Remove PHINode::reserveOperandSpace(). Instead, add a parameter to
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / IndVarSimplify.cpp
index 6ee1fd6feded56e8a9ae003395822a8641ebd613..eebcc695907ce8387da4a0e45800de9702a9c5ae 100644 (file)
@@ -43,6 +43,7 @@
 #include "llvm/BasicBlock.h"
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
@@ -72,11 +73,14 @@ namespace {
     LoopInfo        *LI;
     ScalarEvolution *SE;
     DominatorTree   *DT;
+    SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
     bool Changed;
   public:
 
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    IndVarSimplify() : LoopPass(&ID) {}
+    IndVarSimplify() : LoopPass(ID) {
+      initializeIndVarSimplifyPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
 
     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
@@ -95,11 +99,14 @@ namespace {
     }
 
   private:
+    bool isValidRewrite(Value *FromVal, Value *ToVal);
 
+    void EliminateIVComparisons();
+    void EliminateIVRemainders();
     void RewriteNonIntegerIVs(Loop *L);
 
     ICmpInst *LinearFunctionTestReplace(Loop *L, const SCEV *BackedgeTakenCount,
-                                   Value *IndVar,
+                                   PHINode *IndVar,
                                    BasicBlock *ExitingBlock,
                                    BranchInst *BI,
                                    SCEVExpander &Rewriter);
@@ -114,13 +121,68 @@ namespace {
 }
 
 char IndVarSimplify::ID = 0;
-static RegisterPass<IndVarSimplify>
-X("indvars", "Canonicalize Induction Variables");
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(IndVarSimplify, "indvars",
+                "Canonicalize Induction Variables", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(IVUsers)
+INITIALIZE_PASS_END(IndVarSimplify, "indvars",
+                "Canonicalize Induction Variables", false, false)
 
 Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
   return new IndVarSimplify();
 }
 
+/// isValidRewrite - Return true if the SCEV expansion generated by the
+/// rewriter can replace the original value. SCEV guarantees that it
+/// produces the same value, but the way it is produced may be illegal IR.
+/// Ideally, this function will only be called for verification.
+bool IndVarSimplify::isValidRewrite(Value *FromVal, Value *ToVal) {
+  // If an SCEV expression subsumed multiple pointers, its expansion could
+  // reassociate the GEP changing the base pointer. This is illegal because the
+  // final address produced by a GEP chain must be inbounds relative to its
+  // underlying object. Otherwise basic alias analysis, among other things,
+  // could fail in a dangerous way. Ultimately, SCEV will be improved to avoid
+  // producing an expression involving multiple pointers. Until then, we must
+  // bail out here.
+  //
+  // Retrieve the pointer operand of the GEP. Don't use GetUnderlyingObject
+  // because it understands lcssa phis while SCEV does not.
+  Value *FromPtr = FromVal;
+  Value *ToPtr = ToVal;
+  if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(FromVal)) {
+    FromPtr = GEP->getPointerOperand();
+  }
+  if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(ToVal)) {
+    ToPtr = GEP->getPointerOperand();
+  }
+  if (FromPtr != FromVal || ToPtr != ToVal) {
+    // Quickly check the common case
+    if (FromPtr == ToPtr)
+      return true;
+
+    // SCEV may have rewritten an expression that produces the GEP's pointer
+    // operand. That's ok as long as the pointer operand has the same base
+    // pointer. Unlike GetUnderlyingObject(), getPointerBase() will find the
+    // base of a recurrence. This handles the case in which SCEV expansion
+    // converts a pointer type recurrence into a nonrecurrent pointer base
+    // indexed by an integer recurrence.
+    const SCEV *FromBase = SE->getPointerBase(SE->getSCEV(FromPtr));
+    const SCEV *ToBase = SE->getPointerBase(SE->getSCEV(ToPtr));
+    if (FromBase == ToBase)
+      return true;
+
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: GEP rewrite bail out "
+          << *FromBase << " != " << *ToBase << "\n");
+
+    return false;
+  }
+  return true;
+}
+
 /// LinearFunctionTestReplace - This method rewrites the exit condition of the
 /// loop to be a canonical != comparison against the incremented loop induction
 /// variable.  This pass is able to rewrite the exit tests of any loop where the
@@ -128,10 +190,28 @@ Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
 /// is actually a much broader range than just linear tests.
 ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
                                    const SCEV *BackedgeTakenCount,
-                                   Value *IndVar,
+                                   PHINode *IndVar,
                                    BasicBlock *ExitingBlock,
                                    BranchInst *BI,
                                    SCEVExpander &Rewriter) {
+  // Special case: If the backedge-taken count is a UDiv, it's very likely a
+  // UDiv that ScalarEvolution produced in order to compute a precise
+  // expression, rather than a UDiv from the user's code. If we can't find a
+  // UDiv in the code with some simple searching, assume the former and forego
+  // rewriting the loop.
+  if (isa<SCEVUDivExpr>(BackedgeTakenCount)) {
+    ICmpInst *OrigCond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
+    if (!OrigCond) return 0;
+    const SCEV *R = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(1));
+    R = SE->getMinusSCEV(R, SE->getConstant(R->getType(), 1));
+    if (R != BackedgeTakenCount) {
+      const SCEV *L = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(0));
+      L = SE->getMinusSCEV(L, SE->getConstant(L->getType(), 1));
+      if (L != BackedgeTakenCount)
+        return 0;
+    }
+  }
+
   // If the exiting block is not the same as the backedge block, we must compare
   // against the preincremented value, otherwise we prefer to compare against
   // the post-incremented value.
@@ -141,12 +221,12 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
     // Add one to the "backedge-taken" count to get the trip count.
     // If this addition may overflow, we have to be more pessimistic and
     // cast the induction variable before doing the add.
-    const SCEV *Zero = SE->getIntegerSCEV(0, BackedgeTakenCount->getType());
+    const SCEV *Zero = SE->getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 0);
     const SCEV *N =
       SE->getAddExpr(BackedgeTakenCount,
-                     SE->getIntegerSCEV(1, BackedgeTakenCount->getType()));
+                     SE->getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 1));
     if ((isa<SCEVConstant>(N) && !N->isZero()) ||
-        SE->isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
+        SE->isLoopEntryGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
       // No overflow. Cast the sum.
       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(N, IndVar->getType());
     } else {
@@ -154,13 +234,13 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
                                         IndVar->getType());
       RHS = SE->getAddExpr(RHS,
-                           SE->getIntegerSCEV(1, IndVar->getType()));
+                           SE->getConstant(IndVar->getType(), 1));
     }
 
     // The BackedgeTaken expression contains the number of times that the
     // backedge branches to the loop header.  This is one less than the
     // number of times the loop executes, so use the incremented indvar.
-    CmpIndVar = L->getCanonicalInductionVariableIncrement();
+    CmpIndVar = IndVar->getIncomingValueForBlock(ExitingBlock);
   } else {
     // We have to use the preincremented value...
     RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
@@ -169,7 +249,7 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
   }
 
   // Expand the code for the iteration count.
-  assert(RHS->isLoopInvariant(L) &&
+  assert(SE->isLoopInvariant(RHS, L) &&
          "Computed iteration count is not loop invariant!");
   Value *ExitCnt = Rewriter.expandCodeFor(RHS, IndVar->getType(), BI);
 
@@ -212,10 +292,9 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
 /// happen later, except that it's more powerful in some cases, because it's
 /// able to brute-force evaluate arbitrary instructions as long as they have
 /// constant operands at the beginning of the loop.
-void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L,
-                                           SCEVExpander &Rewriter) {
+void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
   // Verify the input to the pass in already in LCSSA form.
-  assert(L->isLCSSAForm());
+  assert(L->isLCSSAForm(*DT));
 
   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
@@ -271,17 +350,21 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L,
         // and varies predictably *inside* the loop.  Evaluate the value it
         // contains when the loop exits, if possible.
         const SCEV *ExitValue = SE->getSCEVAtScope(Inst, L->getParentLoop());
-        if (!ExitValue->isLoopInvariant(L))
+        if (!SE->isLoopInvariant(ExitValue, L))
           continue;
 
-        Changed = true;
-        ++NumReplaced;
-
         Value *ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, PN->getType(), Inst);
 
         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal << '\n'
                      << "  LoopVal = " << *Inst << "\n");
 
+        if (!isValidRewrite(Inst, ExitVal)) {
+          DeadInsts.push_back(ExitVal);
+          continue;
+        }
+        Changed = true;
+        ++NumReplaced;
+
         PN->setIncomingValue(i, ExitVal);
 
         // If this instruction is dead now, delete it.
@@ -306,6 +389,10 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L,
       }
     }
   }
+
+  // The insertion point instruction may have been deleted; clear it out
+  // so that the rewriter doesn't trip over it later.
+  Rewriter.clearInsertPoint();
 }
 
 void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
@@ -313,7 +400,7 @@ void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
   // If there are, change them into integer recurrences, permitting analysis by
   // the SCEV routines.
   //
-  BasicBlock *Header    = L->getHeader();
+  BasicBlock *Header = L->getHeader();
 
   SmallVector<WeakVH, 8> PHIs;
   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin();
@@ -321,7 +408,7 @@ void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
     PHIs.push_back(PN);
 
   for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
-    if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(PHIs[i]))
+    if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(&*PHIs[i]))
       HandleFloatingPointIV(L, PN);
 
   // If the loop previously had floating-point IV, ScalarEvolution
@@ -331,11 +418,115 @@ void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
     SE->forgetLoop(L);
 }
 
+void IndVarSimplify::EliminateIVComparisons() {
+  // Look for ICmp users.
+  for (IVUsers::iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
+    IVStrideUse &UI = *I;
+    ICmpInst *ICmp = dyn_cast<ICmpInst>(UI.getUser());
+    if (!ICmp) continue;
+
+    bool Swapped = UI.getOperandValToReplace() == ICmp->getOperand(1);
+    ICmpInst::Predicate Pred = ICmp->getPredicate();
+    if (Swapped) Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
+
+    // Get the SCEVs for the ICmp operands.
+    const SCEV *S = IU->getReplacementExpr(UI);
+    const SCEV *X = SE->getSCEV(ICmp->getOperand(!Swapped));
+
+    // Simplify unnecessary loops away.
+    const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(ICmp->getParent());
+    S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
+    X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
+
+    // If the condition is always true or always false, replace it with
+    // a constant value.
+    if (SE->isKnownPredicate(Pred, S, X))
+      ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getTrue(ICmp->getContext()));
+    else if (SE->isKnownPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(Pred), S, X))
+      ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getFalse(ICmp->getContext()));
+    else
+      continue;
+
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated comparison: " << *ICmp << '\n');
+    DeadInsts.push_back(ICmp);
+  }
+}
+
+void IndVarSimplify::EliminateIVRemainders() {
+  // Look for SRem and URem users.
+  for (IVUsers::iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
+    IVStrideUse &UI = *I;
+    BinaryOperator *Rem = dyn_cast<BinaryOperator>(UI.getUser());
+    if (!Rem) continue;
+
+    bool isSigned = Rem->getOpcode() == Instruction::SRem;
+    if (!isSigned && Rem->getOpcode() != Instruction::URem)
+      continue;
+
+    // We're only interested in the case where we know something about
+    // the numerator.
+    if (UI.getOperandValToReplace() != Rem->getOperand(0))
+      continue;
+
+    // Get the SCEVs for the ICmp operands.
+    const SCEV *S = SE->getSCEV(Rem->getOperand(0));
+    const SCEV *X = SE->getSCEV(Rem->getOperand(1));
+
+    // Simplify unnecessary loops away.
+    const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(Rem->getParent());
+    S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
+    X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
+
+    // i % n  -->  i  if i is in [0,n).
+    if ((!isSigned || SE->isKnownNonNegative(S)) &&
+        SE->isKnownPredicate(isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
+                             S, X))
+      Rem->replaceAllUsesWith(Rem->getOperand(0));
+    else {
+      // (i+1) % n  -->  (i+1)==n?0:(i+1)  if i is in [0,n).
+      const SCEV *LessOne =
+        SE->getMinusSCEV(S, SE->getConstant(S->getType(), 1));
+      if ((!isSigned || SE->isKnownNonNegative(LessOne)) &&
+          SE->isKnownPredicate(isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
+                               LessOne, X)) {
+        ICmpInst *ICmp = new ICmpInst(Rem, ICmpInst::ICMP_EQ,
+                                      Rem->getOperand(0), Rem->getOperand(1),
+                                      "tmp");
+        SelectInst *Sel =
+          SelectInst::Create(ICmp,
+                             ConstantInt::get(Rem->getType(), 0),
+                             Rem->getOperand(0), "tmp", Rem);
+        Rem->replaceAllUsesWith(Sel);
+      } else
+        continue;
+    }
+
+    // Inform IVUsers about the new users.
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Rem->getOperand(0)))
+      IU->AddUsersIfInteresting(I);
+
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Simplified rem: " << *Rem << '\n');
+    DeadInsts.push_back(Rem);
+  }
+}
+
 bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
+  // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble. Some notes:
+  //  - LSR currently only supports LoopSimplify-form loops. Indvars'
+  //    canonicalization can be a pessimization without LSR to "clean up"
+  //    afterwards.
+  //  - We depend on having a preheader; in particular,
+  //    Loop::getCanonicalInductionVariable only supports loops with preheaders,
+  //    and we're in trouble if we can't find the induction variable even when
+  //    we've manually inserted one.
+  if (!L->isLoopSimplifyForm())
+    return false;
+
   IU = &getAnalysis<IVUsers>();
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+  DeadInsts.clear();
   Changed = false;
 
   // If there are any floating-point recurrences, attempt to
@@ -357,6 +548,12 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
     RewriteLoopExitValues(L, Rewriter);
 
+  // Simplify ICmp IV users.
+  EliminateIVComparisons();
+
+  // Simplify SRem and URem IV users.
+  EliminateIVRemainders();
+
   // Compute the type of the largest recurrence expression, and decide whether
   // a canonical induction variable should be inserted.
   const Type *LargestType = 0;
@@ -382,19 +579,20 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 
   // Now that we know the largest of the induction variable expressions
   // in this loop, insert a canonical induction variable of the largest size.
-  Value *IndVar = 0;
+  PHINode *IndVar = 0;
   if (NeedCannIV) {
-    // Check to see if the loop already has a canonical-looking induction
-    // variable. If one is present and it's wider than the planned canonical
-    // induction variable, temporarily remove it, so that the Rewriter
-    // doesn't attempt to reuse it.
-    PHINode *OldCannIV = L->getCanonicalInductionVariable();
-    if (OldCannIV) {
+    // Check to see if the loop already has any canonical-looking induction
+    // variables. If any are present and wider than the planned canonical
+    // induction variable, temporarily remove them, so that the Rewriter
+    // doesn't attempt to reuse them.
+    SmallVector<PHINode *, 2> OldCannIVs;
+    while (PHINode *OldCannIV = L->getCanonicalInductionVariable()) {
       if (SE->getTypeSizeInBits(OldCannIV->getType()) >
           SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
         OldCannIV->removeFromParent();
       else
-        OldCannIV = 0;
+        break;
+      OldCannIVs.push_back(OldCannIV);
     }
 
     IndVar = Rewriter.getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, LargestType);
@@ -404,17 +602,21 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: New CanIV: " << *IndVar << '\n');
 
     // Now that the official induction variable is established, reinsert
-    // the old canonical-looking variable after it so that the IR remains
-    // consistent. It will be deleted as part of the dead-PHI deletion at
+    // any old canonical-looking variables after it so that the IR remains
+    // consistent. They will be deleted as part of the dead-PHI deletion at
     // the end of the pass.
-    if (OldCannIV)
-      OldCannIV->insertAfter(cast<Instruction>(IndVar));
+    while (!OldCannIVs.empty()) {
+      PHINode *OldCannIV = OldCannIVs.pop_back_val();
+      OldCannIV->insertBefore(L->getHeader()->getFirstNonPHI());
+    }
   }
 
   // If we have a trip count expression, rewrite the loop's exit condition
   // using it.  We can currently only handle loops with a single exit.
   ICmpInst *NewICmp = 0;
-  if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) && ExitingBlock) {
+  if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) &&
+      !BackedgeTakenCount->isZero() &&
+      ExitingBlock) {
     assert(NeedCannIV &&
            "LinearFunctionTestReplace requires a canonical induction variable");
     // Can't rewrite non-branch yet.
@@ -423,9 +625,21 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
                                           ExitingBlock, BI, Rewriter);
   }
 
-  // Rewrite IV-derived expressions. Clears the rewriter cache.
+  // Rewrite IV-derived expressions.
   RewriteIVExpressions(L, Rewriter);
 
+  // Clear the rewriter cache, because values that are in the rewriter's cache
+  // can be deleted in the loop below, causing the AssertingVH in the cache to
+  // trigger.
+  Rewriter.clear();
+
+  // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
+  // which are now dead.
+  while (!DeadInsts.empty())
+    if (Instruction *Inst =
+          dyn_cast_or_null<Instruction>(&*DeadInsts.pop_back_val()))
+      RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
+
   // The Rewriter may not be used from this point on.
 
   // Loop-invariant instructions in the preheader that aren't used in the
@@ -440,13 +654,51 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   // Clean up dead instructions.
   Changed |= DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
   // Check a post-condition.
-  assert(L->isLCSSAForm() && "Indvars did not leave the loop in lcssa form!");
+  assert(L->isLCSSAForm(*DT) && "Indvars did not leave the loop in lcssa form!");
   return Changed;
 }
 
-void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
-  SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
+// FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
+// complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
+// polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
+// currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
+// indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
+// it can be expanded to a trivial value.
+static bool isSafe(const SCEV *S, const Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
+  // Loop-invariant values are safe.
+  if (SE->isLoopInvariant(S, L)) return true;
+
+  // Affine addrecs are safe. Non-affine are not, because LSR doesn't know how
+  // to transform them into efficient code.
+  if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
+    return AR->isAffine();
+
+  // An add is safe it all its operands are safe.
+  if (const SCEVCommutativeExpr *Commutative = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(S)) {
+    for (SCEVCommutativeExpr::op_iterator I = Commutative->op_begin(),
+         E = Commutative->op_end(); I != E; ++I)
+      if (!isSafe(*I, L, SE)) return false;
+    return true;
+  }
+
+  // A cast is safe if its operand is.
+  if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S))
+    return isSafe(C->getOperand(), L, SE);
+
+  // A udiv is safe if its operands are.
+  if (const SCEVUDivExpr *UD = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S))
+    return isSafe(UD->getLHS(), L, SE) &&
+           isSafe(UD->getRHS(), L, SE);
+
+  // SCEVUnknown is always safe.
+  if (isa<SCEVUnknown>(S))
+    return true;
 
+  // Nothing else is safe.
+  return false;
+}
+
+void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
   // Rewrite all induction variable expressions in terms of the canonical
   // induction variable.
   //
@@ -455,7 +707,6 @@ void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
   // the need for the code evaluation methods to insert induction variables
   // of different sizes.
   for (IVUsers::iterator UI = IU->begin(), E = IU->end(); UI != E; ++UI) {
-    const SCEV *Stride = UI->getStride();
     Value *Op = UI->getOperandValToReplace();
     const Type *UseTy = Op->getType();
     Instruction *User = UI->getUser();
@@ -466,7 +717,7 @@ void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
     // Evaluate the expression out of the loop, if possible.
     if (!L->contains(UI->getUser())) {
       const SCEV *ExitVal = SE->getSCEVAtScope(AR, L->getParentLoop());
-      if (ExitVal->isLoopInvariant(L))
+      if (SE->isLoopInvariant(ExitVal, L))
         AR = ExitVal;
     }
 
@@ -476,7 +727,7 @@ void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
     // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
     // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
     // it can be expanded to a trivial value.
-    if (!AR->isLoopInvariant(L) && !Stride->isLoopInvariant(L))
+    if (!isSafe(AR, L, SE))
       continue;
 
     // Determine the insertion point for this user. By default, insert
@@ -500,30 +751,32 @@ void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
     // Now expand it into actual Instructions and patch it into place.
     Value *NewVal = Rewriter.expandCodeFor(AR, UseTy, InsertPt);
 
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *Op << '\n'
+                 << "   into = " << *NewVal << "\n");
+
+    if (!isValidRewrite(Op, NewVal)) {
+      DeadInsts.push_back(NewVal);
+      continue;
+    }
+    // Inform ScalarEvolution that this value is changing. The change doesn't
+    // affect its value, but it does potentially affect which use lists the
+    // value will be on after the replacement, which affects ScalarEvolution's
+    // ability to walk use lists and drop dangling pointers when a value is
+    // deleted.
+    SE->forgetValue(User);
+
     // Patch the new value into place.
     if (Op->hasName())
       NewVal->takeName(Op);
     User->replaceUsesOfWith(Op, NewVal);
     UI->setOperandValToReplace(NewVal);
-    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *Op << '\n'
-                 << "   into = " << *NewVal << "\n");
+
     ++NumRemoved;
     Changed = true;
 
     // The old value may be dead now.
     DeadInsts.push_back(Op);
   }
-
-  // Clear the rewriter cache, because values that are in the rewriter's cache
-  // can be deleted in the loop below, causing the AssertingVH in the cache to
-  // trigger.
-  Rewriter.clear();
-  // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
-  // which are now dead.
-  while (!DeadInsts.empty())
-    if (Instruction *Inst =
-          dyn_cast_or_null<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val()))
-      RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
 }
 
 /// If there's a single exit block, sink any loop-invariant values that
@@ -543,26 +796,34 @@ void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L) {
     // New instructions were inserted at the end of the preheader.
     if (isa<PHINode>(I))
       break;
+
     // Don't move instructions which might have side effects, since the side
-    // effects need to complete before instructions inside the loop.  Also
-    // don't move instructions which might read memory, since the loop may
-    // modify memory. Note that it's okay if the instruction might have
-    // undefined behavior: LoopSimplify guarantees that the preheader
-    // dominates the exit block.
+    // effects need to complete before instructions inside the loop.  Also don't
+    // move instructions which might read memory, since the loop may modify
+    // memory. Note that it's okay if the instruction might have undefined
+    // behavior: LoopSimplify guarantees that the preheader dominates the exit
+    // block.
     if (I->mayHaveSideEffects() || I->mayReadFromMemory())
       continue;
+
+    // Skip debug info intrinsics.
+    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
+      continue;
+
     // Don't sink static AllocaInsts out of the entry block, which would
     // turn them into dynamic allocas!
     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
       if (AI->isStaticAlloca())
         continue;
+
     // Determine if there is a use in or before the loop (direct or
     // otherwise).
     bool UsedInLoop = false;
     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
          UI != UE; ++UI) {
-      BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(UI)->getParent();
-      if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(UI)) {
+      User *U = *UI;
+      BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(U)->getParent();
+      if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(U)) {
         unsigned i =
           PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo());
         UseBB = P->getIncomingBlock(i);
@@ -572,53 +833,45 @@ void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L) {
         break;
       }
     }
+
     // If there is, the def must remain in the preheader.
     if (UsedInLoop)
       continue;
+
     // Otherwise, sink it to the exit block.
     Instruction *ToMove = I;
     bool Done = false;
-    if (I != Preheader->begin())
-      --I;
-    else
+
+    if (I != Preheader->begin()) {
+      // Skip debug info intrinsics.
+      do {
+        --I;
+      } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != Preheader->begin());
+
+      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I == Preheader->begin())
+        Done = true;
+    } else {
       Done = true;
+    }
+
     ToMove->moveBefore(InsertPt);
-    if (Done)
-      break;
+    if (Done) break;
     InsertPt = ToMove;
   }
 }
 
-/// Return true if it is OK to use SIToFPInst for an inducation variable
-/// with given inital and exit values.
-static bool useSIToFPInst(ConstantFP &InitV, ConstantFP &ExitV,
-                          uint64_t intIV, uint64_t intEV) {
-
-  if (InitV.getValueAPF().isNegative() || ExitV.getValueAPF().isNegative())
-    return true;
-
-  // If the iteration range can be handled by SIToFPInst then use it.
-  APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(32);
-  if (Max.getZExtValue() > static_cast<uint64_t>(abs64(intEV - intIV)))
-    return true;
-
-  return false;
-}
-
-/// convertToInt - Convert APF to an integer, if possible.
-static bool convertToInt(const APFloat &APF, uint64_t *intVal) {
-
+/// ConvertToSInt - Convert APF to an integer, if possible.
+static bool ConvertToSInt(const APFloat &APF, int64_t &IntVal) {
   bool isExact = false;
   if (&APF.getSemantics() == &APFloat::PPCDoubleDouble)
     return false;
-  if (APF.convertToInteger(intVal, 32, APF.isNegative(),
-                           APFloat::rmTowardZero, &isExact)
-      != APFloat::opOK)
-    return false;
-  if (!isExact)
+  // See if we can convert this to an int64_t
+  uint64_t UIntVal;
+  if (APF.convertToInteger(&UIntVal, 64, true, APFloat::rmTowardZero,
+                           &isExact) != APFloat::opOK || !isExact)
     return false;
+  IntVal = UIntVal;
   return true;
-
 }
 
 /// HandleFloatingPointIV - If the loop has floating induction variable
@@ -630,144 +883,200 @@ static bool convertToInt(const APFloat &APF, uint64_t *intVal) {
 /// for(int i = 0; i < 10000; ++i)
 ///   bar((double)i);
 ///
-void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH) {
-
-  unsigned IncomingEdge = L->contains(PH->getIncomingBlock(0));
+void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PN) {
+  unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
   unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
 
   // Check incoming value.
-  ConstantFP *InitValue = dyn_cast<ConstantFP>(PH->getIncomingValue(IncomingEdge));
-  if (!InitValue) return;
-  uint64_t newInitValue =
-              Type::getInt32Ty(PH->getContext())->getPrimitiveSizeInBits();
-  if (!convertToInt(InitValue->getValueAPF(), &newInitValue))
+  ConstantFP *InitValueVal =
+    dyn_cast<ConstantFP>(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
+
+  int64_t InitValue;
+  if (!InitValueVal || !ConvertToSInt(InitValueVal->getValueAPF(), InitValue))
     return;
 
-  // Check IV increment. Reject this PH if increement operation is not
+  // Check IV increment. Reject this PN if increment operation is not
   // an add or increment value can not be represented by an integer.
   BinaryOperator *Incr =
-    dyn_cast<BinaryOperator>(PH->getIncomingValue(BackEdge));
-  if (!Incr) return;
-  if (Incr->getOpcode() != Instruction::FAdd) return;
-  ConstantFP *IncrValue = NULL;
-  unsigned IncrVIndex = 1;
-  if (Incr->getOperand(1) == PH)
-    IncrVIndex = 0;
-  IncrValue = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(IncrVIndex));
-  if (!IncrValue) return;
-  uint64_t newIncrValue =
-              Type::getInt32Ty(PH->getContext())->getPrimitiveSizeInBits();
-  if (!convertToInt(IncrValue->getValueAPF(), &newIncrValue))
+    dyn_cast<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(BackEdge));
+  if (Incr == 0 || Incr->getOpcode() != Instruction::FAdd) return;
+
+  // If this is not an add of the PHI with a constantfp, or if the constant fp
+  // is not an integer, bail out.
+  ConstantFP *IncValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(1));
+  int64_t IncValue;
+  if (IncValueVal == 0 || Incr->getOperand(0) != PN ||
+      !ConvertToSInt(IncValueVal->getValueAPF(), IncValue))
     return;
 
-  // Check Incr uses. One user is PH and the other users is exit condition used
-  // by the conditional terminator.
+  // Check Incr uses. One user is PN and the other user is an exit condition
+  // used by the conditional terminator.
   Value::use_iterator IncrUse = Incr->use_begin();
-  Instruction *U1 = cast<Instruction>(IncrUse++);
+  Instruction *U1 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
   if (IncrUse == Incr->use_end()) return;
-  Instruction *U2 = cast<Instruction>(IncrUse++);
+  Instruction *U2 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
   if (IncrUse != Incr->use_end()) return;
 
-  // Find exit condition.
-  FCmpInst *EC = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
-  if (!EC)
-    EC = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
-  if (!EC) return;
+  // Find exit condition, which is an fcmp.  If it doesn't exist, or if it isn't
+  // only used by a branch, we can't transform it.
+  FCmpInst *Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
+  if (!Compare)
+    Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
+  if (Compare == 0 || !Compare->hasOneUse() ||
+      !isa<BranchInst>(Compare->use_back()))
+    return;
+
+  BranchInst *TheBr = cast<BranchInst>(Compare->use_back());
+
+  // We need to verify that the branch actually controls the iteration count
+  // of the loop.  If not, the new IV can overflow and no one will notice.
+  // The branch block must be in the loop and one of the successors must be out
+  // of the loop.
+  assert(TheBr->isConditional() && "Can't use fcmp if not conditional");
+  if (!L->contains(TheBr->getParent()) ||
+      (L->contains(TheBr->getSuccessor(0)) &&
+       L->contains(TheBr->getSuccessor(1))))
+    return;
 
-  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(EC->getParent()->getTerminator())) {
-    if (!BI->isConditional()) return;
-    if (BI->getCondition() != EC) return;
-  }
 
-  // Find exit value. If exit value can not be represented as an interger then
-  // do not handle this floating point PH.
-  ConstantFP *EV = NULL;
-  unsigned EVIndex = 1;
-  if (EC->getOperand(1) == Incr)
-    EVIndex = 0;
-  EV = dyn_cast<ConstantFP>(EC->getOperand(EVIndex));
-  if (!EV) return;
-  uint64_t intEV = Type::getInt32Ty(PH->getContext())->getPrimitiveSizeInBits();
-  if (!convertToInt(EV->getValueAPF(), &intEV))
+  // If it isn't a comparison with an integer-as-fp (the exit value), we can't
+  // transform it.
+  ConstantFP *ExitValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Compare->getOperand(1));
+  int64_t ExitValue;
+  if (ExitValueVal == 0 ||
+      !ConvertToSInt(ExitValueVal->getValueAPF(), ExitValue))
     return;
 
   // Find new predicate for integer comparison.
   CmpInst::Predicate NewPred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
-  switch (EC->getPredicate()) {
+  switch (Compare->getPredicate()) {
+  default: return;  // Unknown comparison.
   case CmpInst::FCMP_OEQ:
-  case CmpInst::FCMP_UEQ:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_EQ;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_UEQ: NewPred = CmpInst::ICMP_EQ; break;
+  case CmpInst::FCMP_ONE:
+  case CmpInst::FCMP_UNE: NewPred = CmpInst::ICMP_NE; break;
   case CmpInst::FCMP_OGT:
-  case CmpInst::FCMP_UGT:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_UGT;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_UGT: NewPred = CmpInst::ICMP_SGT; break;
   case CmpInst::FCMP_OGE:
-  case CmpInst::FCMP_UGE:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_UGE;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_UGE: NewPred = CmpInst::ICMP_SGE; break;
   case CmpInst::FCMP_OLT:
-  case CmpInst::FCMP_ULT:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_ULT;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_ULT: NewPred = CmpInst::ICMP_SLT; break;
   case CmpInst::FCMP_OLE:
-  case CmpInst::FCMP_ULE:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_ULE;
-    break;
-  default:
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_ULE: NewPred = CmpInst::ICMP_SLE; break;
   }
-  if (NewPred == CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) return;
+
+  // We convert the floating point induction variable to a signed i32 value if
+  // we can.  This is only safe if the comparison will not overflow in a way
+  // that won't be trapped by the integer equivalent operations.  Check for this
+  // now.
+  // TODO: We could use i64 if it is native and the range requires it.
+
+  // The start/stride/exit values must all fit in signed i32.
+  if (!isInt<32>(InitValue) || !isInt<32>(IncValue) || !isInt<32>(ExitValue))
+    return;
+
+  // If not actually striding (add x, 0.0), avoid touching the code.
+  if (IncValue == 0)
+    return;
+
+  // Positive and negative strides have different safety conditions.
+  if (IncValue > 0) {
+    // If we have a positive stride, we require the init to be less than the
+    // exit value and an equality or less than comparison.
+    if (InitValue >= ExitValue ||
+        NewPred == CmpInst::ICMP_SGT || NewPred == CmpInst::ICMP_SGE)
+      return;
+
+    uint32_t Range = uint32_t(ExitValue-InitValue);
+    if (NewPred == CmpInst::ICMP_SLE) {
+      // Normalize SLE -> SLT, check for infinite loop.
+      if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
+    }
+
+    unsigned Leftover = Range % uint32_t(IncValue);
+
+    // If this is an equality comparison, we require that the strided value
+    // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
+    // around and do things the fp IV wouldn't.
+    if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
+        Leftover != 0)
+      return;
+
+    // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
+    // transform the IV.
+    if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) < ExitValue)
+      return;
+
+  } else {
+    // If we have a negative stride, we require the init to be greater than the
+    // exit value and an equality or greater than comparison.
+    if (InitValue >= ExitValue ||
+        NewPred == CmpInst::ICMP_SLT || NewPred == CmpInst::ICMP_SLE)
+      return;
+
+    uint32_t Range = uint32_t(InitValue-ExitValue);
+    if (NewPred == CmpInst::ICMP_SGE) {
+      // Normalize SGE -> SGT, check for infinite loop.
+      if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
+    }
+
+    unsigned Leftover = Range % uint32_t(-IncValue);
+
+    // If this is an equality comparison, we require that the strided value
+    // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
+    // around and do things the fp IV wouldn't.
+    if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
+        Leftover != 0)
+      return;
+
+    // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
+    // transform the IV.
+    if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) > ExitValue)
+      return;
+  }
+
+  const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(PN->getContext());
 
   // Insert new integer induction variable.
-  PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Type::getInt32Ty(PH->getContext()),
-                                    PH->getName()+".int", PH);
-  NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(PH->getContext()),
-                                       newInitValue),
-                      PH->getIncomingBlock(IncomingEdge));
-
-  Value *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI,
-                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(PH->getContext()),
-                                                             newIncrValue),
-                                            Incr->getName()+".int", Incr);
-  NewPHI->addIncoming(NewAdd, PH->getIncomingBlock(BackEdge));
-
-  // The back edge is edge 1 of newPHI, whatever it may have been in the
-  // original PHI.
-  ConstantInt *NewEV = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(PH->getContext()),
-                                        intEV);
-  Value *LHS = (EVIndex == 1 ? NewPHI->getIncomingValue(1) : NewEV);
-  Value *RHS = (EVIndex == 1 ? NewEV : NewPHI->getIncomingValue(1));
-  ICmpInst *NewEC = new ICmpInst(EC->getParent()->getTerminator(),
-                                 NewPred, LHS, RHS, EC->getName());
-
-  // In the following deltions, PH may become dead and may be deleted.
+  PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Int32Ty, 2, PN->getName()+".int", PN);
+  NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Int32Ty, InitValue),
+                      PN->getIncomingBlock(IncomingEdge));
+
+  Value *NewAdd =
+    BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI, ConstantInt::get(Int32Ty, IncValue),
+                              Incr->getName()+".int", Incr);
+  NewPHI->addIncoming(NewAdd, PN->getIncomingBlock(BackEdge));
+
+  ICmpInst *NewCompare = new ICmpInst(TheBr, NewPred, NewAdd,
+                                      ConstantInt::get(Int32Ty, ExitValue),
+                                      Compare->getName());
+
+  // In the following deletions, PN may become dead and may be deleted.
   // Use a WeakVH to observe whether this happens.
-  WeakVH WeakPH = PH;
+  WeakVH WeakPH = PN;
 
-  // Delete old, floating point, exit comparision instruction.
-  NewEC->takeName(EC);
-  EC->replaceAllUsesWith(NewEC);
-  RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(EC);
+  // Delete the old floating point exit comparison.  The branch starts using the
+  // new comparison.
+  NewCompare->takeName(Compare);
+  Compare->replaceAllUsesWith(NewCompare);
+  RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Compare);
 
-  // Delete old, floating point, increment instruction.
+  // Delete the old floating point increment.
   Incr->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Incr->getType()));
   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Incr);
 
-  // Replace floating induction variable, if it isn't already deleted.
-  // Give SIToFPInst preference over UIToFPInst because it is faster on
-  // platforms that are widely used.
-  if (WeakPH && !PH->use_empty()) {
-    if (useSIToFPInst(*InitValue, *EV, newInitValue, intEV)) {
-      SIToFPInst *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PH->getType(), "indvar.conv",
-                                        PH->getParent()->getFirstNonPHI());
-      PH->replaceAllUsesWith(Conv);
-    } else {
-      UIToFPInst *Conv = new UIToFPInst(NewPHI, PH->getType(), "indvar.conv",
-                                        PH->getParent()->getFirstNonPHI());
-      PH->replaceAllUsesWith(Conv);
-    }
-    RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PH);
+  // If the FP induction variable still has uses, this is because something else
+  // in the loop uses its value.  In order to canonicalize the induction
+  // variable, we chose to eliminate the IV and rewrite it in terms of an
+  // int->fp cast.
+  //
+  // We give preference to sitofp over uitofp because it is faster on most
+  // platforms.
+  if (WeakPH) {
+    Value *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PN->getType(), "indvar.conv",
+                                 PN->getParent()->getFirstNonPHI());
+    PN->replaceAllUsesWith(Conv);
+    RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
   }
 
   // Add a new IVUsers entry for the newly-created integer PHI.