Fix function names in comments. Thanks Duncan!
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolution.h
index 37b1dc0ddd81f0015a18bbb98bd5700a51367f34..d1bd3c871feffddd6aa650d2a84ba1b0f683c8d2 100644 (file)
 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
 
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
-#include "llvm/Support/DataTypes.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/System/DataTypes.h"
 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
-#include <iosfwd>
+#include "llvm/Support/Allocator.h"
+#include "llvm/Support/ConstantRange.h"
+#include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include <map>
 
 namespace llvm {
   class APInt;
+  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 LLVMContext;
+  class Loop;
+  class LoopInfo;
+  class Operator;
+
+  /// 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 FastFoldingSetNode {
+    // The SCEV baseclass this node corresponds to
+    const unsigned short SCEVType;
 
+  protected:
+    /// SubclassData - This field is initialized to zero and may be used in
+    /// subclasses to store miscelaneous information.
+    unsigned short SubclassData;
+
+  private:
     SCEV(const SCEV &);            // DO NOT IMPLEMENT
     void operator=(const SCEV &);  // DO NOT IMPLEMENT
   protected:
     virtual ~SCEV();
   public:
-    explicit SCEV(unsigned SCEVTy) : SCEVType(SCEVTy), RefCount(0) {}
+    explicit SCEV(const FoldingSetNodeID &ID, unsigned SCEVTy) :
+      FastFoldingSetNode(ID), SCEVType(SCEVTy), SubclassData(0) {}
 
     unsigned getSCEVType() const { return SCEVType; }
 
@@ -77,26 +87,31 @@ namespace llvm {
     ///
     bool isZero() 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;
+    /// isOne - Return true if the expression is a constant one.
+    ///
+    bool isOne() const;
+
+    /// isAllOnesValue - Return true if the expression is a constant
+    /// all-ones value.
+    ///
+    bool isAllOnesValue() const;
+
+    /// hasOperand - Test whether this SCEV has Op as a direct or
+    /// indirect operand.
+    virtual bool hasOperand(const SCEV *Op) 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;
 
+    /// properlyDominates - Return true if elements that makes up this SCEV
+    /// properly dominate the specified basic block.
+    virtual bool properlyDominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const = 0;
+
     /// 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); }
 
     /// dump - This method is used for debugging.
     ///
@@ -108,11 +123,6 @@ namespace llvm {
     return OS;
   }
 
-  inline std::ostream &operator<<(std::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.
@@ -120,95 +130,44 @@ namespace llvm {
   /// 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 hasOperand(const SCEV *Op) const;
 
     virtual bool dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
       return true;
     }
 
+    virtual bool properlyDominates(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);
-  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; }
-
-    bool operator==(const SCEV *RHS) const { return S == RHS; }
-    bool operator!=(const SCEV *RHS) const { return S != RHS; }
-
-    const SCEVHandle &operator=(SCEV *RHS) {
-      if (S != RHS) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS;
-        S->addRef();
-      }
-      return *this;
-    }
-
-    const SCEVHandle &operator=(const SCEVHandle &RHS) {
-      if (S != RHS.S) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS.S;
-        S->addRef();
-      }
-      return *this;
-    }
-  };
-
-  template<typename From> struct simplify_type;
-  template<> struct simplify_type<const SCEVHandle> {
-    typedef const SCEV* SimpleType;
-    static SimpleType getSimplifiedValue(const SCEVHandle &Node) {
-      return Node;
-    }
-  };
-  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 {
+    /// 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);
+    public:
+      SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *SE = 0);
+    };
+
     friend class SCEVCallbackVH;
+    friend class SCEVExpander;
 
     /// F - The function we are analyzing.
     ///
@@ -222,13 +181,17 @@ namespace llvm {
     ///
     TargetData *TD;
 
-    /// UnknownValue - This SCEV is used to represent unknown trip counts and
-    /// things.
-    SCEVHandle UnknownValue;
+    /// DT - The dominator tree.
+    ///
+    DominatorTree *DT;
+
+    /// CouldNotCompute - This SCEV is used to represent unknown trip
+    /// counts and things.
+    SCEVCouldNotCompute CouldNotCompute;
 
     /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
     ///
-    std::map<SCEVCallbackVH, SCEVHandle> Scalars;
+    std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *> Scalars;
 
     /// BackedgeTakenInfo - Information about the backedge-taken count
     /// of a loop. This currently inclues an exact count and a maximum count.
@@ -236,19 +199,16 @@ namespace llvm {
     struct BackedgeTakenInfo {
       /// Exact - An expression indicating the exact backedge-taken count of
       /// the loop if it is known, or a SCEVCouldNotCompute otherwise.
-      SCEVHandle Exact;
+      const SCEV *Exact;
 
-      /// Exact - An expression indicating the least maximum backedge-taken
+      /// Max - An expression indicating the least maximum backedge-taken
       /// count of the loop that is known, or a SCEVCouldNotCompute.
-      SCEVHandle Max;
-
-      /*implicit*/ BackedgeTakenInfo(SCEVHandle exact) :
-        Exact(exact), Max(exact) {}
+      const SCEV *Max;
 
       /*implicit*/ BackedgeTakenInfo(const SCEV *exact) :
         Exact(exact), Max(exact) {}
 
-      BackedgeTakenInfo(SCEVHandle exact, SCEVHandle max) :
+      BackedgeTakenInfo(const SCEV *exact, const SCEV *max) :
         Exact(exact), Max(max) {}
 
       /// hasAnyInfo - Test whether this BackedgeTakenInfo contains any
@@ -271,30 +231,42 @@ namespace llvm {
     /// exit value.
     std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
 
-    /// ValuesAtScopes - This map contains entries for all the instructions
-    /// that we attempt to compute getSCEVAtScope information for without
-    /// using SCEV techniques, which can be expensive.
-    std::map<Instruction *, std::map<const Loop *, Constant *> > ValuesAtScopes;
+    /// ValuesAtScopes - This map contains entries for all the expressions
+    /// that we attempt to compute getSCEVAtScope information for, which can
+    /// be expensive in extreme cases.
+    std::map<const SCEV *,
+             std::map<const Loop *, const SCEV *> > ValuesAtScopes;
 
     /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
     /// Analyze the expression.
-    SCEVHandle createSCEV(Value *V);
+    const SCEV *createSCEV(Value *V);
 
     /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
     /// SCEVs.
-    SCEVHandle createNodeForPHI(PHINode *PN);
+    const SCEV *createNodeForPHI(PHINode *PN);
 
     /// createNodeForGEP - Provide the special handling we need to analyze GEP
     /// SCEVs.
-    SCEVHandle createNodeForGEP(User *GEP);
+    const SCEV *createNodeForGEP(GEPOperator *GEP);
 
-    /// 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);
+    /// computeSCEVAtScope - Implementation code for getSCEVAtScope; called
+    /// at most once for each SCEV+Loop pair.
+    ///
+    const SCEV *computeSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// ForgetSymbolicValue - This looks up computed SCEV values for all
+    /// instructions that depend on the given instruction and removes them from
+    /// the Scalars map if they reference SymName. This is used during PHI
+    /// resolution.
+    void ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName);
+
+    /// getBECount - Subtract the end and start values and divide by the step,
+    /// rounding up, to get the number of times the backedge is executed. Return
+    /// CouldNotCompute if an intermediate computation overflows.
+    const SCEV *getBECount(const SCEV *Start,
+                           const SCEV *End,
+                           const SCEV *Step,
+                           bool NoWrap);
 
     /// getBackedgeTakenInfo - Return the BackedgeTakenInfo for the given
     /// loop, lazily computing new values if the loop hasn't been analyzed
@@ -305,44 +277,95 @@ namespace llvm {
     /// loop will iterate.
     BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
+    /// ComputeBackedgeTakenCountFromExit - Compute the number of times the
+    /// backedge of the specified loop will execute if it exits via the
+    /// specified block.
+    BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCountFromExit(const Loop *L,
+                                                      BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond - 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.
+    BackedgeTakenInfo
+      ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(const Loop *L,
+                                            Value *ExitCond,
+                                            BasicBlock *TBB,
+                                            BasicBlock *FBB);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp - 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.
+    BackedgeTakenInfo
+      ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(const Loop *L,
+                                                ICmpInst *ExitCond,
+                                                BasicBlock *TBB,
+                                                BasicBlock *FBB);
+
     /// ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount - Given an exit condition
-    /// of 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
-    SCEVHandle
+    /// of 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the
+    /// backedge-taken count.
+    const SCEV *
       ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(LoadInst *LI,
                                                    Constant *RHS,
                                                    const Loop *L,
                                                    ICmpInst::Predicate p);
 
-    /// ComputeBackedgeTakenCountExhaustively - If the trip is known to execute
+    /// ComputeBackedgeTakenCountExhaustively - 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 trip count of the loop, return UnknownValue.
-    SCEVHandle ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond,
-                                                     bool ExitWhen);
+    /// evaluate the backedge-taken count of the loop, return CouldNotCompute.
+    const SCEV *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);
+    /// CouldNotCompute.
+    const SCEV *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);
+    /// CouldNotCompute.
+    const SCEV *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.
+    /// CouldNotCompute. isSigned specifies whether the less-than is signed.
     BackedgeTakenInfo HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
                                        const Loop *L, bool isSigned);
 
+    /// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
+    /// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
+    BasicBlock *getLoopPredecessor(const Loop *L);
+
     /// 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);
 
+    /// isImpliedCond - Test whether the condition described by Pred, LHS,
+    /// and RHS is true whenever the given Cond value evaluates to true.
+    bool isImpliedCond(Value *Cond, ICmpInst::Predicate Pred,
+                       const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                       bool Inverse);
+
+    /// isImpliedCondOperands - Test whether the condition described by Pred,
+    /// LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred, FoundLHS,
+    /// and FoundRHS is true.
+    bool isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
+                               const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                               const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// isImpliedCondOperandsHelper - Test whether the condition described by
+    /// Pred, LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred,
+    /// FoundLHS, and FoundRHS is true.
+    bool isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                     const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
     /// 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
@@ -350,15 +373,12 @@ namespace llvm {
     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& BEs,
                                                 const Loop *L);
 
-    /// 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);
-
   public:
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
     ScalarEvolution();
 
+    LLVMContext &getContext() const { return F->getContext(); }
+
     /// 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
@@ -375,90 +395,143 @@ namespace llvm {
     /// 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
+    /// getSCEV - Return a SCEV expression 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;
+    const SCEV *getSCEV(Value *V);
+
+    const SCEV *getConstant(ConstantInt *V);
+    const SCEV *getConstant(const APInt& Val);
+    const SCEV *getConstant(const Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned = false);
+    const SCEV *getTruncateExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getZeroExtendExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getSignExtendExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getAnyExtendExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                           bool HasNUW = false, bool HasNSW = false);
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                           bool HasNUW = false, bool HasNSW = false) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
       Ops.push_back(LHS);
       Ops.push_back(RHS);
-      return getAddExpr(Ops);
+      return getAddExpr(Ops, HasNUW, HasNSW);
     }
-    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,
+                           bool HasNUW = false, bool HasNSW = false) {
+      SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
       Ops.push_back(Op0);
       Ops.push_back(Op1);
       Ops.push_back(Op2);
-      return getAddExpr(Ops);
+      return getAddExpr(Ops, HasNUW, HasNSW);
     }
-    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,
+                           bool HasNUW = false, bool HasNSW = false);
+    const SCEV *getMulExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                           bool HasNUW = false, bool HasNSW = false) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
       Ops.push_back(LHS);
       Ops.push_back(RHS);
-      return getMulExpr(Ops);
+      return getMulExpr(Ops, HasNUW, HasNSW);
     }
-    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 *getUDivExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
+                              const Loop *L,
+                              bool HasNUW = false, bool HasNSW = false);
+    const SCEV *getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L,
+                              bool HasNUW = false, bool HasNSW = false);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L,
+                              bool HasNUW = false, bool HasNSW = false) {
+      SmallVector<const SCEV *, 4> NewOp(Operands.begin(), Operands.end());
+      return getAddRecExpr(NewOp, L, HasNUW, HasNSW);
     }
-    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();
+    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();
+
+    /// getSizeOfExpr - Return an expression for sizeof on the given type.
+    ///
+    const SCEV *getSizeOfExpr(const Type *AllocTy);
+
+    /// getAlignOfExpr - Return an expression for alignof on the given type.
+    ///
+    const SCEV *getAlignOfExpr(const Type *AllocTy);
+
+    /// getOffsetOfExpr - Return an expression for offsetof on the given field.
+    ///
+    const SCEV *getOffsetOfExpr(const StructType *STy, unsigned FieldNo);
+
+    /// getOffsetOfExpr - Return an expression for offsetof on the given field.
+    ///
+    const SCEV *getOffsetOfExpr(const Type *CTy, Constant *FieldNo);
 
     /// getNegativeSCEV - Return the SCEV object corresponding to -V.
     ///
-    SCEVHandle getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V);
+    const SCEV *getNegativeSCEV(const SCEV *V);
 
     /// getNotSCEV - Return the SCEV object corresponding to ~V.
     ///
-    SCEVHandle getNotSCEV(const SCEVHandle &V);
+    const SCEV *getNotSCEV(const SCEV *V);
 
     /// getMinusSCEV - Return LHS-RHS.
     ///
-    SCEVHandle getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS,
-                            const SCEVHandle &RHS);
+    const SCEV *getMinusSCEV(const SCEV *LHS,
+                             const SCEV *RHS);
 
     /// 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);
+    const SCEV *getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
 
     /// 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);
-
-    /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
+    const SCEV *getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrZeroExtend - 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, const Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrSignExtend - 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, const Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrAnyExtend - 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, const Type *Ty);
+
+    /// getTruncateOrNoop - 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, const Type *Ty);
+
+    /// getIntegerSCEV - Given a SCEVable type, create a constant for the
     /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
-    SCEVHandle getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty);
+    const SCEV *getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty);
 
-    /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
-    /// computed.
-    bool hasSCEV(Value *V) const;
+    /// getUMaxFromMismatchedTypes - 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);
 
-    /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
-    /// the specified value.
-    void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H);
+    /// getUMinFromMismatchedTypes - 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);
 
-    /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression handle for the specified value
+    /// getSCEVAtScope - 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.
@@ -466,20 +539,26 @@ namespace llvm {
     /// 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.
     ///
-    /// If this value is not computable at this scope, a SCEVCouldNotCompute
-    /// object is returned.
-    SCEVHandle getSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+    /// 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);
 
     /// getSCEVAtScope - This is a convenience function which does
     /// getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
-    SCEVHandle getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
+    const SCEV *getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
 
     /// 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.
+    /// expressions in loop trip counts, and to eliminate casts.
     bool isLoopGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
                              const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
 
+    /// isLoopBackedgeGuardedByCond - 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);
+
     /// 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
@@ -491,31 +570,74 @@ namespace llvm {
     /// loop-invariant backedge-taken count (see
     /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
     ///
-    SCEVHandle getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+    const SCEV *getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
     /// 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);
+    const SCEV *getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
     /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount - Return true if the specified loop
     /// has an analyzable loop-invariant backedge-taken count.
     bool hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L);
 
-    /// 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);
+    /// forgetLoop - 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 forgetLoop(const Loop *L);
+
+    /// GetMinTrailingZeros - 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);
+
+    /// getUnsignedRange - Determine the unsigned range for a particular SCEV.
+    ///
+    ConstantRange getUnsignedRange(const SCEV *S);
+
+    /// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
+    ///
+    ConstantRange getSignedRange(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNegative - Test if the given expression is known to be negative.
+    ///
+    bool isKnownNegative(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownPositive - Test if the given expression is known to be positive.
+    ///
+    bool isKnownPositive(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonNegative - Test if the given expression is known to be
+    /// non-negative.
+    ///
+    bool isKnownNonNegative(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonPositive - Test if the given expression is known to be
+    /// non-positive.
+    ///
+    bool isKnownNonPositive(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonZero - Test if the given expression is known to be
+    /// non-zero.
+    ///
+    bool isKnownNonZero(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonZero - 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);
 
     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);
-    }
+    virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* = 0) const;
+
+  private:
+    FoldingSet<SCEV> UniqueSCEVs;
+    BumpPtrAllocator SCEVAllocator;
   };
 }