[cleanup] Move the Dominators.h and Verifier.h headers into the IR
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolutionExpander.cpp
index 0c4bb825bf93184285524a2ef188a4bb70ff5241..ea9de2f5a500f0963263975760a061bcda0753cd 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/LLVMContext.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/Target/TargetLowering.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 
 using namespace llvm;
 
@@ -31,6 +33,19 @@ using namespace llvm;
 Value *SCEVExpander::ReuseOrCreateCast(Value *V, Type *Ty,
                                        Instruction::CastOps Op,
                                        BasicBlock::iterator IP) {
+  // This function must be called with the builder having a valid insertion
+  // point. It doesn't need to be the actual IP where the uses of the returned
+  // cast will be added, but it must dominate such IP.
+  // We use this precondition to produce a cast that will dominate all its
+  // uses. In particular, this is crucial for the case where the builder's
+  // insertion point *is* the point where we were asked to put the cast.
+  // Since we don't know the builder's insertion point is actually
+  // where the uses will be added (only that it dominates it), we are
+  // not allowed to move it.
+  BasicBlock::iterator BIP = Builder.GetInsertPoint();
+
+  Instruction *Ret = NULL;
+
   // Check to see if there is already a cast!
   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
        UI != E; ++UI) {
@@ -38,27 +53,35 @@ Value *SCEVExpander::ReuseOrCreateCast(Value *V, Type *Ty,
     if (U->getType() == Ty)
       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U))
         if (CI->getOpcode() == Op) {
-          // If the cast isn't where we want it, fix it.
-          if (BasicBlock::iterator(CI) != IP) {
+          // If the cast isn't where we want it, create a new cast at IP.
+          // Likewise, do not reuse a cast at BIP because it must dominate
+          // instructions that might be inserted before BIP.
+          if (BasicBlock::iterator(CI) != IP || BIP == IP) {
             // Create a new cast, and leave the old cast in place in case
             // it is being used as an insert point. Clear its operand
             // so that it doesn't hold anything live.
-            Instruction *NewCI = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", IP);
-            NewCI->takeName(CI);
-            CI->replaceAllUsesWith(NewCI);
+            Ret = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", IP);
+            Ret->takeName(CI);
+            CI->replaceAllUsesWith(Ret);
             CI->setOperand(0, UndefValue::get(V->getType()));
-            rememberInstruction(NewCI);
-            return NewCI;
+            break;
           }
-          rememberInstruction(CI);
-          return CI;
+          Ret = CI;
+          break;
         }
   }
 
   // Create a new cast.
-  Instruction *I = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), IP);
-  rememberInstruction(I);
-  return I;
+  if (!Ret)
+    Ret = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), IP);
+
+  // We assert at the end of the function since IP might point to an
+  // instruction with different dominance properties than a cast
+  // (an invoke for example) and not dominate BIP (but the cast does).
+  assert(SE.DT->dominates(Ret, BIP));
+
+  rememberInstruction(Ret);
+  return Ret;
 }
 
 /// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
@@ -121,8 +144,7 @@ Value *SCEVExpander::InsertNoopCastOfTo(Value *V, Type *Ty) {
   BasicBlock::iterator IP = I; ++IP;
   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
     IP = II->getNormalDest()->begin();
-  while (isa<PHINode>(IP) || isa<DbgInfoIntrinsic>(IP) ||
-         isa<LandingPadInst>(IP))
+  while (isa<PHINode>(IP) || isa<LandingPadInst>(IP))
     ++IP;
   return ReuseOrCreateCast(I, Ty, Op, IP);
 }
@@ -156,8 +178,8 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
   }
 
   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  DebugLoc Loc = Builder.GetInsertPoint()->getDebugLoc();
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
 
   // Move the insertion point out of as many loops as we can.
   while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
@@ -171,13 +193,9 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
 
   // If we haven't found this binop, insert it.
   Instruction *BO = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opcode, LHS, RHS));
-  BO->setDebugLoc(SaveInsertPt->getDebugLoc());
+  BO->setDebugLoc(Loc);
   rememberInstruction(BO);
 
-  // Restore the original insert point.
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
-
   return BO;
 }
 
@@ -192,7 +210,7 @@ static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
                               const SCEV *&Remainder,
                               const SCEV *Factor,
                               ScalarEvolution &SE,
-                              const TargetData *TD) {
+                              const DataLayout *TD) {
   // Everything is divisible by one.
   if (Factor->isOne())
     return true;
@@ -233,7 +251,7 @@ static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
   // of the given factor.
   if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
     if (TD) {
-      // With TargetData, the size is known. Check if there is a constant
+      // With DataLayout, the size is known. Check if there is a constant
       // operand which is a multiple of the given factor. If so, we can
       // factor it.
       const SCEVConstant *FC = cast<SCEVConstant>(Factor);
@@ -247,7 +265,7 @@ static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
           return true;
         }
     } else {
-      // Without TargetData, check if Factor can be factored out of any of the
+      // Without DataLayout, check if Factor can be factored out of any of the
       // Mul's operands. If so, we can just remove it.
       for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
         const SCEV *SOp = M->getOperand(i);
@@ -274,8 +292,8 @@ static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
     const SCEV *Start = A->getStart();
     if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE, TD))
       return false;
-    // FIXME: can use A->getNoWrapFlags(FlagNW)
-    S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap);
+    S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop(),
+                         A->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW));
     return true;
   }
 
@@ -328,8 +346,7 @@ static void SplitAddRecs(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
       AddRecs.push_back(SE.getAddRecExpr(Zero,
                                          A->getStepRecurrence(SE),
                                          A->getLoop(),
-                                         // FIXME: A->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                         SCEV::FlagAnyWrap));
+                                         A->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
       if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start)) {
         Ops[i] = Zero;
         Ops.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
@@ -387,6 +404,10 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
   // without the other.
   SplitAddRecs(Ops, Ty, SE);
 
+  Type *IntPtrTy = SE.TD
+                 ? SE.TD->getIntPtrType(PTy)
+                 : Type::getInt64Ty(PTy->getContext());
+
   // Descend down the pointer's type and attempt to convert the other
   // operands into GEP indices, at each level. The first index in a GEP
   // indexes into the array implied by the pointer operand; the rest of
@@ -397,7 +418,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     // array indexing.
     SmallVector<const SCEV *, 8> ScaledOps;
     if (ElTy->isSized()) {
-      const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(ElTy);
+      const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(IntPtrTy, ElTy);
       if (!ElSize->isZero()) {
         SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
         for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
@@ -438,7 +459,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
       // An empty struct has no fields.
       if (STy->getNumElements() == 0) break;
       if (SE.TD) {
-        // With TargetData, field offsets are known. See if a constant offset
+        // With DataLayout, field offsets are known. See if a constant offset
         // falls within any of the struct fields.
         if (Ops.empty()) break;
         if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0]))
@@ -457,7 +478,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
             }
           }
       } else {
-        // Without TargetData, just check for an offsetof expression of the
+        // Without DataLayout, just check for an offsetof expression of the
         // appropriate struct type.
         for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
           if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Ops[i])) {
@@ -498,6 +519,9 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     V = InsertNoopCastOfTo(V,
        Type::getInt8PtrTy(Ty->getContext(), PTy->getAddressSpace()));
 
+    assert(!isa<Instruction>(V) ||
+           SE.DT->dominates(cast<Instruction>(V), Builder.GetInsertPoint()));
+
     // Expand the operands for a plain byte offset.
     Value *Idx = expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty);
 
@@ -526,8 +550,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     }
 
     // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+    BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
 
     // Move the insertion point out of as many loops as we can.
     while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
@@ -543,16 +566,11 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     Value *GEP = Builder.CreateGEP(V, Idx, "uglygep");
     rememberInstruction(GEP);
 
-    // Restore the original insert point.
-    if (SaveInsertBB)
-      restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
-
     return GEP;
   }
 
   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BuilderType::InsertPoint SaveInsertPt = Builder.saveIP();
 
   // Move the insertion point out of as many loops as we can.
   while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
@@ -588,8 +606,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
   rememberInstruction(GEP);
 
   // Restore the original insert point.
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+  Builder.restoreIP(SaveInsertPt);
 
   return expand(SE.getAddExpr(Ops));
 }
@@ -647,7 +664,6 @@ const Loop *SCEVExpander::getRelevantLoop(const SCEV *S) {
     return RelevantLoops[D] = Result;
   }
   llvm_unreachable("Unexpected SCEV type!");
-  return 0;
 }
 
 namespace {
@@ -824,8 +840,7 @@ static void ExposePointerBase(const SCEV *&Base, const SCEV *&Rest,
                          SE.getAddRecExpr(SE.getConstant(A->getType(), 0),
                                           A->getStepRecurrence(SE),
                                           A->getLoop(),
-                                          // FIXME: A->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                          SCEV::FlagAnyWrap));
+                                          A->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
   }
   if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Base)) {
     Base = A->getOperand(A->getNumOperands()-1);
@@ -867,58 +882,109 @@ bool SCEVExpander::isNormalAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
   return isNormalAddRecExprPHI(PN, IncV, L);
 }
 
-/// Determine if this cyclic phi is in a form that would have been generated by
-/// LSR. We don't care if the phi was actually expanded in this pass, as long
-/// as it is in a low-cost form, for example, no implied multiplication. This
-/// should match any patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
-/// expandAddtoGEP.
-bool SCEVExpander::isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
-                                           const Loop *L) {
+/// getIVIncOperand returns an induction variable increment's induction
+/// variable operand.
+///
+/// If allowScale is set, any type of GEP is allowed as long as the nonIV
+/// operands dominate InsertPos.
+///
+/// If allowScale is not set, ensure that a GEP increment conforms to one of the
+/// simple patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
+/// expandAddtoGEP. If the pattern isn't recognized, return NULL.
+Instruction *SCEVExpander::getIVIncOperand(Instruction *IncV,
+                                           Instruction *InsertPos,
+                                           bool allowScale) {
+  if (IncV == InsertPos)
+    return NULL;
+
   switch (IncV->getOpcode()) {
+  default:
+    return NULL;
   // Check for a simple Add/Sub or GEP of a loop invariant step.
   case Instruction::Add:
-  case Instruction::Sub:
-    return IncV->getOperand(0) == PN
-      && L->isLoopInvariant(IncV->getOperand(1));
+  case Instruction::Sub: {
+    Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(1));
+    if (!OInst || SE.DT->dominates(OInst, InsertPos))
+      return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
+    return NULL;
+  }
   case Instruction::BitCast:
-    IncV = dyn_cast<GetElementPtrInst>(IncV->getOperand(0));
-    if (!IncV)
-      return false;
-    // fall-thru to GEP handling
-  case Instruction::GetElementPtr: {
-    // This must be a pointer addition of constants (pretty) or some number of
-    // address-size elements (ugly).
+    return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
+  case Instruction::GetElementPtr:
     for (Instruction::op_iterator I = IncV->op_begin()+1, E = IncV->op_end();
          I != E; ++I) {
       if (isa<Constant>(*I))
         continue;
-      // ugly geps have 2 operands.
-      // i1* is used by the expander to represent an address-size element.
+      if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
+        if (!SE.DT->dominates(OInst, InsertPos))
+          return NULL;
+      }
+      if (allowScale) {
+        // allow any kind of GEP as long as it can be hoisted.
+        continue;
+      }
+      // This must be a pointer addition of constants (pretty), which is already
+      // handled, or some number of address-size elements (ugly). Ugly geps
+      // have 2 operands. i1* is used by the expander to represent an
+      // address-size element.
       if (IncV->getNumOperands() != 2)
-        return false;
+        return NULL;
       unsigned AS = cast<PointerType>(IncV->getType())->getAddressSpace();
       if (IncV->getType() != Type::getInt1PtrTy(SE.getContext(), AS)
           && IncV->getType() != Type::getInt8PtrTy(SE.getContext(), AS))
-        return false;
-      // Ensure the operands dominate the insertion point. I don't know of a
-      // case when this would not be true, so this is somewhat untested.
-      if (L == IVIncInsertLoop) {
-        for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin()+1,
-               OE = IncV->op_end(); OI != OE; ++OI)
-          if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI))
-            if (!SE.DT->dominates(OInst, IVIncInsertPos))
-              return false;
-      }
+        return NULL;
       break;
     }
-    IncV = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
-    if (IncV && IncV->getOpcode() == Instruction::BitCast)
-      IncV = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
-    return IncV == PN;
+    return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
   }
-  default:
+}
+
+/// hoistStep - Attempt to hoist a simple IV increment above InsertPos to make
+/// it available to other uses in this loop. Recursively hoist any operands,
+/// until we reach a value that dominates InsertPos.
+bool SCEVExpander::hoistIVInc(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos) {
+  if (SE.DT->dominates(IncV, InsertPos))
+      return true;
+
+  // InsertPos must itself dominate IncV so that IncV's new position satisfies
+  // its existing users.
+  if (isa<PHINode>(InsertPos)
+      || !SE.DT->dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
     return false;
+
+  // Check that the chain of IV operands leading back to Phi can be hoisted.
+  SmallVector<Instruction*, 4> IVIncs;
+  for(;;) {
+    Instruction *Oper = getIVIncOperand(IncV, InsertPos, /*allowScale*/true);
+    if (!Oper)
+      return false;
+    // IncV is safe to hoist.
+    IVIncs.push_back(IncV);
+    IncV = Oper;
+    if (SE.DT->dominates(IncV, InsertPos))
+      break;
+  }
+  for (SmallVectorImpl<Instruction*>::reverse_iterator I = IVIncs.rbegin(),
+         E = IVIncs.rend(); I != E; ++I) {
+    (*I)->moveBefore(InsertPos);
   }
+  return true;
+}
+
+/// Determine if this cyclic phi is in a form that would have been generated by
+/// LSR. We don't care if the phi was actually expanded in this pass, as long
+/// as it is in a low-cost form, for example, no implied multiplication. This
+/// should match any patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
+/// expandAddtoGEP.
+bool SCEVExpander::isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
+                                           const Loop *L) {
+  for(Instruction *IVOper = IncV;
+      (IVOper = getIVIncOperand(IVOper, L->getLoopPreheader()->getTerminator(),
+                                /*allowScale=*/false));) {
+    if (IVOper == PN)
+      return true;
+  }
+  return false;
 }
 
 /// expandIVInc - Expand an IV increment at Builder's current InsertPos.
@@ -978,33 +1044,34 @@ SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
       if (LSRMode) {
         if (!isExpandedAddRecExprPHI(PN, IncV, L))
           continue;
+        if (L == IVIncInsertLoop && !hoistIVInc(IncV, IVIncInsertPos))
+          continue;
       }
       else {
         if (!isNormalAddRecExprPHI(PN, IncV, L))
           continue;
+        if (L == IVIncInsertLoop)
+          do {
+            if (SE.DT->dominates(IncV, IVIncInsertPos))
+              break;
+            // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
+            // down past a potential existing post-inc user.
+            IncV->moveBefore(IVIncInsertPos);
+            IVIncInsertPos = IncV;
+            IncV = cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
+          } while (IncV != PN);
       }
       // Ok, the add recurrence looks usable.
       // Remember this PHI, even in post-inc mode.
       InsertedValues.insert(PN);
       // Remember the increment.
       rememberInstruction(IncV);
-      if (L == IVIncInsertLoop)
-        do {
-          if (SE.DT->dominates(IncV, IVIncInsertPos))
-            break;
-          // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
-          // down past a potential existing post-inc user.
-          IncV->moveBefore(IVIncInsertPos);
-          IVIncInsertPos = IncV;
-          IncV = cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
-        } while (IncV != PN);
       return PN;
     }
   }
 
   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
 
   // Another AddRec may need to be recursively expanded below. For example, if
   // this AddRec is quadratic, the StepV may itself be an AddRec in this
@@ -1062,14 +1129,15 @@ SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
       IVIncInsertPos : Pred->getTerminator();
     Builder.SetInsertPoint(InsertPos);
     Value *IncV = expandIVInc(PN, StepV, L, ExpandTy, IntTy, useSubtract);
-
+    if (isa<OverflowingBinaryOperator>(IncV)) {
+      if (Normalized->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNUW))
+        cast<BinaryOperator>(IncV)->setHasNoUnsignedWrap();
+      if (Normalized->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW))
+        cast<BinaryOperator>(IncV)->setHasNoSignedWrap();
+    }
     PN->addIncoming(IncV, Pred);
   }
 
-  // Restore the original insert point.
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
-
   // After expanding subexpressions, restore the PostIncLoops set so the caller
   // can ensure that IVIncrement dominates the current uses.
   PostIncLoops = SavedPostIncLoops;
@@ -1105,8 +1173,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
     Normalized = cast<SCEVAddRecExpr>(
       SE.getAddRecExpr(Start, Normalized->getStepRecurrence(SE),
                        Normalized->getLoop(),
-                       // FIXME: Normalized->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                       SCEV::FlagAnyWrap));
+                       Normalized->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
   }
 
   // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec step.
@@ -1116,11 +1183,9 @@ Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
     PostLoopScale = Step;
     Step = SE.getConstant(Normalized->getType(), 1);
     Normalized =
-      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start, Step,
-                                            Normalized->getLoop(),
-                                            // FIXME: Normalized
-                                            // ->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                            SCEV::FlagAnyWrap));
+      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(
+                             Start, Step, Normalized->getLoop(),
+                             Normalized->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
   }
 
   // Expand the core addrec. If we need post-loop scaling, force it to
@@ -1157,19 +1222,19 @@ Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
         !ExpandTy->isPointerTy() && Step->isNonConstantNegative();
       if (useSubtract)
         Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
-      // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
-      BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-      BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
-      Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
-      // Restore the insertion point to the place where the caller has
-      // determined dominates all uses.
-      restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+      Value *StepV;
+      {
+        // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
+        BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
+        StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
+      }
       Result = expandIVInc(PN, StepV, L, ExpandTy, IntTy, useSubtract);
     }
   }
 
   // Re-apply any non-loop-dominating scale.
   if (PostLoopScale) {
+    assert(S->isAffine() && "Can't linearly scale non-affine recurrences.");
     Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
     Result = Builder.CreateMul(Result,
                                expandCodeFor(PostLoopScale, IntTy));
@@ -1213,18 +1278,15 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
     for (unsigned i = 0, e = S->getNumOperands(); i != e; ++i)
       NewOps[i] = SE.getAnyExtendExpr(S->op_begin()[i], CanonicalIV->getType());
     Value *V = expand(SE.getAddRecExpr(NewOps, S->getLoop(),
-                                       // FIXME: S->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                       SCEV::FlagAnyWrap));
-    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+                                       S->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
     BasicBlock::iterator NewInsertPt =
       llvm::next(BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(V)));
+    BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
     while (isa<PHINode>(NewInsertPt) || isa<DbgInfoIntrinsic>(NewInsertPt) ||
            isa<LandingPadInst>(NewInsertPt))
       ++NewInsertPt;
     V = expandCodeFor(SE.getTruncateExpr(SE.getUnknown(V), Ty), 0,
                       NewInsertPt);
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
     return V;
   }
 
@@ -1232,8 +1294,8 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
   if (!S->getStart()->isZero()) {
     SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(S->op_begin(), S->op_end());
     NewOps[0] = SE.getConstant(Ty, 0);
-    // FIXME: can use S->getNoWrapFlags()
-    const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L, SCEV::FlagAnyWrap);
+    const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L,
+                                        S->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW));
 
     // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
     // comments on expandAddToGEP for details.
@@ -1268,9 +1330,13 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
                                   Header->begin());
     rememberInstruction(CanonicalIV);
 
+    SmallSet<BasicBlock *, 4> PredSeen;
     Constant *One = ConstantInt::get(Ty, 1);
     for (pred_iterator HPI = HPB; HPI != HPE; ++HPI) {
       BasicBlock *HP = *HPI;
+      if (!PredSeen.insert(HP))
+        continue;
+
       if (L->contains(HP)) {
         // Insert a unit add instruction right before the terminator
         // corresponding to the back-edge.
@@ -1401,10 +1467,7 @@ Value *SCEVExpander::visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S) {
 }
 
 Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty,
-                                   Instruction *I) {
-  BasicBlock::iterator IP = I;
-  while (isInsertedInstruction(IP) || isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
-    ++IP;
+                                   Instruction *IP) {
   Builder.SetInsertPoint(IP->getParent(), IP);
   return expandCodeFor(SH, Ty);
 }
@@ -1442,20 +1505,21 @@ Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
       // there) so that it is guaranteed to dominate any user inside the loop.
       if (L && SE.hasComputableLoopEvolution(S, L) && !PostIncLoops.count(L))
         InsertPt = L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
-      while (isInsertedInstruction(InsertPt) || isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPt))
+      while (InsertPt != Builder.GetInsertPoint()
+             && (isInsertedInstruction(InsertPt)
+                 || isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPt))) {
         InsertPt = llvm::next(BasicBlock::iterator(InsertPt));
+      }
       break;
     }
 
   // Check to see if we already expanded this here.
-  std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>,
-           AssertingVH<Value> >::iterator I =
-    InsertedExpressions.find(std::make_pair(S, InsertPt));
+  std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>, TrackingVH<Value> >::iterator
+    I = InsertedExpressions.find(std::make_pair(S, InsertPt));
   if (I != InsertedExpressions.end())
     return I->second;
 
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
   Builder.SetInsertPoint(InsertPt->getParent(), InsertPt);
 
   // Expand the expression into instructions.
@@ -1465,11 +1529,9 @@ Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
   //
   // This is independent of PostIncLoops. The mapped value simply materializes
   // the expression at this insertion point. If the mapped value happened to be
-  // a postinc expansion, it could be reused by a non postinc user, but only if
+  // a postinc expansion, it could be reused by a non-postinc user, but only if
   // its insertion point was already at the head of the loop.
   InsertedExpressions[std::make_pair(S, InsertPt)] = V;
-
-  restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
   return V;
 }
 
@@ -1478,24 +1540,6 @@ void SCEVExpander::rememberInstruction(Value *I) {
     InsertedPostIncValues.insert(I);
   else
     InsertedValues.insert(I);
-
-  // If we just claimed an existing instruction and that instruction had
-  // been the insert point, adjust the insert point forward so that
-  // subsequently inserted code will be dominated.
-  if (Builder.GetInsertPoint() == I) {
-    BasicBlock::iterator It = cast<Instruction>(I);
-    do { ++It; } while (isInsertedInstruction(It) ||
-                        isa<DbgInfoIntrinsic>(It));
-    Builder.SetInsertPoint(Builder.GetInsertBlock(), It);
-  }
-}
-
-void SCEVExpander::restoreInsertPoint(BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator I) {
-  // If we acquired more instructions since the old insert point was saved,
-  // advance past them.
-  while (isInsertedInstruction(I) || isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) ++I;
-
-  Builder.SetInsertPoint(BB, I);
 }
 
 /// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
@@ -1513,53 +1557,14 @@ SCEVExpander::getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L,
                                    SE.getConstant(Ty, 1), L, SCEV::FlagAnyWrap);
 
   // Emit code for it.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
   PHINode *V = cast<PHINode>(expandCodeFor(H, 0, L->getHeader()->begin()));
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
 
   return V;
 }
 
-/// hoistStep - Attempt to hoist an IV increment above a potential use.
-///
-/// To successfully hoist, two criteria must be met:
-/// - IncV operands dominate InsertPos and
-/// - InsertPos dominates IncV
-///
-/// Meeting the second condition means that we don't need to check all of IncV's
-/// existing uses (it's moving up in the domtree).
-///
-/// This does not yet recursively hoist the operands, although that would
-/// not be difficult.
-///
-/// This does not require a SCEVExpander instance and could be replaced by a
-/// general code-insertion helper.
-bool SCEVExpander::hoistStep(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos,
-                             const DominatorTree *DT) {
-  if (DT->dominates(IncV, InsertPos))
-    return true;
-
-  if (!DT->dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
-    return false;
-
-  if (IncV->mayHaveSideEffects())
-    return false;
-
-  // Attempt to hoist IncV
-  for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin(), OE = IncV->op_end();
-       OI != OE; ++OI) {
-    Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI);
-    if (OInst && (OInst == InsertPos || !DT->dominates(OInst, InsertPos)))
-      return false;
-  }
-  IncV->moveBefore(InsertPos);
-  return true;
-}
-
-/// Sort Phis by integer width for replaceCongruentIVs.
-static bool width_descending(PHINode *lhs, PHINode *rhs) {
+/// Sort values by integer width for replaceCongruentIVs.
+static bool width_descending(Value *lhs, Value *rhs) {
   // Put pointers at the back and make sure pointer < pointer = false.
   if (!lhs->getType()->isIntegerTy() || !rhs->getType()->isIntegerTy())
     return rhs->getType()->isIntegerTy() && !lhs->getType()->isIntegerTy();
@@ -1575,14 +1580,14 @@ static bool width_descending(PHINode *lhs, PHINode *rhs) {
 /// the same context that SCEVExpander is used.
 unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
                                            SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
-                                           const TargetLowering *TLI) {
+                                           const TargetTransformInfo *TTI) {
   // Find integer phis in order of increasing width.
   SmallVector<PHINode*, 8> Phis;
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
        PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
     Phis.push_back(Phi);
   }
-  if (TLI)
+  if (TTI)
     std::sort(Phis.begin(), Phis.end(), width_descending);
 
   unsigned NumElim = 0;
@@ -1593,14 +1598,25 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
          PEnd = Phis.end(); PIter != PEnd; ++PIter) {
     PHINode *Phi = *PIter;
 
+    // Fold constant phis. They may be congruent to other constant phis and
+    // would confuse the logic below that expects proper IVs.
+    if (Value *V = Phi->hasConstantValue()) {
+      Phi->replaceAllUsesWith(V);
+      DeadInsts.push_back(Phi);
+      ++NumElim;
+      DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
+                      << "INDVARS: Eliminated constant iv: " << *Phi << '\n');
+      continue;
+    }
+
     if (!SE.isSCEVable(Phi->getType()))
       continue;
 
     PHINode *&OrigPhiRef = ExprToIVMap[SE.getSCEV(Phi)];
     if (!OrigPhiRef) {
       OrigPhiRef = Phi;
-      if (Phi->getType()->isIntegerTy() && TLI
-          && TLI->isTruncateFree(Phi->getType(), Phis.back()->getType())) {
+      if (Phi->getType()->isIntegerTy() && TTI
+          && TTI->isTruncateFree(Phi->getType(), Phis.back()->getType())) {
         // This phi can be freely truncated to the narrowest phi type. Map the
         // truncated expression to it so it will be reused for narrow types.
         const SCEV *TruncExpr =
@@ -1622,29 +1638,37 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
         cast<Instruction>(Phi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 
       // If this phi has the same width but is more canonical, replace the
-      // original with it.
+      // original with it. As part of the "more canonical" determination,
+      // respect a prior decision to use an IV chain.
       if (OrigPhiRef->getType() == Phi->getType()
-          && !isExpandedAddRecExprPHI(OrigPhiRef, OrigInc, L)
-          && isExpandedAddRecExprPHI(Phi, IsomorphicInc, L)) {
+          && !(ChainedPhis.count(Phi)
+               || isExpandedAddRecExprPHI(OrigPhiRef, OrigInc, L))
+          && (ChainedPhis.count(Phi)
+              || isExpandedAddRecExprPHI(Phi, IsomorphicInc, L))) {
         std::swap(OrigPhiRef, Phi);
         std::swap(OrigInc, IsomorphicInc);
       }
       // Replacing the congruent phi is sufficient because acyclic redundancy
       // elimination, CSE/GVN, should handle the rest. However, once SCEV proves
       // that a phi is congruent, it's often the head of an IV user cycle that
-      // is isomorphic with the original phi. So it's worth eagerly cleaning up
-      // the common case of a single IV increment.
+      // is isomorphic with the original phi. It's worth eagerly cleaning up the
+      // common case of a single IV increment so that DeleteDeadPHIs can remove
+      // cycles that had postinc uses.
       const SCEV *TruncExpr = SE.getTruncateOrNoop(SE.getSCEV(OrigInc),
                                                    IsomorphicInc->getType());
       if (OrigInc != IsomorphicInc
-          && TruncExpr == SE.getSCEV(IsomorphicInc) &&
-          hoistStep(OrigInc, IsomorphicInc, DT)) {
+          && TruncExpr == SE.getSCEV(IsomorphicInc)
+          && ((isa<PHINode>(OrigInc) && isa<PHINode>(IsomorphicInc))
+              || hoistIVInc(OrigInc, IsomorphicInc))) {
         DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
                         << "INDVARS: Eliminated congruent iv.inc: "
                         << *IsomorphicInc << '\n');
         Value *NewInc = OrigInc;
         if (OrigInc->getType() != IsomorphicInc->getType()) {
-          IRBuilder<> Builder(OrigInc->getNextNode());
+          Instruction *IP = isa<PHINode>(OrigInc)
+            ? (Instruction*)L->getHeader()->getFirstInsertionPt()
+            : OrigInc->getNextNode();
+          IRBuilder<> Builder(IP);
           Builder.SetCurrentDebugLocation(IsomorphicInc->getDebugLoc());
           NewInc = Builder.
             CreateTruncOrBitCast(OrigInc, IsomorphicInc->getType(), IVName);
@@ -1667,3 +1691,59 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
   }
   return NumElim;
 }
+
+namespace {
+// Search for a SCEV subexpression that is not safe to expand.  Any expression
+// that may expand to a !isSafeToSpeculativelyExecute value is unsafe, namely
+// UDiv expressions. We don't know if the UDiv is derived from an IR divide
+// instruction, but the important thing is that we prove the denominator is
+// nonzero before expansion.
+//
+// IVUsers already checks that IV-derived expressions are safe. So this check is
+// only needed when the expression includes some subexpression that is not IV
+// derived.
+//
+// Currently, we only allow division by a nonzero constant here. If this is
+// inadequate, we could easily allow division by SCEVUnknown by using
+// ValueTracking to check isKnownNonZero().
+//
+// We cannot generally expand recurrences unless the step dominates the loop
+// header. The expander handles the special case of affine recurrences by
+// scaling the recurrence outside the loop, but this technique isn't generally
+// applicable. Expanding a nested recurrence outside a loop requires computing
+// binomial coefficients. This could be done, but the recurrence has to be in a
+// perfectly reduced form, which can't be guaranteed.
+struct SCEVFindUnsafe {
+  ScalarEvolution &SE;
+  bool IsUnsafe;
+
+  SCEVFindUnsafe(ScalarEvolution &se): SE(se), IsUnsafe(false) {}
+
+  bool follow(const SCEV *S) {
+    if (const SCEVUDivExpr *D = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
+      const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(D->getRHS());
+      if (!SC || SC->getValue()->isZero()) {
+        IsUnsafe = true;
+        return false;
+      }
+    }
+    if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
+      const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(SE);
+      if (!AR->isAffine() && !SE.dominates(Step, AR->getLoop()->getHeader())) {
+        IsUnsafe = true;
+        return false;
+      }
+    }
+    return true;
+  }
+  bool isDone() const { return IsUnsafe; }
+};
+}
+
+namespace llvm {
+bool isSafeToExpand(const SCEV *S, ScalarEvolution &SE) {
+  SCEVFindUnsafe Search(SE);
+  visitAll(S, Search);
+  return !Search.IsUnsafe;
+}
+}