Move all of the header files which are involved in modelling the LLVM IR
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
index e6a8b2d572ea554f8be51d76fb9264303ed11409..9335363ab242184449bec92d728eb77775b77baf 100644 (file)
 
 #define DEBUG_TYPE "licm"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
+#include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
@@ -65,7 +69,9 @@ DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
 namespace {
   struct LICM : public LoopPass {
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    LICM() : LoopPass(ID) {}
+    LICM() : LoopPass(ID) {
+      initializeLICMPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
 
     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
@@ -79,10 +85,13 @@ namespace {
       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
-      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
+      AU.addPreserved("scalar-evolution");
       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
     }
 
+    using llvm::Pass::doFinalization;
+
     bool doFinalization() {
       assert(LoopToAliasSetMap.empty() && "Didn't free loop alias sets");
       return false;
@@ -93,11 +102,17 @@ namespace {
     LoopInfo      *LI;       // Current LoopInfo
     DominatorTree *DT;       // Dominator Tree for the current Loop.
 
+    DataLayout *TD;          // DataLayout for constant folding.
+    TargetLibraryInfo *TLI;  // TargetLibraryInfo for constant folding.
+
     // State that is updated as we process loops.
     bool Changed;            // Set to true when we change anything.
     BasicBlock *Preheader;   // The preheader block of the current loop...
     Loop *CurLoop;           // The current loop we are working on...
     AliasSetTracker *CurAST; // AliasSet information for the current loop...
+    bool MayThrow;           // The current loop contains an instruction which
+                             // may throw, thus preventing code motion of
+                             // instructions with side effects.
     DenseMap<Loop*, AliasSetTracker*> LoopToAliasSetMap;
 
     /// cloneBasicBlockAnalysis - Simple Analysis hook. Clone alias set info.
@@ -128,42 +143,7 @@ namespace {
     ///
     bool inSubLoop(BasicBlock *BB) {
       assert(CurLoop->contains(BB) && "Only valid if BB is IN the loop");
-      for (Loop::iterator I = CurLoop->begin(), E = CurLoop->end(); I != E; ++I)
-        if ((*I)->contains(BB))
-          return true;  // A subloop actually contains this block!
-      return false;
-    }
-
-    /// isExitBlockDominatedByBlockInLoop - This method checks to see if the
-    /// specified exit block of the loop is dominated by the specified block
-    /// that is in the body of the loop.  We use these constraints to
-    /// dramatically limit the amount of the dominator tree that needs to be
-    /// searched.
-    bool isExitBlockDominatedByBlockInLoop(BasicBlock *ExitBlock,
-                                           BasicBlock *BlockInLoop) const {
-      // If the block in the loop is the loop header, it must be dominated!
-      BasicBlock *LoopHeader = CurLoop->getHeader();
-      if (BlockInLoop == LoopHeader)
-        return true;
-
-      DomTreeNode *BlockInLoopNode = DT->getNode(BlockInLoop);
-      DomTreeNode *IDom            = DT->getNode(ExitBlock);
-
-      // Because the exit block is not in the loop, we know we have to get _at
-      // least_ its immediate dominator.
-      IDom = IDom->getIDom();
-      
-      while (IDom && IDom != BlockInLoopNode) {
-        // If we have got to the header of the loop, then the instructions block
-        // did not dominate the exit node, so we can't hoist it.
-        if (IDom->getBlock() == LoopHeader)
-          return false;
-
-        // Get next Immediate Dominator.
-        IDom = IDom->getIDom();
-      };
-
-      return true;
+      return LI->getLoopFor(BB) != CurLoop;
     }
 
     /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
@@ -183,29 +163,42 @@ namespace {
     ///
     bool isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &I);
 
+    /// isGuaranteedToExecute - Check that the instruction is guaranteed to
+    /// execute.
+    ///
+    bool isGuaranteedToExecute(Instruction &I);
+
     /// pointerInvalidatedByLoop - Return true if the body of this loop may
     /// store into the memory location pointed to by V.
     ///
-    bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V, unsigned Size) {
+    bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V, uint64_t Size,
+                                  const MDNode *TBAAInfo) {
       // Check to see if any of the basic blocks in CurLoop invalidate *V.
-      return CurAST->getAliasSetForPointer(V, Size).isMod();
+      return CurAST->getAliasSetForPointer(V, Size, TBAAInfo).isMod();
     }
 
     bool canSinkOrHoistInst(Instruction &I);
-    bool isLoopInvariantInst(Instruction &I);
     bool isNotUsedInLoop(Instruction &I);
 
-    void PromoteAliasSet(AliasSet &AS);
+    void PromoteAliasSet(AliasSet &AS,
+                         SmallVectorImpl<BasicBlock*> &ExitBlocks,
+                         SmallVectorImpl<Instruction*> &InsertPts);
   };
 }
 
 char LICM::ID = 0;
-INITIALIZE_PASS(LICM, "licm", "Loop Invariant Code Motion", false, false);
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(LICM, "licm", "Loop Invariant Code Motion", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
+INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
+INITIALIZE_PASS_END(LICM, "licm", "Loop Invariant Code Motion", false, false)
 
 Pass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
 
 /// Hoist expressions out of the specified loop. Note, alias info for inner
-/// loop is not preserved so it is not a good idea to run LICM multiple 
+/// loop is not preserved so it is not a good idea to run LICM multiple
 /// times on one loop.
 ///
 bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
@@ -216,6 +209,9 @@ bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
 
+  TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
+  TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
+
   CurAST = new AliasSetTracker(*AA);
   // Collect Alias info from subloops.
   for (Loop::iterator LoopItr = L->begin(), LoopItrE = L->end();
@@ -226,13 +222,13 @@ bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 
     // What if InnerLoop was modified by other passes ?
     CurAST->add(*InnerAST);
-    
+
     // Once we've incorporated the inner loop's AST into ours, we don't need the
     // subloop's anymore.
     delete InnerAST;
     LoopToAliasSetMap.erase(InnerL);
   }
-  
+
   CurLoop = L;
 
   // Get the preheader block to move instructions into...
@@ -249,6 +245,15 @@ bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
       CurAST->add(*BB);                 // Incorporate the specified basic block
   }
 
+  MayThrow = false;
+  // TODO: We've already searched for instructions which may throw in subloops.
+  // We may want to reuse this information.
+  for (Loop::block_iterator BB = L->block_begin(), BBE = L->block_end();
+       (BB != BBE) && !MayThrow ; ++BB)
+    for (BasicBlock::iterator I = (*BB)->begin(), E = (*BB)->end();
+         (I != E) && !MayThrow; ++I)
+      MayThrow |= I->mayThrow();
+
   // We want to visit all of the instructions in this loop... that are not parts
   // of our subloops (they have already had their invariants hoisted out of
   // their loop, into this loop, so there is no need to process the BODIES of
@@ -267,12 +272,15 @@ bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   // Now that all loop invariants have been removed from the loop, promote any
   // memory references to scalars that we can.
   if (!DisablePromotion && Preheader && L->hasDedicatedExits()) {
+    SmallVector<BasicBlock *, 8> ExitBlocks;
+    SmallVector<Instruction *, 8> InsertPts;
+
     // Loop over all of the alias sets in the tracker object.
     for (AliasSetTracker::iterator I = CurAST->begin(), E = CurAST->end();
          I != E; ++I)
-      PromoteAliasSet(*I);
+      PromoteAliasSet(*I, ExitBlocks, InsertPts);
   }
-  
+
   // Clear out loops state information for the next iteration
   CurLoop = 0;
   Preheader = 0;
@@ -299,7 +307,7 @@ void LICM::SinkRegion(DomTreeNode *N) {
   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
   if (!CurLoop->contains(BB)) return;
 
-  // We are processing blocks in reverse dfo, so process children first...
+  // We are processing blocks in reverse dfo, so process children first.
   const std::vector<DomTreeNode*> &Children = N->getChildren();
   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
     SinkRegion(Children[i]);
@@ -311,6 +319,17 @@ void LICM::SinkRegion(DomTreeNode *N) {
   for (BasicBlock::iterator II = BB->end(); II != BB->begin(); ) {
     Instruction &I = *--II;
 
+    // If the instruction is dead, we would try to sink it because it isn't used
+    // in the loop, instead, just delete it.
+    if (isInstructionTriviallyDead(&I, TLI)) {
+      DEBUG(dbgs() << "LICM deleting dead inst: " << I << '\n');
+      ++II;
+      CurAST->deleteValue(&I);
+      I.eraseFromParent();
+      Changed = true;
+      continue;
+    }
+
     // Check to see if we can sink this instruction to the exit blocks
     // of the loop.  We can do this if the all users of the instruction are
     // outside of the loop.  In this case, it doesn't even matter if the
@@ -341,14 +360,26 @@ void LICM::HoistRegion(DomTreeNode *N) {
     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ) {
       Instruction &I = *II++;
 
+      // Try constant folding this instruction.  If all the operands are
+      // constants, it is technically hoistable, but it would be better to just
+      // fold it.
+      if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(&I, TD, TLI)) {
+        DEBUG(dbgs() << "LICM folding inst: " << I << "  --> " << *C << '\n');
+        CurAST->copyValue(&I, C);
+        CurAST->deleteValue(&I);
+        I.replaceAllUsesWith(C);
+        I.eraseFromParent();
+        continue;
+      }
+
       // Try hoisting the instruction out to the preheader.  We can only do this
       // if all of the operands of the instruction are loop invariant and if it
       // is safe to hoist the instruction.
       //
-      if (isLoopInvariantInst(I) && canSinkOrHoistInst(I) &&
+      if (CurLoop->hasLoopInvariantOperands(&I) && canSinkOrHoistInst(I) &&
           isSafeToExecuteUnconditionally(I))
         hoist(I);
-      }
+    }
 
   const std::vector<DomTreeNode*> &Children = N->getChildren();
   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
@@ -361,25 +392,32 @@ void LICM::HoistRegion(DomTreeNode *N) {
 bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
   // Loads have extra constraints we have to verify before we can hoist them.
   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&I)) {
-    if (LI->isVolatile())
-      return false;        // Don't hoist volatile loads!
+    if (!LI->isUnordered())
+      return false;        // Don't hoist volatile/atomic loads!
 
     // Loads from constant memory are always safe to move, even if they end up
     // in the same alias set as something that ends up being modified.
     if (AA->pointsToConstantMemory(LI->getOperand(0)))
       return true;
-    
+    if (LI->getMetadata("invariant.load"))
+      return true;
+
     // Don't hoist loads which have may-aliased stores in loop.
-    unsigned Size = 0;
+    uint64_t Size = 0;
     if (LI->getType()->isSized())
       Size = AA->getTypeStoreSize(LI->getType());
-    return !pointerInvalidatedByLoop(LI->getOperand(0), Size);
+    return !pointerInvalidatedByLoop(LI->getOperand(0), Size,
+                                     LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
   } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I)) {
-    // Handle obvious cases efficiently.
+    // Don't sink or hoist dbg info; it's legal, but not useful.
+    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
+      return false;
+
+    // Handle simple cases by querying alias analysis.
     AliasAnalysis::ModRefBehavior Behavior = AA->getModRefBehavior(CI);
     if (Behavior == AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory)
       return true;
-    else if (Behavior == AliasAnalysis::OnlyReadsMemory) {
+    if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(Behavior)) {
       // If this call only reads from memory and there are no writes to memory
       // in the loop, we can hoist or sink the call as appropriate.
       bool FoundMod = false;
@@ -394,17 +432,22 @@ bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
       if (!FoundMod) return true;
     }
 
-    // FIXME: This should use mod/ref information to see if we can hoist or sink
-    // the call.
+    // FIXME: This should use mod/ref information to see if we can hoist or
+    // sink the call.
 
     return false;
   }
 
-  // Otherwise these instructions are hoistable/sinkable
-  return isa<BinaryOperator>(I) || isa<CastInst>(I) ||
-         isa<SelectInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
-         isa<InsertElementInst>(I) || isa<ExtractElementInst>(I) ||
-         isa<ShuffleVectorInst>(I);
+  // Only these instructions are hoistable/sinkable.
+  bool HoistableKind = (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CastInst>(I) ||
+                            isa<SelectInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) ||
+                            isa<CmpInst>(I)    || isa<InsertElementInst>(I) ||
+                            isa<ExtractElementInst>(I) ||
+                            isa<ShuffleVectorInst>(I));
+  if (!HoistableKind)
+      return false;
+
+  return isSafeToExecuteUnconditionally(I);
 }
 
 /// isNotUsedInLoop - Return true if the only users of this instruction are
@@ -428,20 +471,6 @@ bool LICM::isNotUsedInLoop(Instruction &I) {
 }
 
 
-/// isLoopInvariantInst - Return true if all operands of this instruction are
-/// loop invariant.  We also filter out non-hoistable instructions here just for
-/// efficiency.
-///
-bool LICM::isLoopInvariantInst(Instruction &I) {
-  // The instruction is loop invariant if all of its operands are loop-invariant
-  for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
-    if (!CurLoop->isLoopInvariant(I.getOperand(i)))
-      return false;
-
-  // If we got this far, the instruction is loop invariant!
-  return true;
-}
-
 /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
 /// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as needed.
 /// This method is guaranteed to remove the original instruction from its
@@ -462,7 +491,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
   // enough that we handle it as a special (more efficient) case.  It is more
   // efficient to handle because there are no PHI nodes that need to be placed.
   if (ExitBlocks.size() == 1) {
-    if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[0], I.getParent())) {
+    if (!DT->dominates(I.getParent(), ExitBlocks[0])) {
       // Instruction is not used, just delete it.
       CurAST->deleteValue(&I);
       // If I has users in unreachable blocks, eliminate.
@@ -474,9 +503,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     } else {
       // Move the instruction to the start of the exit block, after any PHI
       // nodes in it.
-      I.removeFromParent();
-      BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlocks[0]->getFirstNonPHI();
-      ExitBlocks[0]->getInstList().insert(InsertPt, &I);
+      I.moveBefore(ExitBlocks[0]->getFirstInsertionPt());
 
       // This instruction is no longer in the AST for the current loop, because
       // we just sunk it out of the loop.  If we just sunk it into an outer
@@ -485,7 +512,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     }
     return;
   }
-  
+
   if (ExitBlocks.empty()) {
     // The instruction is actually dead if there ARE NO exit blocks.
     CurAST->deleteValue(&I);
@@ -497,30 +524,30 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     I.eraseFromParent();
     return;
   }
-  
+
   // Otherwise, if we have multiple exits, use the SSAUpdater to do all of the
   // hard work of inserting PHI nodes as necessary.
   SmallVector<PHINode*, 8> NewPHIs;
   SSAUpdater SSA(&NewPHIs);
-  
+
   if (!I.use_empty())
-    SSA.Initialize(&I);
-  
+    SSA.Initialize(I.getType(), I.getName());
+
   // Insert a copy of the instruction in each exit block of the loop that is
   // dominated by the instruction.  Each exit block is known to only be in the
   // ExitBlocks list once.
   BasicBlock *InstOrigBB = I.getParent();
   unsigned NumInserted = 0;
-  
+
   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
     BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
-    
-    if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlock, InstOrigBB))
+
+    if (!DT->dominates(InstOrigBB, ExitBlock))
       continue;
-    
+
     // Insert the code after the last PHI node.
-    BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlock->getFirstNonPHI();
-    
+    BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlock->getFirstInsertionPt();
+
     // If this is the first exit block processed, just move the original
     // instruction, otherwise clone the original instruction and insert
     // the copy.
@@ -534,12 +561,12 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
         New->setName(I.getName()+".le");
       ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, New);
     }
-    
+
     // Now that we have inserted the instruction, inform SSAUpdater.
     if (!I.use_empty())
       SSA.AddAvailableValue(ExitBlock, New);
   }
-  
+
   // If the instruction doesn't dominate any exit blocks, it must be dead.
   if (NumInserted == 0) {
     CurAST->deleteValue(&I);
@@ -548,7 +575,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     I.eraseFromParent();
     return;
   }
-  
+
   // Next, rewrite uses of the instruction, inserting PHI nodes as needed.
   for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end(); UI != UE; ) {
     // Grab the use before incrementing the iterator.
@@ -557,12 +584,12 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     ++UI;
     SSA.RewriteUseAfterInsertions(U);
   }
-  
+
   // Update CurAST for NewPHIs if I had pointer type.
   if (I.getType()->isPointerTy())
     for (unsigned i = 0, e = NewPHIs.size(); i != e; ++i)
-      CurAST->copyValue(NewPHIs[i], &I);
-  
+      CurAST->copyValue(&I, NewPHIs[i]);
+
   // Finally, remove the instruction from CurAST.  It is no longer in the loop.
   CurAST->deleteValue(&I);
 }
@@ -574,12 +601,8 @@ void LICM::hoist(Instruction &I) {
   DEBUG(dbgs() << "LICM hoisting to " << Preheader->getName() << ": "
         << I << "\n");
 
-  // Remove the instruction from its current basic block... but don't delete the
-  // instruction.
-  I.removeFromParent();
-
-  // Insert the new node in Preheader, before the terminator.
-  Preheader->getInstList().insert(Preheader->getTerminator(), &I);
+  // Move the new node to the Preheader, before its terminator.
+  I.moveBefore(Preheader->getTerminator());
 
   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
   else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
@@ -593,9 +616,19 @@ void LICM::hoist(Instruction &I) {
 ///
 bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
   // If it is not a trapping instruction, it is always safe to hoist.
-  if (Inst.isSafeToSpeculativelyExecute())
+  if (isSafeToSpeculativelyExecute(&Inst))
     return true;
 
+  return isGuaranteedToExecute(Inst);
+}
+
+bool LICM::isGuaranteedToExecute(Instruction &Inst) {
+
+  // Somewhere in this loop there is an instruction which may throw and make us
+  // exit the loop.
+  if (MayThrow)
+    return false;
+
   // Otherwise we have to check to make sure that the instruction dominates all
   // of the exit blocks.  If it doesn't, then there is a path out of the loop
   // which does not execute this instruction, so we can't hoist it.
@@ -610,28 +643,92 @@ bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
   CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
 
-  // For each exit block, get the DT node and walk up the DT until the
-  // instruction's basic block is found or we exit the loop.
+  // Verify that the block dominates each of the exit blocks of the loop.
   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
-    if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[i], Inst.getParent()))
+    if (!DT->dominates(Inst.getParent(), ExitBlocks[i]))
       return false;
 
+  // As a degenerate case, if the loop is statically infinite then we haven't
+  // proven anything since there are no exit blocks.
+  if (ExitBlocks.empty())
+    return false;
+
   return true;
 }
 
+namespace {
+  class LoopPromoter : public LoadAndStorePromoter {
+    Value *SomePtr;  // Designated pointer to store to.
+    SmallPtrSet<Value*, 4> &PointerMustAliases;
+    SmallVectorImpl<BasicBlock*> &LoopExitBlocks;
+    SmallVectorImpl<Instruction*> &LoopInsertPts;
+    AliasSetTracker &AST;
+    DebugLoc DL;
+    int Alignment;
+    MDNode *TBAATag;
+  public:
+    LoopPromoter(Value *SP,
+                 const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S,
+                 SmallPtrSet<Value*, 4> &PMA,
+                 SmallVectorImpl<BasicBlock*> &LEB,
+                 SmallVectorImpl<Instruction*> &LIP,
+                 AliasSetTracker &ast, DebugLoc dl, int alignment,
+                 MDNode *TBAATag)
+      : LoadAndStorePromoter(Insts, S), SomePtr(SP),
+        PointerMustAliases(PMA), LoopExitBlocks(LEB), LoopInsertPts(LIP),
+        AST(ast), DL(dl), Alignment(alignment), TBAATag(TBAATag) {}
+
+    virtual bool isInstInList(Instruction *I,
+                              const SmallVectorImpl<Instruction*> &) const {
+      Value *Ptr;
+      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
+        Ptr = LI->getOperand(0);
+      else
+        Ptr = cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand();
+      return PointerMustAliases.count(Ptr);
+    }
+
+    virtual void doExtraRewritesBeforeFinalDeletion() const {
+      // Insert stores after in the loop exit blocks.  Each exit block gets a
+      // store of the live-out values that feed them.  Since we've already told
+      // the SSA updater about the defs in the loop and the preheader
+      // definition, it is all set and we can start using it.
+      for (unsigned i = 0, e = LoopExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
+        BasicBlock *ExitBlock = LoopExitBlocks[i];
+        Value *LiveInValue = SSA.GetValueInMiddleOfBlock(ExitBlock);
+        Instruction *InsertPos = LoopInsertPts[i];
+        StoreInst *NewSI = new StoreInst(LiveInValue, SomePtr, InsertPos);
+        NewSI->setAlignment(Alignment);
+        NewSI->setDebugLoc(DL);
+        if (TBAATag) NewSI->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
+      }
+    }
+
+    virtual void replaceLoadWithValue(LoadInst *LI, Value *V) const {
+      // Update alias analysis.
+      AST.copyValue(LI, V);
+    }
+    virtual void instructionDeleted(Instruction *I) const {
+      AST.deleteValue(I);
+    }
+  };
+} // end anon namespace
+
 /// PromoteAliasSet - Try to promote memory values to scalars by sinking
 /// stores out of the loop and moving loads to before the loop.  We do this by
 /// looping over the stores in the loop, looking for stores to Must pointers
 /// which are loop invariant.
 ///
-void LICM::PromoteAliasSet(AliasSet &AS) {
+void LICM::PromoteAliasSet(AliasSet &AS,
+                           SmallVectorImpl<BasicBlock*> &ExitBlocks,
+                           SmallVectorImpl<Instruction*> &InsertPts) {
   // We can promote this alias set if it has a store, if it is a "Must" alias
   // set, if the pointer is loop invariant, and if we are not eliminating any
   // volatile loads or stores.
   if (AS.isForwardingAliasSet() || !AS.isMod() || !AS.isMustAlias() ||
       AS.isVolatile() || !CurLoop->isLoopInvariant(AS.begin()->getValue()))
     return;
-  
+
   assert(!AS.empty() &&
          "Must alias set should have at least one pointer element in it!");
   Value *SomePtr = AS.begin()->getValue();
@@ -646,208 +743,134 @@ void LICM::PromoteAliasSet(AliasSet &AS) {
   //    tmp = *P;  for () { if (c) tmp +=1; } *P = tmp;
   //
   // is not safe, because *P may only be valid to access if 'c' is true.
-  // 
+  //
   // It is safe to promote P if all uses are direct load/stores and if at
   // least one is guaranteed to be executed.
   bool GuaranteedToExecute = false;
-  
+
   SmallVector<Instruction*, 64> LoopUses;
   SmallPtrSet<Value*, 4> PointerMustAliases;
 
+  // We start with an alignment of one and try to find instructions that allow
+  // us to prove better alignment.
+  unsigned Alignment = 1;
+  MDNode *TBAATag = 0;
+
   // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
   // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
-  // different sizes.
+  // different sizes.  While we are at it, collect alignment and TBAA info.
   for (AliasSet::iterator ASI = AS.begin(), E = AS.end(); ASI != E; ++ASI) {
     Value *ASIV = ASI->getValue();
     PointerMustAliases.insert(ASIV);
-    
+
     // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
     // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
     // different sizes.
     if (SomePtr->getType() != ASIV->getType())
       return;
-    
+
     for (Value::use_iterator UI = ASIV->use_begin(), UE = ASIV->use_end();
          UI != UE; ++UI) {
       // Ignore instructions that are outside the loop.
       Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(*UI);
       if (!Use || !CurLoop->contains(Use))
         continue;
-      
+
       // If there is an non-load/store instruction in the loop, we can't promote
       // it.
-      if (isa<LoadInst>(Use))
-        assert(!cast<LoadInst>(Use)->isVolatile() && "AST broken");
-      else if (isa<StoreInst>(Use))
-        assert(!cast<StoreInst>(Use)->isVolatile() && 
-               Use->getOperand(0) != ASIV && "AST broken");
-      else
+      if (LoadInst *load = dyn_cast<LoadInst>(Use)) {
+        assert(!load->isVolatile() && "AST broken");
+        if (!load->isSimple())
+          return;
+      } else if (StoreInst *store = dyn_cast<StoreInst>(Use)) {
+        // Stores *of* the pointer are not interesting, only stores *to* the
+        // pointer.
+        if (Use->getOperand(1) != ASIV)
+          continue;
+        assert(!store->isVolatile() && "AST broken");
+        if (!store->isSimple())
+          return;
+
+        // Note that we only check GuaranteedToExecute inside the store case
+        // so that we do not introduce stores where they did not exist before
+        // (which would break the LLVM concurrency model).
+
+        // If the alignment of this instruction allows us to specify a more
+        // restrictive (and performant) alignment and if we are sure this
+        // instruction will be executed, update the alignment.
+        // Larger is better, with the exception of 0 being the best alignment.
+        unsigned InstAlignment = store->getAlignment();
+        if ((InstAlignment > Alignment || InstAlignment == 0) && Alignment != 0)
+          if (isGuaranteedToExecute(*Use)) {
+            GuaranteedToExecute = true;
+            Alignment = InstAlignment;
+          }
+
+        if (!GuaranteedToExecute)
+          GuaranteedToExecute = isGuaranteedToExecute(*Use);
+
+      } else
         return; // Not a load or store.
-      
-      if (!GuaranteedToExecute)
-        GuaranteedToExecute = isSafeToExecuteUnconditionally(*Use);
-      
+
+      // Merge the TBAA tags.
+      if (LoopUses.empty()) {
+        // On the first load/store, just take its TBAA tag.
+        TBAATag = Use->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
+      } else if (TBAATag && TBAATag != Use->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
+        TBAATag = 0;
+      }
+    
       LoopUses.push_back(Use);
     }
   }
-  
+
   // If there isn't a guaranteed-to-execute instruction, we can't promote.
   if (!GuaranteedToExecute)
     return;
-  
+
   // Otherwise, this is safe to promote, lets do it!
-  DEBUG(dbgs() << "LICM: Promoting value stored to in loop: " <<*SomePtr<<'\n');  
+  DEBUG(dbgs() << "LICM: Promoting value stored to in loop: " <<*SomePtr<<'\n');
   Changed = true;
   ++NumPromoted;
 
+  // Grab a debug location for the inserted loads/stores; given that the
+  // inserted loads/stores have little relation to the original loads/stores,
+  // this code just arbitrarily picks a location from one, since any debug
+  // location is better than none.
+  DebugLoc DL = LoopUses[0]->getDebugLoc();
+
+  // Figure out the loop exits and their insertion points, if this is the
+  // first promotion.
+  if (ExitBlocks.empty()) {
+    CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
+    InsertPts.resize(ExitBlocks.size());
+    for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
+      InsertPts[i] = ExitBlocks[i]->getFirstInsertionPt();
+  }
+
   // We use the SSAUpdater interface to insert phi nodes as required.
   SmallVector<PHINode*, 16> NewPHIs;
   SSAUpdater SSA(&NewPHIs);
-  
-  // It wants to know some value of the same type as what we'll be inserting.
-  Value *SomeValue;
-  if (isa<LoadInst>(LoopUses[0]))
-    SomeValue = LoopUses[0];
-  else
-    SomeValue = cast<StoreInst>(LoopUses[0])->getOperand(0);
-  SSA.Initialize(SomeValue);
-
-  // First step: bucket up uses of the pointers by the block they occur in.
-  // This is important because we have to handle multiple defs/uses in a block
-  // ourselves: SSAUpdater is purely for cross-block references.
-  // FIXME: Want a TinyVector<Instruction*> since there is usually 0/1 element.
-  DenseMap<BasicBlock*, std::vector<Instruction*> > UsesByBlock;
-  for (unsigned i = 0, e = LoopUses.size(); i != e; ++i) {
-    Instruction *User = LoopUses[i];
-    UsesByBlock[User->getParent()].push_back(User);
-  }
-  
-  // Okay, now we can iterate over all the blocks in the loop with uses,
-  // processing them.  Keep track of which loads are loading a live-in value.
-  SmallVector<LoadInst*, 32> LiveInLoads;
-  
-  for (unsigned LoopUse = 0, e = LoopUses.size(); LoopUse != e; ++LoopUse) {
-    Instruction *User = LoopUses[LoopUse];
-    std::vector<Instruction*> &BlockUses = UsesByBlock[User->getParent()];
-    
-    // If this block has already been processed, ignore this repeat use.
-    if (BlockUses.empty()) continue;
-    
-    // Okay, this is the first use in the block.  If this block just has a
-    // single user in it, we can rewrite it trivially.
-    if (BlockUses.size() == 1) {
-      // If it is a store, it is a trivial def of the value in the block.
-      if (isa<StoreInst>(User)) {
-        SSA.AddAvailableValue(User->getParent(),
-                              cast<StoreInst>(User)->getOperand(0));
-      } else {
-        // Otherwise it is a load, queue it to rewrite as a live-in load.
-        LiveInLoads.push_back(cast<LoadInst>(User));
-      }
-      BlockUses.clear();
-      continue;
-    }
-    
-    // Otherwise, check to see if this block is all loads.  If so, we can queue
-    // them all as live in loads.
-    bool HasStore = false;
-    for (unsigned i = 0, e = BlockUses.size(); i != e; ++i) {
-      if (isa<StoreInst>(BlockUses[i])) {
-        HasStore = true;
-        break;
-      }
-    }
-    
-    if (!HasStore) {
-      for (unsigned i = 0, e = BlockUses.size(); i != e; ++i)
-        LiveInLoads.push_back(cast<LoadInst>(BlockUses[i]));
-      BlockUses.clear();
-      continue;
-    }
-
-    // Otherwise, we have mixed loads and stores (or just a bunch of stores).
-    // Since SSAUpdater is purely for cross-block values, we need to determine
-    // the order of these instructions in the block.  If the first use in the
-    // block is a load, then it uses the live in value.  The last store defines
-    // the live out value.  We handle this by doing a linear scan of the block.
-    BasicBlock *BB = User->getParent();
-    Value *StoredValue = 0;
-    for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
-      if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(II)) {
-        // If this is a load to an unrelated pointer, ignore it.
-        if (!PointerMustAliases.count(L->getOperand(0))) continue;
-
-        // If we haven't seen a store yet, this is a live in use, otherwise
-        // use the stored value.
-        if (StoredValue)
-          L->replaceAllUsesWith(StoredValue);
-        else
-          LiveInLoads.push_back(L);
-        continue;
-      }
-      
-      if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(II)) {
-        // If this is a load to an unrelated pointer, ignore it.
-        if (!PointerMustAliases.count(S->getOperand(1))) continue;
-
-        // Remember that this is the active value in the block.
-        StoredValue = S->getOperand(0);
-      }
-    }
-    
-    // The last stored value that happened is the live-out for the block.
-    assert(StoredValue && "Already checked that there is a store in block");
-    SSA.AddAvailableValue(BB, StoredValue);
-    BlockUses.clear();
-  }
-  
-  // Now that all the intra-loop values are classified, set up the preheader.
-  // It gets a load of the pointer we're promoting, and it is the live-out value
-  // from the preheader.
-  LoadInst *PreheaderLoad = new LoadInst(SomePtr,SomePtr->getName()+".promoted",
-                                         Preheader->getTerminator());
+  LoopPromoter Promoter(SomePtr, LoopUses, SSA, PointerMustAliases, ExitBlocks,
+                        InsertPts, *CurAST, DL, Alignment, TBAATag);
+
+  // Set up the preheader to have a definition of the value.  It is the live-out
+  // value from the preheader that uses in the loop will use.
+  LoadInst *PreheaderLoad =
+    new LoadInst(SomePtr, SomePtr->getName()+".promoted",
+                 Preheader->getTerminator());
+  PreheaderLoad->setAlignment(Alignment);
+  PreheaderLoad->setDebugLoc(DL);
+  if (TBAATag) PreheaderLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
   SSA.AddAvailableValue(Preheader, PreheaderLoad);
 
-  // Now that the preheader is good to go, set up the exit blocks.  Each exit
-  // block gets a store of the live-out values that feed them.  Since we've
-  // already told the SSA updater about the defs in the loop and the preheader
-  // definition, it is all set and we can start using it.
-  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
-  CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
-  for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
-    BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
-    Value *LiveInValue = SSA.GetValueInMiddleOfBlock(ExitBlock);
-    Instruction *InsertPos = ExitBlock->getFirstNonPHI();
-    new StoreInst(LiveInValue, SomePtr, InsertPos);
-  }
-
-  // Okay, now we rewrite all loads that use live-in values in the loop,
-  // inserting PHI nodes as necessary.
-  for (unsigned i = 0, e = LiveInLoads.size(); i != e; ++i) {
-    LoadInst *ALoad = LiveInLoads[i];
-    ALoad->replaceAllUsesWith(SSA.GetValueInMiddleOfBlock(ALoad->getParent()));
-  }
-  
-  // Now that everything is rewritten, delete the old instructions from the body
-  // of the loop.  They should all be dead now.
-  for (unsigned i = 0, e = LoopUses.size(); i != e; ++i) {
-    Instruction *User = LoopUses[i];
-    CurAST->deleteValue(User);
-    User->eraseFromParent();
-  }
-  
-  // If the preheader load is itself a pointer, we need to tell alias analysis
-  // about the new pointer we created in the preheader block and about any PHI
-  // nodes that just got inserted.
-  if (PreheaderLoad->getType()->isPointerTy()) {
-    // Copy any value stored to or loaded from a must-alias of the pointer.
-    CurAST->copyValue(SomeValue, PreheaderLoad);
+  // Rewrite all the loads in the loop and remember all the definitions from
+  // stores in the loop.
+  Promoter.run(LoopUses);
 
-    for (unsigned i = 0, e = NewPHIs.size(); i != e; ++i)
-      CurAST->copyValue(SomeValue, NewPHIs[i]);
-  }
-  
-  // fwew, we're done!
+  // If the SSAUpdater didn't use the load in the preheader, just zap it now.
+  if (PreheaderLoad->use_empty())
+    PreheaderLoad->eraseFromParent();
 }