and we can compute a small maximum for that loop.
+    ///
+    /// Implemented in terms of the \c getSmallConstantTripCount overload with
+    /// the single exiting block passed to it. See that routine for details.
+    unsigned getSmallConstantTripCount(Loop *L);
+
+    /// Returns the maximum trip count of this loop as a normal unsigned
+    /// value. Returns 0 if the trip count is unknown or not constant. This
+    /// "trip count" assumes that control exits via ExitingBlock. More
+    /// precisely, it is the number of times that control may reach ExitingBlock
+    /// before taking the branch. For loops with multiple exits, it may not be
+    /// the number times that the loop header executes if the loop exits
+    /// prematurely via another branch.
+    unsigned getSmallConstantTripCount(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// \brief Returns the largest constant divisor of the trip count of the
+    /// loop if it is a single-exit loop and we can compute a small maximum for
+    /// that loop.
+    ///
+    /// Implemented in terms of the \c getSmallConstantTripMultiple overload with
+    /// the single exiting block passed to it. See that routine for details.
+    unsigned getSmallConstantTripMultiple(Loop *L);
+
+    /// 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!). As explained in the comments
+    /// for getSmallConstantTripCount, this assumes that control exits the loop
+    /// via ExitingBlock.
+    unsigned getSmallConstantTripMultiple(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// Get the expression for the number of loop iterations for which this loop
+    /// is guaranteed not to exit via ExitingBlock. Otherwise return
+    /// SCEVCouldNotCompute.
+    const SCEV *getExitCount(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// If the specified loop has a predictable backedge-taken count, return it,
+    /// otherwise return a SCEVCouldNotCompute object. The backedge-taken count
+    /// is the number of times the loop header will be branched to from within
+    /// the loop. This is one less than the trip count of the loop, since it
+    /// doesn't count the first iteration, when the header is branched to from
+    /// outside the loop.
+    ///
+    /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
+    /// loop-invariant backedge-taken count (see
+    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
     ///
-    SCEVHandle getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS,
-                            const SCEVHandle &RHS);
+    const SCEV *getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
-    /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
-    /// of the input value to the specified type.  If the type must be
-    /// extended, it is zero extended.
-    SCEVHandle getTruncateOrZeroExtend(const SCEVHandle &V, const Type *Ty);
+    /// Similar to getBackedgeTakenCount, except return the least SCEV value
+    /// that is known never to be less than the actual backedge taken count.
+    const SCEV *getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
-    /// getTruncateOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
-    /// of the input value to the specified type.  If the type must be
-    /// extended, it is sign extended.
-    SCEVHandle getTruncateOrSignExtend(const SCEVHandle &V, const Type *Ty);
+    /// Return true if the specified loop has an analyzable loop-invariant
+    /// backedge-taken count.
+    bool hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// This method should be called by the client when it has changed a loop in
+    /// a way that may effect ScalarEvolution's ability to compute a trip count,
+    /// or if the loop is deleted.  This call is potentially expensive for large
+    /// loop bodies.
+    void forgetLoop(const Loop *L);
 
-    /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
-    /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
-    SCEVHandle getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty);
+    /// This method should be called by the client when it has changed a value
+    /// in a way that may effect its value, or which may disconnect it from a
+    /// def-use chain linking it to a loop.
+    void forgetValue(Value *V);
 
-    /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
-    /// computed.
-    bool hasSCEV(Value *V) const;
+    /// \brief Called when the client has changed the disposition of values in
+    /// this loop.
+    ///
+    /// We don't have a way to invalidate per-loop dispositions. Clear and
+    /// recompute is simpler.
+    void forgetLoopDispositions(const Loop *L) { LoopDispositions.clear(); }
 
-    /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
-    /// the specified value.
-    void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H);
+    /// Determine the minimum number of zero bits that S is guaranteed to end in
+    /// (at every loop iteration).  It is, at the same time, the minimum number
+    /// of times S is divisible by 2.  For example, given {4,+,8} it returns 2.
+    /// If S is guaranteed to be 0, it returns the bitwidth of S.
+    uint32_t GetMinTrailingZeros(const SCEV *S);
 
-    /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression handle for the specified value
-    /// at the specified scope in the program.  The L value specifies a loop
-    /// nest to evaluate the expression at, where null is the top-level or a
-    /// specified loop is immediately inside of the loop.
+    /// Determine the unsigned range for a particular SCEV.
     ///
-    /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
-    /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
+    ConstantRange getUnsignedRange(const SCEV *S) {
+      return getRange(S, HINT_RANGE_UNSIGNED);
+    }
+
+    /// Determine the signed range for a particular SCEV.
     ///
-    /// If this value is not computable at this scope, a SCEVCouldNotCompute
-    /// object is returned.
-    SCEVHandle getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
+    ConstantRange getSignedRange(const SCEV *S) {
+      return getRange(S, HINT_RANGE_SIGNED);
+    }
 
-    /// isLoopGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected by
-    /// a conditional between LHS and RHS.  This is used to help avoid max
-    /// expressions in loop trip counts.
-    bool isLoopGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
-                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    /// Test if the given expression is known to be negative.
+    ///
+    bool isKnownNegative(const SCEV *S);
 
-    /// getBackedgeTakenCount - If the specified loop has a predictable
-    /// backedge-taken count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute
-    /// object. The backedge-taken count is the number of times the loop header
-    /// will be branched to from within the loop. This is one less than the
-    /// trip count of the loop, since it doesn't count the first iteration,
-    /// when the header is branched to from outside the loop.
+    /// Test if the given expression is known to be positive.
     ///
-    /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
-    /// loop-invariant backedge-taken count (see
-    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
+    bool isKnownPositive(const SCEV *S);
+
+    /// Test if the given expression is known to be non-negative.
     ///
-    SCEVHandle getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+    bool isKnownNonNegative(const SCEV *S);
 
-    /// getMaxBackedgeTakenCount - Similar to getBackedgeTakenCount, except
-    /// return the least SCEV value that is known never to be less than the
-    /// actual backedge taken count.
-    SCEVHandle getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+    /// Test if the given expression is known to be non-positive.
+    ///
+    bool isKnownNonPositive(const SCEV *S);
 
-    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount - Return true if the specified loop
-    /// has an analyzable loop-invariant backedge-taken count.
-    bool hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+    /// Test if the given expression is known to be non-zero.
+    ///
+    bool isKnownNonZero(const SCEV *S);
 
-    /// forgetLoopBackedgeTakenCount - This method should be called by the
-    /// client when it has changed a loop in a way that may effect
-    /// ScalarEvolution's ability to compute a trip count, or if the loop
-    /// is deleted.
-    void forgetLoopBackedgeTakenCount(const Loop *L);
-
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
-    virtual void releaseMemory();
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
-    void print(raw_ostream &OS, const Module* = 0) const;
-    virtual void print(std::ostream &OS, const Module* = 0) const;
-    void print(std::ostream *OS, const Module* M = 0) const {
-      if (OS) print(*OS, M);
-    }
+    /// Test if the given expression is known to satisfy the condition described
+    /// by Pred, LHS, and RHS.
+    ///
+    bool isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
+                          const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// Return true if the result of the predicate LHS `Pred` RHS is loop
+    /// invariant with respect to L.  Set InvariantPred, InvariantLHS and
+    /// InvariantLHS so that InvariantLHS `InvariantPred` InvariantRHS is the
+    /// loop invariant form of LHS `Pred` RHS.
+    bool isLoopInvariantPredicate(ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS,
+                                  const SCEV *RHS, const Loop *L,
+                                  ICmpInst::Predicate &InvariantPred,
+                                  const SCEV *&InvariantLHS,
+                                  const SCEV *&InvariantRHS);
+
+    /// Simplify LHS and RHS in a comparison with predicate Pred. Return true
+    /// iff any changes were made. If the operands are provably equal or
+    /// unequal, LHS and RHS are set to the same value and Pred is set to either
+    /// ICMP_EQ or ICMP_NE.
+    ///
+    bool SimplifyICmpOperands(ICmpInst::Predicate &Pred,
+                              const SCEV *&LHS,
+                              const SCEV *&RHS,
+                              unsigned Depth = 0);
+
+    /// Return the "disposition" of the given SCEV with respect to the given
+    /// loop.
+    LoopDisposition getLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// Return true if the value of the given SCEV is unchanging in the
+    /// specified loop.
+    bool isLoopInvariant(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// Return true if the given SCEV changes value in a known way in the
+    /// specified loop.  This property being true implies that the value is
+    /// variant in the loop AND that we can emit an expression to compute the
+    /// value of the expression at any particular loop iteration.
+    bool hasComputableLoopEvolution(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// Return the "disposition" of the given SCEV with respect to the given
+    /// block.
+    BlockDisposition getBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// Return true if elements that makes up the given SCEV dominate the
+    /// specified basic block.
+    bool dominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// Return true if elements that makes up the given SCEV properly dominate
+    /// the specified basic block.
+    bool properlyDominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// Test whether the given SCEV has Op as a direct or indirect operand.
+    bool hasOperand(const SCEV *S, const SCEV *Op) const;
+
+    /// Return the size of an element read or written by Inst.
+    const SCEV *getElementSize(Instruction *Inst);
+
+    /// Compute the array dimensions Sizes from the set of Terms extracted from
+    /// the memory access function of this SCEVAddRecExpr.
+    void findArrayDimensions(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms,
+                             SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes,
+                             const SCEV *ElementSize) const;
+
+    void print(raw_ostream &OS) const;
+    void verify() const;
+
+    /// Collect parametric terms occurring in step expressions.
+    void collectParametricTerms(const SCEV *Expr,
+                                SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms);
+
+
+
+    /// Return in Subscripts the access functions for each dimension in Sizes.
+    void computeAccessFunctions(const SCEV *Expr,
+                                SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
+                                SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes);
+
+    /// Split this SCEVAddRecExpr into two vectors of SCEVs representing the
+    /// subscripts and sizes of an array access.
+    ///
+    /// The delinearization is a 3 step process: the first two steps compute the
+    /// sizes of each subscript and the third step computes the access functions
+    /// for the delinearized array:
+    ///
+    /// 1. Find the terms in the step functions
+    /// 2. Compute the array size
+    /// 3. Compute the access function: divide the SCEV by the array size
+    ///    starting with the innermost dimensions found in step 2. The Quotient
+    ///    is the SCEV to be divided in the next step of the recursion. The
+    ///    Remainder is the subscript of the innermost dimension. Loop over all
+    ///    array dimensions computed in step 2.
+    ///
+    /// To compute a uniform array size for several memory accesses to the same
+    /// object, one can collect in step 1 all the step terms for all the memory
+    /// accesses, and compute in step 2 a unique array shape. This guarantees
+    /// that the array shape will be the same across all memory accesses.
+    ///
+    /// FIXME: We could derive the result of steps 1 and 2 from a description of
+    /// the array shape given in metadata.
+    ///
+    /// Example:
+    ///
+    /// A[][n][m]
+    ///
+    /// for i
+    ///   for j
+    ///     for k
+    ///       A[j+k][2i][5i] =
+    ///
+    /// The initial SCEV:
+    ///
+    /// A[{{{0,+,2*m+5}_i, +, n*m}_j, +, n*m}_k]
+    ///
+    /// 1. Find the different terms in the step functions:
+    /// -> [2*m, 5, n*m, n*m]
+    ///
+    /// 2. Compute the array size: sort and unique them
+    /// -> [n*m, 2*m, 5]
+    /// find the GCD of all the terms = 1
+    /// divide by the GCD and erase constant terms
+    /// -> [n*m, 2*m]
+    /// GCD = m
+    /// divide by GCD -> [n, 2]
+    /// remove constant terms
+    /// -> [n]
+    /// size of the array is A[unknown][n][m]
+    ///
+    /// 3. Compute the access function
+    /// a. Divide {{{0,+,2*m+5}_i, +, n*m}_j, +, n*m}_k by the innermost size m
+    /// Quotient: {{{0,+,2}_i, +, n}_j, +, n}_k
+    /// Remainder: {{{0,+,5}_i, +, 0}_j, +, 0}_k
+    /// The remainder is the subscript of the innermost array dimension: [5i].
+    ///
+    /// b. Divide Quotient: {{{0,+,2}_i, +, n}_j, +, n}_k by next outer size n
+    /// Quotient: {{{0,+,0}_i, +, 1}_j, +, 1}_k
+    /// Remainder: {{{0,+,2}_i, +, 0}_j, +, 0}_k
+    /// The Remainder is the subscript of the next array dimension: [2i].
+    ///
+    /// The subscript of the outermost dimension is the Quotient: [j+k].
+    ///
+    /// Overall, we have: A[][n][m], and the access function: A[j+k][2i][5i].
+    void delinearize(const SCEV *Expr,
+                     SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
+                     SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes,
+                     const SCEV *ElementSize);
+
+  private:
+    /// Compute the backedge taken count knowing the interval difference, the
+    /// stride and presence of the equality in the comparison.
+    const SCEV *computeBECount(const SCEV *Delta, const SCEV *Stride,
+                               bool Equality);
+
+    /// Verify if an linear IV with positive stride can overflow when in a
+    /// less-than comparison, knowing the invariant term of the comparison,
+    /// the stride and the knowledge of NSW/NUW flags on the recurrence.
+    bool doesIVOverflowOnLT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
+                            bool IsSigned, bool NoWrap);
+
+    /// Verify if an linear IV with negative stride can overflow when in a
+    /// greater-than comparison, knowing the invariant term of the comparison,
+    /// the stride and the knowledge of NSW/NUW flags on the recurrence.
+    bool doesIVOverflowOnGT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
+                            bool IsSigned, bool NoWrap);
+
+  private:
+    FoldingSet<SCEV> UniqueSCEVs;
+    BumpPtrAllocator SCEVAllocator;
+
+    /// The head of a linked list of all SCEVUnknown values that have been
+    /// allocated. This is used by releaseMemory to locate them all and call
+    /// their destructors.
+    SCEVUnknown *FirstUnknown;
+  };
+
+  /// \brief Analysis pass that exposes the \c ScalarEvolution for a function.
+  class ScalarEvolutionAnalysis {
+    static char PassID;
+
+  public:
+    typedef ScalarEvolution Result;
+
+    /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
+    static void *ID() { return (void *)&PassID; }
+
+    /// \brief Provide a name for the analysis for debugging and logging.
+    static StringRef name() { return "ScalarEvolutionAnalysis"; }
+
+    ScalarEvolution run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
+  };
+
+  /// \brief Printer pass for the \c ScalarEvolutionAnalysis results.
+  class ScalarEvolutionPrinterPass {
+    raw_ostream &OS;
+
+  public:
+    explicit ScalarEvolutionPrinterPass(raw_ostream &OS) : OS(OS) {}
+    PreservedAnalyses run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
+
+    static StringRef name() { return "ScalarEvolutionPrinterPass"; }
+  };
+
+  class ScalarEvolutionWrapperPass : public FunctionPass {
+    std::unique_ptr<ScalarEvolution> SE;
+
+  public:
+    static char ID;
+
+    ScalarEvolutionWrapperPass();
+
+    ScalarEvolution &getSE() { return *SE; }
+    const ScalarEvolution &getSE() const { return *SE; }
+
+    bool runOnFunction(Function &F) override;
+    void releaseMemory() override;
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
+    void print(raw_ostream &OS, const Module * = nullptr) const override;
+    void verifyAnalysis() const override;
   };
 }