Remove PHINode::reserveOperandSpace(). Instead, add a parameter to
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ScalarReplAggregates.cpp
index f4734801e0f8eac3b92121350d0802bfa7c6ca58..42246ff3216249572518494db3091b439d072170 100644 (file)
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/LLVMContext.h"
+#include "llvm/Module.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/Loads.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
+#include "llvm/Support/CallSite.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumReplaced,  "Number of allocas broken up");
 STATISTIC(NumPromoted,  "Number of allocas promoted");
+STATISTIC(NumAdjusted,  "Number of scalar allocas adjusted to allow promotion");
 STATISTIC(NumConverted, "Number of aggregates converted to scalar");
 STATISTIC(NumGlobals,   "Number of allocas copied from constant global");
 
 namespace {
   struct SROA : public FunctionPass {
-    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    explicit SROA(signed T = -1) : FunctionPass(&ID) {
+    SROA(int T, bool hasDT, char &ID)
+      : FunctionPass(ID), HasDomTree(hasDT) {
       if (T == -1)
         SRThreshold = 128;
       else
@@ -63,17 +70,10 @@ namespace {
     bool performScalarRepl(Function &F);
     bool performPromotion(Function &F);
 
-    // getAnalysisUsage - This pass does not require any passes, but we know it
-    // will not alter the CFG, so say so.
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.addRequired<DominatorTree>();
-      AU.addRequired<DominanceFrontier>();
-      AU.setPreservesCFG();
-    }
-
   private:
+    bool HasDomTree;
     TargetData *TD;
-    
+
     /// DeadInsts - Keep track of instructions we have made dead, so that
     /// we can remove them after we are done working.
     SmallVector<Value*, 32> DeadInsts;
@@ -82,40 +82,61 @@ namespace {
     /// information about the uses.  All these fields are initialized to false
     /// and set to true when something is learned.
     struct AllocaInfo {
+      /// The alloca to promote.
+      AllocaInst *AI;
+      
+      /// CheckedPHIs - This is a set of verified PHI nodes, to prevent infinite
+      /// looping and avoid redundant work.
+      SmallPtrSet<PHINode*, 8> CheckedPHIs;
+      
       /// isUnsafe - This is set to true if the alloca cannot be SROA'd.
       bool isUnsafe : 1;
-      
+
       /// isMemCpySrc - This is true if this aggregate is memcpy'd from.
       bool isMemCpySrc : 1;
 
       /// isMemCpyDst - This is true if this aggregate is memcpy'd into.
       bool isMemCpyDst : 1;
 
-      AllocaInfo()
-        : isUnsafe(false), isMemCpySrc(false), isMemCpyDst(false) {}
+      /// hasSubelementAccess - This is true if a subelement of the alloca is
+      /// ever accessed, or false if the alloca is only accessed with mem
+      /// intrinsics or load/store that only access the entire alloca at once.
+      bool hasSubelementAccess : 1;
+      
+      /// hasALoadOrStore - This is true if there are any loads or stores to it.
+      /// The alloca may just be accessed with memcpy, for example, which would
+      /// not set this.
+      bool hasALoadOrStore : 1;
+      
+      explicit AllocaInfo(AllocaInst *ai)
+        : AI(ai), isUnsafe(false), isMemCpySrc(false), isMemCpyDst(false),
+          hasSubelementAccess(false), hasALoadOrStore(false) {}
     };
-    
+
     unsigned SRThreshold;
 
-    void MarkUnsafe(AllocaInfo &I) { I.isUnsafe = true; }
+    void MarkUnsafe(AllocaInfo &I, Instruction *User) {
+      I.isUnsafe = true;
+      DEBUG(dbgs() << "  Transformation preventing inst: " << *User << '\n');
+    }
 
     bool isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI);
 
-    void isSafeForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
-                             AllocaInfo &Info);
-    void isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI, AllocaInst *AI, uint64_t &Offset,
-                   AllocaInfo &Info);
-    void isSafeMemAccess(AllocaInst *AI, uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
-                         const Type *MemOpType, bool isStore, AllocaInfo &Info);
+    void isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset, AllocaInfo &Info);
+    void isSafePHISelectUseForScalarRepl(Instruction *User, uint64_t Offset,
+                                         AllocaInfo &Info);
+    void isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI, uint64_t &Offset, AllocaInfo &Info);
+    void isSafeMemAccess(uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
+                         const Type *MemOpType, bool isStore, AllocaInfo &Info,
+                         Instruction *TheAccess, bool AllowWholeAccess);
     bool TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size);
     uint64_t FindElementAndOffset(const Type *&T, uint64_t &Offset,
                                   const Type *&IdxTy);
-    
-    void DoScalarReplacement(AllocaInst *AI, 
+
+    void DoScalarReplacement(AllocaInst *AI,
                              std::vector<AllocaInst*> &WorkList);
     void DeleteDeadInstructions();
-    AllocaInst *AddNewAlloca(Function &F, const Type *Ty, AllocaInst *Base);
-    
+
     void RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
                               SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
     void RewriteBitCast(BitCastInst *BC, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
@@ -129,1530 +150,2225 @@ namespace {
                                        SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
     void RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LoadInst *LI, AllocaInst *AI,
                                       SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
+
+    static MemTransferInst *isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI);
+  };
+  
+  // SROA_DT - SROA that uses DominatorTree.
+  struct SROA_DT : public SROA {
+    static char ID;
+  public:
+    SROA_DT(int T = -1) : SROA(T, true, ID) {
+      initializeSROA_DTPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
+    
+    // getAnalysisUsage - This pass does not require any passes, but we know it
+    // will not alter the CFG, so say so.
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.addRequired<DominatorTree>();
+      AU.setPreservesCFG();
+    }
+  };
+  
+  // SROA_SSAUp - SROA that uses SSAUpdater.
+  struct SROA_SSAUp : public SROA {
+    static char ID;
+  public:
+    SROA_SSAUp(int T = -1) : SROA(T, false, ID) {
+      initializeSROA_SSAUpPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
     
-    bool CanConvertToScalar(Value *V, bool &IsNotTrivial, const Type *&VecTy,
-                            bool &SawVec, uint64_t Offset, unsigned AllocaSize);
-    void ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI, uint64_t Offset);
-    Value *ConvertScalar_ExtractValue(Value *NV, const Type *ToType,
-                                     uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder);
-    Value *ConvertScalar_InsertValue(Value *StoredVal, Value *ExistingVal,
-                                     uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder);
-    static Instruction *isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI);
+    // getAnalysisUsage - This pass does not require any passes, but we know it
+    // will not alter the CFG, so say so.
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.setPreservesCFG();
+    }
   };
+  
 }
 
-char SROA::ID = 0;
-static RegisterPass<SROA> X("scalarrepl", "Scalar Replacement of Aggregates");
+char SROA_DT::ID = 0;
+char SROA_SSAUp::ID = 0;
+
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA_DT, "scalarrepl",
+                "Scalar Replacement of Aggregates (DT)", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_END(SROA_DT, "scalarrepl",
+                "Scalar Replacement of Aggregates (DT)", false, false)
+
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA_SSAUp, "scalarrepl-ssa",
+                      "Scalar Replacement of Aggregates (SSAUp)", false, false)
+INITIALIZE_PASS_END(SROA_SSAUp, "scalarrepl-ssa",
+                    "Scalar Replacement of Aggregates (SSAUp)", false, false)
 
 // Public interface to the ScalarReplAggregates pass
-FunctionPass *llvm::createScalarReplAggregatesPass(signed int Threshold) { 
-  return new SROA(Threshold);
+FunctionPass *llvm::createScalarReplAggregatesPass(int Threshold,
+                                                   bool UseDomTree) {
+  if (UseDomTree)
+    return new SROA_DT(Threshold);
+  return new SROA_SSAUp(Threshold);
 }
 
 
-bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
-  TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Convert To Scalar Optimization.
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-  bool Changed = performPromotion(F);
+namespace {
+/// ConvertToScalarInfo - This class implements the "Convert To Scalar"
+/// optimization, which scans the uses of an alloca and determines if it can
+/// rewrite it in terms of a single new alloca that can be mem2reg'd.
+class ConvertToScalarInfo {
+  /// AllocaSize - The size of the alloca being considered in bytes.
+  unsigned AllocaSize;
+  const TargetData &TD;
+
+  /// IsNotTrivial - This is set to true if there is some access to the object
+  /// which means that mem2reg can't promote it.
+  bool IsNotTrivial;
+
+  /// VectorTy - This tracks the type that we should promote the vector to if
+  /// it is possible to turn it into a vector.  This starts out null, and if it
+  /// isn't possible to turn into a vector type, it gets set to VoidTy.
+  const Type *VectorTy;
+
+  /// HadAVector - True if there is at least one vector access to the alloca.
+  /// We don't want to turn random arrays into vectors and use vector element
+  /// insert/extract, but if there are element accesses to something that is
+  /// also declared as a vector, we do want to promote to a vector.
+  bool HadAVector;
+
+  /// HadNonMemTransferAccess - True if there is at least one access to the 
+  /// alloca that is not a MemTransferInst.  We don't want to turn structs into
+  /// large integers unless there is some potential for optimization.
+  bool HadNonMemTransferAccess;
+
+public:
+  explicit ConvertToScalarInfo(unsigned Size, const TargetData &td)
+    : AllocaSize(Size), TD(td), IsNotTrivial(false), VectorTy(0),
+      HadAVector(false), HadNonMemTransferAccess(false) { }
+
+  AllocaInst *TryConvert(AllocaInst *AI);
+
+private:
+  bool CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset);
+  void MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset, bool IsLoadOrStore);
+  bool MergeInVectorType(const VectorType *VInTy, uint64_t Offset);
+  void ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI, uint64_t Offset);
+
+  Value *ConvertScalar_ExtractValue(Value *NV, const Type *ToType,
+                                    uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder);
+  Value *ConvertScalar_InsertValue(Value *StoredVal, Value *ExistingVal,
+                                   uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder);
+};
+} // end anonymous namespace.
+
+
+/// TryConvert - Analyze the specified alloca, and if it is safe to do so,
+/// rewrite it to be a new alloca which is mem2reg'able.  This returns the new
+/// alloca if possible or null if not.
+AllocaInst *ConvertToScalarInfo::TryConvert(AllocaInst *AI) {
+  // If we can't convert this scalar, or if mem2reg can trivially do it, bail
+  // out.
+  if (!CanConvertToScalar(AI, 0) || !IsNotTrivial)
+    return 0;
+
+  // If we were able to find a vector type that can handle this with
+  // insert/extract elements, and if there was at least one use that had
+  // a vector type, promote this to a vector.  We don't want to promote
+  // random stuff that doesn't use vectors (e.g. <9 x double>) because then
+  // we just get a lot of insert/extracts.  If at least one vector is
+  // involved, then we probably really do have a union of vector/array.
+  const Type *NewTy;
+  if (VectorTy && VectorTy->isVectorTy() && HadAVector) {
+    DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO VECTOR: " << *AI << "\n  TYPE = "
+          << *VectorTy << '\n');
+    NewTy = VectorTy;  // Use the vector type.
+  } else {
+    unsigned BitWidth = AllocaSize * 8;
+    if (!HadAVector && !HadNonMemTransferAccess &&
+        !TD.fitsInLegalInteger(BitWidth))
+      return 0;
+
+    DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO SCALAR INTEGER: " << *AI << "\n");
+    // Create and insert the integer alloca.
+    NewTy = IntegerType::get(AI->getContext(), BitWidth);
+  }
+  AllocaInst *NewAI = new AllocaInst(NewTy, 0, "", AI->getParent()->begin());
+  ConvertUsesToScalar(AI, NewAI, 0);
+  return NewAI;
+}
 
-  // FIXME: ScalarRepl currently depends on TargetData more than it
-  // theoretically needs to. It should be refactored in order to support
-  // target-independent IR. Until this is done, just skip the actual
-  // scalar-replacement portion of this pass.
-  if (!TD) return Changed;
+/// MergeInType - Add the 'In' type to the accumulated vector type (VectorTy)
+/// so far at the offset specified by Offset (which is specified in bytes).
+///
+/// There are three cases we handle here:
+///   1) A union of vector types of the same size and potentially its elements.
+///      Here we turn element accesses into insert/extract element operations.
+///      This promotes a <4 x float> with a store of float to the third element
+///      into a <4 x float> that uses insert element.
+///   2) A union of vector types with power-of-2 size differences, e.g. a float,
+///      <2 x float> and <4 x float>.  Here we turn element accesses into insert
+///      and extract element operations, and <2 x float> accesses into a cast to
+///      <2 x double>, an extract, and a cast back to <2 x float>.
+///   3) A fully general blob of memory, which we turn into some (potentially
+///      large) integer type with extract and insert operations where the loads
+///      and stores would mutate the memory.  We mark this by setting VectorTy
+///      to VoidTy.
+void ConvertToScalarInfo::MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset,
+                                      bool IsLoadOrStore) {
+  // If we already decided to turn this into a blob of integer memory, there is
+  // nothing to be done.
+  if (VectorTy && VectorTy->isVoidTy())
+    return;
 
-  while (1) {
-    bool LocalChange = performScalarRepl(F);
-    if (!LocalChange) break;   // No need to repromote if no scalarrepl
-    Changed = true;
-    LocalChange = performPromotion(F);
-    if (!LocalChange) break;   // No need to re-scalarrepl if no promotion
+  // If this could be contributing to a vector, analyze it.
+
+  // If the In type is a vector that is the same size as the alloca, see if it
+  // matches the existing VecTy.
+  if (const VectorType *VInTy = dyn_cast<VectorType>(In)) {
+    if (MergeInVectorType(VInTy, Offset))
+      return;
+  } else if (In->isFloatTy() || In->isDoubleTy() ||
+             (In->isIntegerTy() && In->getPrimitiveSizeInBits() >= 8 &&
+              isPowerOf2_32(In->getPrimitiveSizeInBits()))) {
+    // Full width accesses can be ignored, because they can always be turned
+    // into bitcasts.
+    unsigned EltSize = In->getPrimitiveSizeInBits()/8;
+    if (IsLoadOrStore && EltSize == AllocaSize)
+      return;
+    // If we're accessing something that could be an element of a vector, see
+    // if the implied vector agrees with what we already have and if Offset is
+    // compatible with it.
+    if (Offset % EltSize == 0 && AllocaSize % EltSize == 0 &&
+        (VectorTy == 0 ||
+         cast<VectorType>(VectorTy)->getElementType()
+               ->getPrimitiveSizeInBits()/8 == EltSize)) {
+      if (VectorTy == 0)
+        VectorTy = VectorType::get(In, AllocaSize/EltSize);
+      return;
+    }
   }
 
-  return Changed;
+  // Otherwise, we have a case that we can't handle with an optimized vector
+  // form.  We can still turn this into a large integer.
+  VectorTy = Type::getVoidTy(In->getContext());
 }
 
+/// MergeInVectorType - Handles the vector case of MergeInType, returning true
+/// if the type was successfully merged and false otherwise.
+bool ConvertToScalarInfo::MergeInVectorType(const VectorType *VInTy,
+                                            uint64_t Offset) {
+  // Remember if we saw a vector type.
+  HadAVector = true;
 
-bool SROA::performPromotion(Function &F) {
-  std::vector<AllocaInst*> Allocas;
-  DominatorTree         &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
-  DominanceFrontier &DF = getAnalysis<DominanceFrontier>();
+  // TODO: Support nonzero offsets?
+  if (Offset != 0)
+    return false;
 
-  BasicBlock &BB = F.getEntryBlock();  // Get the entry node for the function
+  // Only allow vectors that are a power-of-2 away from the size of the alloca.
+  if (!isPowerOf2_64(AllocaSize / (VInTy->getBitWidth() / 8)))
+    return false;
 
-  bool Changed = false;
+  // If this the first vector we see, remember the type so that we know the
+  // element size.
+  if (!VectorTy) {
+    VectorTy = VInTy;
+    return true;
+  }
 
-  while (1) {
-    Allocas.clear();
+  unsigned BitWidth = cast<VectorType>(VectorTy)->getBitWidth();
+  unsigned InBitWidth = VInTy->getBitWidth();
 
-    // Find allocas that are safe to promote, by looking at all instructions in
-    // the entry node
-    for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = --BB.end(); I != E; ++I)
-      if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))       // Is it an alloca?
-        if (isAllocaPromotable(AI))
-          Allocas.push_back(AI);
+  // Vectors of the same size can be converted using a simple bitcast.
+  if (InBitWidth == BitWidth && AllocaSize == (InBitWidth / 8))
+    return true;
 
-    if (Allocas.empty()) break;
+  const Type *ElementTy = cast<VectorType>(VectorTy)->getElementType();
+  const Type *InElementTy = cast<VectorType>(VInTy)->getElementType();
 
-    PromoteMemToReg(Allocas, DT, DF);
-    NumPromoted += Allocas.size();
-    Changed = true;
+  // Do not allow mixed integer and floating-point accesses from vectors of
+  // different sizes.
+  if (ElementTy->isFloatingPointTy() != InElementTy->isFloatingPointTy())
+    return false;
+
+  if (ElementTy->isFloatingPointTy()) {
+    // Only allow floating-point vectors of different sizes if they have the
+    // same element type.
+    // TODO: This could be loosened a bit, but would anything benefit?
+    if (ElementTy != InElementTy)
+      return false;
+
+    // There are no arbitrary-precision floating-point types, which limits the
+    // number of legal vector types with larger element types that we can form
+    // to bitcast and extract a subvector.
+    // TODO: We could support some more cases with mixed fp128 and double here.
+    if (!(BitWidth == 64 || BitWidth == 128) ||
+        !(InBitWidth == 64 || InBitWidth == 128))
+      return false;
+  } else {
+    assert(ElementTy->isIntegerTy() && "Vector elements must be either integer "
+                                       "or floating-point.");
+    unsigned BitWidth = ElementTy->getPrimitiveSizeInBits();
+    unsigned InBitWidth = InElementTy->getPrimitiveSizeInBits();
+
+    // Do not allow integer types smaller than a byte or types whose widths are
+    // not a multiple of a byte.
+    if (BitWidth < 8 || InBitWidth < 8 ||
+        BitWidth % 8 != 0 || InBitWidth % 8 != 0)
+      return false;
   }
 
-  return Changed;
-}
+  // Pick the largest of the two vector types.
+  if (InBitWidth > BitWidth)
+    VectorTy = VInTy;
 
-/// getNumSAElements - Return the number of elements in the specific struct or
-/// array.
-static uint64_t getNumSAElements(const Type *T) {
-  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T))
-    return ST->getNumElements();
-  return cast<ArrayType>(T)->getNumElements();
+  return true;
 }
 
-// performScalarRepl - This algorithm is a simple worklist driven algorithm,
-// which runs on all of the malloc/alloca instructions in the function, removing
-// them if they are only used by getelementptr instructions.
-//
-bool SROA::performScalarRepl(Function &F) {
-  std::vector<AllocaInst*> WorkList;
-
-  // Scan the entry basic block, adding any alloca's and mallocs to the worklist
-  BasicBlock &BB = F.getEntryBlock();
-  for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ++I)
-    if (AllocaInst *A = dyn_cast<AllocaInst>(I))
-      WorkList.push_back(A);
+/// CanConvertToScalar - V is a pointer.  If we can convert the pointee and all
+/// its accesses to a single vector type, return true and set VecTy to
+/// the new type.  If we could convert the alloca into a single promotable
+/// integer, return true but set VecTy to VoidTy.  Further, if the use is not a
+/// completely trivial use that mem2reg could promote, set IsNotTrivial.  Offset
+/// is the current offset from the base of the alloca being analyzed.
+///
+/// If we see at least one access to the value that is as a vector type, set the
+/// SawVec flag.
+bool ConvertToScalarInfo::CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset) {
+  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI!=E; ++UI) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 
-  // Process the worklist
-  bool Changed = false;
-  while (!WorkList.empty()) {
-    AllocaInst *AI = WorkList.back();
-    WorkList.pop_back();
-    
-    // Handle dead allocas trivially.  These can be formed by SROA'ing arrays
-    // with unused elements.
-    if (AI->use_empty()) {
-      AI->eraseFromParent();
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      // Don't break volatile loads.
+      if (LI->isVolatile())
+        return false;
+      // Don't touch MMX operations.
+      if (LI->getType()->isX86_MMXTy())
+        return false;
+      HadNonMemTransferAccess = true;
+      MergeInType(LI->getType(), Offset, true);
       continue;
     }
 
-    // If this alloca is impossible for us to promote, reject it early.
-    if (AI->isArrayAllocation() || !AI->getAllocatedType()->isSized())
-      continue;
-    
-    // Check to see if this allocation is only modified by a memcpy/memmove from
-    // a constant global.  If this is the case, we can change all users to use
-    // the constant global instead.  This is commonly produced by the CFE by
-    // constructs like "void foo() { int A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9...}; }" if 'A'
-    // is only subsequently read.
-    if (Instruction *TheCopy = isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI)) {
-      DEBUG(dbgs() << "Found alloca equal to global: " << *AI << '\n');
-      DEBUG(dbgs() << "  memcpy = " << *TheCopy << '\n');
-      Constant *TheSrc = cast<Constant>(TheCopy->getOperand(2));
-      AI->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(TheSrc, AI->getType()));
-      TheCopy->eraseFromParent();  // Don't mutate the global.
-      AI->eraseFromParent();
-      ++NumGlobals;
-      Changed = true;
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      // Storing the pointer, not into the value?
+      if (SI->getOperand(0) == V || SI->isVolatile()) return false;
+      // Don't touch MMX operations.
+      if (SI->getOperand(0)->getType()->isX86_MMXTy())
+        return false;
+      HadNonMemTransferAccess = true;
+      MergeInType(SI->getOperand(0)->getType(), Offset, true);
       continue;
     }
-    
-    // Check to see if we can perform the core SROA transformation.  We cannot
-    // transform the allocation instruction if it is an array allocation
-    // (allocations OF arrays are ok though), and an allocation of a scalar
-    // value cannot be decomposed at all.
-    uint64_t AllocaSize = TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType());
 
-    // Do not promote [0 x %struct].
-    if (AllocaSize == 0) continue;
+    if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
+      IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
+      if (!CanConvertToScalar(BCI, Offset))
+        return false;
+      continue;
+    }
 
-    // Do not promote any struct whose size is too big.
-    if (AllocaSize > SRThreshold) continue;
+    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      // If this is a GEP with a variable indices, we can't handle it.
+      if (!GEP->hasAllConstantIndices())
+        return false;
 
-    if ((isa<StructType>(AI->getAllocatedType()) ||
-         isa<ArrayType>(AI->getAllocatedType())) &&
-        // Do not promote any struct into more than "32" separate vars.
-        getNumSAElements(AI->getAllocatedType()) <= SRThreshold/4) {
-      // Check that all of the users of the allocation are capable of being
-      // transformed.
-      if (isSafeAllocaToScalarRepl(AI)) {
-        DoScalarReplacement(AI, WorkList);
-        Changed = true;
-        continue;
-      }
+      // Compute the offset that this GEP adds to the pointer.
+      SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
+      uint64_t GEPOffset = TD.getIndexedOffset(GEP->getPointerOperandType(),
+                                               &Indices[0], Indices.size());
+      // See if all uses can be converted.
+      if (!CanConvertToScalar(GEP, Offset+GEPOffset))
+        return false;
+      IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
+      HadNonMemTransferAccess = true;
+      continue;
     }
 
-    // If we can turn this aggregate value (potentially with casts) into a
-    // simple scalar value that can be mem2reg'd into a register value.
-    // IsNotTrivial tracks whether this is something that mem2reg could have
-    // promoted itself.  If so, we don't want to transform it needlessly.  Note
-    // that we can't just check based on the type: the alloca may be of an i32
-    // but that has pointer arithmetic to set byte 3 of it or something.
-    bool IsNotTrivial = false;
-    const Type *VectorTy = 0;
-    bool HadAVector = false;
-    if (CanConvertToScalar(AI, IsNotTrivial, VectorTy, HadAVector, 
-                           0, unsigned(AllocaSize)) && IsNotTrivial) {
-      AllocaInst *NewAI;
-      // If we were able to find a vector type that can handle this with
-      // insert/extract elements, and if there was at least one use that had
-      // a vector type, promote this to a vector.  We don't want to promote
-      // random stuff that doesn't use vectors (e.g. <9 x double>) because then
-      // we just get a lot of insert/extracts.  If at least one vector is
-      // involved, then we probably really do have a union of vector/array.
-      if (VectorTy && isa<VectorType>(VectorTy) && HadAVector) {
-        DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO VECTOR: " << *AI << "\n  TYPE = "
-                     << *VectorTy << '\n');
-        
-        // Create and insert the vector alloca.
-        NewAI = new AllocaInst(VectorTy, 0, "",  AI->getParent()->begin());
-        ConvertUsesToScalar(AI, NewAI, 0);
-      } else {
-        DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO SCALAR INTEGER: " << *AI << "\n");
-        
-        // Create and insert the integer alloca.
-        const Type *NewTy = IntegerType::get(AI->getContext(), AllocaSize*8);
-        NewAI = new AllocaInst(NewTy, 0, "", AI->getParent()->begin());
-        ConvertUsesToScalar(AI, NewAI, 0);
-      }
-      NewAI->takeName(AI);
-      AI->eraseFromParent();
-      ++NumConverted;
-      Changed = true;
+    // If this is a constant sized memset of a constant value (e.g. 0) we can
+    // handle it.
+    if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(User)) {
+      // Store of constant value and constant size.
+      if (!isa<ConstantInt>(MSI->getValue()) ||
+          !isa<ConstantInt>(MSI->getLength()))
+        return false;
+      IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
+      HadNonMemTransferAccess = true;
       continue;
     }
-    
-    // Otherwise, couldn't process this alloca.
-  }
 
-  return Changed;
-}
+    // If this is a memcpy or memmove into or out of the whole allocation, we
+    // can handle it like a load or store of the scalar type.
+    if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(User)) {
+      ConstantInt *Len = dyn_cast<ConstantInt>(MTI->getLength());
+      if (Len == 0 || Len->getZExtValue() != AllocaSize || Offset != 0)
+        return false;
 
-/// DoScalarReplacement - This alloca satisfied the isSafeAllocaToScalarRepl
-/// predicate, do SROA now.
-void SROA::DoScalarReplacement(AllocaInst *AI, 
-                               std::vector<AllocaInst*> &WorkList) {
-  DEBUG(dbgs() << "Found inst to SROA: " << *AI << '\n');
-  SmallVector<AllocaInst*, 32> ElementAllocas;
-  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(AI->getAllocatedType())) {
-    ElementAllocas.reserve(ST->getNumContainedTypes());
-    for (unsigned i = 0, e = ST->getNumContainedTypes(); i != e; ++i) {
-      AllocaInst *NA = new AllocaInst(ST->getContainedType(i), 0, 
-                                      AI->getAlignment(),
-                                      AI->getName() + "." + Twine(i), AI);
-      ElementAllocas.push_back(NA);
-      WorkList.push_back(NA);  // Add to worklist for recursive processing
-    }
-  } else {
-    const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType());
-    ElementAllocas.reserve(AT->getNumElements());
-    const Type *ElTy = AT->getElementType();
-    for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      AllocaInst *NA = new AllocaInst(ElTy, 0, AI->getAlignment(),
-                                      AI->getName() + "." + Twine(i), AI);
-      ElementAllocas.push_back(NA);
-      WorkList.push_back(NA);  // Add to worklist for recursive processing
+      IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
+      continue;
     }
-  }
-
-  // Now that we have created the new alloca instructions, rewrite all the
-  // uses of the old alloca.
-  RewriteForScalarRepl(AI, AI, 0, ElementAllocas);
 
-  // Now erase any instructions that were made dead while rewriting the alloca.
-  DeleteDeadInstructions();
-  AI->eraseFromParent();
+    // Otherwise, we cannot handle this!
+    return false;
+  }
 
-  NumReplaced++;
+  return true;
 }
 
-/// DeleteDeadInstructions - Erase instructions on the DeadInstrs list,
-/// recursively including all their operands that become trivially dead.
-void SROA::DeleteDeadInstructions() {
-  while (!DeadInsts.empty()) {
-    Instruction *I = cast<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val());
+/// ConvertUsesToScalar - Convert all of the users of Ptr to use the new alloca
+/// directly.  This happens when we are converting an "integer union" to a
+/// single integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a
+/// vector with insert/extractelement instructions.
+///
+/// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
+/// shifted to the right.  By the end of this, there should be no uses of Ptr.
+void ConvertToScalarInfo::ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI,
+                                              uint64_t Offset) {
+  while (!Ptr->use_empty()) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(Ptr->use_back());
 
-    for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
-      if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
-        // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
-        // (But, don't add allocas to the dead instruction list -- they are
-        // already on the worklist and will be deleted separately.)
-        *OI = 0;
-        if (isInstructionTriviallyDead(U) && !isa<AllocaInst>(U))
-          DeadInsts.push_back(U);
-      }
+    if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
+      ConvertUsesToScalar(CI, NewAI, Offset);
+      CI->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
 
-    I->eraseFromParent();
-  }
-}
-    
-/// isSafeForScalarRepl - Check if instruction I is a safe use with regard to
-/// performing scalar replacement of alloca AI.  The results are flagged in
-/// the Info parameter.  Offset indicates the position within AI that is
-/// referenced by this instruction.
-void SROA::isSafeForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
-                               AllocaInfo &Info) {
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      // Compute the offset that this GEP adds to the pointer.
+      SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
+      uint64_t GEPOffset = TD.getIndexedOffset(GEP->getPointerOperandType(),
+                                               &Indices[0], Indices.size());
+      ConvertUsesToScalar(GEP, NewAI, Offset+GEPOffset*8);
+      GEP->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
 
-    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
-      isSafeForScalarRepl(BC, AI, Offset, Info);
-    } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
-      uint64_t GEPOffset = Offset;
-      isSafeGEP(GEPI, AI, GEPOffset, Info);
-      if (!Info.isUnsafe)
-        isSafeForScalarRepl(GEPI, AI, GEPOffset, Info);
-    } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(UI)) {
-      ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
-      if (Length)
-        isSafeMemAccess(AI, Offset, Length->getZExtValue(), 0,
-                        UI.getOperandNo() == 1, Info);
-      else
-        MarkUnsafe(Info);
-    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
-      if (!LI->isVolatile()) {
-        const Type *LIType = LI->getType();
-        isSafeMemAccess(AI, Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
-                        LIType, false, Info);
-      } else
-        MarkUnsafe(Info);
-    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
-      // Store is ok if storing INTO the pointer, not storing the pointer
-      if (!SI->isVolatile() && SI->getOperand(0) != I) {
-        const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
-        isSafeMemAccess(AI, Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
-                        SIType, true, Info);
-      } else
-        MarkUnsafe(Info);
-    } else {
-      DEBUG(errs() << "  Transformation preventing inst: " << *User << '\n');
-      MarkUnsafe(Info);
+    IRBuilder<> Builder(User);
+
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      // The load is a bit extract from NewAI shifted right by Offset bits.
+      Value *LoadedVal = Builder.CreateLoad(NewAI, "tmp");
+      Value *NewLoadVal
+        = ConvertScalar_ExtractValue(LoadedVal, LI->getType(), Offset, Builder);
+      LI->replaceAllUsesWith(NewLoadVal);
+      LI->eraseFromParent();
+      continue;
     }
-    if (Info.isUnsafe) return;
-  }
-}
 
-/// isSafeGEP - Check if a GEP instruction can be handled for scalar
-/// replacement.  It is safe when all the indices are constant, in-bounds
-/// references, and when the resulting offset corresponds to an element within
-/// the alloca type.  The results are flagged in the Info parameter.  Upon
-/// return, Offset is adjusted as specified by the GEP indices.
-void SROA::isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI, AllocaInst *AI,
-                     uint64_t &Offset, AllocaInfo &Info) {
-  gep_type_iterator GEPIt = gep_type_begin(GEPI), E = gep_type_end(GEPI);
-  if (GEPIt == E)
-    return;
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      assert(SI->getOperand(0) != Ptr && "Consistency error!");
+      Instruction *Old = Builder.CreateLoad(NewAI, NewAI->getName()+".in");
+      Value *New = ConvertScalar_InsertValue(SI->getOperand(0), Old, Offset,
+                                             Builder);
+      Builder.CreateStore(New, NewAI);
+      SI->eraseFromParent();
 
-  // Walk through the GEP type indices, checking the types that this indexes
-  // into.
-  for (; GEPIt != E; ++GEPIt) {
-    // Ignore struct elements, no extra checking needed for these.
-    if (isa<StructType>(*GEPIt))
+      // If the load we just inserted is now dead, then the inserted store
+      // overwrote the entire thing.
+      if (Old->use_empty())
+        Old->eraseFromParent();
       continue;
+    }
 
-    ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPIt.getOperand());
-    if (!IdxVal)
-      return MarkUnsafe(Info);
-  }
+    // If this is a constant sized memset of a constant value (e.g. 0) we can
+    // transform it into a store of the expanded constant value.
+    if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(User)) {
+      assert(MSI->getRawDest() == Ptr && "Consistency error!");
+      unsigned NumBytes = cast<ConstantInt>(MSI->getLength())->getZExtValue();
+      if (NumBytes != 0) {
+        unsigned Val = cast<ConstantInt>(MSI->getValue())->getZExtValue();
 
-  // Compute the offset due to this GEP and check if the alloca has a
-  // component element at that offset.
-  SmallVector<Value*, 8> Indices(GEPI->op_begin() + 1, GEPI->op_end());
-  Offset += TD->getIndexedOffset(GEPI->getPointerOperandType(),
-                                 &Indices[0], Indices.size());
-  if (!TypeHasComponent(AI->getAllocatedType(), Offset, 0))
-    MarkUnsafe(Info);
-}
+        // Compute the value replicated the right number of times.
+        APInt APVal(NumBytes*8, Val);
 
-/// isSafeMemAccess - Check if a load/store/memcpy operates on the entire AI
-/// alloca or has an offset and size that corresponds to a component element
-/// within it.  The offset checked here may have been formed from a GEP with a
-/// pointer bitcasted to a different type.
-void SROA::isSafeMemAccess(AllocaInst *AI, uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
-                           const Type *MemOpType, bool isStore,
-                           AllocaInfo &Info) {
-  // Check if this is a load/store of the entire alloca.
-  if (Offset == 0 && MemSize == TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
-    bool UsesAggregateType = (MemOpType == AI->getAllocatedType());
-    // This is safe for MemIntrinsics (where MemOpType is 0), integer types
-    // (which are essentially the same as the MemIntrinsics, especially with
-    // regard to copying padding between elements), or references using the
-    // aggregate type of the alloca.
-    if (!MemOpType || isa<IntegerType>(MemOpType) || UsesAggregateType) {
-      if (!UsesAggregateType) {
-        if (isStore)
-          Info.isMemCpyDst = true;
-        else
-          Info.isMemCpySrc = true;
+        // Splat the value if non-zero.
+        if (Val)
+          for (unsigned i = 1; i != NumBytes; ++i)
+            APVal |= APVal << 8;
+
+        Instruction *Old = Builder.CreateLoad(NewAI, NewAI->getName()+".in");
+        Value *New = ConvertScalar_InsertValue(
+                                    ConstantInt::get(User->getContext(), APVal),
+                                               Old, Offset, Builder);
+        Builder.CreateStore(New, NewAI);
+
+        // If the load we just inserted is now dead, then the memset overwrote
+        // the entire thing.
+        if (Old->use_empty())
+          Old->eraseFromParent();
       }
-      return;
+      MSI->eraseFromParent();
+      continue;
     }
-  }
-  // Check if the offset/size correspond to a component within the alloca type.
-  const Type *T = AI->getAllocatedType();
-  if (TypeHasComponent(T, Offset, MemSize))
-    return;
 
-  return MarkUnsafe(Info);
-}
-
-/// TypeHasComponent - Return true if T has a component type with the
-/// specified offset and size.  If Size is zero, do not check the size.
-bool SROA::TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size) {
-  const Type *EltTy;
-  uint64_t EltSize;
-  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
-    const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(ST);
-    unsigned EltIdx = Layout->getElementContainingOffset(Offset);
-    EltTy = ST->getContainedType(EltIdx);
-    EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
-    Offset -= Layout->getElementOffset(EltIdx);
-  } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
-    EltTy = AT->getElementType();
-    EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
-    if (Offset >= AT->getNumElements() * EltSize)
-      return false;
-    Offset %= EltSize;
-  } else {
-    return false;
-  }
-  if (Offset == 0 && (Size == 0 || EltSize == Size))
-    return true;
-  // Check if the component spans multiple elements.
-  if (Offset + Size > EltSize)
-    return false;
-  return TypeHasComponent(EltTy, Offset, Size);
-}
+    // If this is a memcpy or memmove into or out of the whole allocation, we
+    // can handle it like a load or store of the scalar type.
+    if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(User)) {
+      assert(Offset == 0 && "must be store to start of alloca");
 
-/// RewriteForScalarRepl - Alloca AI is being split into NewElts, so rewrite
-/// the instruction I, which references it, to use the separate elements.
-/// Offset indicates the position within AI that is referenced by this
-/// instruction.
-void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
-                                SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+      // If the source and destination are both to the same alloca, then this is
+      // a noop copy-to-self, just delete it.  Otherwise, emit a load and store
+      // as appropriate.
+      AllocaInst *OrigAI = cast<AllocaInst>(GetUnderlyingObject(Ptr, &TD, 0));
 
-    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
-      RewriteBitCast(BC, AI, Offset, NewElts);
-    } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
-      RewriteGEP(GEPI, AI, Offset, NewElts);
-    } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
-      ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
-      uint64_t MemSize = Length->getZExtValue();
-      if (Offset == 0 &&
-          MemSize == TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()))
-        RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MI, I, AI, NewElts);
-      // Otherwise the intrinsic can only touch a single element and the
-      // address operand will be updated, so nothing else needs to be done.
-    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
-      const Type *LIType = LI->getType();
-      if (LIType == AI->getAllocatedType()) {
-        // Replace:
-        //   %res = load { i32, i32 }* %alloc
-        // with:
-        //   %load.0 = load i32* %alloc.0
-        //   %insert.0 insertvalue { i32, i32 } zeroinitializer, i32 %load.0, 0
-        //   %load.1 = load i32* %alloc.1
-        //   %insert = insertvalue { i32, i32 } %insert.0, i32 %load.1, 1
-        // (Also works for arrays instead of structs)
-        Value *Insert = UndefValue::get(LIType);
-        for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
-          Value *Load = new LoadInst(NewElts[i], "load", LI);
-          Insert = InsertValueInst::Create(Insert, Load, i, "insert", LI);
+      if (GetUnderlyingObject(MTI->getSource(), &TD, 0) != OrigAI) {
+        // Dest must be OrigAI, change this to be a load from the original
+        // pointer (bitcasted), then a store to our new alloca.
+        assert(MTI->getRawDest() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
+        Value *SrcPtr = MTI->getSource();
+        const PointerType* SPTy = cast<PointerType>(SrcPtr->getType());
+        const PointerType* AIPTy = cast<PointerType>(NewAI->getType());
+        if (SPTy->getAddressSpace() != AIPTy->getAddressSpace()) {
+          AIPTy = PointerType::get(AIPTy->getElementType(),
+                                   SPTy->getAddressSpace());
         }
-        LI->replaceAllUsesWith(Insert);
-        DeadInsts.push_back(LI);
-      } else if (isa<IntegerType>(LIType) &&
-                 TD->getTypeAllocSize(LIType) ==
-                 TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
-        // If this is a load of the entire alloca to an integer, rewrite it.
-        RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LI, AI, NewElts);
-      }
-    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
-      Value *Val = SI->getOperand(0);
-      const Type *SIType = Val->getType();
-      if (SIType == AI->getAllocatedType()) {
-        // Replace:
-        //   store { i32, i32 } %val, { i32, i32 }* %alloc
-        // with:
-        //   %val.0 = extractvalue { i32, i32 } %val, 0
-        //   store i32 %val.0, i32* %alloc.0
-        //   %val.1 = extractvalue { i32, i32 } %val, 1
-        //   store i32 %val.1, i32* %alloc.1
-        // (Also works for arrays instead of structs)
-        for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
-          Value *Extract = ExtractValueInst::Create(Val, i, Val->getName(), SI);
-          new StoreInst(Extract, NewElts[i], SI);
+        SrcPtr = Builder.CreateBitCast(SrcPtr, AIPTy);
+
+        LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(SrcPtr, "srcval");
+        SrcVal->setAlignment(MTI->getAlignment());
+        Builder.CreateStore(SrcVal, NewAI);
+      } else if (GetUnderlyingObject(MTI->getDest(), &TD, 0) != OrigAI) {
+        // Src must be OrigAI, change this to be a load from NewAI then a store
+        // through the original dest pointer (bitcasted).
+        assert(MTI->getRawSource() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
+        LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(NewAI, "srcval");
+
+        const PointerType* DPTy = cast<PointerType>(MTI->getDest()->getType());
+        const PointerType* AIPTy = cast<PointerType>(NewAI->getType());
+        if (DPTy->getAddressSpace() != AIPTy->getAddressSpace()) {
+          AIPTy = PointerType::get(AIPTy->getElementType(),
+                                   DPTy->getAddressSpace());
         }
-        DeadInsts.push_back(SI);
-      } else if (isa<IntegerType>(SIType) &&
-                 TD->getTypeAllocSize(SIType) ==
-                 TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
-        // If this is a store of the entire alloca from an integer, rewrite it.
-        RewriteStoreUserOfWholeAlloca(SI, AI, NewElts);
+        Value *DstPtr = Builder.CreateBitCast(MTI->getDest(), AIPTy);
+
+        StoreInst *NewStore = Builder.CreateStore(SrcVal, DstPtr);
+        NewStore->setAlignment(MTI->getAlignment());
+      } else {
+        // Noop transfer. Src == Dst
       }
+
+      MTI->eraseFromParent();
+      continue;
     }
+
+    llvm_unreachable("Unsupported operation!");
   }
 }
 
-/// RewriteBitCast - Update a bitcast reference to the alloca being replaced
-/// and recursively continue updating all of its uses.
-void SROA::RewriteBitCast(BitCastInst *BC, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
-                          SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
-  RewriteForScalarRepl(BC, AI, Offset, NewElts);
-  if (BC->getOperand(0) != AI)
-    return;
+/// getScaledElementType - Gets a scaled element type for a partial vector
+/// access of an alloca. The input type must be an integer or float, and
+/// the resulting type must be an integer, float or double.
+static const Type *getScaledElementType(const Type *OldTy,
+                                        unsigned NewBitWidth) {
+  assert((OldTy->isIntegerTy() || OldTy->isFloatTy()) && "Partial vector "
+         "accesses must be scaled from integer or float elements.");
 
-  // The bitcast references the original alloca.  Replace its uses with
-  // references to the first new element alloca.
-  Instruction *Val = NewElts[0];
-  if (Val->getType() != BC->getDestTy()) {
-    Val = new BitCastInst(Val, BC->getDestTy(), "", BC);
-    Val->takeName(BC);
-  }
-  BC->replaceAllUsesWith(Val);
-  DeadInsts.push_back(BC);
-}
+  LLVMContext &Context = OldTy->getContext();
 
-/// FindElementAndOffset - Return the index of the element containing Offset
-/// within the specified type, which must be either a struct or an array.
-/// Sets T to the type of the element and Offset to the offset within that
-/// element.  IdxTy is set to the type of the index result to be used in a
-/// GEP instruction.
-uint64_t SROA::FindElementAndOffset(const Type *&T, uint64_t &Offset,
-                                    const Type *&IdxTy) {
-  uint64_t Idx = 0;
-  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
-    const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(ST);
-    Idx = Layout->getElementContainingOffset(Offset);
-    T = ST->getContainedType(Idx);
-    Offset -= Layout->getElementOffset(Idx);
-    IdxTy = Type::getInt32Ty(T->getContext());
-    return Idx;
-  }
-  const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(T);
-  T = AT->getElementType();
-  uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(T);
-  Idx = Offset / EltSize;
-  Offset -= Idx * EltSize;
-  IdxTy = Type::getInt64Ty(T->getContext());
-  return Idx;
+  if (OldTy->isIntegerTy())
+    return Type::getIntNTy(Context, NewBitWidth);
+  if (NewBitWidth == 32)
+    return Type::getFloatTy(Context);
+  if (NewBitWidth == 64)
+    return Type::getDoubleTy(Context);
+
+  llvm_unreachable("Invalid type for a partial vector access of an alloca!");
 }
 
-/// RewriteGEP - Check if this GEP instruction moves the pointer across
-/// elements of the alloca that are being split apart, and if so, rewrite
-/// the GEP to be relative to the new element.
-void SROA::RewriteGEP(GetElementPtrInst *GEPI, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
-                      SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
-  uint64_t OldOffset = Offset;
-  SmallVector<Value*, 8> Indices(GEPI->op_begin() + 1, GEPI->op_end());
-  Offset += TD->getIndexedOffset(GEPI->getPointerOperandType(),
-                                 &Indices[0], Indices.size());
+/// ConvertScalar_ExtractValue - Extract a value of type ToType from an integer
+/// or vector value FromVal, extracting the bits from the offset specified by
+/// Offset.  This returns the value, which is of type ToType.
+///
+/// This happens when we are converting an "integer union" to a single
+/// integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a vector with
+/// insert/extractelement instructions.
+///
+/// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
+/// shifted to the right.
+Value *ConvertToScalarInfo::
+ConvertScalar_ExtractValue(Value *FromVal, const Type *ToType,
+                           uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder) {
+  // If the load is of the whole new alloca, no conversion is needed.
+  if (FromVal->getType() == ToType && Offset == 0)
+    return FromVal;
 
-  RewriteForScalarRepl(GEPI, AI, Offset, NewElts);
+  // If the result alloca is a vector type, this is either an element
+  // access or a bitcast to another vector type of the same size.
+  if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(FromVal->getType())) {
+    unsigned ToTypeSize = TD.getTypeAllocSize(ToType);
+    if (ToTypeSize == AllocaSize)
+      return Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
 
-  const Type *T = AI->getAllocatedType();
-  const Type *IdxTy;
-  uint64_t OldIdx = FindElementAndOffset(T, OldOffset, IdxTy);
-  if (GEPI->getOperand(0) == AI)
-    OldIdx = ~0ULL; // Force the GEP to be rewritten.
+    if (ToType->isVectorTy()) {
+      assert(isPowerOf2_64(AllocaSize / ToTypeSize) &&
+             "Partial vector access of an alloca must have a power-of-2 size "
+             "ratio.");
+      assert(Offset == 0 && "Can't extract a value of a smaller vector type "
+                            "from a nonzero offset.");
+
+      const Type *ToElementTy = cast<VectorType>(ToType)->getElementType();
+      const Type *CastElementTy = getScaledElementType(ToElementTy,
+                                                       ToTypeSize * 8);
+      unsigned NumCastVectorElements = AllocaSize / ToTypeSize;
+
+      LLVMContext &Context = FromVal->getContext();
+      const Type *CastTy = VectorType::get(CastElementTy,
+                                           NumCastVectorElements);
+      Value *Cast = Builder.CreateBitCast(FromVal, CastTy, "tmp");
+      Value *Extract = Builder.CreateExtractElement(Cast, ConstantInt::get(
+                                        Type::getInt32Ty(Context), 0), "tmp");
+      return Builder.CreateBitCast(Extract, ToType, "tmp");
+    }
 
-  T = AI->getAllocatedType();
-  uint64_t EltOffset = Offset;
-  uint64_t Idx = FindElementAndOffset(T, EltOffset, IdxTy);
+    // Otherwise it must be an element access.
+    unsigned Elt = 0;
+    if (Offset) {
+      unsigned EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
+      Elt = Offset/EltSize;
+      assert(EltSize*Elt == Offset && "Invalid modulus in validity checking");
+    }
+    // Return the element extracted out of it.
+    Value *V = Builder.CreateExtractElement(FromVal, ConstantInt::get(
+                    Type::getInt32Ty(FromVal->getContext()), Elt), "tmp");
+    if (V->getType() != ToType)
+      V = Builder.CreateBitCast(V, ToType, "tmp");
+    return V;
+  }
 
-  // If this GEP does not move the pointer across elements of the alloca
-  // being split, then it does not needs to be rewritten.
-  if (Idx == OldIdx)
-    return;
+  // If ToType is a first class aggregate, extract out each of the pieces and
+  // use insertvalue's to form the FCA.
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(ToType)) {
+    const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(ST);
+    Value *Res = UndefValue::get(ST);
+    for (unsigned i = 0, e = ST->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      Value *Elt = ConvertScalar_ExtractValue(FromVal, ST->getElementType(i),
+                                        Offset+Layout.getElementOffsetInBits(i),
+                                              Builder);
+      Res = Builder.CreateInsertValue(Res, Elt, i, "tmp");
+    }
+    return Res;
+  }
 
-  const Type *i32Ty = Type::getInt32Ty(AI->getContext());
-  SmallVector<Value*, 8> NewArgs;
-  NewArgs.push_back(Constant::getNullValue(i32Ty));
-  while (EltOffset != 0) {
-    uint64_t EltIdx = FindElementAndOffset(T, EltOffset, IdxTy);
-    NewArgs.push_back(ConstantInt::get(IdxTy, EltIdx));
+  if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(ToType)) {
+    uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(AT->getElementType());
+    Value *Res = UndefValue::get(AT);
+    for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      Value *Elt = ConvertScalar_ExtractValue(FromVal, AT->getElementType(),
+                                              Offset+i*EltSize, Builder);
+      Res = Builder.CreateInsertValue(Res, Elt, i, "tmp");
+    }
+    return Res;
   }
-  Instruction *Val = NewElts[Idx];
-  if (NewArgs.size() > 1) {
-    Val = GetElementPtrInst::CreateInBounds(Val, NewArgs.begin(),
-                                            NewArgs.end(), "", GEPI);
-    Val->takeName(GEPI);
+
+  // Otherwise, this must be a union that was converted to an integer value.
+  const IntegerType *NTy = cast<IntegerType>(FromVal->getType());
+
+  // If this is a big-endian system and the load is narrower than the
+  // full alloca type, we need to do a shift to get the right bits.
+  int ShAmt = 0;
+  if (TD.isBigEndian()) {
+    // On big-endian machines, the lowest bit is stored at the bit offset
+    // from the pointer given by getTypeStoreSizeInBits.  This matters for
+    // integers with a bitwidth that is not a multiple of 8.
+    ShAmt = TD.getTypeStoreSizeInBits(NTy) -
+            TD.getTypeStoreSizeInBits(ToType) - Offset;
+  } else {
+    ShAmt = Offset;
   }
-  if (Val->getType() != GEPI->getType())
-    Val = new BitCastInst(Val, GEPI->getType(), Val->getNameStr(), GEPI);
-  GEPI->replaceAllUsesWith(Val);
-  DeadInsts.push_back(GEPI);
-}
 
-/// RewriteMemIntrinUserOfAlloca - MI is a memcpy/memset/memmove from or to AI.
-/// Rewrite it to copy or set the elements of the scalarized memory.
-void SROA::RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MemIntrinsic *MI, Instruction *Inst,
-                                        AllocaInst *AI,
-                                        SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
-  // If this is a memcpy/memmove, construct the other pointer as the
-  // appropriate type.  The "Other" pointer is the pointer that goes to memory
-  // that doesn't have anything to do with the alloca that we are promoting. For
-  // memset, this Value* stays null.
-  Value *OtherPtr = 0;
-  LLVMContext &Context = MI->getContext();
-  unsigned MemAlignment = MI->getAlignment();
-  if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) { // memmove/memcopy
-    if (Inst == MTI->getRawDest())
-      OtherPtr = MTI->getRawSource();
-    else {
-      assert(Inst == MTI->getRawSource());
-      OtherPtr = MTI->getRawDest();
-    }
+  // Note: we support negative bitwidths (with shl) which are not defined.
+  // We do this to support (f.e.) loads off the end of a structure where
+  // only some bits are used.
+  if (ShAmt > 0 && (unsigned)ShAmt < NTy->getBitWidth())
+    FromVal = Builder.CreateLShr(FromVal,
+                                 ConstantInt::get(FromVal->getType(),
+                                                           ShAmt), "tmp");
+  else if (ShAmt < 0 && (unsigned)-ShAmt < NTy->getBitWidth())
+    FromVal = Builder.CreateShl(FromVal,
+                                ConstantInt::get(FromVal->getType(),
+                                                          -ShAmt), "tmp");
+
+  // Finally, unconditionally truncate the integer to the right width.
+  unsigned LIBitWidth = TD.getTypeSizeInBits(ToType);
+  if (LIBitWidth < NTy->getBitWidth())
+    FromVal =
+      Builder.CreateTrunc(FromVal, IntegerType::get(FromVal->getContext(),
+                                                    LIBitWidth), "tmp");
+  else if (LIBitWidth > NTy->getBitWidth())
+    FromVal =
+       Builder.CreateZExt(FromVal, IntegerType::get(FromVal->getContext(),
+                                                    LIBitWidth), "tmp");
+
+  // If the result is an integer, this is a trunc or bitcast.
+  if (ToType->isIntegerTy()) {
+    // Should be done.
+  } else if (ToType->isFloatingPointTy() || ToType->isVectorTy()) {
+    // Just do a bitcast, we know the sizes match up.
+    FromVal = Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
+  } else {
+    // Otherwise must be a pointer.
+    FromVal = Builder.CreateIntToPtr(FromVal, ToType, "tmp");
   }
+  assert(FromVal->getType() == ToType && "Didn't convert right?");
+  return FromVal;
+}
 
-  // If there is an other pointer, we want to convert it to the same pointer
-  // type as AI has, so we can GEP through it safely.
-  if (OtherPtr) {
+/// ConvertScalar_InsertValue - Insert the value "SV" into the existing integer
+/// or vector value "Old" at the offset specified by Offset.
+///
+/// This happens when we are converting an "integer union" to a
+/// single integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a
+/// vector with insert/extractelement instructions.
+///
+/// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
+/// shifted to the right.
+Value *ConvertToScalarInfo::
+ConvertScalar_InsertValue(Value *SV, Value *Old,
+                          uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder) {
+  // Convert the stored type to the actual type, shift it left to insert
+  // then 'or' into place.
+  const Type *AllocaType = Old->getType();
+  LLVMContext &Context = Old->getContext();
 
-    // Remove bitcasts and all-zero GEPs from OtherPtr.  This is an
-    // optimization, but it's also required to detect the corner case where
-    // both pointer operands are referencing the same memory, and where
-    // OtherPtr may be a bitcast or GEP that currently being rewritten.  (This
-    // function is only called for mem intrinsics that access the whole
-    // aggregate, so non-zero GEPs are not an issue here.)
-    while (1) {
-      if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(OtherPtr)) {
-        OtherPtr = BC->getOperand(0);
-        continue;
-      }
-      if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(OtherPtr)) {
-        // All zero GEPs are effectively bitcasts.
-        if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
-          OtherPtr = GEP->getOperand(0);
-          continue;
-        }
-      }
-      break;
-    }
-    // Copying the alloca to itself is a no-op: just delete it.
-    if (OtherPtr == AI || OtherPtr == NewElts[0]) {
-      // This code will run twice for a no-op memcpy -- once for each operand.
-      // Put only one reference to MI on the DeadInsts list.
-      for (SmallVector<Value*, 32>::const_iterator I = DeadInsts.begin(),
-             E = DeadInsts.end(); I != E; ++I)
-        if (*I == MI) return;
-      DeadInsts.push_back(MI);
-      return;
+  if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaType)) {
+    uint64_t VecSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy);
+    uint64_t ValSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(SV->getType());
+
+    // Changing the whole vector with memset or with an access of a different
+    // vector type?
+    if (ValSize == VecSize)
+      return Builder.CreateBitCast(SV, AllocaType, "tmp");
+
+    if (SV->getType()->isVectorTy() && isPowerOf2_64(VecSize / ValSize)) {
+      assert(Offset == 0 && "Can't insert a value of a smaller vector type at "
+                            "a nonzero offset.");
+
+      const Type *ToElementTy =
+        cast<VectorType>(SV->getType())->getElementType();
+      const Type *CastElementTy = getScaledElementType(ToElementTy, ValSize);
+      unsigned NumCastVectorElements = VecSize / ValSize;
+
+      LLVMContext &Context = SV->getContext();
+      const Type *OldCastTy = VectorType::get(CastElementTy,
+                                              NumCastVectorElements);
+      Value *OldCast = Builder.CreateBitCast(Old, OldCastTy, "tmp");
+
+      Value *SVCast = Builder.CreateBitCast(SV, CastElementTy, "tmp");
+      Value *Insert =
+        Builder.CreateInsertElement(OldCast, SVCast, ConstantInt::get(
+                                    Type::getInt32Ty(Context), 0), "tmp");
+      return Builder.CreateBitCast(Insert, AllocaType, "tmp");
     }
-    
-    if (ConstantExpr *BCE = dyn_cast<ConstantExpr>(OtherPtr))
-      if (BCE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
-        OtherPtr = BCE->getOperand(0);
-    
-    // If the pointer is not the right type, insert a bitcast to the right
-    // type.
-    if (OtherPtr->getType() != AI->getType())
-      OtherPtr = new BitCastInst(OtherPtr, AI->getType(), OtherPtr->getName(),
-                                 MI);
+
+    uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
+
+    // Must be an element insertion.
+    unsigned Elt = Offset/EltSize;
+
+    if (SV->getType() != VTy->getElementType())
+      SV = Builder.CreateBitCast(SV, VTy->getElementType(), "tmp");
+
+    SV = Builder.CreateInsertElement(Old, SV,
+                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SV->getContext()), Elt),
+                                     "tmp");
+    return SV;
   }
-  
-  // Process each element of the aggregate.
-  Value *TheFn = MI->getOperand(0);
-  const Type *BytePtrTy = MI->getRawDest()->getType();
-  bool SROADest = MI->getRawDest() == Inst;
-  
-  Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(MI->getContext()));
 
-  for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
-    // If this is a memcpy/memmove, emit a GEP of the other element address.
-    Value *OtherElt = 0;
-    unsigned OtherEltAlign = MemAlignment;
-    
-    if (OtherPtr) {
-      Value *Idx[2] = { Zero,
-                      ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(MI->getContext()), i) };
-      OtherElt = GetElementPtrInst::CreateInBounds(OtherPtr, Idx, Idx + 2,
-                                           OtherPtr->getNameStr()+"."+Twine(i),
-                                                   MI);
-      uint64_t EltOffset;
-      const PointerType *OtherPtrTy = cast<PointerType>(OtherPtr->getType());
-      if (const StructType *ST =
-            dyn_cast<StructType>(OtherPtrTy->getElementType())) {
-        EltOffset = TD->getStructLayout(ST)->getElementOffset(i);
-      } else {
-        const Type *EltTy =
-          cast<SequentialType>(OtherPtr->getType())->getElementType();
-        EltOffset = TD->getTypeAllocSize(EltTy)*i;
+  // If SV is a first-class aggregate value, insert each value recursively.
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SV->getType())) {
+    const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(ST);
+    for (unsigned i = 0, e = ST->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      Value *Elt = Builder.CreateExtractValue(SV, i, "tmp");
+      Old = ConvertScalar_InsertValue(Elt, Old,
+                                      Offset+Layout.getElementOffsetInBits(i),
+                                      Builder);
+    }
+    return Old;
+  }
+
+  if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(SV->getType())) {
+    uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(AT->getElementType());
+    for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      Value *Elt = Builder.CreateExtractValue(SV, i, "tmp");
+      Old = ConvertScalar_InsertValue(Elt, Old, Offset+i*EltSize, Builder);
+    }
+    return Old;
+  }
+
+  // If SV is a float, convert it to the appropriate integer type.
+  // If it is a pointer, do the same.
+  unsigned SrcWidth = TD.getTypeSizeInBits(SV->getType());
+  unsigned DestWidth = TD.getTypeSizeInBits(AllocaType);
+  unsigned SrcStoreWidth = TD.getTypeStoreSizeInBits(SV->getType());
+  unsigned DestStoreWidth = TD.getTypeStoreSizeInBits(AllocaType);
+  if (SV->getType()->isFloatingPointTy() || SV->getType()->isVectorTy())
+    SV = Builder.CreateBitCast(SV,
+                            IntegerType::get(SV->getContext(),SrcWidth), "tmp");
+  else if (SV->getType()->isPointerTy())
+    SV = Builder.CreatePtrToInt(SV, TD.getIntPtrType(SV->getContext()), "tmp");
+
+  // Zero extend or truncate the value if needed.
+  if (SV->getType() != AllocaType) {
+    if (SV->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
+             AllocaType->getPrimitiveSizeInBits())
+      SV = Builder.CreateZExt(SV, AllocaType, "tmp");
+    else {
+      // Truncation may be needed if storing more than the alloca can hold
+      // (undefined behavior).
+      SV = Builder.CreateTrunc(SV, AllocaType, "tmp");
+      SrcWidth = DestWidth;
+      SrcStoreWidth = DestStoreWidth;
+    }
+  }
+
+  // If this is a big-endian system and the store is narrower than the
+  // full alloca type, we need to do a shift to get the right bits.
+  int ShAmt = 0;
+  if (TD.isBigEndian()) {
+    // On big-endian machines, the lowest bit is stored at the bit offset
+    // from the pointer given by getTypeStoreSizeInBits.  This matters for
+    // integers with a bitwidth that is not a multiple of 8.
+    ShAmt = DestStoreWidth - SrcStoreWidth - Offset;
+  } else {
+    ShAmt = Offset;
+  }
+
+  // Note: we support negative bitwidths (with shr) which are not defined.
+  // We do this to support (f.e.) stores off the end of a structure where
+  // only some bits in the structure are set.
+  APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(DestWidth, SrcWidth));
+  if (ShAmt > 0 && (unsigned)ShAmt < DestWidth) {
+    SV = Builder.CreateShl(SV, ConstantInt::get(SV->getType(),
+                           ShAmt), "tmp");
+    Mask <<= ShAmt;
+  } else if (ShAmt < 0 && (unsigned)-ShAmt < DestWidth) {
+    SV = Builder.CreateLShr(SV, ConstantInt::get(SV->getType(),
+                            -ShAmt), "tmp");
+    Mask = Mask.lshr(-ShAmt);
+  }
+
+  // Mask out the bits we are about to insert from the old value, and or
+  // in the new bits.
+  if (SrcWidth != DestWidth) {
+    assert(DestWidth > SrcWidth);
+    Old = Builder.CreateAnd(Old, ConstantInt::get(Context, ~Mask), "mask");
+    SV = Builder.CreateOr(Old, SV, "ins");
+  }
+  return SV;
+}
+
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// SRoA Driver
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+
+bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
+  TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
+
+  bool Changed = performPromotion(F);
+
+  // FIXME: ScalarRepl currently depends on TargetData more than it
+  // theoretically needs to. It should be refactored in order to support
+  // target-independent IR. Until this is done, just skip the actual
+  // scalar-replacement portion of this pass.
+  if (!TD) return Changed;
+
+  while (1) {
+    bool LocalChange = performScalarRepl(F);
+    if (!LocalChange) break;   // No need to repromote if no scalarrepl
+    Changed = true;
+    LocalChange = performPromotion(F);
+    if (!LocalChange) break;   // No need to re-scalarrepl if no promotion
+  }
+
+  return Changed;
+}
+
+namespace {
+class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
+  AllocaInst *AI;
+public:
+  AllocaPromoter(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S)
+    : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(0) {}
+  
+  void run(AllocaInst *AI, const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) {
+    // Remember which alloca we're promoting (for isInstInList).
+    this->AI = AI;
+    LoadAndStorePromoter::run(Insts);
+    AI->eraseFromParent();
+  }
+  
+  virtual bool isInstInList(Instruction *I,
+                            const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) const {
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
+      return LI->getOperand(0) == AI;
+    return cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand() == AI;
+  }
+};
+} // end anon namespace
+
+/// isSafeSelectToSpeculate - Select instructions that use an alloca and are
+/// subsequently loaded can be rewritten to load both input pointers and then
+/// select between the result, allowing the load of the alloca to be promoted.
+/// From this:
+///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
+///   %V = load i32* %P2
+/// to:
+///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
+///   %V2 = load i32* %Other
+///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
+///
+/// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand to
+/// the select can be loaded unconditionally.
+static bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst *SI, const TargetData *TD) {
+  bool TDerefable = SI->getTrueValue()->isDereferenceablePointer();
+  bool FDerefable = SI->getFalseValue()->isDereferenceablePointer();
+  
+  for (Value::use_iterator UI = SI->use_begin(), UE = SI->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {
+    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
+    if (LI == 0 || LI->isVolatile()) return false;
+    
+    // Both operands to the select need to be dereferencable, either absolutely
+    // (e.g. allocas) or at this point because we can see other accesses to it.
+    if (!TDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(SI->getTrueValue(), LI,
+                                                    LI->getAlignment(), TD))
+      return false;
+    if (!FDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(SI->getFalseValue(), LI,
+                                                    LI->getAlignment(), TD))
+      return false;
+  }
+  
+  return true;
+}
+
+/// isSafePHIToSpeculate - PHI instructions that use an alloca and are
+/// subsequently loaded can be rewritten to load both input pointers in the pred
+/// blocks and then PHI the results, allowing the load of the alloca to be
+/// promoted.
+/// From this:
+///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
+///   %V = load i32* %P2
+/// to:
+///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
+///   ...
+///   %V2 = load i32* %Other
+///   ...
+///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
+///
+/// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand to
+/// the select can be loaded unconditionally.
+static bool isSafePHIToSpeculate(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
+  // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block as
+  // the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
+  // TODO: Allow recursive phi users.
+  // TODO: Allow stores.
+  BasicBlock *BB = PN->getParent();
+  unsigned MaxAlign = 0;
+  for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {
+    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
+    if (LI == 0 || LI->isVolatile()) return false;
+    
+    // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is a
+    // common case that happens when instcombine merges two loads through a PHI.
+    if (LI->getParent() != BB) return false;
+    
+    // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
+    // could store.
+    for (BasicBlock::iterator BBI = PN; &*BBI != LI; ++BBI)
+      if (BBI->mayWriteToMemory())
+        return false;
+    
+    MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
+  }
+  
+  // Okay, we know that we have one or more loads in the same block as the PHI.
+  // We can transform this if it is safe to push the loads into the predecessor
+  // blocks.  The only thing to watch out for is that we can't put a possibly
+  // trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
+  for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+    BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
+
+    // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't critical.
+    if (Pred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1)
+      continue;
+    
+    Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
+    
+    // If the InVal is an invoke in the pred, we can't put a load on the edge.
+    if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
+      if (II->getParent() == Pred)
+        return false;
+
+    // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there is
+    // already a load in the block, then we can move the load to the pred block.
+    if (InVal->isDereferenceablePointer() ||
+        isSafeToLoadUnconditionally(InVal, Pred->getTerminator(), MaxAlign, TD))
+      continue;
+    
+    return false;
+  }
+    
+  return true;
+}
+
+
+/// tryToMakeAllocaBePromotable - This returns true if the alloca only has
+/// direct (non-volatile) loads and stores to it.  If the alloca is close but
+/// not quite there, this will transform the code to allow promotion.  As such,
+/// it is a non-pure predicate.
+static bool tryToMakeAllocaBePromotable(AllocaInst *AI, const TargetData *TD) {
+  SetVector<Instruction*, SmallVector<Instruction*, 4>,
+            SmallPtrSet<Instruction*, 4> > InstsToRewrite;
+  
+  for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {
+    User *U = *UI;
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
+      if (LI->isVolatile())
+        return false;
+      continue;
+    }
+    
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
+      if (SI->getOperand(0) == AI || SI->isVolatile())
+        return false;   // Don't allow a store OF the AI, only INTO the AI.
+      continue;
+    }
+
+    if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(U)) {
+      // If the condition being selected on is a constant, fold the select, yes
+      // this does (rarely) happen early on.
+      if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
+        Value *Result = SI->getOperand(1+CI->isZero());
+        SI->replaceAllUsesWith(Result);
+        SI->eraseFromParent();
+        
+        // This is very rare and we just scrambled the use list of AI, start
+        // over completely.
+        return tryToMakeAllocaBePromotable(AI, TD);
       }
+
+      // If it is safe to turn "load (select c, AI, ptr)" into a select of two
+      // loads, then we can transform this by rewriting the select.
+      if (!isSafeSelectToSpeculate(SI, TD))
+        return false;
       
-      // The alignment of the other pointer is the guaranteed alignment of the
-      // element, which is affected by both the known alignment of the whole
-      // mem intrinsic and the alignment of the element.  If the alignment of
-      // the memcpy (f.e.) is 32 but the element is at a 4-byte offset, then the
-      // known alignment is just 4 bytes.
-      OtherEltAlign = (unsigned)MinAlign(OtherEltAlign, EltOffset);
+      InstsToRewrite.insert(SI);
+      continue;
     }
     
-    Value *EltPtr = NewElts[i];
-    const Type *EltTy = cast<PointerType>(EltPtr->getType())->getElementType();
-    
-    // If we got down to a scalar, insert a load or store as appropriate.
-    if (EltTy->isSingleValueType()) {
-      if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
-        if (SROADest) {
-          // From Other to Alloca.
-          Value *Elt = new LoadInst(OtherElt, "tmp", false, OtherEltAlign, MI);
-          new StoreInst(Elt, EltPtr, MI);
-        } else {
-          // From Alloca to Other.
-          Value *Elt = new LoadInst(EltPtr, "tmp", MI);
-          new StoreInst(Elt, OtherElt, false, OtherEltAlign, MI);
-        }
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
+      if (PN->use_empty()) {  // Dead PHIs can be stripped.
+        InstsToRewrite.insert(PN);
         continue;
       }
-      assert(isa<MemSetInst>(MI));
       
-      // If the stored element is zero (common case), just store a null
-      // constant.
-      Constant *StoreVal;
-      if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(2))) {
-        if (CI->isZero()) {
-          StoreVal = Constant::getNullValue(EltTy);  // 0.0, null, 0, <0,0>
-        } else {
-          // If EltTy is a vector type, get the element type.
-          const Type *ValTy = EltTy->getScalarType();
+      // If it is safe to turn "load (phi [AI, ptr, ...])" into a PHI of loads
+      // in the pred blocks, then we can transform this by rewriting the PHI.
+      if (!isSafePHIToSpeculate(PN, TD))
+        return false;
+      
+      InstsToRewrite.insert(PN);
+      continue;
+    }
+    
+    return false;
+  }
 
-          // Construct an integer with the right value.
-          unsigned EltSize = TD->getTypeSizeInBits(ValTy);
-          APInt OneVal(EltSize, CI->getZExtValue());
-          APInt TotalVal(OneVal);
-          // Set each byte.
-          for (unsigned i = 0; 8*i < EltSize; ++i) {
-            TotalVal = TotalVal.shl(8);
-            TotalVal |= OneVal;
-          }
-          
-          // Convert the integer value to the appropriate type.
-          StoreVal = ConstantInt::get(Context, TotalVal);
-          if (isa<PointerType>(ValTy))
-            StoreVal = ConstantExpr::getIntToPtr(StoreVal, ValTy);
-          else if (ValTy->isFloatingPoint())
-            StoreVal = ConstantExpr::getBitCast(StoreVal, ValTy);
-          assert(StoreVal->getType() == ValTy && "Type mismatch!");
-          
-          // If the requested value was a vector constant, create it.
-          if (EltTy != ValTy) {
-            unsigned NumElts = cast<VectorType>(ValTy)->getNumElements();
-            SmallVector<Constant*, 16> Elts(NumElts, StoreVal);
-            StoreVal = ConstantVector::get(&Elts[0], NumElts);
-          }
+  // If there are no instructions to rewrite, then all uses are load/stores and
+  // we're done!
+  if (InstsToRewrite.empty())
+    return true;
+  
+  // If we have instructions that need to be rewritten for this to be promotable
+  // take care of it now.
+  for (unsigned i = 0, e = InstsToRewrite.size(); i != e; ++i) {
+    if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(InstsToRewrite[i])) {
+      // Selects in InstsToRewrite only have load uses.  Rewrite each as two
+      // loads with a new select.
+      while (!SI->use_empty()) {
+        LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI->use_back());
+      
+        IRBuilder<> Builder(LI);
+        LoadInst *TrueLoad = 
+          Builder.CreateLoad(SI->getTrueValue(), LI->getName()+".t");
+        LoadInst *FalseLoad = 
+          Builder.CreateLoad(SI->getFalseValue(), LI->getName()+".t");
+        
+        // Transfer alignment and TBAA info if present.
+        TrueLoad->setAlignment(LI->getAlignment());
+        FalseLoad->setAlignment(LI->getAlignment());
+        if (MDNode *Tag = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
+          TrueLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
+          FalseLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
         }
-        new StoreInst(StoreVal, EltPtr, MI);
-        continue;
+        
+        Value *V = Builder.CreateSelect(SI->getCondition(), TrueLoad, FalseLoad);
+        V->takeName(LI);
+        LI->replaceAllUsesWith(V);
+        LI->eraseFromParent();
       }
-      // Otherwise, if we're storing a byte variable, use a memset call for
-      // this element.
+    
+      // Now that all the loads are gone, the select is gone too.
+      SI->eraseFromParent();
+      continue;
     }
     
-    // Cast the element pointer to BytePtrTy.
-    if (EltPtr->getType() != BytePtrTy)
-      EltPtr = new BitCastInst(EltPtr, BytePtrTy, EltPtr->getNameStr(), MI);
+    // Otherwise, we have a PHI node which allows us to push the loads into the
+    // predecessors.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(InstsToRewrite[i]);
+    if (PN->use_empty()) {
+      PN->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
     
-    // Cast the other pointer (if we have one) to BytePtrTy. 
-    if (OtherElt && OtherElt->getType() != BytePtrTy)
-      OtherElt = new BitCastInst(OtherElt, BytePtrTy,OtherElt->getNameStr(),
-                                 MI);
+    const Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN->getType())->getElementType();
+    PHINode *NewPN = PHINode::Create(LoadTy, PN->getNumIncomingValues(),
+                                     PN->getName()+".ld", PN);
+
+    // Get the TBAA tag and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
+    // matter which one we get and if any differ, it doesn't matter.
+    LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(PN->use_back());
+    MDNode *TBAATag = SomeLoad->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
+    unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
     
-    unsigned EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
+    // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
+    while (!PN->use_empty()) {
+      LoadInst *LI = cast<LoadInst>(PN->use_back());
+      LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
+      LI->eraseFromParent();
+    }
     
-    // Finally, insert the meminst for this element.
-    if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
-      Value *Ops[] = {
-        SROADest ? EltPtr : OtherElt,  // Dest ptr
-        SROADest ? OtherElt : EltPtr,  // Src ptr
-        ConstantInt::get(MI->getOperand(3)->getType(), EltSize), // Size
-        // Align
-        ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(MI->getContext()), OtherEltAlign)
-      };
-      CallInst::Create(TheFn, Ops, Ops + 4, "", MI);
-    } else {
-      assert(isa<MemSetInst>(MI));
-      Value *Ops[] = {
-        EltPtr, MI->getOperand(2),  // Dest, Value,
-        ConstantInt::get(MI->getOperand(3)->getType(), EltSize), // Size
-        Zero  // Align
-      };
-      CallInst::Create(TheFn, Ops, Ops + 4, "", MI);
+    // Inject loads into all of the pred blocks.  Keep track of which blocks we
+    // insert them into in case we have multiple edges from the same block.
+    DenseMap<BasicBlock*, LoadInst*> InsertedLoads;
+    
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
+      LoadInst *&Load = InsertedLoads[Pred];
+      if (Load == 0) {
+        Load = new LoadInst(PN->getIncomingValue(i),
+                            PN->getName() + "." + Pred->getName(),
+                            Pred->getTerminator());
+        Load->setAlignment(Align);
+        if (TBAATag) Load->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
+      }
+      
+      NewPN->addIncoming(Load, Pred);
     }
+    
+    PN->eraseFromParent();
   }
-  DeadInsts.push_back(MI);
+    
+  ++NumAdjusted;
+  return true;
 }
 
-/// RewriteStoreUserOfWholeAlloca - We found a store of an integer that
-/// overwrites the entire allocation.  Extract out the pieces of the stored
-/// integer and store them individually.
-void SROA::RewriteStoreUserOfWholeAlloca(StoreInst *SI, AllocaInst *AI,
-                                         SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts){
-  // Extract each element out of the integer according to its structure offset
-  // and store the element value to the individual alloca.
-  Value *SrcVal = SI->getOperand(0);
-  const Type *AllocaEltTy = AI->getAllocatedType();
-  uint64_t AllocaSizeBits = TD->getTypeAllocSizeInBits(AllocaEltTy);
-  
-  // Handle tail padding by extending the operand
-  if (TD->getTypeSizeInBits(SrcVal->getType()) != AllocaSizeBits)
-    SrcVal = new ZExtInst(SrcVal,
-                          IntegerType::get(SI->getContext(), AllocaSizeBits), 
-                          "", SI);
 
-  DEBUG(dbgs() << "PROMOTING STORE TO WHOLE ALLOCA: " << *AI << '\n' << *SI
-               << '\n');
+bool SROA::performPromotion(Function &F) {
+  std::vector<AllocaInst*> Allocas;
+  DominatorTree *DT = 0;
+  if (HasDomTree)
+    DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
 
-  // There are two forms here: AI could be an array or struct.  Both cases
-  // have different ways to compute the element offset.
-  if (const StructType *EltSTy = dyn_cast<StructType>(AllocaEltTy)) {
-    const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(EltSTy);
-    
-    for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
-      // Get the number of bits to shift SrcVal to get the value.
-      const Type *FieldTy = EltSTy->getElementType(i);
-      uint64_t Shift = Layout->getElementOffsetInBits(i);
-      
-      if (TD->isBigEndian())
-        Shift = AllocaSizeBits-Shift-TD->getTypeAllocSizeInBits(FieldTy);
-      
-      Value *EltVal = SrcVal;
-      if (Shift) {
-        Value *ShiftVal = ConstantInt::get(EltVal->getType(), Shift);
-        EltVal = BinaryOperator::CreateLShr(EltVal, ShiftVal,
-                                            "sroa.store.elt", SI);
+  BasicBlock &BB = F.getEntryBlock();  // Get the entry node for the function
+
+  bool Changed = false;
+  SmallVector<Instruction*, 64> Insts;
+  while (1) {
+    Allocas.clear();
+
+    // Find allocas that are safe to promote, by looking at all instructions in
+    // the entry node
+    for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = --BB.end(); I != E; ++I)
+      if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))       // Is it an alloca?
+        if (tryToMakeAllocaBePromotable(AI, TD))
+          Allocas.push_back(AI);
+
+    if (Allocas.empty()) break;
+
+    if (HasDomTree)
+      PromoteMemToReg(Allocas, *DT);
+    else {
+      SSAUpdater SSA;
+      for (unsigned i = 0, e = Allocas.size(); i != e; ++i) {
+        AllocaInst *AI = Allocas[i];
+        
+        // Build list of instructions to promote.
+        for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
+             UI != E; ++UI)
+          Insts.push_back(cast<Instruction>(*UI));
+        
+        AllocaPromoter(Insts, SSA).run(AI, Insts);
+        Insts.clear();
       }
+    }
+    NumPromoted += Allocas.size();
+    Changed = true;
+  }
+
+  return Changed;
+}
+
+
+/// ShouldAttemptScalarRepl - Decide if an alloca is a good candidate for
+/// SROA.  It must be a struct or array type with a small number of elements.
+static bool ShouldAttemptScalarRepl(AllocaInst *AI) {
+  const Type *T = AI->getAllocatedType();
+  // Do not promote any struct into more than 32 separate vars.
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T))
+    return ST->getNumElements() <= 32;
+  // Arrays are much less likely to be safe for SROA; only consider
+  // them if they are very small.
+  if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T))
+    return AT->getNumElements() <= 8;
+  return false;
+}
+
+
+// performScalarRepl - This algorithm is a simple worklist driven algorithm,
+// which runs on all of the malloc/alloca instructions in the function, removing
+// them if they are only used by getelementptr instructions.
+//
+bool SROA::performScalarRepl(Function &F) {
+  std::vector<AllocaInst*> WorkList;
+
+  // Scan the entry basic block, adding allocas to the worklist.
+  BasicBlock &BB = F.getEntryBlock();
+  for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ++I)
+    if (AllocaInst *A = dyn_cast<AllocaInst>(I))
+      WorkList.push_back(A);
+
+  // Process the worklist
+  bool Changed = false;
+  while (!WorkList.empty()) {
+    AllocaInst *AI = WorkList.back();
+    WorkList.pop_back();
+
+    // Handle dead allocas trivially.  These can be formed by SROA'ing arrays
+    // with unused elements.
+    if (AI->use_empty()) {
+      AI->eraseFromParent();
+      Changed = true;
+      continue;
+    }
+
+    // If this alloca is impossible for us to promote, reject it early.
+    if (AI->isArrayAllocation() || !AI->getAllocatedType()->isSized())
+      continue;
+
+    // Check to see if this allocation is only modified by a memcpy/memmove from
+    // a constant global.  If this is the case, we can change all users to use
+    // the constant global instead.  This is commonly produced by the CFE by
+    // constructs like "void foo() { int A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9...}; }" if 'A'
+    // is only subsequently read.
+    if (MemTransferInst *TheCopy = isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI)) {
+      DEBUG(dbgs() << "Found alloca equal to global: " << *AI << '\n');
+      DEBUG(dbgs() << "  memcpy = " << *TheCopy << '\n');
+      Constant *TheSrc = cast<Constant>(TheCopy->getSource());
+      AI->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(TheSrc, AI->getType()));
+      TheCopy->eraseFromParent();  // Don't mutate the global.
+      AI->eraseFromParent();
+      ++NumGlobals;
+      Changed = true;
+      continue;
+    }
+
+    // Check to see if we can perform the core SROA transformation.  We cannot
+    // transform the allocation instruction if it is an array allocation
+    // (allocations OF arrays are ok though), and an allocation of a scalar
+    // value cannot be decomposed at all.
+    uint64_t AllocaSize = TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType());
+
+    // Do not promote [0 x %struct].
+    if (AllocaSize == 0) continue;
+
+    // Do not promote any struct whose size is too big.
+    if (AllocaSize > SRThreshold) continue;
+
+    // If the alloca looks like a good candidate for scalar replacement, and if
+    // all its users can be transformed, then split up the aggregate into its
+    // separate elements.
+    if (ShouldAttemptScalarRepl(AI) && isSafeAllocaToScalarRepl(AI)) {
+      DoScalarReplacement(AI, WorkList);
+      Changed = true;
+      continue;
+    }
+
+    // If we can turn this aggregate value (potentially with casts) into a
+    // simple scalar value that can be mem2reg'd into a register value.
+    // IsNotTrivial tracks whether this is something that mem2reg could have
+    // promoted itself.  If so, we don't want to transform it needlessly.  Note
+    // that we can't just check based on the type: the alloca may be of an i32
+    // but that has pointer arithmetic to set byte 3 of it or something.
+    if (AllocaInst *NewAI =
+          ConvertToScalarInfo((unsigned)AllocaSize, *TD).TryConvert(AI)) {
+      NewAI->takeName(AI);
+      AI->eraseFromParent();
+      ++NumConverted;
+      Changed = true;
+      continue;
+    }
+
+    // Otherwise, couldn't process this alloca.
+  }
+
+  return Changed;
+}
+
+/// DoScalarReplacement - This alloca satisfied the isSafeAllocaToScalarRepl
+/// predicate, do SROA now.
+void SROA::DoScalarReplacement(AllocaInst *AI,
+                               std::vector<AllocaInst*> &WorkList) {
+  DEBUG(dbgs() << "Found inst to SROA: " << *AI << '\n');
+  SmallVector<AllocaInst*, 32> ElementAllocas;
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(AI->getAllocatedType())) {
+    ElementAllocas.reserve(ST->getNumContainedTypes());
+    for (unsigned i = 0, e = ST->getNumContainedTypes(); i != e; ++i) {
+      AllocaInst *NA = new AllocaInst(ST->getContainedType(i), 0,
+                                      AI->getAlignment(),
+                                      AI->getName() + "." + Twine(i), AI);
+      ElementAllocas.push_back(NA);
+      WorkList.push_back(NA);  // Add to worklist for recursive processing
+    }
+  } else {
+    const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType());
+    ElementAllocas.reserve(AT->getNumElements());
+    const Type *ElTy = AT->getElementType();
+    for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
+      AllocaInst *NA = new AllocaInst(ElTy, 0, AI->getAlignment(),
+                                      AI->getName() + "." + Twine(i), AI);
+      ElementAllocas.push_back(NA);
+      WorkList.push_back(NA);  // Add to worklist for recursive processing
+    }
+  }
+
+  // Now that we have created the new alloca instructions, rewrite all the
+  // uses of the old alloca.
+  RewriteForScalarRepl(AI, AI, 0, ElementAllocas);
+
+  // Now erase any instructions that were made dead while rewriting the alloca.
+  DeleteDeadInstructions();
+  AI->eraseFromParent();
+
+  ++NumReplaced;
+}
+
+/// DeleteDeadInstructions - Erase instructions on the DeadInstrs list,
+/// recursively including all their operands that become trivially dead.
+void SROA::DeleteDeadInstructions() {
+  while (!DeadInsts.empty()) {
+    Instruction *I = cast<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val());
+
+    for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
+      if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
+        // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
+        // (But, don't add allocas to the dead instruction list -- they are
+        // already on the worklist and will be deleted separately.)
+        *OI = 0;
+        if (isInstructionTriviallyDead(U) && !isa<AllocaInst>(U))
+          DeadInsts.push_back(U);
+      }
+
+    I->eraseFromParent();
+  }
+}
+
+/// isSafeForScalarRepl - Check if instruction I is a safe use with regard to
+/// performing scalar replacement of alloca AI.  The results are flagged in
+/// the Info parameter.  Offset indicates the position within AI that is
+/// referenced by this instruction.
+void SROA::isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
+                               AllocaInfo &Info) {
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+
+    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
+      isSafeForScalarRepl(BC, Offset, Info);
+    } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      uint64_t GEPOffset = Offset;
+      isSafeGEP(GEPI, GEPOffset, Info);
+      if (!Info.isUnsafe)
+        isSafeForScalarRepl(GEPI, GEPOffset, Info);
+    } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
+      ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
+      if (Length == 0)
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      isSafeMemAccess(Offset, Length->getZExtValue(), 0,
+                      UI.getOperandNo() == 0, Info, MI,
+                      true /*AllowWholeAccess*/);
+    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      if (LI->isVolatile())
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      const Type *LIType = LI->getType();
+      isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
+                      LIType, false, Info, LI, true /*AllowWholeAccess*/);
+      Info.hasALoadOrStore = true;
+        
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      // Store is ok if storing INTO the pointer, not storing the pointer
+      if (SI->isVolatile() || SI->getOperand(0) == I)
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+        
+      const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
+      isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
+                      SIType, true, Info, SI, true /*AllowWholeAccess*/);
+      Info.hasALoadOrStore = true;
+    } else if (isa<PHINode>(User) || isa<SelectInst>(User)) {
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(User, Offset, Info);
+    } else {
+      return MarkUnsafe(Info, User);
+    }
+    if (Info.isUnsafe) return;
+  }
+}
+
+/// isSafePHIUseForScalarRepl - If we see a PHI node or select using a pointer
+/// derived from the alloca, we can often still split the alloca into elements.
+/// This is useful if we have a large alloca where one element is phi'd
+/// together somewhere: we can SRoA and promote all the other elements even if
+/// we end up not being able to promote this one.
+///
+/// All we require is that the uses of the PHI do not index into other parts of
+/// the alloca.  The most important use case for this is single load and stores
+/// that are PHI'd together, which can happen due to code sinking.
+void SROA::isSafePHISelectUseForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
+                                           AllocaInfo &Info) {
+  // If we've already checked this PHI, don't do it again.
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
+    if (!Info.CheckedPHIs.insert(PN))
+      return;
+  
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+    
+    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(BC, Offset, Info);
+    } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      // Only allow "bitcast" GEPs for simplicity.  We could generalize this,
+      // but would have to prove that we're staying inside of an element being
+      // promoted.
+      if (!GEPI->hasAllZeroIndices())
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(GEPI, Offset, Info);
+    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      if (LI->isVolatile())
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      const Type *LIType = LI->getType();
+      isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
+                      LIType, false, Info, LI, false /*AllowWholeAccess*/);
+      Info.hasALoadOrStore = true;
       
-      // Truncate down to an integer of the right size.
-      uint64_t FieldSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(FieldTy);
-      
-      // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
-      if (FieldSizeBits == 0) continue;
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      // Store is ok if storing INTO the pointer, not storing the pointer
+      if (SI->isVolatile() || SI->getOperand(0) == I)
+        return MarkUnsafe(Info, User);
       
-      if (FieldSizeBits != AllocaSizeBits)
-        EltVal = new TruncInst(EltVal,
-                             IntegerType::get(SI->getContext(), FieldSizeBits),
-                              "", SI);
-      Value *DestField = NewElts[i];
-      if (EltVal->getType() == FieldTy) {
-        // Storing to an integer field of this size, just do it.
-      } else if (FieldTy->isFloatingPoint() || isa<VectorType>(FieldTy)) {
-        // Bitcast to the right element type (for fp/vector values).
-        EltVal = new BitCastInst(EltVal, FieldTy, "", SI);
-      } else {
-        // Otherwise, bitcast the dest pointer (for aggregates).
-        DestField = new BitCastInst(DestField,
-                              PointerType::getUnqual(EltVal->getType()),
-                                    "", SI);
-      }
-      new StoreInst(EltVal, DestField, SI);
+      const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
+      isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
+                      SIType, true, Info, SI, false /*AllowWholeAccess*/);
+      Info.hasALoadOrStore = true;
+    } else if (isa<PHINode>(User) || isa<SelectInst>(User)) {
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(User, Offset, Info);
+    } else {
+      return MarkUnsafe(Info, User);
+    }
+    if (Info.isUnsafe) return;
+  }
+}
+
+/// isSafeGEP - Check if a GEP instruction can be handled for scalar
+/// replacement.  It is safe when all the indices are constant, in-bounds
+/// references, and when the resulting offset corresponds to an element within
+/// the alloca type.  The results are flagged in the Info parameter.  Upon
+/// return, Offset is adjusted as specified by the GEP indices.
+void SROA::isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI,
+                     uint64_t &Offset, AllocaInfo &Info) {
+  gep_type_iterator GEPIt = gep_type_begin(GEPI), E = gep_type_end(GEPI);
+  if (GEPIt == E)
+    return;
+
+  // Walk through the GEP type indices, checking the types that this indexes
+  // into.
+  for (; GEPIt != E; ++GEPIt) {
+    // Ignore struct elements, no extra checking needed for these.
+    if ((*GEPIt)->isStructTy())
+      continue;
+
+    ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPIt.getOperand());
+    if (!IdxVal)
+      return MarkUnsafe(Info, GEPI);
+  }
+
+  // Compute the offset due to this GEP and check if the alloca has a
+  // component element at that offset.
+  SmallVector<Value*, 8> Indices(GEPI->op_begin() + 1, GEPI->op_end());
+  Offset += TD->getIndexedOffset(GEPI->getPointerOperandType(),
+                                 &Indices[0], Indices.size());
+  if (!TypeHasComponent(Info.AI->getAllocatedType(), Offset, 0))
+    MarkUnsafe(Info, GEPI);
+}
+
+/// isHomogeneousAggregate - Check if type T is a struct or array containing
+/// elements of the same type (which is always true for arrays).  If so,
+/// return true with NumElts and EltTy set to the number of elements and the
+/// element type, respectively.
+static bool isHomogeneousAggregate(const Type *T, unsigned &NumElts,
+                                   const Type *&EltTy) {
+  if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
+    NumElts = AT->getNumElements();
+    EltTy = (NumElts == 0 ? 0 : AT->getElementType());
+    return true;
+  }
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
+    NumElts = ST->getNumContainedTypes();
+    EltTy = (NumElts == 0 ? 0 : ST->getContainedType(0));
+    for (unsigned n = 1; n < NumElts; ++n) {
+      if (ST->getContainedType(n) != EltTy)
+        return false;
     }
-    
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// isCompatibleAggregate - Check if T1 and T2 are either the same type or are
+/// "homogeneous" aggregates with the same element type and number of elements.
+static bool isCompatibleAggregate(const Type *T1, const Type *T2) {
+  if (T1 == T2)
+    return true;
+
+  unsigned NumElts1, NumElts2;
+  const Type *EltTy1, *EltTy2;
+  if (isHomogeneousAggregate(T1, NumElts1, EltTy1) &&
+      isHomogeneousAggregate(T2, NumElts2, EltTy2) &&
+      NumElts1 == NumElts2 &&
+      EltTy1 == EltTy2)
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
+/// isSafeMemAccess - Check if a load/store/memcpy operates on the entire AI
+/// alloca or has an offset and size that corresponds to a component element
+/// within it.  The offset checked here may have been formed from a GEP with a
+/// pointer bitcasted to a different type.
+///
+/// If AllowWholeAccess is true, then this allows uses of the entire alloca as a
+/// unit.  If false, it only allows accesses known to be in a single element.
+void SROA::isSafeMemAccess(uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
+                           const Type *MemOpType, bool isStore,
+                           AllocaInfo &Info, Instruction *TheAccess,
+                           bool AllowWholeAccess) {
+  // Check if this is a load/store of the entire alloca.
+  if (Offset == 0 && AllowWholeAccess &&
+      MemSize == TD->getTypeAllocSize(Info.AI->getAllocatedType())) {
+    // This can be safe for MemIntrinsics (where MemOpType is 0) and integer
+    // loads/stores (which are essentially the same as the MemIntrinsics with
+    // regard to copying padding between elements).  But, if an alloca is
+    // flagged as both a source and destination of such operations, we'll need
+    // to check later for padding between elements.
+    if (!MemOpType || MemOpType->isIntegerTy()) {
+      if (isStore)
+        Info.isMemCpyDst = true;
+      else
+        Info.isMemCpySrc = true;
+      return;
+    }
+    // This is also safe for references using a type that is compatible with
+    // the type of the alloca, so that loads/stores can be rewritten using
+    // insertvalue/extractvalue.
+    if (isCompatibleAggregate(MemOpType, Info.AI->getAllocatedType())) {
+      Info.hasSubelementAccess = true;
+      return;
+    }
+  }
+  // Check if the offset/size correspond to a component within the alloca type.
+  const Type *T = Info.AI->getAllocatedType();
+  if (TypeHasComponent(T, Offset, MemSize)) {
+    Info.hasSubelementAccess = true;
+    return;
+  }
+
+  return MarkUnsafe(Info, TheAccess);
+}
+
+/// TypeHasComponent - Return true if T has a component type with the
+/// specified offset and size.  If Size is zero, do not check the size.
+bool SROA::TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size) {
+  const Type *EltTy;
+  uint64_t EltSize;
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
+    const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(ST);
+    unsigned EltIdx = Layout->getElementContainingOffset(Offset);
+    EltTy = ST->getContainedType(EltIdx);
+    EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
+    Offset -= Layout->getElementOffset(EltIdx);
+  } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
+    EltTy = AT->getElementType();
+    EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
+    if (Offset >= AT->getNumElements() * EltSize)
+      return false;
+    Offset %= EltSize;
   } else {
-    const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(AllocaEltTy);
-    const Type *ArrayEltTy = ATy->getElementType();
-    uint64_t ElementOffset = TD->getTypeAllocSizeInBits(ArrayEltTy);
-    uint64_t ElementSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(ArrayEltTy);
+    return false;
+  }
+  if (Offset == 0 && (Size == 0 || EltSize == Size))
+    return true;
+  // Check if the component spans multiple elements.
+  if (Offset + Size > EltSize)
+    return false;
+  return TypeHasComponent(EltTy, Offset, Size);
+}
 
-    uint64_t Shift;
+/// RewriteForScalarRepl - Alloca AI is being split into NewElts, so rewrite
+/// the instruction I, which references it, to use the separate elements.
+/// Offset indicates the position within AI that is referenced by this
+/// instruction.
+void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
+                                SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E;) {
+    Use &TheUse = UI.getUse();
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
+
+    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
+      RewriteBitCast(BC, AI, Offset, NewElts);
+      continue;
+    }
     
-    if (TD->isBigEndian())
-      Shift = AllocaSizeBits-ElementOffset;
-    else 
-      Shift = 0;
+    if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      RewriteGEP(GEPI, AI, Offset, NewElts);
+      continue;
+    }
     
-    for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
-      // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
-      if (ElementSizeBits == 0) continue;
+    if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
+      ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
+      uint64_t MemSize = Length->getZExtValue();
+      if (Offset == 0 &&
+          MemSize == TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()))
+        RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MI, I, AI, NewElts);
+      // Otherwise the intrinsic can only touch a single element and the
+      // address operand will be updated, so nothing else needs to be done.
+      continue;
+    }
+    
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      const Type *LIType = LI->getType();
       
-      Value *EltVal = SrcVal;
-      if (Shift) {
-        Value *ShiftVal = ConstantInt::get(EltVal->getType(), Shift);
-        EltVal = BinaryOperator::CreateLShr(EltVal, ShiftVal,
-                                            "sroa.store.elt", SI);
+      if (isCompatibleAggregate(LIType, AI->getAllocatedType())) {
+        // Replace:
+        //   %res = load { i32, i32 }* %alloc
+        // with:
+        //   %load.0 = load i32* %alloc.0
+        //   %insert.0 insertvalue { i32, i32 } zeroinitializer, i32 %load.0, 0
+        //   %load.1 = load i32* %alloc.1
+        //   %insert = insertvalue { i32, i32 } %insert.0, i32 %load.1, 1
+        // (Also works for arrays instead of structs)
+        Value *Insert = UndefValue::get(LIType);
+        for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
+          Value *Load = new LoadInst(NewElts[i], "load", LI);
+          Insert = InsertValueInst::Create(Insert, Load, i, "insert", LI);
+        }
+        LI->replaceAllUsesWith(Insert);
+        DeadInsts.push_back(LI);
+      } else if (LIType->isIntegerTy() &&
+                 TD->getTypeAllocSize(LIType) ==
+                 TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
+        // If this is a load of the entire alloca to an integer, rewrite it.
+        RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LI, AI, NewElts);
       }
-      
-      // Truncate down to an integer of the right size.
-      if (ElementSizeBits != AllocaSizeBits)
-        EltVal = new TruncInst(EltVal, 
-                               IntegerType::get(SI->getContext(), 
-                                                ElementSizeBits),"",SI);
-      Value *DestField = NewElts[i];
-      if (EltVal->getType() == ArrayEltTy) {
-        // Storing to an integer field of this size, just do it.
-      } else if (ArrayEltTy->isFloatingPoint() || isa<VectorType>(ArrayEltTy)) {
-        // Bitcast to the right element type (for fp/vector values).
-        EltVal = new BitCastInst(EltVal, ArrayEltTy, "", SI);
-      } else {
-        // Otherwise, bitcast the dest pointer (for aggregates).
-        DestField = new BitCastInst(DestField,
-                              PointerType::getUnqual(EltVal->getType()),
-                                    "", SI);
+      continue;
+    }
+    
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      Value *Val = SI->getOperand(0);
+      const Type *SIType = Val->getType();
+      if (isCompatibleAggregate(SIType, AI->getAllocatedType())) {
+        // Replace:
+        //   store { i32, i32 } %val, { i32, i32 }* %alloc
+        // with:
+        //   %val.0 = extractvalue { i32, i32 } %val, 0
+        //   store i32 %val.0, i32* %alloc.0
+        //   %val.1 = extractvalue { i32, i32 } %val, 1
+        //   store i32 %val.1, i32* %alloc.1
+        // (Also works for arrays instead of structs)
+        for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
+          Value *Extract = ExtractValueInst::Create(Val, i, Val->getName(), SI);
+          new StoreInst(Extract, NewElts[i], SI);
+        }
+        DeadInsts.push_back(SI);
+      } else if (SIType->isIntegerTy() &&
+                 TD->getTypeAllocSize(SIType) ==
+                 TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
+        // If this is a store of the entire alloca from an integer, rewrite it.
+        RewriteStoreUserOfWholeAlloca(SI, AI, NewElts);
       }
-      new StoreInst(EltVal, DestField, SI);
+      continue;
+    }
+    
+    if (isa<SelectInst>(User) || isa<PHINode>(User)) {
+      // If we have a PHI user of the alloca itself (as opposed to a GEP or 
+      // bitcast) we have to rewrite it.  GEP and bitcast uses will be RAUW'd to
+      // the new pointer.
+      if (!isa<AllocaInst>(I)) continue;
       
-      if (TD->isBigEndian())
-        Shift -= ElementOffset;
-      else 
-        Shift += ElementOffset;
+      assert(Offset == 0 && NewElts[0] &&
+             "Direct alloca use should have a zero offset");
+      
+      // If we have a use of the alloca, we know the derived uses will be
+      // utilizing just the first element of the scalarized result.  Insert a
+      // bitcast of the first alloca before the user as required.
+      AllocaInst *NewAI = NewElts[0];
+      BitCastInst *BCI = new BitCastInst(NewAI, AI->getType(), "", NewAI);
+      NewAI->moveBefore(BCI);
+      TheUse = BCI;
+      continue;
     }
   }
-  
-  DeadInsts.push_back(SI);
 }
 
-/// RewriteLoadUserOfWholeAlloca - We found a load of the entire allocation to
-/// an integer.  Load the individual pieces to form the aggregate value.
-void SROA::RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LoadInst *LI, AllocaInst *AI,
-                                        SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
-  // Extract each element out of the NewElts according to its structure offset
-  // and form the result value.
-  const Type *AllocaEltTy = AI->getAllocatedType();
-  uint64_t AllocaSizeBits = TD->getTypeAllocSizeInBits(AllocaEltTy);
-  
-  DEBUG(dbgs() << "PROMOTING LOAD OF WHOLE ALLOCA: " << *AI << '\n' << *LI
-               << '\n');
-  
-  // There are two forms here: AI could be an array or struct.  Both cases
-  // have different ways to compute the element offset.
-  const StructLayout *Layout = 0;
-  uint64_t ArrayEltBitOffset = 0;
-  if (const StructType *EltSTy = dyn_cast<StructType>(AllocaEltTy)) {
-    Layout = TD->getStructLayout(EltSTy);
-  } else {
-    const Type *ArrayEltTy = cast<ArrayType>(AllocaEltTy)->getElementType();
-    ArrayEltBitOffset = TD->getTypeAllocSizeInBits(ArrayEltTy);
-  }    
-  
-  Value *ResultVal = 
-    Constant::getNullValue(IntegerType::get(LI->getContext(), AllocaSizeBits));
-  
-  for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
-    // Load the value from the alloca.  If the NewElt is an aggregate, cast
-    // the pointer to an integer of the same size before doing the load.
-    Value *SrcField = NewElts[i];
-    const Type *FieldTy =
-      cast<PointerType>(SrcField->getType())->getElementType();
-    uint64_t FieldSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(FieldTy);
-    
-    // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
-    if (FieldSizeBits == 0) continue;
-    
-    const IntegerType *FieldIntTy = IntegerType::get(LI->getContext(), 
-                                                     FieldSizeBits);
-    if (!isa<IntegerType>(FieldTy) && !FieldTy->isFloatingPoint() &&
-        !isa<VectorType>(FieldTy))
-      SrcField = new BitCastInst(SrcField,
-                                 PointerType::getUnqual(FieldIntTy),
-                                 "", LI);
-    SrcField = new LoadInst(SrcField, "sroa.load.elt", LI);
+/// RewriteBitCast - Update a bitcast reference to the alloca being replaced
+/// and recursively continue updating all of its uses.
+void SROA::RewriteBitCast(BitCastInst *BC, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
+                          SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
+  RewriteForScalarRepl(BC, AI, Offset, NewElts);
+  if (BC->getOperand(0) != AI)
+    return;
+
+  // The bitcast references the original alloca.  Replace its uses with
+  // references to the first new element alloca.
+  Instruction *Val = NewElts[0];
+  if (Val->getType() != BC->getDestTy()) {
+    Val = new BitCastInst(Val, BC->getDestTy(), "", BC);
+    Val->takeName(BC);
+  }
+  BC->replaceAllUsesWith(Val);
+  DeadInsts.push_back(BC);
+}
+
+/// FindElementAndOffset - Return the index of the element containing Offset
+/// within the specified type, which must be either a struct or an array.
+/// Sets T to the type of the element and Offset to the offset within that
+/// element.  IdxTy is set to the type of the index result to be used in a
+/// GEP instruction.
+uint64_t SROA::FindElementAndOffset(const Type *&T, uint64_t &Offset,
+                                    const Type *&IdxTy) {
+  uint64_t Idx = 0;
+  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
+    const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(ST);
+    Idx = Layout->getElementContainingOffset(Offset);
+    T = ST->getContainedType(Idx);
+    Offset -= Layout->getElementOffset(Idx);
+    IdxTy = Type::getInt32Ty(T->getContext());
+    return Idx;
+  }
+  const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(T);
+  T = AT->getElementType();
+  uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(T);
+  Idx = Offset / EltSize;
+  Offset -= Idx * EltSize;
+  IdxTy = Type::getInt64Ty(T->getContext());
+  return Idx;
+}
 
-    // If SrcField is a fp or vector of the right size but that isn't an
-    // integer type, bitcast to an integer so we can shift it.
-    if (SrcField->getType() != FieldIntTy)
-      SrcField = new BitCastInst(SrcField, FieldIntTy, "", LI);
+/// RewriteGEP - Check if this GEP instruction moves the pointer across
+/// elements of the alloca that are being split apart, and if so, rewrite
+/// the GEP to be relative to the new element.
+void SROA::RewriteGEP(GetElementPtrInst *GEPI, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
+                      SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
+  uint64_t OldOffset = Offset;
+  SmallVector<Value*, 8> Indices(GEPI->op_begin() + 1, GEPI->op_end());
+  Offset += TD->getIndexedOffset(GEPI->getPointerOperandType(),
+                                 &Indices[0], Indices.size());
 
-    // Zero extend the field to be the same size as the final alloca so that
-    // we can shift and insert it.
-    if (SrcField->getType() != ResultVal->getType())
-      SrcField = new ZExtInst(SrcField, ResultVal->getType(), "", LI);
-    
-    // Determine the number of bits to shift SrcField.
-    uint64_t Shift;
-    if (Layout) // Struct case.
-      Shift = Layout->getElementOffsetInBits(i);
-    else  // Array case.
-      Shift = i*ArrayEltBitOffset;
-    
-    if (TD->isBigEndian())
-      Shift = AllocaSizeBits-Shift-FieldIntTy->getBitWidth();
-    
-    if (Shift) {
-      Value *ShiftVal = ConstantInt::get(SrcField->getType(), Shift);
-      SrcField = BinaryOperator::CreateShl(SrcField, ShiftVal, "", LI);
-    }
+  RewriteForScalarRepl(GEPI, AI, Offset, NewElts);
 
-    ResultVal = BinaryOperator::CreateOr(SrcField, ResultVal, "", LI);
-  }
+  const Type *T = AI->getAllocatedType();
+  const Type *IdxTy;
+  uint64_t OldIdx = FindElementAndOffset(T, OldOffset, IdxTy);
+  if (GEPI->getOperand(0) == AI)
+    OldIdx = ~0ULL; // Force the GEP to be rewritten.
 
-  // Handle tail padding by truncating the result
-  if (TD->getTypeSizeInBits(LI->getType()) != AllocaSizeBits)
-    ResultVal = new TruncInst(ResultVal, LI->getType(), "", LI);
+  T = AI->getAllocatedType();
+  uint64_t EltOffset = Offset;
+  uint64_t Idx = FindElementAndOffset(T, EltOffset, IdxTy);
 
-  LI->replaceAllUsesWith(ResultVal);
-  DeadInsts.push_back(LI);
+  // If this GEP does not move the pointer across elements of the alloca
+  // being split, then it does not needs to be rewritten.
+  if (Idx == OldIdx)
+    return;
+
+  const Type *i32Ty = Type::getInt32Ty(AI->getContext());
+  SmallVector<Value*, 8> NewArgs;
+  NewArgs.push_back(Constant::getNullValue(i32Ty));
+  while (EltOffset != 0) {
+    uint64_t EltIdx = FindElementAndOffset(T, EltOffset, IdxTy);
+    NewArgs.push_back(ConstantInt::get(IdxTy, EltIdx));
+  }
+  Instruction *Val = NewElts[Idx];
+  if (NewArgs.size() > 1) {
+    Val = GetElementPtrInst::CreateInBounds(Val, NewArgs.begin(),
+                                            NewArgs.end(), "", GEPI);
+    Val->takeName(GEPI);
+  }
+  if (Val->getType() != GEPI->getType())
+    Val = new BitCastInst(Val, GEPI->getType(), Val->getName(), GEPI);
+  GEPI->replaceAllUsesWith(Val);
+  DeadInsts.push_back(GEPI);
 }
 
-/// HasPadding - Return true if the specified type has any structure or
-/// alignment padding, false otherwise.
-static bool HasPadding(const Type *Ty, const TargetData &TD) {
-  if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
-    const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
-    unsigned PrevFieldBitOffset = 0;
-    for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      unsigned FieldBitOffset = SL->getElementOffsetInBits(i);
-
-      // Padding in sub-elements?
-      if (HasPadding(STy->getElementType(i), TD))
-        return true;
+/// RewriteMemIntrinUserOfAlloca - MI is a memcpy/memset/memmove from or to AI.
+/// Rewrite it to copy or set the elements of the scalarized memory.
+void SROA::RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MemIntrinsic *MI, Instruction *Inst,
+                                        AllocaInst *AI,
+                                        SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
+  // If this is a memcpy/memmove, construct the other pointer as the
+  // appropriate type.  The "Other" pointer is the pointer that goes to memory
+  // that doesn't have anything to do with the alloca that we are promoting. For
+  // memset, this Value* stays null.
+  Value *OtherPtr = 0;
+  unsigned MemAlignment = MI->getAlignment();
+  if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) { // memmove/memcopy
+    if (Inst == MTI->getRawDest())
+      OtherPtr = MTI->getRawSource();
+    else {
+      assert(Inst == MTI->getRawSource());
+      OtherPtr = MTI->getRawDest();
+    }
+  }
 
-      // Check to see if there is any padding between this element and the
-      // previous one.
-      if (i) {
-        unsigned PrevFieldEnd =
-        PrevFieldBitOffset+TD.getTypeSizeInBits(STy->getElementType(i-1));
-        if (PrevFieldEnd < FieldBitOffset)
-          return true;
-      }
+  // If there is an other pointer, we want to convert it to the same pointer
+  // type as AI has, so we can GEP through it safely.
+  if (OtherPtr) {
+    unsigned AddrSpace =
+      cast<PointerType>(OtherPtr->getType())->getAddressSpace();
 
-      PrevFieldBitOffset = FieldBitOffset;
-    }
+    // Remove bitcasts and all-zero GEPs from OtherPtr.  This is an
+    // optimization, but it's also required to detect the corner case where
+    // both pointer operands are referencing the same memory, and where
+    // OtherPtr may be a bitcast or GEP that currently being rewritten.  (This
+    // function is only called for mem intrinsics that access the whole
+    // aggregate, so non-zero GEPs are not an issue here.)
+    OtherPtr = OtherPtr->stripPointerCasts();
 
-    //  Check for tail padding.
-    if (unsigned EltCount = STy->getNumElements()) {
-      unsigned PrevFieldEnd = PrevFieldBitOffset +
-                   TD.getTypeSizeInBits(STy->getElementType(EltCount-1));
-      if (PrevFieldEnd < SL->getSizeInBits())
-        return true;
+    // Copying the alloca to itself is a no-op: just delete it.
+    if (OtherPtr == AI || OtherPtr == NewElts[0]) {
+      // This code will run twice for a no-op memcpy -- once for each operand.
+      // Put only one reference to MI on the DeadInsts list.
+      for (SmallVector<Value*, 32>::const_iterator I = DeadInsts.begin(),
+             E = DeadInsts.end(); I != E; ++I)
+        if (*I == MI) return;
+      DeadInsts.push_back(MI);
+      return;
     }
 
-  } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
-    return HasPadding(ATy->getElementType(), TD);
-  } else if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
-    return HasPadding(VTy->getElementType(), TD);
-  }
-  return TD.getTypeSizeInBits(Ty) != TD.getTypeAllocSizeInBits(Ty);
-}
+    // If the pointer is not the right type, insert a bitcast to the right
+    // type.
+    const Type *NewTy =
+      PointerType::get(AI->getType()->getElementType(), AddrSpace);
 
-/// isSafeStructAllocaToScalarRepl - Check to see if the specified allocation of
-/// an aggregate can be broken down into elements.  Return 0 if not, 3 if safe,
-/// or 1 if safe after canonicalization has been performed.
-bool SROA::isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI) {
-  // Loop over the use list of the alloca.  We can only transform it if all of
-  // the users are safe to transform.
-  AllocaInfo Info;
-  
-  isSafeForScalarRepl(AI, AI, 0, Info);
-  if (Info.isUnsafe) {
-    DEBUG(dbgs() << "Cannot transform: " << *AI << '\n');
-    return false;
+    if (OtherPtr->getType() != NewTy)
+      OtherPtr = new BitCastInst(OtherPtr, NewTy, OtherPtr->getName(), MI);
   }
-  
-  // Okay, we know all the users are promotable.  If the aggregate is a memcpy
-  // source and destination, we have to be careful.  In particular, the memcpy
-  // could be moving around elements that live in structure padding of the LLVM
-  // types, but may actually be used.  In these cases, we refuse to promote the
-  // struct.
-  if (Info.isMemCpySrc && Info.isMemCpyDst &&
-      HasPadding(AI->getAllocatedType(), *TD))
-    return false;
 
-  return true;
-}
+  // Process each element of the aggregate.
+  bool SROADest = MI->getRawDest() == Inst;
 
-/// MergeInType - Add the 'In' type to the accumulated type (Accum) so far at
-/// the offset specified by Offset (which is specified in bytes).
-///
-/// There are two cases we handle here:
-///   1) A union of vector types of the same size and potentially its elements.
-///      Here we turn element accesses into insert/extract element operations.
-///      This promotes a <4 x float> with a store of float to the third element
-///      into a <4 x float> that uses insert element.
-///   2) A fully general blob of memory, which we turn into some (potentially
-///      large) integer type with extract and insert operations where the loads
-///      and stores would mutate the memory.
-static void MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset, const Type *&VecTy,
-                        unsigned AllocaSize, const TargetData &TD,
-                        LLVMContext &Context) {
-  // If this could be contributing to a vector, analyze it.
-  if (VecTy != Type::getVoidTy(Context)) { // either null or a vector type.
-
-    // If the In type is a vector that is the same size as the alloca, see if it
-    // matches the existing VecTy.
-    if (const VectorType *VInTy = dyn_cast<VectorType>(In)) {
-      if (VInTy->getBitWidth()/8 == AllocaSize && Offset == 0) {
-        // If we're storing/loading a vector of the right size, allow it as a
-        // vector.  If this the first vector we see, remember the type so that
-        // we know the element size.
-        if (VecTy == 0)
-          VecTy = VInTy;
-        return;
-      }
-    } else if (In->isFloatTy() || In->isDoubleTy() ||
-               (isa<IntegerType>(In) && In->getPrimitiveSizeInBits() >= 8 &&
-                isPowerOf2_32(In->getPrimitiveSizeInBits()))) {
-      // If we're accessing something that could be an element of a vector, see
-      // if the implied vector agrees with what we already have and if Offset is
-      // compatible with it.
-      unsigned EltSize = In->getPrimitiveSizeInBits()/8;
-      if (Offset % EltSize == 0 &&
-          AllocaSize % EltSize == 0 &&
-          (VecTy == 0 || 
-           cast<VectorType>(VecTy)->getElementType()
-                 ->getPrimitiveSizeInBits()/8 == EltSize)) {
-        if (VecTy == 0)
-          VecTy = VectorType::get(In, AllocaSize/EltSize);
-        return;
+  Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(MI->getContext()));
+
+  for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
+    // If this is a memcpy/memmove, emit a GEP of the other element address.
+    Value *OtherElt = 0;
+    unsigned OtherEltAlign = MemAlignment;
+
+    if (OtherPtr) {
+      Value *Idx[2] = { Zero,
+                      ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(MI->getContext()), i) };
+      OtherElt = GetElementPtrInst::CreateInBounds(OtherPtr, Idx, Idx + 2,
+                                              OtherPtr->getName()+"."+Twine(i),
+                                                   MI);
+      uint64_t EltOffset;
+      const PointerType *OtherPtrTy = cast<PointerType>(OtherPtr->getType());
+      const Type *OtherTy = OtherPtrTy->getElementType();
+      if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(OtherTy)) {
+        EltOffset = TD->getStructLayout(ST)->getElementOffset(i);
+      } else {
+        const Type *EltTy = cast<SequentialType>(OtherTy)->getElementType();
+        EltOffset = TD->getTypeAllocSize(EltTy)*i;
       }
-    }
-  }
-  
-  // Otherwise, we have a case that we can't handle with an optimized vector
-  // form.  We can still turn this into a large integer.
-  VecTy = Type::getVoidTy(Context);
-}
 
-/// CanConvertToScalar - V is a pointer.  If we can convert the pointee and all
-/// its accesses to a single vector type, return true and set VecTy to
-/// the new type.  If we could convert the alloca into a single promotable
-/// integer, return true but set VecTy to VoidTy.  Further, if the use is not a
-/// completely trivial use that mem2reg could promote, set IsNotTrivial.  Offset
-/// is the current offset from the base of the alloca being analyzed.
-///
-/// If we see at least one access to the value that is as a vector type, set the
-/// SawVec flag.
-bool SROA::CanConvertToScalar(Value *V, bool &IsNotTrivial, const Type *&VecTy,
-                              bool &SawVec, uint64_t Offset,
-                              unsigned AllocaSize) {
-  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI!=E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
-    
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
-      // Don't break volatile loads.
-      if (LI->isVolatile())
-        return false;
-      MergeInType(LI->getType(), Offset, VecTy,
-                  AllocaSize, *TD, V->getContext());
-      SawVec |= isa<VectorType>(LI->getType());
-      continue;
-    }
-    
-    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
-      // Storing the pointer, not into the value?
-      if (SI->getOperand(0) == V || SI->isVolatile()) return 0;
-      MergeInType(SI->getOperand(0)->getType(), Offset,
-                  VecTy, AllocaSize, *TD, V->getContext());
-      SawVec |= isa<VectorType>(SI->getOperand(0)->getType());
-      continue;
-    }
-    
-    if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
-      if (!CanConvertToScalar(BCI, IsNotTrivial, VecTy, SawVec, Offset,
-                              AllocaSize))
-        return false;
-      IsNotTrivial = true;
-      continue;
+      // The alignment of the other pointer is the guaranteed alignment of the
+      // element, which is affected by both the known alignment of the whole
+      // mem intrinsic and the alignment of the element.  If the alignment of
+      // the memcpy (f.e.) is 32 but the element is at a 4-byte offset, then the
+      // known alignment is just 4 bytes.
+      OtherEltAlign = (unsigned)MinAlign(OtherEltAlign, EltOffset);
     }
 
-    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
-      // If this is a GEP with a variable indices, we can't handle it.
-      if (!GEP->hasAllConstantIndices())
-        return false;
-      
-      // Compute the offset that this GEP adds to the pointer.
-      SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
-      uint64_t GEPOffset = TD->getIndexedOffset(GEP->getPointerOperandType(),
-                                                &Indices[0], Indices.size());
-      // See if all uses can be converted.
-      if (!CanConvertToScalar(GEP, IsNotTrivial, VecTy, SawVec,Offset+GEPOffset,
-                              AllocaSize))
-        return false;
-      IsNotTrivial = true;
-      continue;
-    }
+    Value *EltPtr = NewElts[i];
+    const Type *EltTy = cast<PointerType>(EltPtr->getType())->getElementType();
+
+    // If we got down to a scalar, insert a load or store as appropriate.
+    if (EltTy->isSingleValueType()) {
+      if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
+        if (SROADest) {
+          // From Other to Alloca.
+          Value *Elt = new LoadInst(OtherElt, "tmp", false, OtherEltAlign, MI);
+          new StoreInst(Elt, EltPtr, MI);
+        } else {
+          // From Alloca to Other.
+          Value *Elt = new LoadInst(EltPtr, "tmp", MI);
+          new StoreInst(Elt, OtherElt, false, OtherEltAlign, MI);
+        }
+        continue;
+      }
+      assert(isa<MemSetInst>(MI));
+
+      // If the stored element is zero (common case), just store a null
+      // constant.
+      Constant *StoreVal;
+      if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArgOperand(1))) {
+        if (CI->isZero()) {
+          StoreVal = Constant::getNullValue(EltTy);  // 0.0, null, 0, <0,0>
+        } else {
+          // If EltTy is a vector type, get the element type.
+          const Type *ValTy = EltTy->getScalarType();
+
+          // Construct an integer with the right value.
+          unsigned EltSize = TD->getTypeSizeInBits(ValTy);
+          APInt OneVal(EltSize, CI->getZExtValue());
+          APInt TotalVal(OneVal);
+          // Set each byte.
+          for (unsigned i = 0; 8*i < EltSize; ++i) {
+            TotalVal = TotalVal.shl(8);
+            TotalVal |= OneVal;
+          }
+
+          // Convert the integer value to the appropriate type.
+          StoreVal = ConstantInt::get(CI->getContext(), TotalVal);
+          if (ValTy->isPointerTy())
+            StoreVal = ConstantExpr::getIntToPtr(StoreVal, ValTy);
+          else if (ValTy->isFloatingPointTy())
+            StoreVal = ConstantExpr::getBitCast(StoreVal, ValTy);
+          assert(StoreVal->getType() == ValTy && "Type mismatch!");
 
-    // If this is a constant sized memset of a constant value (e.g. 0) we can
-    // handle it.
-    if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(User)) {
-      // Store of constant value and constant size.
-      if (isa<ConstantInt>(MSI->getValue()) &&
-          isa<ConstantInt>(MSI->getLength())) {
-        IsNotTrivial = true;
+          // If the requested value was a vector constant, create it.
+          if (EltTy != ValTy) {
+            unsigned NumElts = cast<VectorType>(ValTy)->getNumElements();
+            SmallVector<Constant*, 16> Elts(NumElts, StoreVal);
+            StoreVal = ConstantVector::get(Elts);
+          }
+        }
+        new StoreInst(StoreVal, EltPtr, MI);
         continue;
       }
+      // Otherwise, if we're storing a byte variable, use a memset call for
+      // this element.
     }
 
-    // If this is a memcpy or memmove into or out of the whole allocation, we
-    // can handle it like a load or store of the scalar type.
-    if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(User)) {
-      if (ConstantInt *Len = dyn_cast<ConstantInt>(MTI->getLength()))
-        if (Len->getZExtValue() == AllocaSize && Offset == 0) {
-          IsNotTrivial = true;
-          continue;
-        }
+    unsigned EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
+
+    IRBuilder<> Builder(MI);
+
+    // Finally, insert the meminst for this element.
+    if (isa<MemSetInst>(MI)) {
+      Builder.CreateMemSet(EltPtr, MI->getArgOperand(1), EltSize,
+                           MI->isVolatile());
+    } else {
+      assert(isa<MemTransferInst>(MI));
+      Value *Dst = SROADest ? EltPtr : OtherElt;  // Dest ptr
+      Value *Src = SROADest ? OtherElt : EltPtr;  // Src ptr
+
+      if (isa<MemCpyInst>(MI))
+        Builder.CreateMemCpy(Dst, Src, EltSize, OtherEltAlign,MI->isVolatile());
+      else
+        Builder.CreateMemMove(Dst, Src, EltSize,OtherEltAlign,MI->isVolatile());
     }
-    
-    // Otherwise, we cannot handle this!
-    return false;
   }
-  
-  return true;
+  DeadInsts.push_back(MI);
 }
 
-/// ConvertUsesToScalar - Convert all of the users of Ptr to use the new alloca
-/// directly.  This happens when we are converting an "integer union" to a
-/// single integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a
-/// vector with insert/extractelement instructions.
-///
-/// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
-/// shifted to the right.  By the end of this, there should be no uses of Ptr.
-void SROA::ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI, uint64_t Offset) {
-  while (!Ptr->use_empty()) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(Ptr->use_back());
+/// RewriteStoreUserOfWholeAlloca - We found a store of an integer that
+/// overwrites the entire allocation.  Extract out the pieces of the stored
+/// integer and store them individually.
+void SROA::RewriteStoreUserOfWholeAlloca(StoreInst *SI, AllocaInst *AI,
+                                         SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts){
+  // Extract each element out of the integer according to its structure offset
+  // and store the element value to the individual alloca.
+  Value *SrcVal = SI->getOperand(0);
+  const Type *AllocaEltTy = AI->getAllocatedType();
+  uint64_t AllocaSizeBits = TD->getTypeAllocSizeInBits(AllocaEltTy);
 
-    if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
-      ConvertUsesToScalar(CI, NewAI, Offset);
-      CI->eraseFromParent();
-      continue;
-    }
+  IRBuilder<> Builder(SI);
+  
+  // Handle tail padding by extending the operand
+  if (TD->getTypeSizeInBits(SrcVal->getType()) != AllocaSizeBits)
+    SrcVal = Builder.CreateZExt(SrcVal,
+                            IntegerType::get(SI->getContext(), AllocaSizeBits));
 
-    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
-      // Compute the offset that this GEP adds to the pointer.
-      SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
-      uint64_t GEPOffset = TD->getIndexedOffset(GEP->getPointerOperandType(),
-                                                &Indices[0], Indices.size());
-      ConvertUsesToScalar(GEP, NewAI, Offset+GEPOffset*8);
-      GEP->eraseFromParent();
-      continue;
-    }
-    
-    IRBuilder<> Builder(User->getParent(), User);
-    
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
-      // The load is a bit extract from NewAI shifted right by Offset bits.
-      Value *LoadedVal = Builder.CreateLoad(NewAI, "tmp");
-      Value *NewLoadVal
-        = ConvertScalar_ExtractValue(LoadedVal, LI->getType(), Offset, Builder);
-      LI->replaceAllUsesWith(NewLoadVal);
-      LI->eraseFromParent();
-      continue;
-    }
-    
-    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
-      assert(SI->getOperand(0) != Ptr && "Consistency error!");
-      Instruction *Old = Builder.CreateLoad(NewAI, NewAI->getName()+".in");
-      Value *New = ConvertScalar_InsertValue(SI->getOperand(0), Old, Offset,
-                                             Builder);
-      Builder.CreateStore(New, NewAI);
-      SI->eraseFromParent();
-      
-      // If the load we just inserted is now dead, then the inserted store
-      // overwrote the entire thing.
-      if (Old->use_empty())
-        Old->eraseFromParent();
-      continue;
-    }
-    
-    // If this is a constant sized memset of a constant value (e.g. 0) we can
-    // transform it into a store of the expanded constant value.
-    if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(User)) {
-      assert(MSI->getRawDest() == Ptr && "Consistency error!");
-      unsigned NumBytes = cast<ConstantInt>(MSI->getLength())->getZExtValue();
-      if (NumBytes != 0) {
-        unsigned Val = cast<ConstantInt>(MSI->getValue())->getZExtValue();
-        
-        // Compute the value replicated the right number of times.
-        APInt APVal(NumBytes*8, Val);
+  DEBUG(dbgs() << "PROMOTING STORE TO WHOLE ALLOCA: " << *AI << '\n' << *SI
+               << '\n');
 
-        // Splat the value if non-zero.
-        if (Val)
-          for (unsigned i = 1; i != NumBytes; ++i)
-            APVal |= APVal << 8;
-        
-        Instruction *Old = Builder.CreateLoad(NewAI, NewAI->getName()+".in");
-        Value *New = ConvertScalar_InsertValue(
-                                    ConstantInt::get(User->getContext(), APVal),
-                                               Old, Offset, Builder);
-        Builder.CreateStore(New, NewAI);
-        
-        // If the load we just inserted is now dead, then the memset overwrote
-        // the entire thing.
-        if (Old->use_empty())
-          Old->eraseFromParent();        
+  // There are two forms here: AI could be an array or struct.  Both cases
+  // have different ways to compute the element offset.
+  if (const StructType *EltSTy = dyn_cast<StructType>(AllocaEltTy)) {
+    const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(EltSTy);
+
+    for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
+      // Get the number of bits to shift SrcVal to get the value.
+      const Type *FieldTy = EltSTy->getElementType(i);
+      uint64_t Shift = Layout->getElementOffsetInBits(i);
+
+      if (TD->isBigEndian())
+        Shift = AllocaSizeBits-Shift-TD->getTypeAllocSizeInBits(FieldTy);
+
+      Value *EltVal = SrcVal;
+      if (Shift) {
+        Value *ShiftVal = ConstantInt::get(EltVal->getType(), Shift);
+        EltVal = Builder.CreateLShr(EltVal, ShiftVal, "sroa.store.elt");
       }
-      MSI->eraseFromParent();
-      continue;
-    }
 
-    // If this is a memcpy or memmove into or out of the whole allocation, we
-    // can handle it like a load or store of the scalar type.
-    if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(User)) {
-      assert(Offset == 0 && "must be store to start of alloca");
-      
-      // If the source and destination are both to the same alloca, then this is
-      // a noop copy-to-self, just delete it.  Otherwise, emit a load and store
-      // as appropriate.
-      AllocaInst *OrigAI = cast<AllocaInst>(Ptr->getUnderlyingObject());
-      
-      if (MTI->getSource()->getUnderlyingObject() != OrigAI) {
-        // Dest must be OrigAI, change this to be a load from the original
-        // pointer (bitcasted), then a store to our new alloca.
-        assert(MTI->getRawDest() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
-        Value *SrcPtr = MTI->getSource();
-        SrcPtr = Builder.CreateBitCast(SrcPtr, NewAI->getType());
-        
-        LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(SrcPtr, "srcval");
-        SrcVal->setAlignment(MTI->getAlignment());
-        Builder.CreateStore(SrcVal, NewAI);
-      } else if (MTI->getDest()->getUnderlyingObject() != OrigAI) {
-        // Src must be OrigAI, change this to be a load from NewAI then a store
-        // through the original dest pointer (bitcasted).
-        assert(MTI->getRawSource() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
-        LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(NewAI, "srcval");
+      // Truncate down to an integer of the right size.
+      uint64_t FieldSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(FieldTy);
 
-        Value *DstPtr = Builder.CreateBitCast(MTI->getDest(), NewAI->getType());
-        StoreInst *NewStore = Builder.CreateStore(SrcVal, DstPtr);
-        NewStore->setAlignment(MTI->getAlignment());
+      // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
+      if (FieldSizeBits == 0) continue;
+
+      if (FieldSizeBits != AllocaSizeBits)
+        EltVal = Builder.CreateTrunc(EltVal,
+                             IntegerType::get(SI->getContext(), FieldSizeBits));
+      Value *DestField = NewElts[i];
+      if (EltVal->getType() == FieldTy) {
+        // Storing to an integer field of this size, just do it.
+      } else if (FieldTy->isFloatingPointTy() || FieldTy->isVectorTy()) {
+        // Bitcast to the right element type (for fp/vector values).
+        EltVal = Builder.CreateBitCast(EltVal, FieldTy);
       } else {
-        // Noop transfer. Src == Dst
+        // Otherwise, bitcast the dest pointer (for aggregates).
+        DestField = Builder.CreateBitCast(DestField,
+                                     PointerType::getUnqual(EltVal->getType()));
       }
-
-      MTI->eraseFromParent();
-      continue;
+      new StoreInst(EltVal, DestField, SI);
     }
-    
-    llvm_unreachable("Unsupported operation!");
-  }
-}
 
-/// ConvertScalar_ExtractValue - Extract a value of type ToType from an integer
-/// or vector value FromVal, extracting the bits from the offset specified by
-/// Offset.  This returns the value, which is of type ToType.
-///
-/// This happens when we are converting an "integer union" to a single
-/// integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a vector with
-/// insert/extractelement instructions.
-///
-/// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
-/// shifted to the right.
-Value *SROA::ConvertScalar_ExtractValue(Value *FromVal, const Type *ToType,
-                                        uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder) {
-  // If the load is of the whole new alloca, no conversion is needed.
-  if (FromVal->getType() == ToType && Offset == 0)
-    return FromVal;
+  } else {
+    const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(AllocaEltTy);
+    const Type *ArrayEltTy = ATy->getElementType();
+    uint64_t ElementOffset = TD->getTypeAllocSizeInBits(ArrayEltTy);
+    uint64_t ElementSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(ArrayEltTy);
 
-  // If the result alloca is a vector type, this is either an element
-  // access or a bitcast to another vector type of the same size.
-  if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(FromVal->getType())) {
-    if (isa<VectorType>(ToType))
-      return Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
+    uint64_t Shift;
 
-    // Otherwise it must be an element access.
-    unsigned Elt = 0;
-    if (Offset) {
-      unsigned EltSize = TD->getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
-      Elt = Offset/EltSize;
-      assert(EltSize*Elt == Offset && "Invalid modulus in validity checking");
-    }
-    // Return the element extracted out of it.
-    Value *V = Builder.CreateExtractElement(FromVal, ConstantInt::get(
-                    Type::getInt32Ty(FromVal->getContext()), Elt), "tmp");
-    if (V->getType() != ToType)
-      V = Builder.CreateBitCast(V, ToType, "tmp");
-    return V;
-  }
-  
-  // If ToType is a first class aggregate, extract out each of the pieces and
-  // use insertvalue's to form the FCA.
-  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(ToType)) {
-    const StructLayout &Layout = *TD->getStructLayout(ST);
-    Value *Res = UndefValue::get(ST);
-    for (unsigned i = 0, e = ST->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      Value *Elt = ConvertScalar_ExtractValue(FromVal, ST->getElementType(i),
-                                        Offset+Layout.getElementOffsetInBits(i),
-                                              Builder);
-      Res = Builder.CreateInsertValue(Res, Elt, i, "tmp");
-    }
-    return Res;
-  }
-  
-  if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(ToType)) {
-    uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSizeInBits(AT->getElementType());
-    Value *Res = UndefValue::get(AT);
-    for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      Value *Elt = ConvertScalar_ExtractValue(FromVal, AT->getElementType(),
-                                              Offset+i*EltSize, Builder);
-      Res = Builder.CreateInsertValue(Res, Elt, i, "tmp");
+    if (TD->isBigEndian())
+      Shift = AllocaSizeBits-ElementOffset;
+    else
+      Shift = 0;
+
+    for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
+      // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
+      if (ElementSizeBits == 0) continue;
+
+      Value *EltVal = SrcVal;
+      if (Shift) {
+        Value *ShiftVal = ConstantInt::get(EltVal->getType(), Shift);
+        EltVal = Builder.CreateLShr(EltVal, ShiftVal, "sroa.store.elt");
+      }
+
+      // Truncate down to an integer of the right size.
+      if (ElementSizeBits != AllocaSizeBits)
+        EltVal = Builder.CreateTrunc(EltVal,
+                                     IntegerType::get(SI->getContext(),
+                                                      ElementSizeBits));
+      Value *DestField = NewElts[i];
+      if (EltVal->getType() == ArrayEltTy) {
+        // Storing to an integer field of this size, just do it.
+      } else if (ArrayEltTy->isFloatingPointTy() ||
+                 ArrayEltTy->isVectorTy()) {
+        // Bitcast to the right element type (for fp/vector values).
+        EltVal = Builder.CreateBitCast(EltVal, ArrayEltTy);
+      } else {
+        // Otherwise, bitcast the dest pointer (for aggregates).
+        DestField = Builder.CreateBitCast(DestField,
+                                     PointerType::getUnqual(EltVal->getType()));
+      }
+      new StoreInst(EltVal, DestField, SI);
+
+      if (TD->isBigEndian())
+        Shift -= ElementOffset;
+      else
+        Shift += ElementOffset;
     }
-    return Res;
   }
 
-  // Otherwise, this must be a union that was converted to an integer value.
-  const IntegerType *NTy = cast<IntegerType>(FromVal->getType());
+  DeadInsts.push_back(SI);
+}
 
-  // If this is a big-endian system and the load is narrower than the
-  // full alloca type, we need to do a shift to get the right bits.
-  int ShAmt = 0;
-  if (TD->isBigEndian()) {
-    // On big-endian machines, the lowest bit is stored at the bit offset
-    // from the pointer given by getTypeStoreSizeInBits.  This matters for
-    // integers with a bitwidth that is not a multiple of 8.
-    ShAmt = TD->getTypeStoreSizeInBits(NTy) -
-            TD->getTypeStoreSizeInBits(ToType) - Offset;
+/// RewriteLoadUserOfWholeAlloca - We found a load of the entire allocation to
+/// an integer.  Load the individual pieces to form the aggregate value.
+void SROA::RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LoadInst *LI, AllocaInst *AI,
+                                        SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
+  // Extract each element out of the NewElts according to its structure offset
+  // and form the result value.
+  const Type *AllocaEltTy = AI->getAllocatedType();
+  uint64_t AllocaSizeBits = TD->getTypeAllocSizeInBits(AllocaEltTy);
+
+  DEBUG(dbgs() << "PROMOTING LOAD OF WHOLE ALLOCA: " << *AI << '\n' << *LI
+               << '\n');
+
+  // There are two forms here: AI could be an array or struct.  Both cases
+  // have different ways to compute the element offset.
+  const StructLayout *Layout = 0;
+  uint64_t ArrayEltBitOffset = 0;
+  if (const StructType *EltSTy = dyn_cast<StructType>(AllocaEltTy)) {
+    Layout = TD->getStructLayout(EltSTy);
   } else {
-    ShAmt = Offset;
+    const Type *ArrayEltTy = cast<ArrayType>(AllocaEltTy)->getElementType();
+    ArrayEltBitOffset = TD->getTypeAllocSizeInBits(ArrayEltTy);
   }
 
-  // Note: we support negative bitwidths (with shl) which are not defined.
-  // We do this to support (f.e.) loads off the end of a structure where
-  // only some bits are used.
-  if (ShAmt > 0 && (unsigned)ShAmt < NTy->getBitWidth())
-    FromVal = Builder.CreateLShr(FromVal,
-                                 ConstantInt::get(FromVal->getType(),
-                                                           ShAmt), "tmp");
-  else if (ShAmt < 0 && (unsigned)-ShAmt < NTy->getBitWidth())
-    FromVal = Builder.CreateShl(FromVal, 
-                                ConstantInt::get(FromVal->getType(),
-                                                          -ShAmt), "tmp");
+  Value *ResultVal =
+    Constant::getNullValue(IntegerType::get(LI->getContext(), AllocaSizeBits));
 
-  // Finally, unconditionally truncate the integer to the right width.
-  unsigned LIBitWidth = TD->getTypeSizeInBits(ToType);
-  if (LIBitWidth < NTy->getBitWidth())
-    FromVal =
-      Builder.CreateTrunc(FromVal, IntegerType::get(FromVal->getContext(), 
-                                                    LIBitWidth), "tmp");
-  else if (LIBitWidth > NTy->getBitWidth())
-    FromVal =
-       Builder.CreateZExt(FromVal, IntegerType::get(FromVal->getContext(), 
-                                                    LIBitWidth), "tmp");
+  for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
+    // Load the value from the alloca.  If the NewElt is an aggregate, cast
+    // the pointer to an integer of the same size before doing the load.
+    Value *SrcField = NewElts[i];
+    const Type *FieldTy =
+      cast<PointerType>(SrcField->getType())->getElementType();
+    uint64_t FieldSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(FieldTy);
 
-  // If the result is an integer, this is a trunc or bitcast.
-  if (isa<IntegerType>(ToType)) {
-    // Should be done.
-  } else if (ToType->isFloatingPoint() || isa<VectorType>(ToType)) {
-    // Just do a bitcast, we know the sizes match up.
-    FromVal = Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
-  } else {
-    // Otherwise must be a pointer.
-    FromVal = Builder.CreateIntToPtr(FromVal, ToType, "tmp");
-  }
-  assert(FromVal->getType() == ToType && "Didn't convert right?");
-  return FromVal;
-}
+    // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
+    if (FieldSizeBits == 0) continue;
 
-/// ConvertScalar_InsertValue - Insert the value "SV" into the existing integer
-/// or vector value "Old" at the offset specified by Offset.
-///
-/// This happens when we are converting an "integer union" to a
-/// single integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a
-/// vector with insert/extractelement instructions.
-///
-/// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
-/// shifted to the right.
-Value *SROA::ConvertScalar_InsertValue(Value *SV, Value *Old,
-                                       uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder) {
+    const IntegerType *FieldIntTy = IntegerType::get(LI->getContext(),
+                                                     FieldSizeBits);
+    if (!FieldTy->isIntegerTy() && !FieldTy->isFloatingPointTy() &&
+        !FieldTy->isVectorTy())
+      SrcField = new BitCastInst(SrcField,
+                                 PointerType::getUnqual(FieldIntTy),
+                                 "", LI);
+    SrcField = new LoadInst(SrcField, "sroa.load.elt", LI);
 
-  // Convert the stored type to the actual type, shift it left to insert
-  // then 'or' into place.
-  const Type *AllocaType = Old->getType();
-  LLVMContext &Context = Old->getContext();
+    // If SrcField is a fp or vector of the right size but that isn't an
+    // integer type, bitcast to an integer so we can shift it.
+    if (SrcField->getType() != FieldIntTy)
+      SrcField = new BitCastInst(SrcField, FieldIntTy, "", LI);
 
-  if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaType)) {
-    uint64_t VecSize = TD->getTypeAllocSizeInBits(VTy);
-    uint64_t ValSize = TD->getTypeAllocSizeInBits(SV->getType());
-    
-    // Changing the whole vector with memset or with an access of a different
-    // vector type?
-    if (ValSize == VecSize)
-      return Builder.CreateBitCast(SV, AllocaType, "tmp");
+    // Zero extend the field to be the same size as the final alloca so that
+    // we can shift and insert it.
+    if (SrcField->getType() != ResultVal->getType())
+      SrcField = new ZExtInst(SrcField, ResultVal->getType(), "", LI);
 
-    uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
+    // Determine the number of bits to shift SrcField.
+    uint64_t Shift;
+    if (Layout) // Struct case.
+      Shift = Layout->getElementOffsetInBits(i);
+    else  // Array case.
+      Shift = i*ArrayEltBitOffset;
 
-    // Must be an element insertion.
-    unsigned Elt = Offset/EltSize;
-    
-    if (SV->getType() != VTy->getElementType())
-      SV = Builder.CreateBitCast(SV, VTy->getElementType(), "tmp");
-    
-    SV = Builder.CreateInsertElement(Old, SV, 
-                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SV->getContext()), Elt),
-                                     "tmp");
-    return SV;
-  }
-  
-  // If SV is a first-class aggregate value, insert each value recursively.
-  if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SV->getType())) {
-    const StructLayout &Layout = *TD->getStructLayout(ST);
-    for (unsigned i = 0, e = ST->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      Value *Elt = Builder.CreateExtractValue(SV, i, "tmp");
-      Old = ConvertScalar_InsertValue(Elt, Old, 
-                                      Offset+Layout.getElementOffsetInBits(i),
-                                      Builder);
-    }
-    return Old;
-  }
-  
-  if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(SV->getType())) {
-    uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSizeInBits(AT->getElementType());
-    for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
-      Value *Elt = Builder.CreateExtractValue(SV, i, "tmp");
-      Old = ConvertScalar_InsertValue(Elt, Old, Offset+i*EltSize, Builder);
+    if (TD->isBigEndian())
+      Shift = AllocaSizeBits-Shift-FieldIntTy->getBitWidth();
+
+    if (Shift) {
+      Value *ShiftVal = ConstantInt::get(SrcField->getType(), Shift);
+      SrcField = BinaryOperator::CreateShl(SrcField, ShiftVal, "", LI);
     }
-    return Old;
+
+    // Don't create an 'or x, 0' on the first iteration.
+    if (!isa<Constant>(ResultVal) ||
+        !cast<Constant>(ResultVal)->isNullValue())
+      ResultVal = BinaryOperator::CreateOr(SrcField, ResultVal, "", LI);
+    else
+      ResultVal = SrcField;
   }
 
-  // If SV is a float, convert it to the appropriate integer type.
-  // If it is a pointer, do the same.
-  unsigned SrcWidth = TD->getTypeSizeInBits(SV->getType());
-  unsigned DestWidth = TD->getTypeSizeInBits(AllocaType);
-  unsigned SrcStoreWidth = TD->getTypeStoreSizeInBits(SV->getType());
-  unsigned DestStoreWidth = TD->getTypeStoreSizeInBits(AllocaType);
-  if (SV->getType()->isFloatingPoint() || isa<VectorType>(SV->getType()))
-    SV = Builder.CreateBitCast(SV,
-                            IntegerType::get(SV->getContext(),SrcWidth), "tmp");
-  else if (isa<PointerType>(SV->getType()))
-    SV = Builder.CreatePtrToInt(SV, TD->getIntPtrType(SV->getContext()), "tmp");
+  // Handle tail padding by truncating the result
+  if (TD->getTypeSizeInBits(LI->getType()) != AllocaSizeBits)
+    ResultVal = new TruncInst(ResultVal, LI->getType(), "", LI);
 
-  // Zero extend or truncate the value if needed.
-  if (SV->getType() != AllocaType) {
-    if (SV->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
-             AllocaType->getPrimitiveSizeInBits())
-      SV = Builder.CreateZExt(SV, AllocaType, "tmp");
-    else {
-      // Truncation may be needed if storing more than the alloca can hold
-      // (undefined behavior).
-      SV = Builder.CreateTrunc(SV, AllocaType, "tmp");
-      SrcWidth = DestWidth;
-      SrcStoreWidth = DestStoreWidth;
-    }
+  LI->replaceAllUsesWith(ResultVal);
+  DeadInsts.push_back(LI);
+}
+
+/// HasPadding - Return true if the specified type has any structure or
+/// alignment padding in between the elements that would be split apart
+/// by SROA; return false otherwise.
+static bool HasPadding(const Type *Ty, const TargetData &TD) {
+  if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
+    Ty = ATy->getElementType();
+    return TD.getTypeSizeInBits(Ty) != TD.getTypeAllocSizeInBits(Ty);
   }
 
-  // If this is a big-endian system and the store is narrower than the
-  // full alloca type, we need to do a shift to get the right bits.
-  int ShAmt = 0;
-  if (TD->isBigEndian()) {
-    // On big-endian machines, the lowest bit is stored at the bit offset
-    // from the pointer given by getTypeStoreSizeInBits.  This matters for
-    // integers with a bitwidth that is not a multiple of 8.
-    ShAmt = DestStoreWidth - SrcStoreWidth - Offset;
-  } else {
-    ShAmt = Offset;
+  // SROA currently handles only Arrays and Structs.
+  const StructType *STy = cast<StructType>(Ty);
+  const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
+  unsigned PrevFieldBitOffset = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
+    unsigned FieldBitOffset = SL->getElementOffsetInBits(i);
+
+    // Check to see if there is any padding between this element and the
+    // previous one.
+    if (i) {
+      unsigned PrevFieldEnd =
+        PrevFieldBitOffset+TD.getTypeSizeInBits(STy->getElementType(i-1));
+      if (PrevFieldEnd < FieldBitOffset)
+        return true;
+    }
+    PrevFieldBitOffset = FieldBitOffset;
+  }
+  // Check for tail padding.
+  if (unsigned EltCount = STy->getNumElements()) {
+    unsigned PrevFieldEnd = PrevFieldBitOffset +
+      TD.getTypeSizeInBits(STy->getElementType(EltCount-1));
+    if (PrevFieldEnd < SL->getSizeInBits())
+      return true;
   }
+  return false;
+}
 
-  // Note: we support negative bitwidths (with shr) which are not defined.
-  // We do this to support (f.e.) stores off the end of a structure where
-  // only some bits in the structure are set.
-  APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(DestWidth, SrcWidth));
-  if (ShAmt > 0 && (unsigned)ShAmt < DestWidth) {
-    SV = Builder.CreateShl(SV, ConstantInt::get(SV->getType(),
-                           ShAmt), "tmp");
-    Mask <<= ShAmt;
-  } else if (ShAmt < 0 && (unsigned)-ShAmt < DestWidth) {
-    SV = Builder.CreateLShr(SV, ConstantInt::get(SV->getType(),
-                            -ShAmt), "tmp");
-    Mask = Mask.lshr(-ShAmt);
+/// isSafeStructAllocaToScalarRepl - Check to see if the specified allocation of
+/// an aggregate can be broken down into elements.  Return 0 if not, 3 if safe,
+/// or 1 if safe after canonicalization has been performed.
+bool SROA::isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI) {
+  // Loop over the use list of the alloca.  We can only transform it if all of
+  // the users are safe to transform.
+  AllocaInfo Info(AI);
+
+  isSafeForScalarRepl(AI, 0, Info);
+  if (Info.isUnsafe) {
+    DEBUG(dbgs() << "Cannot transform: " << *AI << '\n');
+    return false;
   }
 
-  // Mask out the bits we are about to insert from the old value, and or
-  // in the new bits.
-  if (SrcWidth != DestWidth) {
-    assert(DestWidth > SrcWidth);
-    Old = Builder.CreateAnd(Old, ConstantInt::get(Context, ~Mask), "mask");
-    SV = Builder.CreateOr(Old, SV, "ins");
+  // Okay, we know all the users are promotable.  If the aggregate is a memcpy
+  // source and destination, we have to be careful.  In particular, the memcpy
+  // could be moving around elements that live in structure padding of the LLVM
+  // types, but may actually be used.  In these cases, we refuse to promote the
+  // struct.
+  if (Info.isMemCpySrc && Info.isMemCpyDst &&
+      HasPadding(AI->getAllocatedType(), *TD))
+    return false;
+
+  // If the alloca never has an access to just *part* of it, but is accessed
+  // via loads and stores, then we should use ConvertToScalarInfo to promote
+  // the alloca instead of promoting each piece at a time and inserting fission
+  // and fusion code.
+  if (!Info.hasSubelementAccess && Info.hasALoadOrStore) {
+    // If the struct/array just has one element, use basic SRoA.
+    if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(AI->getAllocatedType())) {
+      if (ST->getNumElements() > 1) return false;
+    } else {
+      if (cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType())->getNumElements() > 1)
+        return false;
+    }
   }
-  return SV;
+  
+  return true;
 }
 
 
@@ -1664,7 +2380,7 @@ static bool PointsToConstantGlobal(Value *V) {
   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
     return GV->isConstant();
   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
-    if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast || 
+    if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
         CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
       return PointsToConstantGlobal(CE->getOperand(0));
   return false;
@@ -1675,23 +2391,26 @@ static bool PointsToConstantGlobal(Value *V) {
 /// see any stores or other unknown uses.  If we see pointer arithmetic, keep
 /// track of whether it moves the pointer (with isOffset) but otherwise traverse
 /// the uses.  If we see a memcpy/memmove that targets an unoffseted pointer to
-/// the alloca, and if the source pointer is a pointer to a constant  global, we
+/// the alloca, and if the source pointer is a pointer to a constant global, we
 /// can optimize this.
-static bool isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, Instruction *&TheCopy,
+static bool isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, MemTransferInst *&TheCopy,
                                            bool isOffset) {
   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI!=E; ++UI) {
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI))
+    User *U = cast<Instruction>(*UI);
+
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
       // Ignore non-volatile loads, they are always ok.
-      if (!LI->isVolatile())
-        continue;
-    
-    if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI)) {
+      if (LI->isVolatile()) return false;
+      continue;
+    }
+
+    if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(U)) {
       // If uses of the bitcast are ok, we are ok.
       if (!isOnlyCopiedFromConstantGlobal(BCI, TheCopy, isOffset))
         return false;
       continue;
     }
-    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
+    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
       // If the GEP has all zero indices, it doesn't offset the pointer.  If it
       // doesn't, it does.
       if (!isOnlyCopiedFromConstantGlobal(GEP, TheCopy,
@@ -1699,28 +2418,52 @@ static bool isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, Instruction *&TheCopy,
         return false;
       continue;
     }
-    
+
+    if (CallSite CS = U) {
+      // If this is a readonly/readnone call site, then we know it is just a
+      // load and we can ignore it.
+      if (CS.onlyReadsMemory())
+        continue;
+
+      // If this is the function being called then we treat it like a load and
+      // ignore it.
+      if (CS.isCallee(UI))
+        continue;
+
+      // If this is being passed as a byval argument, the caller is making a
+      // copy, so it is only a read of the alloca.
+      unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(UI);
+      if (CS.paramHasAttr(ArgNo+1, Attribute::ByVal))
+        continue;
+    }
+
     // If this is isn't our memcpy/memmove, reject it as something we can't
     // handle.
-    if (!isa<MemTransferInst>(*UI))
+    MemTransferInst *MI = dyn_cast<MemTransferInst>(U);
+    if (MI == 0)
       return false;
 
+    // If the transfer is using the alloca as a source of the transfer, then
+    // ignore it since it is a load (unless the transfer is volatile).
+    if (UI.getOperandNo() == 1) {
+      if (MI->isVolatile()) return false;
+      continue;
+    }
+
     // If we already have seen a copy, reject the second one.
     if (TheCopy) return false;
-    
+
     // If the pointer has been offset from the start of the alloca, we can't
     // safely handle this.
     if (isOffset) return false;
 
     // If the memintrinsic isn't using the alloca as the dest, reject it.
-    if (UI.getOperandNo() != 1) return false;
-    
-    MemIntrinsic *MI = cast<MemIntrinsic>(*UI);
-    
+    if (UI.getOperandNo() != 0) return false;
+
     // If the source of the memcpy/move is not a constant global, reject it.
-    if (!PointsToConstantGlobal(MI->getOperand(2)))
+    if (!PointsToConstantGlobal(MI->getSource()))
       return false;
-    
+
     // Otherwise, the transform is safe.  Remember the copy instruction.
     TheCopy = MI;
   }
@@ -1730,8 +2473,8 @@ static bool isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, Instruction *&TheCopy,
 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Return true if the specified alloca is only
 /// modified by a copy from a constant global.  If we can prove this, we can
 /// replace any uses of the alloca with uses of the global directly.
-Instruction *SROA::isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI) {
-  Instruction *TheCopy = 0;
+MemTransferInst *SROA::isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI) {
+  MemTransferInst *TheCopy = 0;
   if (::isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI, TheCopy, false))
     return TheCopy;
   return 0;