Move SCEV::isLoopInvariant and hasComputableLoopEvolution to be member
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
index 7e7fc756d104ddbeb85db8161f63d85f1e7f6be5..d641e8a708b54988cdbfb94a5432516c169b7aba 100644 (file)
@@ -69,6 +69,7 @@
 #include "llvm/Operator.h"
 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
@@ -103,8 +104,12 @@ MaxBruteForceIterations("scalar-evolution-max-iterations", cl::ReallyHidden,
                                  "derived loop"),
                         cl::init(100));
 
-static RegisterPass<ScalarEvolution>
-R("scalar-evolution", "Scalar Evolution Analysis", false, true);
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
+                "Scalar Evolution Analysis", false, true)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_END(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
+                "Scalar Evolution Analysis", false, true)
 char ScalarEvolution::ID = 0;
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -143,21 +148,11 @@ bool SCEV::isAllOnesValue() const {
 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() :
   SCEV(FoldingSetNodeIDRef(), scCouldNotCompute) {}
 
-bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-  llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
-  return false;
-}
-
 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
   return 0;
 }
 
-bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-  llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
-  return false;
-}
-
 bool SCEVCouldNotCompute::hasOperand(const SCEV *) const {
   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
   return false;
@@ -251,28 +246,35 @@ void SCEVCommutativeExpr::print(raw_ostream &OS) const {
   OS << "(";
   for (op_iterator I = op_begin(), E = op_end(); I != E; ++I) {
     OS << **I;
-    if (next(I) != E)
+    if (llvm::next(I) != E)
       OS << OpStr;
   }
   OS << ")";
 }
 
 bool SCEVNAryExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
-  for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    if (!getOperand(i)->dominates(BB, DT))
+  for (op_iterator I = op_begin(), E = op_end(); I != E; ++I)
+    if (!(*I)->dominates(BB, DT))
       return false;
-  }
   return true;
 }
 
 bool SCEVNAryExpr::properlyDominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
-  for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    if (!getOperand(i)->properlyDominates(BB, DT))
+  for (op_iterator I = op_begin(), E = op_end(); I != E; ++I)
+    if (!(*I)->properlyDominates(BB, DT))
       return false;
-  }
   return true;
 }
 
+bool SCEVNAryExpr::hasOperand(const SCEV *O) const {
+  for (op_iterator I = op_begin(), E = op_end(); I != E; ++I) {
+    const SCEV *S = *I;
+    if (O == S || S->hasOperand(O))
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
 bool SCEVUDivExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
   return LHS->dominates(BB, DT) && RHS->dominates(BB, DT);
 }
@@ -294,25 +296,6 @@ const Type *SCEVUDivExpr::getType() const {
   return RHS->getType();
 }
 
-bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
-  // Add recurrences are never invariant in the function-body (null loop).
-  if (!QueryLoop)
-    return false;
-
-  // This recurrence is variant w.r.t. QueryLoop if QueryLoop contains L.
-  if (QueryLoop->contains(L))
-    return false;
-
-  // This recurrence is variant w.r.t. QueryLoop if any of its operands
-  // are variant.
-  for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
-    if (!getOperand(i)->isLoopInvariant(QueryLoop))
-      return false;
-
-  // Otherwise it's loop-invariant.
-  return true;
-}
-
 bool
 SCEVAddRecExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
   return DT->dominates(L->getHeader(), BB) &&
@@ -337,14 +320,32 @@ void SCEVAddRecExpr::print(raw_ostream &OS) const {
   OS << ">";
 }
 
-bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-  // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
-  // invariant if they are not contained in the specified loop.
-  // Instructions are never considered invariant in the function body
-  // (null loop) because they are defined within the "loop".
-  if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-    return L && !L->contains(I);
-  return true;
+void SCEVUnknown::deleted() {
+  // Clear this SCEVUnknown from various maps.
+  SE->ValuesAtScopes.erase(this);
+  SE->UnsignedRanges.erase(this);
+  SE->SignedRanges.erase(this);
+
+  // Remove this SCEVUnknown from the uniquing map.
+  SE->UniqueSCEVs.RemoveNode(this);
+
+  // Release the value.
+  setValPtr(0);
+}
+
+void SCEVUnknown::allUsesReplacedWith(Value *New) {
+  // Clear this SCEVUnknown from various maps.
+  SE->ValuesAtScopes.erase(this);
+  SE->UnsignedRanges.erase(this);
+  SE->SignedRanges.erase(this);
+
+  // Remove this SCEVUnknown from the uniquing map.
+  SE->UniqueSCEVs.RemoveNode(this);
+
+  // Update this SCEVUnknown to point to the new value. This is needed
+  // because there may still be outstanding SCEVs which still point to
+  // this SCEVUnknown.
+  setValPtr(New);
 }
 
 bool SCEVUnknown::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
@@ -360,11 +361,11 @@ bool SCEVUnknown::properlyDominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
 }
 
 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
-  return V->getType();
+  return getValue()->getType();
 }
 
 bool SCEVUnknown::isSizeOf(const Type *&AllocTy) const {
-  if (ConstantExpr *VCE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
+  if (ConstantExpr *VCE = dyn_cast<ConstantExpr>(getValue()))
     if (VCE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(VCE->getOperand(0)))
         if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
@@ -381,7 +382,7 @@ bool SCEVUnknown::isSizeOf(const Type *&AllocTy) const {
 }
 
 bool SCEVUnknown::isAlignOf(const Type *&AllocTy) const {
-  if (ConstantExpr *VCE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
+  if (ConstantExpr *VCE = dyn_cast<ConstantExpr>(getValue()))
     if (VCE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(VCE->getOperand(0)))
         if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
@@ -406,7 +407,7 @@ bool SCEVUnknown::isAlignOf(const Type *&AllocTy) const {
 }
 
 bool SCEVUnknown::isOffsetOf(const Type *&CTy, Constant *&FieldNo) const {
-  if (ConstantExpr *VCE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
+  if (ConstantExpr *VCE = dyn_cast<ConstantExpr>(getValue()))
     if (VCE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(VCE->getOperand(0)))
         if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
@@ -448,166 +449,183 @@ void SCEVUnknown::print(raw_ostream &OS) const {
   }
 
   // Otherwise just print it normally.
-  WriteAsOperand(OS, V, false);
+  WriteAsOperand(OS, getValue(), false);
 }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //                               SCEV Utilities
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-static bool CompareTypes(const Type *A, const Type *B) {
-  if (A->getTypeID() != B->getTypeID())
-    return A->getTypeID() < B->getTypeID();
-  if (const IntegerType *AI = dyn_cast<IntegerType>(A)) {
-    const IntegerType *BI = cast<IntegerType>(B);
-    return AI->getBitWidth() < BI->getBitWidth();
-  }
-  if (const PointerType *AI = dyn_cast<PointerType>(A)) {
-    const PointerType *BI = cast<PointerType>(B);
-    return CompareTypes(AI->getElementType(), BI->getElementType());
-  }
-  if (const ArrayType *AI = dyn_cast<ArrayType>(A)) {
-    const ArrayType *BI = cast<ArrayType>(B);
-    if (AI->getNumElements() != BI->getNumElements())
-      return AI->getNumElements() < BI->getNumElements();
-    return CompareTypes(AI->getElementType(), BI->getElementType());
-  }
-  if (const VectorType *AI = dyn_cast<VectorType>(A)) {
-    const VectorType *BI = cast<VectorType>(B);
-    if (AI->getNumElements() != BI->getNumElements())
-      return AI->getNumElements() < BI->getNumElements();
-    return CompareTypes(AI->getElementType(), BI->getElementType());
-  }
-  if (const StructType *AI = dyn_cast<StructType>(A)) {
-    const StructType *BI = cast<StructType>(B);
-    if (AI->getNumElements() != BI->getNumElements())
-      return AI->getNumElements() < BI->getNumElements();
-    for (unsigned i = 0, e = AI->getNumElements(); i != e; ++i)
-      if (CompareTypes(AI->getElementType(i), BI->getElementType(i)) ||
-          CompareTypes(BI->getElementType(i), AI->getElementType(i)))
-        return CompareTypes(AI->getElementType(i), BI->getElementType(i));
-  }
-  return false;
-}
-
 namespace {
   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
   /// expressions.
   class SCEVComplexityCompare {
-    LoopInfo *LI;
+    const LoopInfo *const LI;
   public:
-    explicit SCEVComplexityCompare(LoopInfo *li) : LI(li) {}
+    explicit SCEVComplexityCompare(const LoopInfo *li) : LI(li) {}
 
+    // Return true or false if LHS is less than, or at least RHS, respectively.
     bool operator()(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) const {
+      return compare(LHS, RHS) < 0;
+    }
+
+    // Return negative, zero, or positive, if LHS is less than, equal to, or
+    // greater than RHS, respectively. A three-way result allows recursive
+    // comparisons to be more efficient.
+    int compare(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) const {
       // Fast-path: SCEVs are uniqued so we can do a quick equality check.
       if (LHS == RHS)
-        return false;
+        return 0;
 
       // Primarily, sort the SCEVs by their getSCEVType().
-      if (LHS->getSCEVType() != RHS->getSCEVType())
-        return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
+      unsigned LType = LHS->getSCEVType(), RType = RHS->getSCEVType();
+      if (LType != RType)
+        return (int)LType - (int)RType;
 
       // Aside from the getSCEVType() ordering, the particular ordering
       // isn't very important except that it's beneficial to be consistent,
       // so that (a + b) and (b + a) don't end up as different expressions.
-
-      // Sort SCEVUnknown values with some loose heuristics. TODO: This is
-      // not as complete as it could be.
-      if (const SCEVUnknown *LU = dyn_cast<SCEVUnknown>(LHS)) {
+      switch (LType) {
+      case scUnknown: {
+        const SCEVUnknown *LU = cast<SCEVUnknown>(LHS);
         const SCEVUnknown *RU = cast<SCEVUnknown>(RHS);
 
+        // Sort SCEVUnknown values with some loose heuristics. TODO: This is
+        // not as complete as it could be.
+        const Value *LV = LU->getValue(), *RV = RU->getValue();
+
         // Order pointer values after integer values. This helps SCEVExpander
         // form GEPs.
-        if (LU->getType()->isPointerTy() && !RU->getType()->isPointerTy())
-          return false;
-        if (RU->getType()->isPointerTy() && !LU->getType()->isPointerTy())
-          return true;
+        bool LIsPointer = LV->getType()->isPointerTy(),
+             RIsPointer = RV->getType()->isPointerTy();
+        if (LIsPointer != RIsPointer)
+          return (int)LIsPointer - (int)RIsPointer;
 
         // Compare getValueID values.
-        if (LU->getValue()->getValueID() != RU->getValue()->getValueID())
-          return LU->getValue()->getValueID() < RU->getValue()->getValueID();
+        unsigned LID = LV->getValueID(),
+                 RID = RV->getValueID();
+        if (LID != RID)
+          return (int)LID - (int)RID;
 
         // Sort arguments by their position.
-        if (const Argument *LA = dyn_cast<Argument>(LU->getValue())) {
-          const Argument *RA = cast<Argument>(RU->getValue());
-          return LA->getArgNo() < RA->getArgNo();
+        if (const Argument *LA = dyn_cast<Argument>(LV)) {
+          const Argument *RA = cast<Argument>(RV);
+          unsigned LArgNo = LA->getArgNo(), RArgNo = RA->getArgNo();
+          return (int)LArgNo - (int)RArgNo;
         }
 
-        // For instructions, compare their loop depth, and their opcode.
-        // This is pretty loose.
-        if (Instruction *LV = dyn_cast<Instruction>(LU->getValue())) {
-          Instruction *RV = cast<Instruction>(RU->getValue());
+        // For instructions, compare their loop depth, and their operand
+        // count.  This is pretty loose.
+        if (const Instruction *LInst = dyn_cast<Instruction>(LV)) {
+          const Instruction *RInst = cast<Instruction>(RV);
 
           // Compare loop depths.
-          if (LI->getLoopDepth(LV->getParent()) !=
-              LI->getLoopDepth(RV->getParent()))
-            return LI->getLoopDepth(LV->getParent()) <
-                   LI->getLoopDepth(RV->getParent());
-
-          // Compare opcodes.
-          if (LV->getOpcode() != RV->getOpcode())
-            return LV->getOpcode() < RV->getOpcode();
+          const BasicBlock *LParent = LInst->getParent(),
+                           *RParent = RInst->getParent();
+          if (LParent != RParent) {
+            unsigned LDepth = LI->getLoopDepth(LParent),
+                     RDepth = LI->getLoopDepth(RParent);
+            if (LDepth != RDepth)
+              return (int)LDepth - (int)RDepth;
+          }
 
           // Compare the number of operands.
-          if (LV->getNumOperands() != RV->getNumOperands())
-            return LV->getNumOperands() < RV->getNumOperands();
+          unsigned LNumOps = LInst->getNumOperands(),
+                   RNumOps = RInst->getNumOperands();
+          return (int)LNumOps - (int)RNumOps;
         }
 
-        return false;
+        return 0;
       }
 
-      // Compare constant values.
-      if (const SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
+      case scConstant: {
+        const SCEVConstant *LC = cast<SCEVConstant>(LHS);
         const SCEVConstant *RC = cast<SCEVConstant>(RHS);
-        if (LC->getValue()->getBitWidth() != RC->getValue()->getBitWidth())
-          return LC->getValue()->getBitWidth() < RC->getValue()->getBitWidth();
-        return LC->getValue()->getValue().ult(RC->getValue()->getValue());
+
+        // Compare constant values.
+        const APInt &LA = LC->getValue()->getValue();
+        const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
+        unsigned LBitWidth = LA.getBitWidth(), RBitWidth = RA.getBitWidth();
+        if (LBitWidth != RBitWidth)
+          return (int)LBitWidth - (int)RBitWidth;
+        return LA.ult(RA) ? -1 : 1;
       }
 
-      // Compare addrec loop depths.
-      if (const SCEVAddRecExpr *LA = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
+      case scAddRecExpr: {
+        const SCEVAddRecExpr *LA = cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
         const SCEVAddRecExpr *RA = cast<SCEVAddRecExpr>(RHS);
-        if (LA->getLoop()->getLoopDepth() != RA->getLoop()->getLoopDepth())
-          return LA->getLoop()->getLoopDepth() < RA->getLoop()->getLoopDepth();
+
+        // Compare addrec loop depths.
+        const Loop *LLoop = LA->getLoop(), *RLoop = RA->getLoop();
+        if (LLoop != RLoop) {
+          unsigned LDepth = LLoop->getLoopDepth(),
+                   RDepth = RLoop->getLoopDepth();
+          if (LDepth != RDepth)
+            return (int)LDepth - (int)RDepth;
+        }
+
+        // Addrec complexity grows with operand count.
+        unsigned LNumOps = LA->getNumOperands(), RNumOps = RA->getNumOperands();
+        if (LNumOps != RNumOps)
+          return (int)LNumOps - (int)RNumOps;
+
+        // Lexicographically compare.
+        for (unsigned i = 0; i != LNumOps; ++i) {
+          long X = compare(LA->getOperand(i), RA->getOperand(i));
+          if (X != 0)
+            return X;
+        }
+
+        return 0;
       }
 
-      // Lexicographically compare n-ary expressions.
-      if (const SCEVNAryExpr *LC = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(LHS)) {
+      case scAddExpr:
+      case scMulExpr:
+      case scSMaxExpr:
+      case scUMaxExpr: {
+        const SCEVNAryExpr *LC = cast<SCEVNAryExpr>(LHS);
         const SCEVNAryExpr *RC = cast<SCEVNAryExpr>(RHS);
-        for (unsigned i = 0, e = LC->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-          if (i >= RC->getNumOperands())
-            return false;
-          if (operator()(LC->getOperand(i), RC->getOperand(i)))
-            return true;
-          if (operator()(RC->getOperand(i), LC->getOperand(i)))
-            return false;
+
+        // Lexicographically compare n-ary expressions.
+        unsigned LNumOps = LC->getNumOperands(), RNumOps = RC->getNumOperands();
+        for (unsigned i = 0; i != LNumOps; ++i) {
+          if (i >= RNumOps)
+            return 1;
+          long X = compare(LC->getOperand(i), RC->getOperand(i));
+          if (X != 0)
+            return X;
         }
-        return LC->getNumOperands() < RC->getNumOperands();
+        return (int)LNumOps - (int)RNumOps;
       }
 
-      // Lexicographically compare udiv expressions.
-      if (const SCEVUDivExpr *LC = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(LHS)) {
+      case scUDivExpr: {
+        const SCEVUDivExpr *LC = cast<SCEVUDivExpr>(LHS);
         const SCEVUDivExpr *RC = cast<SCEVUDivExpr>(RHS);
-        if (operator()(LC->getLHS(), RC->getLHS()))
-          return true;
-        if (operator()(RC->getLHS(), LC->getLHS()))
-          return false;
-        if (operator()(LC->getRHS(), RC->getRHS()))
-          return true;
-        if (operator()(RC->getRHS(), LC->getRHS()))
-          return false;
-        return false;
+
+        // Lexicographically compare udiv expressions.
+        long X = compare(LC->getLHS(), RC->getLHS());
+        if (X != 0)
+          return X;
+        return compare(LC->getRHS(), RC->getRHS());
       }
 
-      // Compare cast expressions by operand.
-      if (const SCEVCastExpr *LC = dyn_cast<SCEVCastExpr>(LHS)) {
+      case scTruncate:
+      case scZeroExtend:
+      case scSignExtend: {
+        const SCEVCastExpr *LC = cast<SCEVCastExpr>(LHS);
         const SCEVCastExpr *RC = cast<SCEVCastExpr>(RHS);
-        return operator()(LC->getOperand(), RC->getOperand());
+
+        // Compare cast expressions by operand.
+        return compare(LC->getOperand(), RC->getOperand());
+      }
+
+      default:
+        break;
       }
 
       llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
-      return false;
+      return 0;
     }
   };
 }
@@ -628,8 +646,9 @@ static void GroupByComplexity(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   if (Ops.size() == 2) {
     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
     // Special case it.
-    if (SCEVComplexityCompare(LI)(Ops[1], Ops[0]))
-      std::swap(Ops[0], Ops[1]);
+    const SCEV *&LHS = Ops[0], *&RHS = Ops[1];
+    if (SCEVComplexityCompare(LI)(RHS, LHS))
+      std::swap(LHS, RHS);
     return;
   }
 
@@ -822,7 +841,8 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
   // Fold if the operand is constant.
   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
     return getConstant(
-      cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty)));
+      cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(),
+                                               getEffectiveSCEVType(Ty))));
 
   // trunc(trunc(x)) --> trunc(x)
   if (const SCEVTruncateExpr *ST = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Op))
@@ -844,9 +864,16 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
     return getAddRecExpr(Operands, AddRec->getLoop());
   }
 
-  // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
-  // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
-  if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
+  // As a special case, fold trunc(undef) to undef. We don't want to
+  // know too much about SCEVUnknowns, but this special case is handy
+  // and harmless.
+  if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Op))
+    if (isa<UndefValue>(U->getValue()))
+      return getSCEV(UndefValue::get(Ty));
+
+  // The cast wasn't folded; create an explicit cast node. We can reuse
+  // the existing insert position since if we get here, we won't have
+  // made any changes which would invalidate it.
   SCEV *S = new (SCEVAllocator) SCEVTruncateExpr(ID.Intern(SCEVAllocator),
                                                  Op, Ty);
   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
@@ -862,12 +889,10 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
 
   // Fold if the operand is constant.
-  if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op)) {
-    const Type *IntTy = getEffectiveSCEVType(Ty);
-    Constant *C = ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), IntTy);
-    if (IntTy != Ty) C = ConstantExpr::getIntToPtr(C, Ty);
-    return getConstant(cast<ConstantInt>(C));
-  }
+  if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
+    return getConstant(
+      cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(),
+                                              getEffectiveSCEVType(Ty))));
 
   // zext(zext(x)) --> zext(x)
   if (const SCEVZeroExtendExpr *SZ = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(Op))
@@ -997,12 +1022,10 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
 
   // Fold if the operand is constant.
-  if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op)) {
-    const Type *IntTy = getEffectiveSCEVType(Ty);
-    Constant *C = ConstantExpr::getSExt(SC->getValue(), IntTy);
-    if (IntTy != Ty) C = ConstantExpr::getIntToPtr(C, Ty);
-    return getConstant(cast<ConstantInt>(C));
-  }
+  if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
+    return getConstant(
+      cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSExt(SC->getValue(),
+                                              getEffectiveSCEVType(Ty))));
 
   // sext(sext(x)) --> sext(x)
   if (const SCEVSignExtendExpr *SS = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(Op))
@@ -1166,6 +1189,13 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAnyExtendExpr(const SCEV *Op,
     return getAddRecExpr(Ops, AR->getLoop());
   }
 
+  // As a special case, fold anyext(undef) to undef. We don't want to
+  // know too much about SCEVUnknowns, but this special case is handy
+  // and harmless.
+  if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Op))
+    if (isa<UndefValue>(U->getValue()))
+      return getSCEV(UndefValue::get(Ty));
+
   // If the expression is obviously signed, use the sext cast value.
   if (isa<SCEVSMaxExpr>(Op))
     return SExt;
@@ -1290,8 +1320,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   // If HasNSW is true and all the operands are non-negative, infer HasNUW.
   if (!HasNUW && HasNSW) {
     bool All = true;
-    for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-      if (!isKnownNonNegative(Ops[i])) {
+    for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Ops.begin(),
+         E = Ops.end(); I != E; ++I)
+      if (!isKnownNonNegative(*I)) {
         All = false;
         break;
       }
@@ -1324,22 +1355,29 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
   }
 
-  // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
-  // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
-  // list, these values are required to be adjacent.
+  // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list more than
+  // once.  If so, merge them together into an multiply expression.  Since we
+  // sorted the list, these values are required to be adjacent.
   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
-  for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
+  bool FoundMatch = false;
+  for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-1; ++i)
     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
-      // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
-      // remaining values to the result.
-      const SCEV *Two = getConstant(Ty, 2);
-      const SCEV *Mul = getMulExpr(Ops[i], Two);
-      if (Ops.size() == 2)
+      // Scan ahead to count how many equal operands there are.
+      unsigned Count = 2;
+      while (i+Count != e && Ops[i+Count] == Ops[i])
+        ++Count;
+      // Merge the values into a multiply.
+      const SCEV *Scale = getConstant(Ty, Count);
+      const SCEV *Mul = getMulExpr(Scale, Ops[i]);
+      if (Ops.size() == Count)
         return Mul;
-      Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
-      Ops.push_back(Mul);
-      return getAddExpr(Ops, HasNUW, HasNSW);
+      Ops[i] = Mul;
+      Ops.erase(Ops.begin()+i+1, Ops.begin()+i+Count);
+      --i; e -= Count - 1;
+      FoundMatch = true;
     }
+  if (FoundMatch)
+    return getAddExpr(Ops, HasNUW, HasNSW);
 
   // Check for truncates. If all the operands are truncated from the same
   // type, see if factoring out the truncate would permit the result to be
@@ -1406,8 +1444,8 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     while (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
       // list.
-      Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
+      Ops.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
       DeletedAdd = true;
     }
 
@@ -1436,7 +1474,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
       // re-generate the operands list. Group the operands by constant scale,
       // to avoid multiplying by the same constant scale multiple times.
       std::map<APInt, SmallVector<const SCEV *, 4>, APIntCompare> MulOpLists;
-      for (SmallVector<const SCEV *, 8>::iterator I = NewOps.begin(),
+      for (SmallVector<const SCEV *, 8>::const_iterator I = NewOps.begin(),
            E = NewOps.end(); I != E; ++I)
         MulOpLists[M.find(*I)->second].push_back(*I);
       // Re-generate the operands list.
@@ -1463,20 +1501,23 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     const SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
       const SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
+      if (isa<SCEVConstant>(MulOpSCEV))
+        continue;
       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
-        if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(Ops[AddOp])) {
+        if (MulOpSCEV == Ops[AddOp]) {
           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
           const SCEV *InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
             // If the multiply has more than two operands, we must get the
             // Y*Z term.
-            SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
-            MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
+            SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(),
+                                                Mul->op_begin()+MulOp);
+            MulOps.append(Mul->op_begin()+MulOp+1, Mul->op_end());
             InnerMul = getMulExpr(MulOps);
           }
           const SCEV *One = getConstant(Ty, 1);
-          const SCEV *AddOne = getAddExpr(InnerMul, One);
-          const SCEV *OuterMul = getMulExpr(AddOne, Ops[AddOp]);
+          const SCEV *AddOne = getAddExpr(One, InnerMul);
+          const SCEV *OuterMul = getMulExpr(AddOne, MulOpSCEV);
           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
           if (AddOp < Idx) {
             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
@@ -1503,15 +1544,15 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
             const SCEV *InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
               SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(),
-                                                  Mul->op_end());
-              MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
+                                                  Mul->op_begin()+MulOp);
+              MulOps.append(Mul->op_begin()+MulOp+1, Mul->op_end());
               InnerMul1 = getMulExpr(MulOps);
             }
             const SCEV *InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
               SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(OtherMul->op_begin(),
-                                                  OtherMul->op_end());
-              MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
+                                                  OtherMul->op_begin()+OMulOp);
+              MulOps.append(OtherMul->op_begin()+OMulOp+1, OtherMul->op_end());
               InnerMul2 = getMulExpr(MulOps);
             }
             const SCEV *InnerMulSum = getAddExpr(InnerMul1,InnerMul2);
@@ -1540,7 +1581,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     const SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
     const Loop *AddRecLoop = AddRec->getLoop();
     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-      if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRecLoop)) {
+      if (isLoopInvariant(Ops[i], AddRecLoop)) {
         LIOps.push_back(Ops[i]);
         Ops.erase(Ops.begin()+i);
         --i; --e;
@@ -1555,9 +1596,11 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
                                              AddRec->op_end());
       AddRecOps[0] = getAddExpr(LIOps);
 
-      // It's tempting to propagate NUW/NSW flags here, but nuw/nsw addition
-      // is not associative so this isn't necessarily safe.
-      const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRecLoop);
+      // Build the new addrec. Propagate the NUW and NSW flags if both the
+      // outer add and the inner addrec are guaranteed to have no overflow.
+      const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRecLoop,
+                                         HasNUW && AddRec->hasNoUnsignedWrap(),
+                                         HasNSW && AddRec->hasNoSignedWrap());
 
       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
@@ -1575,30 +1618,31 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
     // added together.  If so, we can fold them.
     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
-         OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
-      if (OtherIdx != Idx) {
-        const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
-        if (AddRecLoop == OtherAddRec->getLoop()) {
-          // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
-          SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(AddRec->op_begin(),
-                                              AddRec->op_end());
-          for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-            if (i >= NewOps.size()) {
-              NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
-                            OtherAddRec->op_end());
-              break;
+         OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
+         ++OtherIdx)
+      if (AddRecLoop == cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx])->getLoop()) {
+        // Other + {A,+,B}<L> + {C,+,D}<L>  -->  Other + {A+C,+,B+D}<L>
+        SmallVector<const SCEV *, 4> AddRecOps(AddRec->op_begin(),
+                                               AddRec->op_end());
+        for (; OtherIdx != Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
+             ++OtherIdx)
+          if (const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec =
+                dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]))
+            if (OtherAddRec->getLoop() == AddRecLoop) {
+              for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands();
+                   i != e; ++i) {
+                if (i >= AddRecOps.size()) {
+                  AddRecOps.append(OtherAddRec->op_begin()+i,
+                                   OtherAddRec->op_end());
+                  break;
+                }
+                AddRecOps[i] = getAddExpr(AddRecOps[i],
+                                          OtherAddRec->getOperand(i));
+              }
+              Ops.erase(Ops.begin() + OtherIdx); --OtherIdx;
             }
-            NewOps[i] = getAddExpr(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
-          }
-          const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRecLoop);
-
-          if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
-
-          Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
-          Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
-          Ops.push_back(NewAddRec);
-          return getAddExpr(Ops);
-        }
+        Ops[Idx] = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRecLoop);
+        return getAddExpr(Ops);
       }
 
     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
@@ -1609,7 +1653,6 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   // already have one, otherwise create a new one.
   FoldingSetNodeID ID;
   ID.AddInteger(scAddExpr);
-  ID.AddInteger(Ops.size());
   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
     ID.AddPointer(Ops[i]);
   void *IP = 0;
@@ -1634,17 +1677,18 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
 #ifndef NDEBUG
+  const Type *ETy = getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType());
   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-    assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
-           getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
+    assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) == ETy &&
            "SCEVMulExpr operand types don't match!");
 #endif
 
   // If HasNSW is true and all the operands are non-negative, infer HasNUW.
   if (!HasNUW && HasNSW) {
     bool All = true;
-    for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-      if (!isKnownNonNegative(Ops[i])) {
+    for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Ops.begin(),
+         E = Ops.end(); I != E; ++I)
+      if (!isKnownNonNegative(*I)) {
         All = false;
         break;
       }
@@ -1717,8 +1761,8 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     while (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
       // list.
-      Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
+      Ops.append(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
       DeletedMul = true;
     }
 
@@ -1741,8 +1785,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
     SmallVector<const SCEV *, 8> LIOps;
     const SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
+    const Loop *AddRecLoop = AddRec->getLoop();
     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-      if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
+      if (isLoopInvariant(Ops[i], AddRecLoop)) {
         LIOps.push_back(Ops[i]);
         Ops.erase(Ops.begin()+i);
         --i; --e;
@@ -1757,11 +1802,11 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
       for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
         NewOps.push_back(getMulExpr(Scale, AddRec->getOperand(i)));
 
-      // It's tempting to propagate the NSW flag here, but nsw multiplication
-      // is not associative so this isn't necessarily safe.
-      const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop(),
+      // Build the new addrec. Propagate the NUW and NSW flags if both the
+      // outer mul and the inner addrec are guaranteed to have no overflow.
+      const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRecLoop,
                                          HasNUW && AddRec->hasNoUnsignedWrap(),
-                                         /*HasNSW=*/false);
+                                         HasNSW && AddRec->hasNoSignedWrap());
 
       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
@@ -1779,28 +1824,30 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
     // multiplied together.  If so, we can fold them.
     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
-         OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
-      if (OtherIdx != Idx) {
-        const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
-        if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
-          // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
-          const SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
-          const SCEV *NewStart = getMulExpr(F->getStart(),
-                                                 G->getStart());
-          const SCEV *B = F->getStepRecurrence(*this);
-          const SCEV *D = G->getStepRecurrence(*this);
-          const SCEV *NewStep = getAddExpr(getMulExpr(F, D),
-                                          getMulExpr(G, B),
-                                          getMulExpr(B, D));
-          const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewStart, NewStep,
-                                               F->getLoop());
-          if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
-
-          Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
-          Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
-          Ops.push_back(NewAddRec);
-          return getMulExpr(Ops);
-        }
+         OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
+         ++OtherIdx)
+      if (AddRecLoop == cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx])->getLoop()) {
+        // F * G, where F = {A,+,B}<L> and G = {C,+,D}<L>  -->
+        // {A*C,+,F*D + G*B + B*D}<L>
+        for (; OtherIdx != Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
+             ++OtherIdx)
+          if (const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec =
+                dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]))
+            if (OtherAddRec->getLoop() == AddRecLoop) {
+              const SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
+              const SCEV *NewStart = getMulExpr(F->getStart(), G->getStart());
+              const SCEV *B = F->getStepRecurrence(*this);
+              const SCEV *D = G->getStepRecurrence(*this);
+              const SCEV *NewStep = getAddExpr(getMulExpr(F, D),
+                                               getMulExpr(G, B),
+                                               getMulExpr(B, D));
+              const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewStart, NewStep,
+                                                    F->getLoop());
+              if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
+              Ops[Idx] = AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec);
+              Ops.erase(Ops.begin() + OtherIdx); --OtherIdx;
+            }
+        return getMulExpr(Ops);
       }
 
     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
@@ -1811,7 +1858,6 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   // already have one, otherwise create a new one.
   FoldingSetNodeID ID;
   ID.AddInteger(scMulExpr);
-  ID.AddInteger(Ops.size());
   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
     ID.AddPointer(Ops[i]);
   void *IP = 0;
@@ -1849,7 +1895,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getUDivExpr(const SCEV *LHS,
       // TODO: Generalize this to non-constants by using known-bits information.
       const Type *Ty = LHS->getType();
       unsigned LZ = RHSC->getValue()->getValue().countLeadingZeros();
-      unsigned MaxShiftAmt = getTypeSizeInBits(Ty) - LZ;
+      unsigned MaxShiftAmt = getTypeSizeInBits(Ty) - LZ - 1;
       // For non-power-of-two values, effectively round the value up to the
       // nearest power of two.
       if (!RHSC->getValue()->getValue().isPowerOf2())
@@ -1940,8 +1986,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddRecExpr(const SCEV *Start,
   Operands.push_back(Start);
   if (const SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
     if (StepChrec->getLoop() == L) {
-      Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
-                      StepChrec->op_end());
+      Operands.append(StepChrec->op_begin(), StepChrec->op_end());
       return getAddRecExpr(Operands, L);
     }
 
@@ -1957,10 +2002,13 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
                                bool HasNUW, bool HasNSW) {
   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
 #ifndef NDEBUG
+  const Type *ETy = getEffectiveSCEVType(Operands[0]->getType());
   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
-    assert(getEffectiveSCEVType(Operands[i]->getType()) ==
-           getEffectiveSCEVType(Operands[0]->getType()) &&
+    assert(getEffectiveSCEVType(Operands[i]->getType()) == ETy &&
            "SCEVAddRecExpr operand types don't match!");
+  for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
+    assert(isLoopInvariant(Operands[i], L) &&
+           "SCEVAddRecExpr operand is not loop-invariant!");
 #endif
 
   if (Operands.back()->isZero()) {
@@ -1977,8 +2025,9 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
   // If HasNSW is true and all the operands are non-negative, infer HasNUW.
   if (!HasNUW && HasNSW) {
     bool All = true;
-    for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
-      if (!isKnownNonNegative(Operands[i])) {
+    for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Operands.begin(),
+         E = Operands.end(); I != E; ++I)
+      if (!isKnownNonNegative(*I)) {
         All = false;
         break;
       }
@@ -1988,9 +2037,9 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
   if (const SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
     const Loop *NestedLoop = NestedAR->getLoop();
-    if (L->contains(NestedLoop->getHeader()) ?
+    if (L->contains(NestedLoop) ?
         (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth()) :
-        (!NestedLoop->contains(L->getHeader()) &&
+        (!NestedLoop->contains(L) &&
          DT->dominates(L->getHeader(), NestedLoop->getHeader()))) {
       SmallVector<const SCEV *, 4> NestedOperands(NestedAR->op_begin(),
                                                   NestedAR->op_end());
@@ -2000,7 +2049,7 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
       // requirement.
       bool AllInvariant = true;
       for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
-        if (!Operands[i]->isLoopInvariant(L)) {
+        if (!isLoopInvariant(Operands[i], L)) {
           AllInvariant = false;
           break;
         }
@@ -2008,7 +2057,7 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
         NestedOperands[0] = getAddRecExpr(Operands, L);
         AllInvariant = true;
         for (unsigned i = 0, e = NestedOperands.size(); i != e; ++i)
-          if (!NestedOperands[i]->isLoopInvariant(NestedLoop)) {
+          if (!isLoopInvariant(NestedOperands[i], NestedLoop)) {
             AllInvariant = false;
             break;
           }
@@ -2025,7 +2074,6 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
   // already have one, otherwise create a new one.
   FoldingSetNodeID ID;
   ID.AddInteger(scAddRecExpr);
-  ID.AddInteger(Operands.size());
   for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
     ID.AddPointer(Operands[i]);
   ID.AddPointer(L);
@@ -2057,9 +2105,9 @@ ScalarEvolution::getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty smax!");
   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
 #ifndef NDEBUG
+  const Type *ETy = getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType());
   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-    assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
-           getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
+    assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) == ETy &&
            "SCEVSMaxExpr operand types don't match!");
 #endif
 
@@ -2104,8 +2152,8 @@ ScalarEvolution::getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
   if (Idx < Ops.size()) {
     bool DeletedSMax = false;
     while (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(Ops[Idx])) {
-      Ops.insert(Ops.end(), SMax->op_begin(), SMax->op_end());
       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
+      Ops.append(SMax->op_begin(), SMax->op_end());
       DeletedSMax = true;
     }
 
@@ -2136,7 +2184,6 @@ ScalarEvolution::getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
   // already have one, otherwise create a new one.
   FoldingSetNodeID ID;
   ID.AddInteger(scSMaxExpr);
-  ID.AddInteger(Ops.size());
   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
     ID.AddPointer(Ops[i]);
   void *IP = 0;
@@ -2162,9 +2209,9 @@ ScalarEvolution::getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty umax!");
   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
 #ifndef NDEBUG
+  const Type *ETy = getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType());
   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
-    assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
-           getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
+    assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) == ETy &&
            "SCEVUMaxExpr operand types don't match!");
 #endif
 
@@ -2209,8 +2256,8 @@ ScalarEvolution::getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
   if (Idx < Ops.size()) {
     bool DeletedUMax = false;
     while (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(Ops[Idx])) {
-      Ops.insert(Ops.end(), UMax->op_begin(), UMax->op_end());
       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
+      Ops.append(UMax->op_begin(), UMax->op_end());
       DeletedUMax = true;
     }
 
@@ -2241,7 +2288,6 @@ ScalarEvolution::getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
   // already have one, otherwise create a new one.
   FoldingSetNodeID ID;
   ID.AddInteger(scUMaxExpr);
-  ID.AddInteger(Ops.size());
   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
     ID.AddPointer(Ops[i]);
   void *IP = 0;
@@ -2328,8 +2374,14 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getUnknown(Value *V) {
   ID.AddInteger(scUnknown);
   ID.AddPointer(V);
   void *IP = 0;
-  if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
-  SCEV *S = new (SCEVAllocator) SCEVUnknown(ID.Intern(SCEVAllocator), V);
+  if (SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) {
+    assert(cast<SCEVUnknown>(S)->getValue() == V &&
+           "Stale SCEVUnknown in uniquing map!");
+    return S;
+  }
+  SCEV *S = new (SCEVAllocator) SCEVUnknown(ID.Intern(SCEVAllocator), V, this,
+                                            FirstUnknown);
+  FirstUnknown = cast<SCEVUnknown>(S);
   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
   return S;
 }
@@ -2393,10 +2445,15 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getCouldNotCompute() {
 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) {
   assert(isSCEVable(V->getType()) && "Value is not SCEVable!");
 
-  std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator I = Scalars.find(V);
-  if (I != Scalars.end()) return I->second;
+  ValueExprMapType::const_iterator I = ValueExprMap.find(V);
+  if (I != ValueExprMap.end()) return I->second;
   const SCEV *S = createSCEV(V);
-  Scalars.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(V, this), S));
+
+  // The process of creating a SCEV for V may have caused other SCEVs
+  // to have been created, so it's necessary to insert the new entry
+  // from scratch, rather than trying to remember the insert position
+  // above.
+  ValueExprMap.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(V, this), S));
   return S;
 }
 
@@ -2430,6 +2487,10 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getNotSCEV(const SCEV *V) {
 ///
 const SCEV *ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEV *LHS,
                                           const SCEV *RHS) {
+  // Fast path: X - X --> 0.
+  if (LHS == RHS)
+    return getConstant(LHS->getType(), 0);
+
   // X - Y --> X + -Y
   return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
 }
@@ -2572,12 +2633,12 @@ PushDefUseChildren(Instruction *I,
   // Push the def-use children onto the Worklist stack.
   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
        UI != UE; ++UI)
-    Worklist.push_back(cast<Instruction>(UI));
+    Worklist.push_back(cast<Instruction>(*UI));
 }
 
 /// 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
+/// the ValueExprMapType map if they reference SymName. This is used during PHI
 /// resolution.
 void
 ScalarEvolution::ForgetSymbolicName(Instruction *PN, const SCEV *SymName) {
@@ -2590,12 +2651,14 @@ ScalarEvolution::ForgetSymbolicName(Instruction *PN, const SCEV *SymName) {
     Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
     if (!Visited.insert(I)) continue;
 
-    std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator It =
-      Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
-    if (It != Scalars.end()) {
+    ValueExprMapType::iterator It =
+      ValueExprMap.find(static_cast<Value *>(I));
+    if (It != ValueExprMap.end()) {
+      const SCEV *Old = It->second;
+
       // Short-circuit the def-use traversal if the symbolic name
       // ceases to appear in expressions.
-      if (It->second != SymName && !It->second->hasOperand(SymName))
+      if (Old != SymName && !Old->hasOperand(SymName))
         continue;
 
       // SCEVUnknown for a PHI either means that it has an unrecognized
@@ -2606,10 +2669,12 @@ ScalarEvolution::ForgetSymbolicName(Instruction *PN, const SCEV *SymName) {
       // updates on its own when it gets to that point. In the third, we do
       // want to forget the SCEVUnknown.
       if (!isa<PHINode>(I) ||
-          !isa<SCEVUnknown>(It->second) ||
-          (I != PN && It->second == SymName)) {
-        ValuesAtScopes.erase(It->second);
-        Scalars.erase(It);
+          !isa<SCEVUnknown>(Old) ||
+          (I != PN && Old == SymName)) {
+        ValuesAtScopes.erase(Old);
+        UnsignedRanges.erase(Old);
+        SignedRanges.erase(Old);
+        ValueExprMap.erase(It);
       }
     }
 
@@ -2646,9 +2711,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
       if (BEValueV && StartValueV) {
         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
         const SCEV *SymbolicName = getUnknown(PN);
-        assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
+        assert(ValueExprMap.find(PN) == ValueExprMap.end() &&
                "PHI node already processed?");
-        Scalars.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(PN, this), SymbolicName));
+        ValueExprMap.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(PN, this), SymbolicName));
 
         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
         // the back-edge.
@@ -2680,7 +2745,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
 
             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
-            if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
+            if (isLoopInvariant(Accum, L) ||
                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
               bool HasNUW = false;
@@ -2701,7 +2766,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
 
               // Since the no-wrap flags are on the increment, they apply to the
               // post-incremented value as well.
-              if (Accum->isLoopInvariant(L))
+              if (isLoopInvariant(Accum, L))
                 (void)getAddRecExpr(getAddExpr(StartVal, Accum),
                                     Accum, L, HasNUW, HasNSW);
 
@@ -2709,7 +2774,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
               // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
               // entries for the scalars that use the symbolic expression.
               ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
-              Scalars[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
+              ValueExprMap[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
               return PHISCEV;
             }
           }
@@ -2734,7 +2799,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
               // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
               // entries for the scalars that use the symbolic expression.
               ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
-              Scalars[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
+              ValueExprMap[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
               return PHISCEV;
             }
           }
@@ -2746,16 +2811,23 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
   // PHI's incoming blocks are in a different loop, in which case doing so
   // risks breaking LCSSA form. Instcombine would normally zap these, but
   // it doesn't have DominatorTree information, so it may miss cases.
-  if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
-    bool AllSameLoop = true;
-    Loop *PNLoop = LI->getLoopFor(PN->getParent());
-    for (size_t i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
-      if (LI->getLoopFor(PN->getIncomingBlock(i)) != PNLoop) {
-        AllSameLoop = false;
-        break;
-      }
-    if (AllSameLoop)
+  if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD, DT)) {
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+    // Only instructions are problematic for preserving LCSSA form.
+    if (!I)
       return getSCEV(V);
+
+    // If the instruction is not defined in a loop, then it can be used freely.
+    Loop *ILoop = LI->getLoopFor(I->getParent());
+    if (!ILoop)
+      return getSCEV(I);
+
+    // If the instruction is defined in the same loop as the phi node, or in a
+    // loop that contains the phi node loop as an inner loop, then using it as
+    // a replacement for the phi node will not break LCSSA form.
+    Loop *PNLoop = LI->getLoopFor(PN->getParent());
+    if (ILoop->contains(PNLoop))
+      return getSCEV(I);
   }
 
   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
@@ -2767,7 +2839,11 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
 ///
 const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForGEP(GEPOperator *GEP) {
 
-  bool InBounds = GEP->isInBounds();
+  // Don't blindly transfer the inbounds flag from the GEP instruction to the
+  // Add expression, because the Instruction may be guarded by control flow
+  // and the no-overflow bits may not be valid for the expression in any
+  // context.
+
   const Type *IntPtrTy = getEffectiveSCEVType(GEP->getType());
   Value *Base = GEP->getOperand(0);
   // Don't attempt to analyze GEPs over unsized objects.
@@ -2775,7 +2851,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForGEP(GEPOperator *GEP) {
     return getUnknown(GEP);
   const SCEV *TotalOffset = getConstant(IntPtrTy, 0);
   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
-  for (GetElementPtrInst::op_iterator I = next(GEP->op_begin()),
+  for (GetElementPtrInst::op_iterator I = llvm::next(GEP->op_begin()),
                                       E = GEP->op_end();
        I != E; ++I) {
     Value *Index = *I;
@@ -2783,23 +2859,30 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForGEP(GEPOperator *GEP) {
     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
       // For a struct, add the member offset.
       unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
-      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset,
-                               getOffsetOfExpr(STy, FieldNo),
-                               /*HasNUW=*/false, /*HasNSW=*/InBounds);
+      const SCEV *FieldOffset = getOffsetOfExpr(STy, FieldNo);
+
+      // Add the field offset to the running total offset.
+      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, FieldOffset);
     } else {
       // For an array, add the element offset, explicitly scaled.
-      const SCEV *LocalOffset = getSCEV(Index);
+      const SCEV *ElementSize = getSizeOfExpr(*GTI);
+      const SCEV *IndexS = getSCEV(Index);
       // Getelementptr indices are signed.
-      LocalOffset = getTruncateOrSignExtend(LocalOffset, IntPtrTy);
-      // Lower "inbounds" GEPs to NSW arithmetic.
-      LocalOffset = getMulExpr(LocalOffset, getSizeOfExpr(*GTI),
-                               /*HasNUW=*/false, /*HasNSW=*/InBounds);
-      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, LocalOffset,
-                               /*HasNUW=*/false, /*HasNSW=*/InBounds);
+      IndexS = getTruncateOrSignExtend(IndexS, IntPtrTy);
+
+      // Multiply the index by the element size to compute the element offset.
+      const SCEV *LocalOffset = getMulExpr(IndexS, ElementSize);
+
+      // Add the element offset to the running total offset.
+      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, LocalOffset);
     }
   }
-  return getAddExpr(getSCEV(Base), TotalOffset,
-                    /*HasNUW=*/false, /*HasNSW=*/InBounds);
+
+  // Get the SCEV for the GEP base.
+  const SCEV *BaseS = getSCEV(Base);
+
+  // Add the total offset from all the GEP indices to the base.
+  return getAddExpr(BaseS, TotalOffset);
 }
 
 /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S is
@@ -2887,9 +2970,13 @@ ScalarEvolution::GetMinTrailingZeros(const SCEV *S) {
 ///
 ConstantRange
 ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
+  // See if we've computed this range already.
+  DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator I = UnsignedRanges.find(S);
+  if (I != UnsignedRanges.end())
+    return I->second;
 
   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
-    return ConstantRange(C->getValue()->getValue());
+    return setUnsignedRange(C, ConstantRange(C->getValue()->getValue()));
 
   unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(S->getType());
   ConstantRange ConservativeResult(BitWidth, /*isFullSet=*/true);
@@ -2906,49 +2993,52 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(Add->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.add(getUnsignedRange(Add->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setUnsignedRange(Add, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(Mul->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.multiply(getUnsignedRange(Mul->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setUnsignedRange(Mul, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(SMax->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.smax(getUnsignedRange(SMax->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setUnsignedRange(SMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(UMax->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.umax(getUnsignedRange(UMax->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setUnsignedRange(UMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(UDiv->getLHS());
     ConstantRange Y = getUnsignedRange(UDiv->getRHS());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y));
+    return setUnsignedRange(UDiv, ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y)));
   }
 
   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(ZExt->getOperand());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth));
+    return setUnsignedRange(ZExt,
+      ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(SExt->getOperand());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth));
+    return setUnsignedRange(SExt,
+      ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getUnsignedRange(Trunc->getOperand());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth));
+    return setUnsignedRange(Trunc,
+      ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
@@ -2958,7 +3048,8 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
       if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getStart()))
         if (!C->getValue()->isZero())
           ConservativeResult =
-            ConstantRange(C->getValue()->getValue(), APInt(BitWidth, 0));
+            ConservativeResult.intersectWith(
+              ConstantRange(C->getValue()->getValue(), APInt(BitWidth, 0)));
 
     // TODO: non-affine addrec
     if (AddRec->isAffine()) {
@@ -2987,19 +3078,20 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
         ConstantRange ExtEndRange = EndRange.zextOrTrunc(BitWidth*2+1);
         if (ExtStartRange.add(ExtMaxBECountRange.multiply(ExtStepRange)) !=
             ExtEndRange)
-          return ConservativeResult;
+          return setUnsignedRange(AddRec, ConservativeResult);
 
         APInt Min = APIntOps::umin(StartRange.getUnsignedMin(),
                                    EndRange.getUnsignedMin());
         APInt Max = APIntOps::umax(StartRange.getUnsignedMax(),
                                    EndRange.getUnsignedMax());
         if (Min.isMinValue() && Max.isMaxValue())
-          return ConservativeResult;
-        return ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max+1));
+          return setUnsignedRange(AddRec, ConservativeResult);
+        return setUnsignedRange(AddRec,
+          ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max+1)));
       }
     }
 
-    return ConservativeResult;
+    return setUnsignedRange(AddRec, ConservativeResult);
   }
 
   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
@@ -3008,20 +3100,24 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
     ComputeMaskedBits(U->getValue(), Mask, Zeros, Ones, TD);
     if (Ones == ~Zeros + 1)
-      return ConservativeResult;
-    return ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Ones, ~Zeros + 1));
+      return setUnsignedRange(U, ConservativeResult);
+    return setUnsignedRange(U,
+      ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Ones, ~Zeros + 1)));
   }
 
-  return ConservativeResult;
+  return setUnsignedRange(S, ConservativeResult);
 }
 
 /// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
 ///
 ConstantRange
 ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
+  DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator I = SignedRanges.find(S);
+  if (I != SignedRanges.end())
+    return I->second;
 
   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
-    return ConstantRange(C->getValue()->getValue());
+    return setSignedRange(C, ConstantRange(C->getValue()->getValue()));
 
   unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(S->getType());
   ConstantRange ConservativeResult(BitWidth, /*isFullSet=*/true);
@@ -3038,49 +3134,52 @@ ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
     ConstantRange X = getSignedRange(Add->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.add(getSignedRange(Add->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setSignedRange(Add, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(Mul->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.multiply(getSignedRange(Mul->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setSignedRange(Mul, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(SMax->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.smax(getSignedRange(SMax->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setSignedRange(SMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(UMax->getOperand(0));
     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
       X = X.umax(getSignedRange(UMax->getOperand(i)));
-    return ConservativeResult.intersectWith(X);
+    return setSignedRange(UMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(UDiv->getLHS());
     ConstantRange Y = getSignedRange(UDiv->getRHS());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y));
+    return setSignedRange(UDiv, ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y)));
   }
 
   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(ZExt->getOperand());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth));
+    return setSignedRange(ZExt,
+      ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(SExt->getOperand());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth));
+    return setSignedRange(SExt,
+      ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
     ConstantRange X = getSignedRange(Trunc->getOperand());
-    return ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth));
+    return setSignedRange(Trunc,
+      ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
@@ -3130,34 +3229,35 @@ ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
         ConstantRange ExtEndRange = EndRange.sextOrTrunc(BitWidth*2+1);
         if (ExtStartRange.add(ExtMaxBECountRange.multiply(ExtStepRange)) !=
             ExtEndRange)
-          return ConservativeResult;
+          return setSignedRange(AddRec, ConservativeResult);
 
         APInt Min = APIntOps::smin(StartRange.getSignedMin(),
                                    EndRange.getSignedMin());
         APInt Max = APIntOps::smax(StartRange.getSignedMax(),
                                    EndRange.getSignedMax());
         if (Min.isMinSignedValue() && Max.isMaxSignedValue())
-          return ConservativeResult;
-        return ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max+1));
+          return setSignedRange(AddRec, ConservativeResult);
+        return setSignedRange(AddRec,
+          ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max+1)));
       }
     }
 
-    return ConservativeResult;
+    return setSignedRange(AddRec, ConservativeResult);
   }
 
   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
     if (!U->getValue()->getType()->isIntegerTy() && !TD)
-      return ConservativeResult;
+      return setSignedRange(U, ConservativeResult);
     unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), TD);
     if (NS == 1)
-      return ConservativeResult;
-    return ConservativeResult.intersectWith(
+      return setSignedRange(U, ConservativeResult);
+    return setSignedRange(U, ConservativeResult.intersectWith(
       ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(BitWidth).ashr(NS - 1),
-                    APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(NS - 1)+1));
+                    APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(NS - 1)+1)));
   }
 
-  return ConservativeResult;
+  return setSignedRange(S, ConservativeResult);
 }
 
 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
@@ -3190,18 +3290,42 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
 
   Operator *U = cast<Operator>(V);
   switch (Opcode) {
-  case Instruction::Add:
-    // Don't transfer the NSW and NUW bits from the Add instruction to the
-    // Add expression, because the Instruction may be guarded by control
-    // flow and the no-overflow bits may not be valid for the expression in
-    // any context.
-    return getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
-                      getSCEV(U->getOperand(1)));
-  case Instruction::Mul:
-    // Don't transfer the NSW and NUW bits from the Mul instruction to the
-    // Mul expression, as with Add.
-    return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
-                      getSCEV(U->getOperand(1)));
+  case Instruction::Add: {
+    // The simple thing to do would be to just call getSCEV on both operands
+    // and call getAddExpr with the result. However if we're looking at a
+    // bunch of things all added together, this can be quite inefficient,
+    // because it leads to N-1 getAddExpr calls for N ultimate operands.
+    // Instead, gather up all the operands and make a single getAddExpr call.
+    // LLVM IR canonical form means we need only traverse the left operands.
+    SmallVector<const SCEV *, 4> AddOps;
+    AddOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(1)));
+    for (Value *Op = U->getOperand(0); ; Op = U->getOperand(0)) {
+      unsigned Opcode = Op->getValueID() - Value::InstructionVal;
+      if (Opcode != Instruction::Add && Opcode != Instruction::Sub)
+        break;
+      U = cast<Operator>(Op);
+      const SCEV *Op1 = getSCEV(U->getOperand(1));
+      if (Opcode == Instruction::Sub)
+        AddOps.push_back(getNegativeSCEV(Op1));
+      else
+        AddOps.push_back(Op1);
+    }
+    AddOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(0)));
+    return getAddExpr(AddOps);
+  }
+  case Instruction::Mul: {
+    // See the Add code above.
+    SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps;
+    MulOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(1)));
+    for (Value *Op = U->getOperand(0);
+         Op->getValueID() == Instruction::Mul + Value::InstructionVal; 
+         Op = U->getOperand(0)) {
+      U = cast<Operator>(Op);
+      MulOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(1)));
+    }
+    MulOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(0)));
+    return getMulExpr(MulOps);
+  }
   case Instruction::UDiv:
     return getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
                        getSCEV(U->getOperand(1)));
@@ -3463,7 +3587,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
           const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
           const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, One);
           if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getUMaxExpr(LS, One), LDiff);
+            return getAddExpr(getUMaxExpr(One, LS), LDiff);
         }
         break;
       case ICmpInst::ICMP_EQ:
@@ -3478,7 +3602,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
           const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, One);
           const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
           if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getUMaxExpr(LS, One), LDiff);
+            return getAddExpr(getUMaxExpr(One, LS), LDiff);
         }
         break;
       default:
@@ -3545,8 +3669,8 @@ ScalarEvolution::getBackedgeTakenInfo(const Loop *L) {
   if (Pair.second) {
     BackedgeTakenInfo BECount = ComputeBackedgeTakenCount(L);
     if (BECount.Exact != getCouldNotCompute()) {
-      assert(BECount.Exact->isLoopInvariant(L) &&
-             BECount.Max->isLoopInvariant(L) &&
+      assert(isLoopInvariant(BECount.Exact, L) &&
+             isLoopInvariant(BECount.Max, L) &&
              "Computed backedge-taken count isn't loop invariant for loop!");
       ++NumTripCountsComputed;
 
@@ -3575,18 +3699,22 @@ ScalarEvolution::getBackedgeTakenInfo(const Loop *L) {
         Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
         if (!Visited.insert(I)) continue;
 
-        std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator It =
-          Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
-        if (It != Scalars.end()) {
+        ValueExprMapType::iterator It =
+          ValueExprMap.find(static_cast<Value *>(I));
+        if (It != ValueExprMap.end()) {
+          const SCEV *Old = It->second;
+
           // SCEVUnknown for a PHI either means that it has an unrecognized
           // structure, or it's a PHI that's in the progress of being computed
           // by createNodeForPHI.  In the former case, additional loop trip
           // count information isn't going to change anything. In the later
           // case, createNodeForPHI will perform the necessary updates on its
           // own when it gets to that point.
-          if (!isa<PHINode>(I) || !isa<SCEVUnknown>(It->second)) {
-            ValuesAtScopes.erase(It->second);
-            Scalars.erase(It);
+          if (!isa<PHINode>(I) || !isa<SCEVUnknown>(Old)) {
+            ValuesAtScopes.erase(Old);
+            UnsignedRanges.erase(Old);
+            SignedRanges.erase(Old);
+            ValueExprMap.erase(It);
           }
           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
             ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
@@ -3615,17 +3743,24 @@ void ScalarEvolution::forgetLoop(const Loop *L) {
     Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
     if (!Visited.insert(I)) continue;
 
-    std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator It =
-      Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
-    if (It != Scalars.end()) {
-      ValuesAtScopes.erase(It->second);
-      Scalars.erase(It);
+    ValueExprMapType::iterator It = ValueExprMap.find(static_cast<Value *>(I));
+    if (It != ValueExprMap.end()) {
+      const SCEV *Old = It->second;
+      ValuesAtScopes.erase(Old);
+      UnsignedRanges.erase(Old);
+      SignedRanges.erase(Old);
+      ValueExprMap.erase(It);
       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
         ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
     }
 
     PushDefUseChildren(I, Worklist);
   }
+
+  // Forget all contained loops too, to avoid dangling entries in the
+  // ValuesAtScopes map.
+  for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
+    forgetLoop(*I);
 }
 
 /// forgetValue - This method should be called by the client when it has
@@ -3644,11 +3779,13 @@ void ScalarEvolution::forgetValue(Value *V) {
     I = Worklist.pop_back_val();
     if (!Visited.insert(I)) continue;
 
-    std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator It =
-      Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
-    if (It != Scalars.end()) {
-      ValuesAtScopes.erase(It->second);
-      Scalars.erase(It);
+    ValueExprMapType::iterator It = ValueExprMap.find(static_cast<Value *>(I));
+    if (It != ValueExprMap.end()) {
+      const SCEV *Old = It->second;
+      ValuesAtScopes.erase(Old);
+      UnsignedRanges.erase(Old);
+      SignedRanges.erase(Old);
+      ValueExprMap.erase(It);
       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
         ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
     }
@@ -3792,14 +3929,13 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(const Loop *L,
         else
           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
       } else {
-        // Both conditions must be true for the loop to exit.
+        // Both conditions must be true at the same time for the loop to exit.
+        // For now, be conservative.
         assert(L->contains(FBB) && "Loop block has no successor in loop!");
-        if (BTI0.Exact != getCouldNotCompute() &&
-            BTI1.Exact != getCouldNotCompute())
-          BECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
-        if (BTI0.Max != getCouldNotCompute() &&
-            BTI1.Max != getCouldNotCompute())
-          MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
+        if (BTI0.Max == BTI1.Max)
+          MaxBECount = BTI0.Max;
+        if (BTI0.Exact == BTI1.Exact)
+          BECount = BTI0.Exact;
       }
 
       return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
@@ -3827,14 +3963,13 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(const Loop *L,
         else
           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
       } else {
-        // Both conditions must be false for the loop to exit.
+        // Both conditions must be false at the same time for the loop to exit.
+        // For now, be conservative.
         assert(L->contains(TBB) && "Loop block has no successor in loop!");
-        if (BTI0.Exact != getCouldNotCompute() &&
-            BTI1.Exact != getCouldNotCompute())
-          BECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
-        if (BTI0.Max != getCouldNotCompute() &&
-            BTI1.Max != getCouldNotCompute())
-          MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
+        if (BTI0.Max == BTI1.Max)
+          MaxBECount = BTI0.Max;
+        if (BTI0.Exact == BTI1.Exact)
+          BECount = BTI0.Exact;
       }
 
       return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
@@ -3897,7 +4032,7 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(const Loop *L,
 
   // At this point, we would like to compute how many iterations of the
   // loop the predicate will return true for these inputs.
-  if (LHS->isLoopInvariant(L) && !RHS->isLoopInvariant(L)) {
+  if (isLoopInvariant(LHS, L) && !isLoopInvariant(RHS, L)) {
     // If there is a loop-invariant, force it into the RHS.
     std::swap(LHS, RHS);
     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
@@ -4059,7 +4194,7 @@ ScalarEvolution::ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(
   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
   const SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
-  if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
+  if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || isLoopInvariant(IdxExpr, L) ||
       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
     return getCouldNotCompute();
@@ -4134,8 +4269,7 @@ static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
   // constant or derived from a PHI node themselves.
   PHINode *PHI = 0;
   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
-    if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
-          isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
+    if (!isa<Constant>(I->getOperand(Op))) {
       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
       if (PHI == 0)
@@ -4156,11 +4290,9 @@ static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal,
                                     const TargetData *TD) {
   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
-  if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) return GV;
   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 
-  std::vector<Constant*> Operands;
-  Operands.resize(I->getNumOperands());
+  std::vector<Constant*> Operands(I->getNumOperands());
 
   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal, TD);
@@ -4182,7 +4314,7 @@ Constant *
 ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
                                                    const APInt &BEs,
                                                    const Loop *L) {
-  std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
+  std::map<PHINode*, Constant*>::const_iterator I =
     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
     return I->second;
@@ -4202,8 +4334,8 @@ ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
 
   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
-  PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
-  if (PN2 != PN)
+  if (getConstantEvolvingPHI(BEValue, L) != PN &&
+      !isa<Constant>(BEValue))
     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
 
   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
@@ -4238,8 +4370,11 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L,
   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
   if (PN == 0) return getCouldNotCompute();
 
-  // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
-  // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
+  // If the loop is canonicalized, the PHI will have exactly two entries.
+  // That's the only form we support here.
+  if (PN->getNumIncomingValues() != 2) return getCouldNotCompute();
+
+  // One entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
   // second must be derived from the same PHI.
   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
   Constant *StartCST =
@@ -4247,8 +4382,9 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L,
   if (StartCST == 0) return getCouldNotCompute();  // Must be a constant.
 
   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
-  PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
-  if (PN2 != PN) return getCouldNotCompute();  // Not derived from same PHI.
+  if (getConstantEvolvingPHI(BEValue, L) != PN &&
+      !isa<Constant>(BEValue))
+    return getCouldNotCompute();  // Not derived from same PHI.
 
   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
@@ -4336,54 +4472,51 @@ const SCEV *ScalarEvolution::computeSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
       if (CanConstantFold(I)) {
-        std::vector<Constant*> Operands;
-        Operands.reserve(I->getNumOperands());
+        SmallVector<Constant *, 4> Operands;
+        bool MadeImprovement = false;
         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
           Value *Op = I->getOperand(i);
           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
             Operands.push_back(C);
-          } else {
-            // If any of the operands is non-constant and if they are
-            // non-integer and non-pointer, don't even try to analyze them
-            // with scev techniques.
-            if (!isSCEVable(Op->getType()))
-              return V;
-
-            const SCEV *OpV = getSCEVAtScope(Op, L);
-            if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV)) {
-              Constant *C = SC->getValue();
-              if (C->getType() != Op->getType())
-                C = ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
-                                                                  Op->getType(),
-                                                                  false),
-                                          C, Op->getType());
-              Operands.push_back(C);
-            } else if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
-              if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue())) {
-                if (C->getType() != Op->getType())
-                  C =
-                    ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
-                                                                  Op->getType(),
-                                                                  false),
-                                          C, Op->getType());
-                Operands.push_back(C);
-              } else
-                return V;
-            } else {
-              return V;
-            }
+            continue;
           }
+
+          // If any of the operands is non-constant and if they are
+          // non-integer and non-pointer, don't even try to analyze them
+          // with scev techniques.
+          if (!isSCEVable(Op->getType()))
+            return V;
+
+          const SCEV *OrigV = getSCEV(Op);
+          const SCEV *OpV = getSCEVAtScope(OrigV, L);
+          MadeImprovement |= OrigV != OpV;
+
+          Constant *C = 0;
+          if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV))
+            C = SC->getValue();
+          if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV))
+            C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue());
+          if (!C) return V;
+          if (C->getType() != Op->getType())
+            C = ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
+                                                              Op->getType(),
+                                                              false),
+                                      C, Op->getType());
+          Operands.push_back(C);
         }
 
-        Constant *C = 0;
-        if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
-          C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
-                                              Operands[0], Operands[1], TD);
-        else
-          C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
-                                       &Operands[0], Operands.size(), TD);
-        if (C)
+        // Check to see if getSCEVAtScope actually made an improvement.
+        if (MadeImprovement) {
+          Constant *C = 0;
+          if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
+            C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
+                                                Operands[0], Operands[1], TD);
+          else
+            C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
+                                         &Operands[0], Operands.size(), TD);
+          if (!C) return V;
           return getSCEV(C);
+        }
       }
     }
 
@@ -4433,7 +4566,29 @@ const SCEV *ScalarEvolution::computeSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
   // are dealing with the final value computed by the loop.
   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
-    if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L)) {
+    // First, attempt to evaluate each operand.
+    // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
+    // expression has no loop-variant portions.
+    for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      const SCEV *OpAtScope = getSCEVAtScope(AddRec->getOperand(i), L);
+      if (OpAtScope == AddRec->getOperand(i))
+        continue;
+
+      // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
+      // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
+      SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(AddRec->op_begin(),
+                                          AddRec->op_begin()+i);
+      NewOps.push_back(OpAtScope);
+      for (++i; i != e; ++i)
+        NewOps.push_back(getSCEVAtScope(AddRec->getOperand(i), L));
+
+      AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop()));
+      break;
+    }
+
+    // If the scope is outside the addrec's loop, evaluate it by using the
+    // loop exit value of the addrec.
+    if (!AddRec->getLoop()->contains(L)) {
       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
       // loop iterates.  Compute this now.
       const SCEV *BackedgeTakenCount = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
@@ -4442,6 +4597,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::computeSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
       // Then, evaluate the AddRec.
       return AddRec->evaluateAtIteration(BackedgeTakenCount, *this);
     }
+
     return AddRec;
   }
 
@@ -4691,23 +4847,6 @@ ScalarEvolution::HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L) {
   return getCouldNotCompute();
 }
 
-/// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
-/// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
-/// This is less strict that the loop "preheader" concept, which requires
-/// the predecessor to have only one single successor.
-///
-BasicBlock *ScalarEvolution::getLoopPredecessor(const Loop *L) {
-  BasicBlock *Header = L->getHeader();
-  BasicBlock *Pred = 0;
-  for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header);
-       PI != E; ++PI)
-    if (!L->contains(*PI)) {
-      if (Pred && Pred != *PI) return 0; // Multiple predecessors.
-      Pred = *PI;
-    }
-  return Pred;
-}
-
 /// 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
@@ -4725,7 +4864,7 @@ ScalarEvolution::getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB) {
   // If the header has a unique predecessor outside the loop, it must be
   // a block that has exactly one successor that can reach the loop.
   if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
-    return std::make_pair(getLoopPredecessor(L), L->getHeader());
+    return std::make_pair(L->getLoopPredecessor(), L->getHeader());
 
   return std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>();
 }
@@ -4782,7 +4921,7 @@ bool ScalarEvolution::SimplifyICmpOperands(ICmpInst::Predicate &Pred,
   // as both operands could be addrecs loop-invariant in each other's loop.
   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(RHS)) {
     const Loop *L = AR->getLoop();
-    if (LHS->isLoopInvariant(L) && LHS->properlyDominates(L->getHeader(), DT)) {
+    if (isLoopInvariant(LHS, L) && LHS->properlyDominates(L->getHeader(), DT)) {
       std::swap(LHS, RHS);
       Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
       Changed = true;
@@ -5157,7 +5296,8 @@ ScalarEvolution::isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L,
       LoopContinuePredicate->isUnconditional())
     return false;
 
-  return isImpliedCond(LoopContinuePredicate->getCondition(), Pred, LHS, RHS,
+  return isImpliedCond(Pred, LHS, RHS,
+                       LoopContinuePredicate->getCondition(),
                        LoopContinuePredicate->getSuccessor(0) != L->getHeader());
 }
 
@@ -5176,7 +5316,7 @@ ScalarEvolution::isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L,
   // as there are predecessors that can be found that have unique successors
   // leading to the original header.
   for (std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>
-         Pair(getLoopPredecessor(L), L->getHeader());
+         Pair(L->getLoopPredecessor(), L->getHeader());
        Pair.first;
        Pair = getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(Pair.first)) {
 
@@ -5186,7 +5326,8 @@ ScalarEvolution::isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L,
         LoopEntryPredicate->isUnconditional())
       continue;
 
-    if (isImpliedCond(LoopEntryPredicate->getCondition(), Pred, LHS, RHS,
+    if (isImpliedCond(Pred, LHS, RHS,
+                      LoopEntryPredicate->getCondition(),
                       LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) != Pair.second))
       return true;
   }
@@ -5196,24 +5337,24 @@ ScalarEvolution::isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L,
 
 /// isImpliedCond - Test whether the condition described by Pred, LHS,
 /// and RHS is true whenever the given Cond value evaluates to true.
-bool ScalarEvolution::isImpliedCond(Value *CondValue,
-                                    ICmpInst::Predicate Pred,
+bool ScalarEvolution::isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                    Value *FoundCondValue,
                                     bool Inverse) {
   // Recursively handle And and Or conditions.
-  if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CondValue)) {
+  if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FoundCondValue)) {
     if (BO->getOpcode() == Instruction::And) {
       if (!Inverse)
-        return isImpliedCond(BO->getOperand(0), Pred, LHS, RHS, Inverse) ||
-               isImpliedCond(BO->getOperand(1), Pred, LHS, RHS, Inverse);
+        return isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, BO->getOperand(0), Inverse) ||
+               isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, BO->getOperand(1), Inverse);
     } else if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
       if (Inverse)
-        return isImpliedCond(BO->getOperand(0), Pred, LHS, RHS, Inverse) ||
-               isImpliedCond(BO->getOperand(1), Pred, LHS, RHS, Inverse);
+        return isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, BO->getOperand(0), Inverse) ||
+               isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, BO->getOperand(1), Inverse);
     }
   }
 
-  ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondValue);
+  ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(FoundCondValue);
   if (!ICI) return false;
 
   // Bail if the ICmp's operands' types are wider than the needed type
@@ -5397,7 +5538,7 @@ ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
 ScalarEvolution::HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
                                   const Loop *L, bool isSigned) {
   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
-  if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return getCouldNotCompute();
+  if (!isLoopInvariant(RHS, L)) return getCouldNotCompute();
 
   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
@@ -5630,20 +5771,19 @@ void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::deleted() {
   assert(SE && "SCEVCallbackVH called with a null ScalarEvolution!");
   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(getValPtr()))
     SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
-  SE->Scalars.erase(getValPtr());
+  SE->ValueExprMap.erase(getValPtr());
   // this now dangles!
 }
 
-void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::allUsesReplacedWith(Value *) {
+void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::allUsesReplacedWith(Value *V) {
   assert(SE && "SCEVCallbackVH called with a null ScalarEvolution!");
 
   // Forget all the expressions associated with users of the old value,
   // so that future queries will recompute the expressions using the new
   // value.
+  Value *Old = getValPtr();
   SmallVector<User *, 16> Worklist;
   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
-  Value *Old = getValPtr();
-  bool DeleteOld = false;
   for (Value::use_iterator UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end();
        UI != UE; ++UI)
     Worklist.push_back(*UI);
@@ -5651,27 +5791,22 @@ void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::allUsesReplacedWith(Value *) {
     User *U = Worklist.pop_back_val();
     // Deleting the Old value will cause this to dangle. Postpone
     // that until everything else is done.
-    if (U == Old) {
-      DeleteOld = true;
+    if (U == Old)
       continue;
-    }
     if (!Visited.insert(U))
       continue;
     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U))
       SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
-    SE->Scalars.erase(U);
+    SE->ValueExprMap.erase(U);
     for (Value::use_iterator UI = U->use_begin(), UE = U->use_end();
          UI != UE; ++UI)
       Worklist.push_back(*UI);
   }
-  // Delete the Old value if it (indirectly) references itself.
-  if (DeleteOld) {
-    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Old))
-      SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
-    SE->Scalars.erase(Old);
-    // this now dangles!
-  }
-  // this may dangle!
+  // Delete the Old value.
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Old))
+    SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
+  SE->ValueExprMap.erase(Old);
+  // this now dangles!
 }
 
 ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *se)
@@ -5682,7 +5817,8 @@ ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *se)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 ScalarEvolution::ScalarEvolution()
-  : FunctionPass(&ID) {
+  : FunctionPass(ID), FirstUnknown(0) {
+  initializeScalarEvolutionPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 }
 
 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
@@ -5694,10 +5830,18 @@ bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
 }
 
 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
-  Scalars.clear();
+  // Iterate through all the SCEVUnknown instances and call their
+  // destructors, so that they release their references to their values.
+  for (SCEVUnknown *U = FirstUnknown; U; U = U->Next)
+    U->~SCEVUnknown();
+  FirstUnknown = 0;
+
+  ValueExprMap.clear();
   BackedgeTakenCounts.clear();
   ConstantEvolutionLoopExitValue.clear();
   ValuesAtScopes.clear();
+  UnsignedRanges.clear();
+  SignedRanges.clear();
   UniqueSCEVs.clear();
   SCEVAllocator.Reset();
 }
@@ -5777,7 +5921,7 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
       if (L) {
         OS << "\t\t" "Exits: ";
         const SCEV *ExitValue = SE.getSCEVAtScope(SV, L->getParentLoop());
-        if (!ExitValue->isLoopInvariant(L)) {
+        if (!SE.isLoopInvariant(ExitValue, L)) {
           OS << "<<Unknown>>";
         } else {
           OS << *ExitValue;
@@ -5794,3 +5938,124 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
     PrintLoopInfo(OS, &SE, *I);
 }
 
+bool ScalarEvolution::isLoopInvariant(const SCEV *S, const Loop *L) {
+  switch (S->getSCEVType()) {
+  case scConstant:
+    return true;
+  case scTruncate:
+  case scZeroExtend:
+  case scSignExtend:
+    return isLoopInvariant(cast<SCEVCastExpr>(S)->getOperand(), L);
+  case scAddRecExpr: {
+    const SCEVAddRecExpr *AR = cast<SCEVAddRecExpr>(S);
+
+    // Add recurrences are never invariant in the function-body (null loop).
+    if (!L)
+      return false;
+
+    // This recurrence is variant w.r.t. L if L contains AR's loop.
+    if (L->contains(AR->getLoop()))
+      return false;
+
+    // This recurrence is invariant w.r.t. L if AR's loop contains L.
+    if (AR->getLoop()->contains(L))
+      return true;
+
+    // This recurrence is variant w.r.t. L if any of its operands
+    // are variant.
+    for (SCEVAddRecExpr::op_iterator I = AR->op_begin(), E = AR->op_end();
+         I != E; ++I)
+      if (!isLoopInvariant(*I, L))
+        return false;
+
+    // Otherwise it's loop-invariant.
+    return true;
+  }
+  case scAddExpr:
+  case scMulExpr:
+  case scUMaxExpr:
+  case scSMaxExpr: {
+    const SCEVNAryExpr *NAry = cast<SCEVNAryExpr>(S);
+    for (SCEVNAryExpr::op_iterator I = NAry->op_begin(), E = NAry->op_end();
+         I != E; ++I)
+      if (!isLoopInvariant(*I, L))
+        return false;
+    return true;
+  }
+  case scUDivExpr: {
+    const SCEVUDivExpr *UDiv = cast<SCEVUDivExpr>(S);
+    return isLoopInvariant(UDiv->getLHS(), L) &&
+           isLoopInvariant(UDiv->getRHS(), L);
+  }
+  case scUnknown:
+    // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
+    // invariant if they are not contained in the specified loop.
+    // Instructions are never considered invariant in the function body
+    // (null loop) because they are defined within the "loop".
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(cast<SCEVUnknown>(S)->getValue()))
+      return L && !L->contains(I);
+    return true;
+  case scCouldNotCompute:
+    llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
+    return false;
+  default: break;
+  }
+  llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
+  return false;
+}
+
+bool ScalarEvolution::hasComputableLoopEvolution(const SCEV *S, const Loop *L) {
+  switch (S->getSCEVType()) {
+  case scConstant:
+    return false;
+  case scTruncate:
+  case scZeroExtend:
+  case scSignExtend:
+    return hasComputableLoopEvolution(cast<SCEVCastExpr>(S)->getOperand(), L);
+  case scAddRecExpr:
+    return cast<SCEVAddRecExpr>(S)->getLoop() == L;
+  case scAddExpr:
+  case scMulExpr:
+  case scUMaxExpr:
+  case scSMaxExpr: {
+    const SCEVNAryExpr *NAry = cast<SCEVNAryExpr>(S);
+    bool HasVarying = false;
+    for (SCEVNAryExpr::op_iterator I = NAry->op_begin(), E = NAry->op_end();
+         I != E; ++I) {
+      const SCEV *Op = *I;
+      if (!isLoopInvariant(Op, L)) {
+        if (hasComputableLoopEvolution(Op, L))
+          HasVarying = true;
+        else
+          return false;
+      }
+    }
+    return HasVarying;
+  }
+  case scUDivExpr: {
+    const SCEVUDivExpr *UDiv = cast<SCEVUDivExpr>(S);
+    bool HasVarying = false;
+    if (!isLoopInvariant(UDiv->getLHS(), L)) {
+      if (hasComputableLoopEvolution(UDiv->getLHS(), L))
+        HasVarying = true;
+      else
+        return false;
+    }
+    if (!isLoopInvariant(UDiv->getRHS(), L)) {
+      if (hasComputableLoopEvolution(UDiv->getRHS(), L))
+        HasVarying = true;
+      else
+        return false;
+    }
+    return HasVarying;
+  }
+  case scUnknown:
+    return false;
+  case scCouldNotCompute:
+    llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
+    return false;
+  default: break;
+  }
+  llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
+  return false;
+}