Untabify and whitespace cleanups.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Vectorize / LoopVectorize.cpp
index f88ebfd015a9bcad774ba14cf82811bfeafa6f17..66aa8197430c5ef9864dca0b90acd802f63b4cda 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define LV_NAME "loop-vectorize"
-#define DEBUG_TYPE LV_NAME
-
 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
+#include "llvm/ADT/Hashing.h"
 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
+#include "llvm/Analysis/BlockFrequencyInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopIterator.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
-#include "llvm/Analysis/Verifier.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/DebugInfo.h"
 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 #include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/IR/Value.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
+#include "llvm/IR/Verifier.h"
 #include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/BranchProbability.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/VectorUtils.h"
 #include <algorithm>
 #include <map>
+#include <tuple>
 
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::PatternMatch;
 
+#define LV_NAME "loop-vectorize"
+#define DEBUG_TYPE LV_NAME
+
+STATISTIC(LoopsVectorized, "Number of loops vectorized");
+STATISTIC(LoopsAnalyzed, "Number of loops analyzed for vectorization");
+
 static cl::opt<unsigned>
 VectorizationFactor("force-vector-width", cl::init(0), cl::Hidden,
                     cl::desc("Sets the SIMD width. Zero is autoselect."));
 
 static cl::opt<unsigned>
-VectorizationUnroll("force-vector-unroll", cl::init(0), cl::Hidden,
-                    cl::desc("Sets the vectorization unroll count. "
+VectorizationInterleave("force-vector-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
+                    cl::desc("Sets the vectorization interleave count. "
                              "Zero is autoselect."));
 
 static cl::opt<bool>
@@ -112,6 +126,21 @@ TinyTripCountVectorThreshold("vectorizer-min-trip-count", cl::init(16),
                                       "trip count that is smaller than this "
                                       "value."));
 
+/// This enables versioning on the strides of symbolically striding memory
+/// accesses in code like the following.
+///   for (i = 0; i < N; ++i)
+///     A[i * Stride1] += B[i * Stride2] ...
+///
+/// Will be roughly translated to
+///    if (Stride1 == 1 && Stride2 == 1) {
+///      for (i = 0; i < N; i+=4)
+///       A[i:i+3] += ...
+///    } else
+///      ...
+static cl::opt<bool> EnableMemAccessVersioning(
+    "enable-mem-access-versioning", cl::init(true), cl::Hidden,
+    cl::desc("Enable symblic stride memory access versioning"));
+
 /// We don't unroll loops with a known constant trip count below this number.
 static const unsigned TinyTripCountUnrollThreshold = 128;
 
@@ -119,17 +148,98 @@ static const unsigned TinyTripCountUnrollThreshold = 128;
 /// than this number of comparisons.
 static const unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold = 8;
 
-/// We use a metadata with this name  to indicate that a scalar loop was
-/// vectorized and that we don't need to re-vectorize it if we run into it
-/// again.
-static const char*
-AlreadyVectorizedMDName = "llvm.vectorizer.already_vectorized";
+/// Maximum simd width.
+static const unsigned MaxVectorWidth = 64;
+
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetNumScalarRegs(
+    "force-target-num-scalar-regs", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's number of scalar registers."));
+
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetNumVectorRegs(
+    "force-target-num-vector-regs", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's number of vector registers."));
+
+/// Maximum vectorization interleave count.
+static const unsigned MaxInterleaveFactor = 16;
+
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor(
+    "force-target-max-scalar-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's max interleave factor for "
+             "scalar loops."));
+
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor(
+    "force-target-max-vector-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's max interleave factor for "
+             "vectorized loops."));
+
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetInstructionCost(
+    "force-target-instruction-cost", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's expected cost for "
+             "an instruction to a single constant value. Mostly "
+             "useful for getting consistent testing."));
+
+static cl::opt<unsigned> SmallLoopCost(
+    "small-loop-cost", cl::init(20), cl::Hidden,
+    cl::desc("The cost of a loop that is considered 'small' by the unroller."));
+
+static cl::opt<bool> LoopVectorizeWithBlockFrequency(
+    "loop-vectorize-with-block-frequency", cl::init(false), cl::Hidden,
+    cl::desc("Enable the use of the block frequency analysis to access PGO "
+             "heuristics minimizing code growth in cold regions and being more "
+             "aggressive in hot regions."));
+
+// Runtime unroll loops for load/store throughput.
+static cl::opt<bool> EnableLoadStoreRuntimeUnroll(
+    "enable-loadstore-runtime-unroll", cl::init(true), cl::Hidden,
+    cl::desc("Enable runtime unrolling until load/store ports are saturated"));
+
+/// The number of stores in a loop that are allowed to need predication.
+static cl::opt<unsigned> NumberOfStoresToPredicate(
+    "vectorize-num-stores-pred", cl::init(1), cl::Hidden,
+    cl::desc("Max number of stores to be predicated behind an if."));
+
+static cl::opt<bool> EnableIndVarRegisterHeur(
+    "enable-ind-var-reg-heur", cl::init(true), cl::Hidden,
+    cl::desc("Count the induction variable only once when unrolling"));
+
+static cl::opt<bool> EnableCondStoresVectorization(
+    "enable-cond-stores-vec", cl::init(false), cl::Hidden,
+    cl::desc("Enable if predication of stores during vectorization."));
+
+static cl::opt<unsigned> MaxNestedScalarReductionUF(
+    "max-nested-scalar-reduction-unroll", cl::init(2), cl::Hidden,
+    cl::desc("The maximum unroll factor to use when unrolling a scalar "
+             "reduction in a nested loop."));
 
 namespace {
 
 // Forward declarations.
 class LoopVectorizationLegality;
 class LoopVectorizationCostModel;
+class LoopVectorizeHints;
+
+/// Optimization analysis message produced during vectorization. Messages inform
+/// the user why vectorization did not occur.
+class Report {
+  std::string Message;
+  raw_string_ostream Out;
+  Instruction *Instr;
+
+public:
+  Report(Instruction *I = nullptr) : Out(Message), Instr(I) {
+    Out << "loop not vectorized: ";
+  }
+
+  template <typename A> Report &operator<<(const A &Value) {
+    Out << Value;
+    return *this;
+  }
+
+  Instruction *getInstr() { return Instr; }
+
+  std::string &str() { return Out.str(); }
+  operator Twine() { return Out.str(); }
+};
 
 /// InnerLoopVectorizer vectorizes loops which contain only one basic
 /// block to a specified vectorization factor (VF).
@@ -148,25 +258,29 @@ class LoopVectorizationCostModel;
 class InnerLoopVectorizer {
 public:
   InnerLoopVectorizer(Loop *OrigLoop, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
-                      DominatorTree *DT, DataLayout *DL,
+                      DominatorTree *DT, const DataLayout *DL,
                       const TargetLibraryInfo *TLI, unsigned VecWidth,
                       unsigned UnrollFactor)
       : OrigLoop(OrigLoop), SE(SE), LI(LI), DT(DT), DL(DL), TLI(TLI),
-        VF(VecWidth), UF(UnrollFactor), Builder(SE->getContext()), Induction(0),
-        OldInduction(0), WidenMap(UnrollFactor) {}
+        VF(VecWidth), UF(UnrollFactor), Builder(SE->getContext()),
+        Induction(nullptr), OldInduction(nullptr), WidenMap(UnrollFactor),
+        Legal(nullptr) {}
 
   // Perform the actual loop widening (vectorization).
-  void vectorize(LoopVectorizationLegality *Legal) {
+  void vectorize(LoopVectorizationLegality *L) {
+    Legal = L;
     // Create a new empty loop. Unlink the old loop and connect the new one.
-    createEmptyLoop(Legal);
+    createEmptyLoop();
     // Widen each instruction in the old loop to a new one in the new loop.
     // Use the Legality module to find the induction and reduction variables.
-    vectorizeLoop(Legal);
+    vectorizeLoop();
     // Register the new loop and update the analysis passes.
     updateAnalysis();
   }
 
-private:
+  virtual ~InnerLoopVectorizer() {}
+
+protected:
   /// A small list of PHINodes.
   typedef SmallVector<PHINode*, 4> PhiVector;
   /// When we unroll loops we have multiple vector values for each scalar.
@@ -174,14 +288,34 @@ private:
   /// originated from one scalar instruction.
   typedef SmallVector<Value*, 2> VectorParts;
 
-  /// Add code that checks at runtime if the accessed arrays overlap.
-  /// Returns the comparator value or NULL if no check is needed.
-  Instruction *addRuntimeCheck(LoopVectorizationLegality *Legal,
-                               Instruction *Loc);
+  // When we if-convert we need create edge masks. We have to cache values so
+  // that we don't end up with exponential recursion/IR.
+  typedef DenseMap<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>,
+                   VectorParts> EdgeMaskCache;
+
+  /// \brief Add code that checks at runtime if the accessed arrays overlap.
+  ///
+  /// Returns a pair of instructions where the first element is the first
+  /// instruction generated in possibly a sequence of instructions and the
+  /// second value is the final comparator value or NULL if no check is needed.
+  std::pair<Instruction *, Instruction *> addRuntimeCheck(Instruction *Loc);
+
+  /// \brief Add checks for strides that where assumed to be 1.
+  ///
+  /// Returns the last check instruction and the first check instruction in the
+  /// pair as (first, last).
+  std::pair<Instruction *, Instruction *> addStrideCheck(Instruction *Loc);
+
   /// Create an empty loop, based on the loop ranges of the old loop.
-  void createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal);
+  void createEmptyLoop();
   /// Copy and widen the instructions from the old loop.
-  void vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal);
+  virtual void vectorizeLoop();
+
+  /// \brief The Loop exit block may have single value PHI nodes where the
+  /// incoming value is 'Undef'. While vectorizing we only handled real values
+  /// that were defined inside the loop. Here we fix the 'undef case'.
+  /// See PR14725.
+  void fixLCSSAPHIs();
 
   /// A helper function that computes the predicate of the block BB, assuming
   /// that the header block of the loop is set to True. It returns the *entry*
@@ -192,32 +326,39 @@ private:
   VectorParts createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst);
 
   /// A helper function to vectorize a single BB within the innermost loop.
-  void vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal, BasicBlock *BB,
-                            PhiVector *PV);
+  void vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV);
+
+  /// Vectorize a single PHINode in a block. This method handles the induction
+  /// variable canonicalization. It supports both VF = 1 for unrolled loops and
+  /// arbitrary length vectors.
+  void widenPHIInstruction(Instruction *PN, VectorParts &Entry,
+                           unsigned UF, unsigned VF, PhiVector *PV);
 
   /// Insert the new loop to the loop hierarchy and pass manager
   /// and update the analysis passes.
   void updateAnalysis();
 
   /// This instruction is un-vectorizable. Implement it as a sequence
-  /// of scalars.
-  void scalarizeInstruction(Instruction *Instr);
+  /// of scalars. If \p IfPredicateStore is true we need to 'hide' each
+  /// scalarized instruction behind an if block predicated on the control
+  /// dependence of the instruction.
+  virtual void scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
+                                    bool IfPredicateStore=false);
 
   /// Vectorize Load and Store instructions,
-  void vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
-                                  LoopVectorizationLegality *Legal);
+  virtual void vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr);
 
   /// Create a broadcast instruction. This method generates a broadcast
   /// instruction (shuffle) for loop invariant values and for the induction
   /// value. If this is the induction variable then we extend it to N, N+1, ...
   /// this is needed because each iteration in the loop corresponds to a SIMD
   /// element.
-  Value *getBroadcastInstrs(Value *V);
+  virtual Value *getBroadcastInstrs(Value *V);
 
   /// This function adds 0, 1, 2 ... to each vector element, starting at zero.
   /// If Negate is set then negative numbers are added e.g. (0, -1, -2, ...).
   /// The sequence starts at StartIndex.
-  Value *getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx, bool Negate);
+  virtual Value *getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx, bool Negate);
 
   /// When we go over instructions in the basic block we rely on previous
   /// values within the current basic block or on loop invariant values.
@@ -227,7 +368,7 @@ private:
   VectorParts &getVectorValue(Value *V);
 
   /// Generate a shuffle sequence that will reverse the vector Vec.
-  Value *reverseVector(Value *Vec);
+  virtual Value *reverseVector(Value *Vec);
 
   /// This is a helper class that holds the vectorizer state. It maps scalar
   /// instructions to vector instructions. When the code is 'unrolled' then
@@ -277,14 +418,18 @@ private:
   LoopInfo *LI;
   /// Dominator Tree.
   DominatorTree *DT;
+  /// Alias Analysis.
+  AliasAnalysis *AA;
   /// Data Layout.
-  DataLayout *DL;
+  const DataLayout *DL;
   /// Target Library Info.
   const TargetLibraryInfo *TLI;
 
   /// The vectorization SIMD factor to use. Each vector will have this many
   /// vector elements.
   unsigned VF;
+
+protected:
   /// The vectorization unroll factor to use. Each scalar is vectorized to this
   /// many different vector instructions.
   unsigned UF;
@@ -303,7 +448,7 @@ private:
   ///The ExitBlock of the scalar loop.
   BasicBlock *LoopExitBlock;
   ///The vector loop body.
-  BasicBlock *LoopVectorBody;
+  SmallVector<BasicBlock *, 4> LoopVectorBody;
   ///The scalar loop body.
   BasicBlock *LoopScalarBody;
   /// A list of all bypass blocks. The first block is the entry of the loop.
@@ -317,79 +462,101 @@ private:
   Value *ExtendedIdx;
   /// Maps scalars to widened vectors.
   ValueMap WidenMap;
-};
-
-/// \brief Check if conditionally executed loads are hoistable.
-///
-/// This class has two functions: isHoistableLoad and canHoistAllLoads.
-/// isHoistableLoad should be called on all load instructions that are executed
-/// conditionally. After all conditional loads are processed, the client should
-/// call canHoistAllLoads to determine if all of the conditional executed loads
-/// have an unconditional memory access to the same memory address in the loop.
-class LoadHoisting {
-  typedef SmallPtrSet<Value *, 8> MemorySet;
+  EdgeMaskCache MaskCache;
 
-  Loop *TheLoop;
-  DominatorTree *DT;
-  MemorySet CondLoadAddrSet;
+  LoopVectorizationLegality *Legal;
+};
 
+class InnerLoopUnroller : public InnerLoopVectorizer {
 public:
-  LoadHoisting(Loop *L, DominatorTree *D) : TheLoop(L), DT(D) {}
-
-  /// \brief Check if the instruction is a load with a identifiable address.
-  bool isHoistableLoad(Instruction *L);
+  InnerLoopUnroller(Loop *OrigLoop, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
+                    DominatorTree *DT, const DataLayout *DL,
+                    const TargetLibraryInfo *TLI, unsigned UnrollFactor) :
+    InnerLoopVectorizer(OrigLoop, SE, LI, DT, DL, TLI, 1, UnrollFactor) { }
 
-  /// \brief Check if all of the conditional loads are hoistable because there
-  /// exists an unconditional memory access to the same address in the loop.
-  bool canHoistAllLoads();
+private:
+  void scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
+                            bool IfPredicateStore = false) override;
+  void vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) override;
+  Value *getBroadcastInstrs(Value *V) override;
+  Value *getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx, bool Negate) override;
+  Value *reverseVector(Value *Vec) override;
 };
 
-bool LoadHoisting::isHoistableLoad(Instruction *L) {
-  LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(L);
-  if (!LI)
-    return false;
+/// \brief Look for a meaningful debug location on the instruction or it's
+/// operands.
+static Instruction *getDebugLocFromInstOrOperands(Instruction *I) {
+  if (!I)
+    return I;
 
-  CondLoadAddrSet.insert(LI->getPointerOperand());
-  return true;
-}
+  DebugLoc Empty;
+  if (I->getDebugLoc() != Empty)
+    return I;
 
-static void addMemAccesses(BasicBlock *BB, SmallPtrSet<Value *, 8> &Set) {
-  for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE; ++BI) {
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BI)) // Try a load.
-      Set.insert(LI->getPointerOperand());
-    else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BI)) // Try a store.
-      Set.insert(SI->getPointerOperand());
+  for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end(); OI != OE; ++OI) {
+    if (Instruction *OpInst = dyn_cast<Instruction>(*OI))
+      if (OpInst->getDebugLoc() != Empty)
+        return OpInst;
   }
-}
-
-bool LoadHoisting::canHoistAllLoads() {
-  // No conditional loads.
-  if (CondLoadAddrSet.empty())
-    return true;
 
-  MemorySet UncondMemAccesses;
-  std::vector<BasicBlock*> &LoopBlocks = TheLoop->getBlocksVector();
-  BasicBlock *LoopLatch = TheLoop->getLoopLatch();
+  return I;
+}
 
-  // Iterate over the unconditional blocks and collect memory access addresses.
-  for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i < e; ++i) {
-    BasicBlock *BB = LoopBlocks[i];
+/// \brief Set the debug location in the builder using the debug location in the
+/// instruction.
+static void setDebugLocFromInst(IRBuilder<> &B, const Value *Ptr) {
+  if (const Instruction *Inst = dyn_cast_or_null<Instruction>(Ptr))
+    B.SetCurrentDebugLocation(Inst->getDebugLoc());
+  else
+    B.SetCurrentDebugLocation(DebugLoc());
+}
 
-    // Ignore conditional blocks.
-    if (BB != LoopLatch && !DT->dominates(BB, LoopLatch))
+#ifndef NDEBUG
+/// \return string containing a file name and a line # for the given loop.
+static std::string getDebugLocString(const Loop *L) {
+  std::string Result;
+  if (L) {
+    raw_string_ostream OS(Result);
+    const DebugLoc LoopDbgLoc = L->getStartLoc();
+    if (!LoopDbgLoc.isUnknown())
+      LoopDbgLoc.print(L->getHeader()->getContext(), OS);
+    else
+      // Just print the module name.
+      OS << L->getHeader()->getParent()->getParent()->getModuleIdentifier();
+    OS.flush();
+  }
+  return Result;
+}
+#endif
+
+/// \brief Propagate known metadata from one instruction to another.
+static void propagateMetadata(Instruction *To, const Instruction *From) {
+  SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> Metadata;
+  From->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
+
+  for (auto M : Metadata) {
+    unsigned Kind = M.first;
+
+    // These are safe to transfer (this is safe for TBAA, even when we
+    // if-convert, because should that metadata have had a control dependency
+    // on the condition, and thus actually aliased with some other
+    // non-speculated memory access when the condition was false, this would be
+    // caught by the runtime overlap checks).
+    if (Kind != LLVMContext::MD_tbaa &&
+        Kind != LLVMContext::MD_alias_scope &&
+        Kind != LLVMContext::MD_noalias &&
+        Kind != LLVMContext::MD_fpmath)
       continue;
 
-    addMemAccesses(BB, UncondMemAccesses);
+    To->setMetadata(Kind, M.second);
   }
+}
 
-  // And make sure there is a matching unconditional access for every
-  // conditional load.
-  for (MemorySet::iterator MI = CondLoadAddrSet.begin(),
-       ME = CondLoadAddrSet.end(); MI != ME; ++MI)
-    if (!UncondMemAccesses.count(*MI))
-      return false;
-
-  return true;
+/// \brief Propagate known metadata from one instruction to a vector of others.
+static void propagateMetadata(SmallVectorImpl<Value *> &To, const Instruction *From) {
+  for (Value *V : To)
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+      propagateMetadata(I, From);
 }
 
 /// LoopVectorizationLegality checks if it is legal to vectorize a loop, and
@@ -407,12 +574,17 @@ bool LoadHoisting::canHoistAllLoads() {
 /// induction variable and the different reduction variables.
 class LoopVectorizationLegality {
 public:
-  LoopVectorizationLegality(Loop *L, ScalarEvolution *SE, DataLayout *DL,
-                            DominatorTree *DT, TargetTransformInfo* TTI,
-                            AliasAnalysis *AA, TargetLibraryInfo *TLI)
-      : TheLoop(L), SE(SE), DL(DL), DT(DT), TTI(TTI), AA(AA), TLI(TLI),
-        Induction(0), WidestIndTy(0), HasFunNoNaNAttr(false),
-        LoadSpeculation(L, DT) {}
+  unsigned NumLoads;
+  unsigned NumStores;
+  unsigned NumPredStores;
+
+  LoopVectorizationLegality(Loop *L, ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL,
+                            DominatorTree *DT, TargetLibraryInfo *TLI,
+                            AliasAnalysis *AA, Function *F)
+      : NumLoads(0), NumStores(0), NumPredStores(0), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL),
+        DT(DT), TLI(TLI), AA(AA), TheFunction(F), Induction(nullptr),
+        WidestIndTy(nullptr), HasFunNoNaNAttr(false), MaxSafeDepDistBytes(-1U) {
+  }
 
   /// This enum represents the kinds of reductions that we support.
   enum ReductionKind {
@@ -448,9 +620,9 @@ public:
     MRK_FloatMax
   };
 
-  /// This POD struct holds information about reduction variables.
+  /// This struct holds information about reduction variables.
   struct ReductionDescriptor {
-    ReductionDescriptor() : StartValue(0), LoopExitInstr(0),
+    ReductionDescriptor() : StartValue(nullptr), LoopExitInstr(nullptr),
       Kind(RK_NoReduction), MinMaxKind(MRK_Invalid) {}
 
     ReductionDescriptor(Value *Start, Instruction *Exit, ReductionKind K,
@@ -485,8 +657,8 @@ public:
     MinMaxReductionKind MinMaxKind;
   };
 
-  // This POD struct holds information about the memory runtime legality
-  // check that a group of pointers do not overlap.
+  /// This struct holds information about the memory runtime legality
+  /// check that a group of pointers do not overlap.
   struct RuntimePointerCheck {
     RuntimePointerCheck() : Need(false) {}
 
@@ -496,10 +668,14 @@ public:
       Pointers.clear();
       Starts.clear();
       Ends.clear();
+      IsWritePtr.clear();
+      DependencySetId.clear();
+      AliasSetId.clear();
     }
 
     /// Insert a pointer and calculate the start and end SCEVs.
-    void insert(ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr);
+    void insert(ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr,
+                unsigned DepSetId, unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides);
 
     /// This flag indicates if we need to add the runtime check.
     bool Need;
@@ -511,12 +687,17 @@ public:
     SmallVector<const SCEV*, 2> Ends;
     /// Holds the information if this pointer is used for writing to memory.
     SmallVector<bool, 2> IsWritePtr;
+    /// Holds the id of the set of pointers that could be dependent because of a
+    /// shared underlying object.
+    SmallVector<unsigned, 2> DependencySetId;
+    /// Holds the id of the disjoint alias set to which this pointer belongs.
+    SmallVector<unsigned, 2> AliasSetId;
   };
 
-  /// A POD for saving information about induction variables.
+  /// A struct for saving information about induction variables.
   struct InductionInfo {
     InductionInfo(Value *Start, InductionKind K) : StartValue(Start), IK(K) {}
-    InductionInfo() : StartValue(0), IK(IK_NoInduction) {}
+    InductionInfo() : StartValue(nullptr), IK(IK_NoInduction) {}
     /// Start value.
     TrackingVH<Value> StartValue;
     /// Induction kind.
@@ -531,11 +712,6 @@ public:
   /// induction descriptor.
   typedef MapVector<PHINode*, InductionInfo> InductionList;
 
-  /// Alias(Multi)Map stores the values (GEPs or underlying objects and their
-  /// respective Store/Load instruction(s) to calculate aliasing.
-  typedef MapVector<Value*, Instruction* > AliasMap;
-  typedef DenseMap<Value*, std::vector<Instruction*> > AliasMultiMap;
-
   /// Returns true if it is legal to vectorize this loop.
   /// This does not mean that it is profitable to vectorize this
   /// loop, only that it is legal to do so.
@@ -565,7 +741,7 @@ public:
   /// pointer itself is an induction variable.
   /// This check allows us to vectorize A[idx] into a wide load/store.
   /// Returns:
-  /// 0 - Stride is unknown or non consecutive.
+  /// 0 - Stride is unknown or non-consecutive.
   /// 1 - Address is consecutive.
   /// -1 - Address is consecutive, and decreasing.
   int isConsecutivePtr(Value *Ptr);
@@ -582,6 +758,16 @@ public:
   /// This function returns the identity element (or neutral element) for
   /// the operation K.
   static Constant *getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp);
+
+  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return MaxSafeDepDistBytes; }
+
+  bool hasStride(Value *V) { return StrideSet.count(V); }
+  bool mustCheckStrides() { return !StrideSet.empty(); }
+  SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator strides_begin() {
+    return StrideSet.begin();
+  }
+  SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator strides_end() { return StrideSet.end(); }
+
 private:
   /// Check if a single basic block loop is vectorizable.
   /// At this point we know that this is a loop with a constant trip count
@@ -602,8 +788,9 @@ private:
   void collectLoopUniforms();
 
   /// Return true if all of the instructions in the block can be speculatively
-  /// executed.
-  bool blockCanBePredicated(BasicBlock *BB);
+  /// executed. \p SafePtrs is a list of addresses that are known to be legal
+  /// and we know that we can read from them without segfault.
+  bool blockCanBePredicated(BasicBlock *BB, SmallPtrSetImpl<Value *> &SafePtrs);
 
   /// Returns True, if 'Phi' is the kind of reduction variable for type
   /// 'Kind'. If this is a reduction variable, it adds it to ReductionList.
@@ -622,31 +809,37 @@ private:
   /// Returns the induction kind of Phi. This function may return NoInduction
   /// if the PHI is not an induction variable.
   InductionKind isInductionVariable(PHINode *Phi);
-  /// Return true if can compute the address bounds of Ptr within the loop.
-  bool hasComputableBounds(Value *Ptr);
-  /// Return true if there is the chance of write reorder.
-  bool hasPossibleGlobalWriteReorder(Value *Object,
-                                     Instruction *Inst,
-                                     AliasMultiMap &WriteObjects,
-                                     unsigned MaxByteWidth);
-  /// Return the AA location for a load or a store.
-  AliasAnalysis::Location getLoadStoreLocation(Instruction *Inst);
 
+  /// \brief Collect memory access with loop invariant strides.
+  ///
+  /// Looks for accesses like "a[i * StrideA]" where "StrideA" is loop
+  /// invariant.
+  void collectStridedAcccess(Value *LoadOrStoreInst);
+
+  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
+  /// not vectorized.
+  void emitAnalysis(Report &Message) {
+    DebugLoc DL = TheLoop->getStartLoc();
+    if (Instruction *I = Message.getInstr())
+      DL = I->getDebugLoc();
+    emitOptimizationRemarkAnalysis(TheFunction->getContext(), DEBUG_TYPE,
+                                   *TheFunction, DL, Message.str());
+  }
 
   /// The loop that we evaluate.
   Loop *TheLoop;
   /// Scev analysis.
   ScalarEvolution *SE;
   /// DataLayout analysis.
-  DataLayout *DL;
+  const DataLayout *DL;
   /// Dominators.
   DominatorTree *DT;
-  /// Target Info.
-  TargetTransformInfo *TTI;
-  /// Alias Analysis.
-  AliasAnalysis *AA;
   /// Target Library Info.
   TargetLibraryInfo *TLI;
+  /// Alias analysis.
+  AliasAnalysis *AA;
+  /// Parent function
+  Function *TheFunction;
 
   //  ---  vectorization state --- //
 
@@ -674,8 +867,10 @@ private:
   /// Can we assume the absence of NaNs.
   bool HasFunNoNaNAttr;
 
-  /// Utility to determine whether loads can be speculated.
-  LoadHoisting LoadSpeculation;
+  unsigned MaxSafeDepDistBytes;
+
+  ValueToValueMap Strides;
+  SmallPtrSet<Value *, 8> StrideSet;
 };
 
 /// LoopVectorizationCostModel - estimates the expected speedups due to
@@ -690,8 +885,13 @@ public:
   LoopVectorizationCostModel(Loop *L, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
                              LoopVectorizationLegality *Legal,
                              const TargetTransformInfo &TTI,
-                             DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI)
-      : TheLoop(L), SE(SE), LI(LI), Legal(Legal), TTI(TTI), DL(DL), TLI(TLI) {}
+                             const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
+                             AssumptionTracker *AT, const Function *F,
+                             const LoopVectorizeHints *Hints)
+      : TheLoop(L), SE(SE), LI(LI), Legal(Legal), TTI(TTI), DL(DL), TLI(TLI),
+        TheFunction(F), Hints(Hints) {
+    CodeMetrics::collectEphemeralValues(L, AT, EphValues);
+  }
 
   /// Information about vectorization costs
   struct VectorizationFactor {
@@ -702,8 +902,7 @@ public:
   /// This method checks every power of two up to VF. If UserVF is not ZERO
   /// then this vectorization factor will be selected if vectorization is
   /// possible.
-  VectorizationFactor selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
-                                                unsigned UserVF);
+  VectorizationFactor selectVectorizationFactor(bool OptForSize);
 
   /// \return The size (in bits) of the widest type in the code that
   /// needs to be vectorized. We ignore values that remain scalar such as
@@ -715,8 +914,7 @@ public:
   /// based on register pressure and other parameters.
   /// VF and LoopCost are the selected vectorization factor and the cost of the
   /// selected VF.
-  unsigned selectUnrollFactor(bool OptForSize, unsigned UserUF, unsigned VF,
-                              unsigned LoopCost);
+  unsigned selectUnrollFactor(bool OptForSize, unsigned VF, unsigned LoopCost);
 
   /// \brief A struct that represents some properties of the register usage
   /// of a loop.
@@ -752,6 +950,19 @@ private:
   /// as a vector operation.
   bool isConsecutiveLoadOrStore(Instruction *I);
 
+  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
+  /// not vectorized.
+  void emitAnalysis(Report &Message) {
+    DebugLoc DL = TheLoop->getStartLoc();
+    if (Instruction *I = Message.getInstr())
+      DL = I->getDebugLoc();
+    emitOptimizationRemarkAnalysis(TheFunction->getContext(), DEBUG_TYPE,
+                                   *TheFunction, DL, Message.str());
+  }
+
+  /// Values used only by @llvm.assume calls.
+  SmallPtrSet<const Value *, 32> EphValues;
+
   /// The loop that we evaluate.
   Loop *TheLoop;
   /// Scev analysis.
@@ -763,108 +974,515 @@ private:
   /// Vector target information.
   const TargetTransformInfo &TTI;
   /// Target data layout information.
-  DataLayout *DL;
+  const DataLayout *DL;
   /// Target Library Info.
   const TargetLibraryInfo *TLI;
+  const Function *TheFunction;
+  // Loop Vectorize Hint.
+  const LoopVectorizeHints *Hints;
+};
+
+/// Utility class for getting and setting loop vectorizer hints in the form
+/// of loop metadata.
+/// This class keeps a number of loop annotations locally (as member variables)
+/// and can, upon request, write them back as metadata on the loop. It will
+/// initially scan the loop for existing metadata, and will update the local
+/// values based on information in the loop.
+/// We cannot write all values to metadata, as the mere presence of some info,
+/// for example 'force', means a decision has been made. So, we need to be
+/// careful NOT to add them if the user hasn't specifically asked so.
+class LoopVectorizeHints {
+  enum HintKind {
+    HK_WIDTH,
+    HK_UNROLL,
+    HK_FORCE
+  };
+
+  /// Hint - associates name and validation with the hint value.
+  struct Hint {
+    const char * Name;
+    unsigned Value; // This may have to change for non-numeric values.
+    HintKind Kind;
+
+    Hint(const char * Name, unsigned Value, HintKind Kind)
+      : Name(Name), Value(Value), Kind(Kind) { }
+
+    bool validate(unsigned Val) {
+      switch (Kind) {
+      case HK_WIDTH:
+        return isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxVectorWidth;
+      case HK_UNROLL:
+        return isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxInterleaveFactor;
+      case HK_FORCE:
+        return (Val <= 1);
+      }
+      return false;
+    }
+  };
+
+  /// Vectorization width.
+  Hint Width;
+  /// Vectorization interleave factor.
+  Hint Interleave;
+  /// Vectorization forced
+  Hint Force;
+
+  /// Return the loop metadata prefix.
+  static StringRef Prefix() { return "llvm.loop."; }
+
+public:
+  enum ForceKind {
+    FK_Undefined = -1, ///< Not selected.
+    FK_Disabled = 0,   ///< Forcing disabled.
+    FK_Enabled = 1,    ///< Forcing enabled.
+  };
+
+  LoopVectorizeHints(const Loop *L, bool DisableInterleaving)
+      : Width("vectorize.width", VectorizationFactor, HK_WIDTH),
+        Interleave("interleave.count", DisableInterleaving, HK_UNROLL),
+        Force("vectorize.enable", FK_Undefined, HK_FORCE),
+        TheLoop(L) {
+    // Populate values with existing loop metadata.
+    getHintsFromMetadata();
+
+    // force-vector-interleave overrides DisableInterleaving.
+    if (VectorizationInterleave.getNumOccurrences() > 0)
+      Interleave.Value = VectorizationInterleave;
+
+    DEBUG(if (DisableInterleaving && Interleave.Value == 1) dbgs()
+          << "LV: Interleaving disabled by the pass manager\n");
+  }
+
+  /// Mark the loop L as already vectorized by setting the width to 1.
+  void setAlreadyVectorized() {
+    Width.Value = Interleave.Value = 1;
+    Hint Hints[] = {Width, Interleave};
+    writeHintsToMetadata(Hints);
+  }
+
+  /// Dumps all the hint information.
+  std::string emitRemark() const {
+    Report R;
+    if (Force.Value == LoopVectorizeHints::FK_Disabled)
+      R << "vectorization is explicitly disabled";
+    else {
+      R << "use -Rpass-analysis=loop-vectorize for more info";
+      if (Force.Value == LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
+        R << " (Force=true";
+        if (Width.Value != 0)
+          R << ", Vector Width=" << Width.Value;
+        if (Interleave.Value != 0)
+          R << ", Interleave Count=" << Interleave.Value;
+        R << ")";
+      }
+    }
+
+    return R.str();
+  }
+
+  unsigned getWidth() const { return Width.Value; }
+  unsigned getInterleave() const { return Interleave.Value; }
+  enum ForceKind getForce() const { return (ForceKind)Force.Value; }
+
+private:
+  /// Find hints specified in the loop metadata and update local values.
+  void getHintsFromMetadata() {
+    MDNode *LoopID = TheLoop->getLoopID();
+    if (!LoopID)
+      return;
+
+    // First operand should refer to the loop id itself.
+    assert(LoopID->getNumOperands() > 0 && "requires at least one operand");
+    assert(LoopID->getOperand(0) == LoopID && "invalid loop id");
+
+    for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
+      const MDString *S = nullptr;
+      SmallVector<Value*, 4> Args;
+
+      // The expected hint is either a MDString or a MDNode with the first
+      // operand a MDString.
+      if (const MDNode *MD = dyn_cast<MDNode>(LoopID->getOperand(i))) {
+        if (!MD || MD->getNumOperands() == 0)
+          continue;
+        S = dyn_cast<MDString>(MD->getOperand(0));
+        for (unsigned i = 1, ie = MD->getNumOperands(); i < ie; ++i)
+          Args.push_back(MD->getOperand(i));
+      } else {
+        S = dyn_cast<MDString>(LoopID->getOperand(i));
+        assert(Args.size() == 0 && "too many arguments for MDString");
+      }
+
+      if (!S)
+        continue;
+
+      // Check if the hint starts with the loop metadata prefix.
+      StringRef Name = S->getString();
+      if (Args.size() == 1)
+        setHint(Name, Args[0]);
+    }
+  }
+
+  /// Checks string hint with one operand and set value if valid.
+  void setHint(StringRef Name, Value *Arg) {
+    if (!Name.startswith(Prefix()))
+      return;
+    Name = Name.substr(Prefix().size(), StringRef::npos);
+
+    const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Arg);
+    if (!C) return;
+    unsigned Val = C->getZExtValue();
+
+    Hint *Hints[] = {&Width, &Interleave, &Force};
+    for (auto H : Hints) {
+      if (Name == H->Name) {
+        if (H->validate(Val))
+          H->Value = Val;
+        else
+          DEBUG(dbgs() << "LV: ignoring invalid hint '" << Name << "'\n");
+        break;
+      }
+    }
+  }
+
+  /// Create a new hint from name / value pair.
+  MDNode *createHintMetadata(StringRef Name, unsigned V) const {
+    LLVMContext &Context = TheLoop->getHeader()->getContext();
+    Value *Vals[] = {MDString::get(Context, Name),
+                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), V)};
+    return MDNode::get(Context, Vals);
+  }
+
+  /// Matches metadata with hint name.
+  bool matchesHintMetadataName(MDNode *Node, ArrayRef<Hint> HintTypes) {
+    MDString* Name = dyn_cast<MDString>(Node->getOperand(0));
+    if (!Name)
+      return false;
+
+    for (auto H : HintTypes)
+      if (Name->getName().endswith(H.Name))
+        return true;
+    return false;
+  }
+
+  /// Sets current hints into loop metadata, keeping other values intact.
+  void writeHintsToMetadata(ArrayRef<Hint> HintTypes) {
+    if (HintTypes.size() == 0)
+      return;
+
+    // Reserve the first element to LoopID (see below).
+    SmallVector<Value*, 4> Vals(1);
+    // If the loop already has metadata, then ignore the existing operands.
+    MDNode *LoopID = TheLoop->getLoopID();
+    if (LoopID) {
+      for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
+        MDNode *Node = cast<MDNode>(LoopID->getOperand(i));
+        // If node in update list, ignore old value.
+        if (!matchesHintMetadataName(Node, HintTypes))
+          Vals.push_back(Node);
+      }
+    }
+
+    // Now, add the missing hints.
+    for (auto H : HintTypes)
+      Vals.push_back(
+          createHintMetadata(Twine(Prefix(), H.Name).str(), H.Value));
+
+    // Replace current metadata node with new one.
+    LLVMContext &Context = TheLoop->getHeader()->getContext();
+    MDNode *NewLoopID = MDNode::get(Context, Vals);
+    // Set operand 0 to refer to the loop id itself.
+    NewLoopID->replaceOperandWith(0, NewLoopID);
+
+    TheLoop->setLoopID(NewLoopID);
+    if (LoopID)
+      LoopID->replaceAllUsesWith(NewLoopID);
+    LoopID = NewLoopID;
+  }
+
+  /// The loop these hints belong to.
+  const Loop *TheLoop;
 };
 
+static void emitMissedWarning(Function *F, Loop *L,
+                              const LoopVectorizeHints &LH) {
+  emitOptimizationRemarkMissed(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                               L->getStartLoc(), LH.emitRemark());
+
+  if (LH.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
+    if (LH.getWidth() != 1)
+      emitLoopVectorizeWarning(
+          F->getContext(), *F, L->getStartLoc(),
+          "failed explicitly specified loop vectorization");
+    else if (LH.getInterleave() != 1)
+      emitLoopInterleaveWarning(
+          F->getContext(), *F, L->getStartLoc(),
+          "failed explicitly specified loop interleaving");
+  }
+}
+
+static void addInnerLoop(Loop &L, SmallVectorImpl<Loop *> &V) {
+  if (L.empty())
+    return V.push_back(&L);
+
+  for (Loop *InnerL : L)
+    addInnerLoop(*InnerL, V);
+}
+
 /// The LoopVectorize Pass.
-struct LoopVectorize : public LoopPass {
+struct LoopVectorize : public FunctionPass {
   /// Pass identification, replacement for typeid
   static char ID;
 
-  explicit LoopVectorize() : LoopPass(ID) {
+  explicit LoopVectorize(bool NoUnrolling = false, bool AlwaysVectorize = true)
+    : FunctionPass(ID),
+      DisableUnrolling(NoUnrolling),
+      AlwaysVectorize(AlwaysVectorize) {
     initializeLoopVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   }
 
   ScalarEvolution *SE;
-  DataLayout *DL;
+  const DataLayout *DL;
   LoopInfo *LI;
   TargetTransformInfo *TTI;
   DominatorTree *DT;
-  AliasAnalysis *AA;
+  BlockFrequencyInfo *BFI;
   TargetLibraryInfo *TLI;
+  AliasAnalysis *AA;
+  AssumptionTracker *AT;
+  bool DisableUnrolling;
+  bool AlwaysVectorize;
 
-  virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
-    // We only vectorize innermost loops.
-    if (!L->empty())
-      return false;
+  BlockFrequency ColdEntryFreq;
 
+  bool runOnFunction(Function &F) override {
     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
-    DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
+    DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+    DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
     LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
-    DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
-    AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
+    DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
+    BFI = &getAnalysis<BlockFrequencyInfo>();
     TLI = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfo>();
+    AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+    AT = &getAnalysis<AssumptionTracker>();
+
+    // Compute some weights outside of the loop over the loops. Compute this
+    // using a BranchProbability to re-use its scaling math.
+    const BranchProbability ColdProb(1, 5); // 20%
+    ColdEntryFreq = BlockFrequency(BFI->getEntryFreq()) * ColdProb;
+
+    // If the target claims to have no vector registers don't attempt
+    // vectorization.
+    if (!TTI->getNumberOfRegisters(true))
+      return false;
+
+    if (!DL) {
+      DEBUG(dbgs() << "\nLV: Not vectorizing " << F.getName()
+                   << ": Missing data layout\n");
+      return false;
+    }
+
+    // Build up a worklist of inner-loops to vectorize. This is necessary as
+    // the act of vectorizing or partially unrolling a loop creates new loops
+    // and can invalidate iterators across the loops.
+    SmallVector<Loop *, 8> Worklist;
+
+    for (Loop *L : *LI)
+      addInnerLoop(*L, Worklist);
+
+    LoopsAnalyzed += Worklist.size();
+
+    // Now walk the identified inner loops.
+    bool Changed = false;
+    while (!Worklist.empty())
+      Changed |= processLoop(Worklist.pop_back_val());
+
+    // Process each loop nest in the function.
+    return Changed;
+  }
+
+  bool processLoop(Loop *L) {
+    assert(L->empty() && "Only process inner loops.");
 
-    if (DL == NULL) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing because of missing data layout");
+#ifndef NDEBUG
+    const std::string DebugLocStr = getDebugLocString(L);
+#endif /* NDEBUG */
+
+    DEBUG(dbgs() << "\nLV: Checking a loop in \""
+                 << L->getHeader()->getParent()->getName() << "\" from "
+                 << DebugLocStr << "\n");
+
+    LoopVectorizeHints Hints(L, DisableUnrolling);
+
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Loop hints:"
+                 << " force="
+                 << (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Disabled
+                         ? "disabled"
+                         : (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled
+                                ? "enabled"
+                                : "?")) << " width=" << Hints.getWidth()
+                 << " unroll=" << Hints.getInterleave() << "\n");
+
+    // Function containing loop
+    Function *F = L->getHeader()->getParent();
+
+    // Looking at the diagnostic output is the only way to determine if a loop
+    // was vectorized (other than looking at the IR or machine code), so it
+    // is important to generate an optimization remark for each loop. Most of
+    // these messages are generated by emitOptimizationRemarkAnalysis. Remarks
+    // generated by emitOptimizationRemark and emitOptimizationRemarkMissed are
+    // less verbose reporting vectorized loops and unvectorized loops that may
+    // benefit from vectorization, respectively.
+
+    if (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Disabled) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: #pragma vectorize disable.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), Hints.emitRemark());
+      return false;
+    }
+
+    if (!AlwaysVectorize && Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: No #pragma vectorize enable.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), Hints.emitRemark());
+      return false;
+    }
+
+    if (Hints.getWidth() == 1 && Hints.getInterleave() == 1) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Disabled/already vectorized.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          "loop not vectorized: vector width and interleave count are "
+          "explicitly set to 1");
       return false;
     }
 
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Checking a loop in \"" <<
-          L->getHeader()->getParent()->getName() << "\"\n");
+    // Check the loop for a trip count threshold:
+    // do not vectorize loops with a tiny trip count.
+    const unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(L);
+    if (TC > 0u && TC < TinyTripCountVectorThreshold) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop with a very small trip count. "
+                   << "This loop is not worth vectorizing.");
+      if (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled)
+        DEBUG(dbgs() << " But vectorizing was explicitly forced.\n");
+      else {
+        DEBUG(dbgs() << "\n");
+        emitOptimizationRemarkAnalysis(
+            F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+            "vectorization is not beneficial and is not explicitly forced");
+        return false;
+      }
+    }
 
     // Check if it is legal to vectorize the loop.
-    LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DL, DT, TTI, AA, TLI);
+    LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DL, DT, TLI, AA, F);
     if (!LVL.canVectorize()) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing.\n");
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Cannot prove legality.\n");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
       return false;
     }
 
     // Use the cost model.
-    LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, DL, TLI);
+    LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, DL, TLI, AT, F,
+                                  &Hints);
 
     // Check the function attributes to find out if this function should be
     // optimized for size.
-    Function *F = L->getHeader()->getParent();
-    Attribute::AttrKind SzAttr = Attribute::OptimizeForSize;
-    Attribute::AttrKind FlAttr = Attribute::NoImplicitFloat;
-    unsigned FnIndex = AttributeSet::FunctionIndex;
-    bool OptForSize = F->getAttributes().hasAttribute(FnIndex, SzAttr);
-    bool NoFloat = F->getAttributes().hasAttribute(FnIndex, FlAttr);
+    bool OptForSize = Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
+                      F->hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
+
+    // Compute the weighted frequency of this loop being executed and see if it
+    // is less than 20% of the function entry baseline frequency. Note that we
+    // always have a canonical loop here because we think we *can* vectoriez.
+    // FIXME: This is hidden behind a flag due to pervasive problems with
+    // exactly what block frequency models.
+    if (LoopVectorizeWithBlockFrequency) {
+      BlockFrequency LoopEntryFreq = BFI->getBlockFreq(L->getLoopPreheader());
+      if (Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
+          LoopEntryFreq < ColdEntryFreq)
+        OptForSize = true;
+    }
 
-    if (NoFloat) {
+    // Check the function attributes to see if implicit floats are allowed.a
+    // FIXME: This check doesn't seem possibly correct -- what if the loop is
+    // an integer loop and the vector instructions selected are purely integer
+    // vector instructions?
+    if (F->hasFnAttribute(Attribute::NoImplicitFloat)) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize when the NoImplicitFloat"
             "attribute is used.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          "loop not vectorized due to NoImplicitFloat attribute");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
       return false;
     }
 
     // Select the optimal vectorization factor.
-    LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF;
-    VF = CM.selectVectorizationFactor(OptForSize, VectorizationFactor);
+    const LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF =
+        CM.selectVectorizationFactor(OptForSize);
+
     // Select the unroll factor.
-    unsigned UF = CM.selectUnrollFactor(OptForSize, VectorizationUnroll,
-                                        VF.Width, VF.Cost);
+    const unsigned UF =
+        CM.selectUnrollFactor(OptForSize, VF.Width, VF.Cost);
+
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop (" << VF.Width << ") in "
+                 << DebugLocStr << '\n');
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Unroll Factor is " << UF << '\n');
 
     if (VF.Width == 1) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial.\n");
-      return false;
-    }
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial\n");
+
+      if (UF == 1) {
+        emitOptimizationRemarkAnalysis(
+            F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+            "not beneficial to vectorize and user disabled interleaving");
+        return false;
+      }
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Trying to at least unroll the loops.\n");
 
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop ("<< VF.Width << ") in "<<
-          F->getParent()->getModuleIdentifier()<<"\n");
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Unroll Factor is " << UF << "\n");
+      // Report the unrolling decision.
+      emitOptimizationRemark(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+                             Twine("unrolled with interleaving factor " +
+                                   Twine(UF) +
+                                   " (vectorization not beneficial)"));
 
-    // If we decided that it is *legal* to vectorize the loop then do it.
-    InnerLoopVectorizer LB(L, SE, LI, DT, DL, TLI, VF.Width, UF);
-    LB.vectorize(&LVL);
+      // We decided not to vectorize, but we may want to unroll.
+
+      InnerLoopUnroller Unroller(L, SE, LI, DT, DL, TLI, UF);
+      Unroller.vectorize(&LVL);
+    } else {
+      // If we decided that it is *legal* to vectorize the loop then do it.
+      InnerLoopVectorizer LB(L, SE, LI, DT, DL, TLI, VF.Width, UF);
+      LB.vectorize(&LVL);
+      ++LoopsVectorized;
+
+      // Report the vectorization decision.
+      emitOptimizationRemark(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          Twine("vectorized loop (vectorization factor: ") + Twine(VF.Width) +
+              ", unrolling interleave factor: " + Twine(UF) + ")");
+    }
+
+    // Mark the loop as already vectorized to avoid vectorizing again.
+    Hints.setAlreadyVectorized();
 
     DEBUG(verifyFunction(*L->getHeader()->getParent()));
     return true;
   }
 
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    LoopPass::getAnalysisUsage(AU);
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AU.addRequired<AssumptionTracker>();
     AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
     AU.addRequiredID(LCSSAID);
-    AU.addRequired<DominatorTree>();
+    AU.addRequired<BlockFrequencyInfo>();
+    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
     AU.addRequired<LoopInfo>();
     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
+    AU.addRequired<AliasAnalysis>();
     AU.addPreserved<LoopInfo>();
-    AU.addPreserved<DominatorTree>();
+    AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
+    AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
   }
 
 };
@@ -876,41 +1494,81 @@ struct LoopVectorize : public LoopPass {
 // LoopVectorizationCostModel.
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-void
-LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck::insert(ScalarEvolution *SE,
-                                                       Loop *Lp, Value *Ptr,
-                                                       bool WritePtr) {
-  const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
+static Value *stripIntegerCast(Value *V) {
+  if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
+    if (CI->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy())
+      return CI->getOperand(0);
+  return V;
+}
+
+///\brief Replaces the symbolic stride in a pointer SCEV expression by one.
+///
+/// If \p OrigPtr is not null, use it to look up the stride value instead of
+/// \p Ptr.
+static const SCEV *replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
+                                             ValueToValueMap &PtrToStride,
+                                             Value *Ptr, Value *OrigPtr = nullptr) {
+
+  const SCEV *OrigSCEV = SE->getSCEV(Ptr);
+
+  // If there is an entry in the map return the SCEV of the pointer with the
+  // symbolic stride replaced by one.
+  ValueToValueMap::iterator SI = PtrToStride.find(OrigPtr ? OrigPtr : Ptr);
+  if (SI != PtrToStride.end()) {
+    Value *StrideVal = SI->second;
+
+    // Strip casts.
+    StrideVal = stripIntegerCast(StrideVal);
+
+    // Replace symbolic stride by one.
+    Value *One = ConstantInt::get(StrideVal->getType(), 1);
+    ValueToValueMap RewriteMap;
+    RewriteMap[StrideVal] = One;
+
+    const SCEV *ByOne =
+        SCEVParameterRewriter::rewrite(OrigSCEV, *SE, RewriteMap, true);
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Replacing SCEV: " << *OrigSCEV << " by: " << *ByOne
+                 << "\n");
+    return ByOne;
+  }
+
+  // Otherwise, just return the SCEV of the original pointer.
+  return SE->getSCEV(Ptr);
+}
+
+void LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck::insert(
+    ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr, unsigned DepSetId,
+    unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides) {
+  // Get the stride replaced scev.
+  const SCEV *Sc = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Sc);
   assert(AR && "Invalid addrec expression");
-  const SCEV *Ex = SE->getExitCount(Lp, Lp->getLoopLatch());
+  const SCEV *Ex = SE->getBackedgeTakenCount(Lp);
   const SCEV *ScEnd = AR->evaluateAtIteration(Ex, *SE);
   Pointers.push_back(Ptr);
   Starts.push_back(AR->getStart());
   Ends.push_back(ScEnd);
   IsWritePtr.push_back(WritePtr);
+  DependencySetId.push_back(DepSetId);
+  AliasSetId.push_back(ASId);
 }
 
 Value *InnerLoopVectorizer::getBroadcastInstrs(Value *V) {
-  // Save the current insertion location.
-  Instruction *Loc = Builder.GetInsertPoint();
-
   // We need to place the broadcast of invariant variables outside the loop.
   Instruction *Instr = dyn_cast<Instruction>(V);
-  bool NewInstr = (Instr && Instr->getParent() == LoopVectorBody);
+  bool NewInstr =
+      (Instr && std::find(LoopVectorBody.begin(), LoopVectorBody.end(),
+                          Instr->getParent()) != LoopVectorBody.end());
   bool Invariant = OrigLoop->isLoopInvariant(V) && !NewInstr;
 
   // Place the code for broadcasting invariant variables in the new preheader.
+  IRBuilder<>::InsertPointGuard Guard(Builder);
   if (Invariant)
     Builder.SetInsertPoint(LoopVectorPreHeader->getTerminator());
 
   // Broadcast the scalar into all locations in the vector.
   Value *Shuf = Builder.CreateVectorSplat(VF, V, "broadcast");
 
-  // Restore the builder insertion point.
-  if (Invariant)
-    Builder.SetInsertPoint(Loc);
-
   return Shuf;
 }
 
@@ -937,10 +1595,35 @@ Value *InnerLoopVectorizer::getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx,
   return Builder.CreateAdd(Val, Cv, "induction");
 }
 
+/// \brief Find the operand of the GEP that should be checked for consecutive
+/// stores. This ignores trailing indices that have no effect on the final
+/// pointer.
+static unsigned getGEPInductionOperand(const DataLayout *DL,
+                                       const GetElementPtrInst *Gep) {
+  unsigned LastOperand = Gep->getNumOperands() - 1;
+  unsigned GEPAllocSize = DL->getTypeAllocSize(
+      cast<PointerType>(Gep->getType()->getScalarType())->getElementType());
+
+  // Walk backwards and try to peel off zeros.
+  while (LastOperand > 1 && match(Gep->getOperand(LastOperand), m_Zero())) {
+    // Find the type we're currently indexing into.
+    gep_type_iterator GEPTI = gep_type_begin(Gep);
+    std::advance(GEPTI, LastOperand - 1);
+
+    // If it's a type with the same allocation size as the result of the GEP we
+    // can peel off the zero index.
+    if (DL->getTypeAllocSize(*GEPTI) != GEPAllocSize)
+      break;
+    --LastOperand;
+  }
+
+  return LastOperand;
+}
+
 int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
-  assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected non ptr");
+  assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
   // Make sure that the pointer does not point to structs.
-  if (cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isAggregateType())
+  if (Ptr->getType()->getPointerElementType()->isAggregateType())
     return 0;
 
   // If this value is a pointer induction variable we know it is consecutive.
@@ -958,8 +1641,6 @@ int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
     return 0;
 
   unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
-  Value *LastIndex = Gep->getOperand(NumOperands - 1);
-
   Value *GpPtr = Gep->getPointerOperand();
   // If this GEP value is a consecutive pointer induction variable and all of
   // the indices are constant then we know it is consecutive. We can
@@ -983,14 +1664,38 @@ int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
       return -1;
   }
 
-  // Check that all of the gep indices are uniform except for the last.
-  for (unsigned i = 0; i < NumOperands - 1; ++i)
-    if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
+  unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(DL, Gep);
+
+  // Check that all of the gep indices are uniform except for our induction
+  // operand.
+  for (unsigned i = 0; i != NumOperands; ++i)
+    if (i != InductionOperand &&
+        !SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
       return 0;
 
-  // We can emit wide load/stores only if the last index is the induction
-  // variable.
-  const SCEV *Last = SE->getSCEV(LastIndex);
+  // We can emit wide load/stores only if the last non-zero index is the
+  // induction variable.
+  const SCEV *Last = nullptr;
+  if (!Strides.count(Gep))
+    Last = SE->getSCEV(Gep->getOperand(InductionOperand));
+  else {
+    // Because of the multiplication by a stride we can have a s/zext cast.
+    // We are going to replace this stride by 1 so the cast is safe to ignore.
+    //
+    //  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %entry ], [ %indvars.iv.next, %for.body ]
+    //  %0 = trunc i64 %indvars.iv to i32
+    //  %mul = mul i32 %0, %Stride1
+    //  %idxprom = zext i32 %mul to i64  << Safe cast.
+    //  %arrayidx = getelementptr inbounds i32* %B, i64 %idxprom
+    //
+    Last = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides,
+                                     Gep->getOperand(InductionOperand), Gep);
+    if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(Last))
+      Last =
+          (C->getSCEVType() == scSignExtend || C->getSCEVType() == scZeroExtend)
+              ? C->getOperand()
+              : Last;
+  }
   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Last)) {
     const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
 
@@ -1014,6 +1719,10 @@ InnerLoopVectorizer::getVectorValue(Value *V) {
   assert(V != Induction && "The new induction variable should not be used.");
   assert(!V->getType()->isVectorTy() && "Can't widen a vector");
 
+  // If we have a stride that is replaced by one, do it here.
+  if (Legal->hasStride(V))
+    V = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
+
   // If we have this scalar in the map, return it.
   if (WidenMap.has(V))
     return WidenMap.get(V);
@@ -1035,9 +1744,7 @@ Value *InnerLoopVectorizer::reverseVector(Value *Vec) {
                                      "reverse");
 }
 
-
-void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
-                                             LoopVectorizationLegality *Legal) {
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) {
   // Attempt to issue a wide load.
   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Instr);
   StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Instr);
@@ -1048,14 +1755,21 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
   Type *DataTy = VectorType::get(ScalarDataTy, VF);
   Value *Ptr = LI ? LI->getPointerOperand() : SI->getPointerOperand();
   unsigned Alignment = LI ? LI->getAlignment() : SI->getAlignment();
-
+  // An alignment of 0 means target abi alignment. We need to use the scalar's
+  // target abi alignment in such a case.
+  if (!Alignment)
+    Alignment = DL->getABITypeAlignment(ScalarDataTy);
+  unsigned AddressSpace = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
   unsigned ScalarAllocatedSize = DL->getTypeAllocSize(ScalarDataTy);
   unsigned VectorElementSize = DL->getTypeStoreSize(DataTy)/VF;
 
+  if (SI && Legal->blockNeedsPredication(SI->getParent()))
+    return scalarizeInstruction(Instr, true);
+
   if (ScalarAllocatedSize != VectorElementSize)
     return scalarizeInstruction(Instr);
 
-  // If the pointer is loop invariant or if it is non consecutive,
+  // If the pointer is loop invariant or if it is non-consecutive,
   // scalarize the load.
   int ConsecutiveStride = Legal->isConsecutivePtr(Ptr);
   bool Reverse = ConsecutiveStride < 0;
@@ -1069,6 +1783,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
   // Handle consecutive loads/stores.
   GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
   if (Gep && Legal->isInductionVariable(Gep->getPointerOperand())) {
+    setDebugLocFromInst(Builder, Gep);
     Value *PtrOperand = Gep->getPointerOperand();
     Value *FirstBasePtr = getVectorValue(PtrOperand)[0];
     FirstBasePtr = Builder.CreateExtractElement(FirstBasePtr, Zero);
@@ -1079,26 +1794,40 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
     Gep2->setName("gep.indvar.base");
     Ptr = Builder.Insert(Gep2);
   } else if (Gep) {
+    setDebugLocFromInst(Builder, Gep);
     assert(SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getPointerOperand()),
                                OrigLoop) && "Base ptr must be invariant");
 
     // The last index does not have to be the induction. It can be
     // consecutive and be a function of the index. For example A[I+1];
     unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
-
-    Value *LastGepOperand = Gep->getOperand(NumOperands - 1);
-    VectorParts &GEPParts = getVectorValue(LastGepOperand);
-    Value *LastIndex = GEPParts[0];
-    LastIndex = Builder.CreateExtractElement(LastIndex, Zero);
-
+    unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(DL, Gep);
     // Create the new GEP with the new induction variable.
     GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
-    Gep2->setOperand(NumOperands - 1, LastIndex);
-    Gep2->setName("gep.indvar.idx");
+
+    for (unsigned i = 0; i < NumOperands; ++i) {
+      Value *GepOperand = Gep->getOperand(i);
+      Instruction *GepOperandInst = dyn_cast<Instruction>(GepOperand);
+
+      // Update last index or loop invariant instruction anchored in loop.
+      if (i == InductionOperand ||
+          (GepOperandInst && OrigLoop->contains(GepOperandInst))) {
+        assert((i == InductionOperand ||
+               SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(GepOperandInst), OrigLoop)) &&
+               "Must be last index or loop invariant");
+
+        VectorParts &GEPParts = getVectorValue(GepOperand);
+        Value *Index = GEPParts[0];
+        Index = Builder.CreateExtractElement(Index, Zero);
+        Gep2->setOperand(i, Index);
+        Gep2->setName("gep.indvar.idx");
+      }
+    }
     Ptr = Builder.Insert(Gep2);
   } else {
     // Use the induction element ptr.
     assert(isa<PHINode>(Ptr) && "Invalid induction ptr");
+    setDebugLocFromInst(Builder, Ptr);
     VectorParts &PtrVal = getVectorValue(Ptr);
     Ptr = Builder.CreateExtractElement(PtrVal[0], Zero);
   }
@@ -1107,8 +1836,11 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
   if (SI) {
     assert(!Legal->isUniform(SI->getPointerOperand()) &&
            "We do not allow storing to uniform addresses");
+    setDebugLocFromInst(Builder, SI);
+    // We don't want to update the value in the map as it might be used in
+    // another expression. So don't use a reference type for "StoredVal".
+    VectorParts StoredVal = getVectorValue(SI->getValueOperand());
 
-    VectorParts &StoredVal = getVectorValue(SI->getValueOperand());
     for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
       // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
       Value *PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
@@ -1123,11 +1855,18 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
         PartPtr = Builder.CreateGEP(PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
       }
 
-      Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr, DataTy->getPointerTo());
-      Builder.CreateStore(StoredVal[Part], VecPtr)->setAlignment(Alignment);
+      Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
+                                            DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
+      StoreInst *NewSI =
+        Builder.CreateAlignedStore(StoredVal[Part], VecPtr, Alignment);
+      propagateMetadata(NewSI, SI);
     }
+    return;
   }
 
+  // Handle loads.
+  assert(LI && "Must have a load instruction");
+  setDebugLocFromInst(Builder, LI);
   for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
     // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
     Value *PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
@@ -1139,18 +1878,21 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
       PartPtr = Builder.CreateGEP(PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
     }
 
-    Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr, DataTy->getPointerTo());
-    Value *LI = Builder.CreateLoad(VecPtr, "wide.load");
-    cast<LoadInst>(LI)->setAlignment(Alignment);
-    Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(LI) :  LI;
+    Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
+                                          DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
+    LoadInst *NewLI = Builder.CreateAlignedLoad(VecPtr, Alignment, "wide.load");
+    propagateMetadata(NewLI, LI);
+    Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(NewLI) :  NewLI;
   }
 }
 
-void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr) {
+void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr, bool IfPredicateStore) {
   assert(!Instr->getType()->isAggregateType() && "Can't handle vectors");
   // Holds vector parameters or scalars, in case of uniform vals.
   SmallVector<VectorParts, 4> Params;
 
+  setDebugLocFromInst(Builder, Instr);
+
   // Find all of the vectorized parameters.
   for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
     Value *SrcOp = Instr->getOperand(op);
@@ -1184,19 +1926,47 @@ void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr) {
   // Does this instruction return a value ?
   bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
 
-  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? 0 :
+  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? nullptr :
     UndefValue::get(VectorType::get(Instr->getType(), VF));
   // Create a new entry in the WidenMap and initialize it to Undef or Null.
   VectorParts &VecResults = WidenMap.splat(Instr, UndefVec);
 
+  Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BasicBlock *IfBlock = Builder.GetInsertBlock();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+
+  VectorParts Cond;
+  Loop *VectorLp = nullptr;
+  if (IfPredicateStore) {
+    assert(Instr->getParent()->getSinglePredecessor() &&
+           "Only support single predecessor blocks");
+    Cond = createEdgeMask(Instr->getParent()->getSinglePredecessor(),
+                          Instr->getParent());
+    VectorLp = LI->getLoopFor(IfBlock);
+    assert(VectorLp && "Must have a loop for this block");
+  }
+
   // For each vector unroll 'part':
   for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
     // For each scalar that we create:
     for (unsigned Width = 0; Width < VF; ++Width) {
+
+      // Start if-block.
+      Value *Cmp = nullptr;
+      if (IfPredicateStore) {
+        Cmp = Builder.CreateExtractElement(Cond[Part], Builder.getInt32(Width));
+        Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Cmp, ConstantInt::get(Cmp->getType(), 1));
+        CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
+        LoopVectorBody.push_back(CondBlock);
+        VectorLp->addBasicBlockToLoop(CondBlock, LI->getBase());
+        // Update Builder with newly created basic block.
+        Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+      }
+
       Instruction *Cloned = Instr->clone();
       if (!IsVoidRetTy)
         Cloned->setName(Instr->getName() + ".cloned");
-      // Replace the operands of the cloned instrucions with extracted scalars.
+      // Replace the operands of the cloned instructions with extracted scalars.
       for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
         Value *Op = Params[op][Part];
         // Param is a vector. Need to extract the right lane.
@@ -1213,28 +1983,83 @@ void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr) {
       if (!IsVoidRetTy)
         VecResults[Part] = Builder.CreateInsertElement(VecResults[Part], Cloned,
                                                        Builder.getInt32(Width));
+      // End if-block.
+      if (IfPredicateStore) {
+         BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+         LoopVectorBody.push_back(NewIfBlock);
+         VectorLp->addBasicBlockToLoop(NewIfBlock, LI->getBase());
+         Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+         Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+         BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+         OldBr->eraseFromParent();
+         IfBlock = NewIfBlock;
+      }
     }
   }
 }
 
-Instruction *
-InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(LoopVectorizationLegality *Legal,
-                                     Instruction *Loc) {
+static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
+                                 Instruction *Loc) {
+  if (FirstInst)
+    return FirstInst;
+  if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+    return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : nullptr;
+  return nullptr;
+}
+
+std::pair<Instruction *, Instruction *>
+InnerLoopVectorizer::addStrideCheck(Instruction *Loc) {
+  Instruction *tnullptr = nullptr;
+  if (!Legal->mustCheckStrides())
+    return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
+
+  IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
+
+  // Emit checks.
+  Value *Check = nullptr;
+  Instruction *FirstInst = nullptr;
+  for (SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator SI = Legal->strides_begin(),
+                                         SE = Legal->strides_end();
+       SI != SE; ++SI) {
+    Value *Ptr = stripIntegerCast(*SI);
+    Value *C = ChkBuilder.CreateICmpNE(Ptr, ConstantInt::get(Ptr->getType(), 1),
+                                       "stride.chk");
+    // Store the first instruction we create.
+    FirstInst = getFirstInst(FirstInst, C, Loc);
+    if (Check)
+      Check = ChkBuilder.CreateOr(Check, C);
+    else
+      Check = C;
+  }
+
+  // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
+  // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
+  // the block.
+  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
+  Instruction *TheCheck =
+      BinaryOperator::CreateAnd(Check, ConstantInt::getTrue(Ctx));
+  ChkBuilder.Insert(TheCheck, "stride.not.one");
+  FirstInst = getFirstInst(FirstInst, TheCheck, Loc);
+
+  return std::make_pair(FirstInst, TheCheck);
+}
+
+std::pair<Instruction *, Instruction *>
+InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(Instruction *Loc) {
   LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck *PtrRtCheck =
   Legal->getRuntimePointerCheck();
 
+  Instruction *tnullptr = nullptr;
   if (!PtrRtCheck->Need)
-    return NULL;
+    return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
 
-  Instruction *MemoryRuntimeCheck = 0;
   unsigned NumPointers = PtrRtCheck->Pointers.size();
-  SmallVector<Value* , 2> Starts;
-  SmallVector<Value* , 2> Ends;
+  SmallVector<TrackingVH<Value> , 2> Starts;
+  SmallVector<TrackingVH<Value> , 2> Ends;
 
+  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
   SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
-
-  // Use this type for pointer arithmetic.
-  Type* PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Loc->getContext(), 0);
+  Instruction *FirstInst = nullptr;
 
   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
     Value *Ptr = PtrRtCheck->Pointers[i];
@@ -1246,7 +2071,11 @@ InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(LoopVectorizationLegality *Legal,
       Starts.push_back(Ptr);
       Ends.push_back(Ptr);
     } else {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Adding RT check for range:" << *Ptr <<"\n");
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Adding RT check for range:" << *Ptr << '\n');
+      unsigned AS = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
+
+      // Use this type for pointer arithmetic.
+      Type *PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS);
 
       Value *Start = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck->Starts[i], PtrArithTy, Loc);
       Value *End = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck->Ends[i], PtrArithTy, Loc);
@@ -1256,53 +2085,84 @@ InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(LoopVectorizationLegality *Legal,
   }
 
   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
-
+  // Our instructions might fold to a constant.
+  Value *MemoryRuntimeCheck = nullptr;
   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
     for (unsigned j = i+1; j < NumPointers; ++j) {
       // No need to check if two readonly pointers intersect.
       if (!PtrRtCheck->IsWritePtr[i] && !PtrRtCheck->IsWritePtr[j])
         continue;
 
-      Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy, "bc");
-      Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy, "bc");
-      Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy, "bc");
-      Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy, "bc");
+      // Only need to check pointers between two different dependency sets.
+      if (PtrRtCheck->DependencySetId[i] == PtrRtCheck->DependencySetId[j])
+       continue;
+      // Only need to check pointers in the same alias set.
+      if (PtrRtCheck->AliasSetId[i] != PtrRtCheck->AliasSetId[j])
+        continue;
+
+      unsigned AS0 = Starts[i]->getType()->getPointerAddressSpace();
+      unsigned AS1 = Starts[j]->getType()->getPointerAddressSpace();
+
+      assert((AS0 == Ends[j]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
+             (AS1 == Ends[i]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
+             "Trying to bounds check pointers with different address spaces");
+
+      Type *PtrArithTy0 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS0);
+      Type *PtrArithTy1 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS1);
+
+      Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy0, "bc");
+      Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy1, "bc");
+      Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy1, "bc");
+      Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy0, "bc");
 
       Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
+      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp0, Loc);
       Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
+      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp1, Loc);
       Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
-      if (MemoryRuntimeCheck)
+      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
+      if (MemoryRuntimeCheck) {
         IsConflict = ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict,
                                          "conflict.rdx");
-
-      MemoryRuntimeCheck = cast<Instruction>(IsConflict);
+        FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
+      }
+      MemoryRuntimeCheck = IsConflict;
     }
   }
 
-  return MemoryRuntimeCheck;
+  // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
+  // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
+  // the block.
+  Instruction *Check = BinaryOperator::CreateAnd(MemoryRuntimeCheck,
+                                                 ConstantInt::getTrue(Ctx));
+  ChkBuilder.Insert(Check, "memcheck.conflict");
+  FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Check, Loc);
+  return std::make_pair(FirstInst, Check);
 }
 
-void
-InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
+void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
   /*
    In this function we generate a new loop. The new loop will contain
    the vectorized instructions while the old loop will continue to run the
    scalar remainder.
 
-       [ ] <-- vector loop bypass (may consist of multiple blocks).
-     /  |
-    /   v
-   |   [ ]     <-- vector pre header.
-   |    |
-   |    v
-   |   [  ] \
-   |   [  ]_|   <-- vector loop.
-   |    |
-    \   v
-      >[ ]   <--- middle-block.
-     /  |
-    /   v
-   |   [ ]     <--- new preheader.
+       [ ] <-- Back-edge taken count overflow check.
+    /   |
+   /    v
+  |    [ ] <-- vector loop bypass (may consist of multiple blocks).
+  |  /  |
+  | /   v
+  ||   [ ]     <-- vector pre header.
+  ||    |
+  ||    v
+  ||   [  ] \
+  ||   [  ]_|   <-- vector loop.
+  ||    |
+  | \   v
+  |   >[ ]   <--- middle-block.
+  |  /  |
+  | /   v
+  -|- >[ ]     <--- new preheader.
    |    |
    |    v
    |   [ ] \
@@ -1316,13 +2176,9 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   BasicBlock *OldBasicBlock = OrigLoop->getHeader();
   BasicBlock *BypassBlock = OrigLoop->getLoopPreheader();
   BasicBlock *ExitBlock = OrigLoop->getExitBlock();
+  assert(BypassBlock && "Invalid loop structure");
   assert(ExitBlock && "Must have an exit block");
 
-  // Mark the old scalar loop with metadata that tells us not to vectorize this
-  // loop again if we run into it.
-  MDNode *MD = MDNode::get(OldBasicBlock->getContext(), None);
-  OldBasicBlock->getTerminator()->setMetadata(AlreadyVectorizedMDName, MD);
-
   // Some loops have a single integer induction variable, while other loops
   // don't. One example is c++ iterators that often have multiple pointer
   // induction variables. In the code below we also support a case where we
@@ -1331,20 +2187,42 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   Type *IdxTy = Legal->getWidestInductionType();
 
   // Find the loop boundaries.
-  const SCEV *ExitCount = SE->getExitCount(OrigLoop, OrigLoop->getLoopLatch());
+  const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(OrigLoop);
   assert(ExitCount != SE->getCouldNotCompute() && "Invalid loop count");
 
+  // The exit count might have the type of i64 while the phi is i32. This can
+  // happen if we have an induction variable that is sign extended before the
+  // compare. The only way that we get a backedge taken count is that the
+  // induction variable was signed and as such will not overflow. In such a case
+  // truncation is legal.
+  if (ExitCount->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
+      IdxTy->getPrimitiveSizeInBits())
+    ExitCount = SE->getTruncateOrNoop(ExitCount, IdxTy);
+
+  const SCEV *BackedgeTakeCount = SE->getNoopOrZeroExtend(ExitCount, IdxTy);
   // Get the total trip count from the count by adding 1.
-  ExitCount = SE->getAddExpr(ExitCount,
-                             SE->getConstant(ExitCount->getType(), 1));
+  ExitCount = SE->getAddExpr(BackedgeTakeCount,
+                             SE->getConstant(BackedgeTakeCount->getType(), 1));
 
   // Expand the trip count and place the new instructions in the preheader.
   // Notice that the pre-header does not change, only the loop body.
   SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
 
-  // Count holds the overall loop count (N).
-  Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
-                                   BypassBlock->getTerminator());
+  // We need to test whether the backedge-taken count is uint##_max. Adding one
+  // to it will cause overflow and an incorrect loop trip count in the vector
+  // body. In case of overflow we want to directly jump to the scalar remainder
+  // loop.
+  Value *BackedgeCount =
+      Exp.expandCodeFor(BackedgeTakeCount, BackedgeTakeCount->getType(),
+                        BypassBlock->getTerminator());
+  if (BackedgeCount->getType()->isPointerTy())
+    BackedgeCount = CastInst::CreatePointerCast(BackedgeCount, IdxTy,
+                                                "backedge.ptrcnt.to.int",
+                                                BypassBlock->getTerminator());
+  Instruction *CheckBCOverflow =
+      CmpInst::Create(Instruction::ICmp, CmpInst::ICMP_EQ, BackedgeCount,
+                      Constant::getAllOnesValue(BackedgeCount->getType()),
+                      "backedge.overflow", BypassBlock->getTerminator());
 
   // The loop index does not have to start at Zero. Find the original start
   // value from the induction PHI node. If we don't have an induction variable
@@ -1355,7 +2233,18 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
                        IdxTy):
     ConstantInt::get(IdxTy, 0);
 
-  assert(BypassBlock && "Invalid loop structure");
+  // We need an instruction to anchor the overflow check on. StartIdx needs to
+  // be defined before the overflow check branch. Because the scalar preheader
+  // is going to merge the start index and so the overflow branch block needs to
+  // contain a definition of the start index.
+  Instruction *OverflowCheckAnchor = BinaryOperator::CreateAdd(
+      StartIdx, ConstantInt::get(IdxTy, 0), "overflow.check.anchor",
+      BypassBlock->getTerminator());
+
+  // Count holds the overall loop count (N).
+  Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
+                                   BypassBlock->getTerminator());
+
   LoopBypassBlocks.push_back(BypassBlock);
 
   // Split the single block loop into the two loop structure described above.
@@ -1368,11 +2257,28 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   BasicBlock *ScalarPH =
   MiddleBlock->splitBasicBlock(MiddleBlock->getTerminator(), "scalar.ph");
 
+  // Create and register the new vector loop.
+  Loop* Lp = new Loop();
+  Loop *ParentLoop = OrigLoop->getParentLoop();
+
+  // Insert the new loop into the loop nest and register the new basic blocks
+  // before calling any utilities such as SCEV that require valid LoopInfo.
+  if (ParentLoop) {
+    ParentLoop->addChildLoop(Lp);
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(ScalarPH, LI->getBase());
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(VectorPH, LI->getBase());
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(MiddleBlock, LI->getBase());
+  } else {
+    LI->addTopLevelLoop(Lp);
+  }
+  Lp->addBasicBlockToLoop(VecBody, LI->getBase());
+
   // Use this IR builder to create the loop instructions (Phi, Br, Cmp)
   // inside the loop.
-  Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstInsertionPt());
+  Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstNonPHI());
 
   // Generate the induction variable.
+  setDebugLocFromInst(Builder, getDebugLocFromInstOrOperands(OldInduction));
   Induction = Builder.CreatePHI(IdxTy, 2, "index");
   // The loop step is equal to the vectorization factor (num of SIMD elements)
   // times the unroll factor (num of SIMD instructions).
@@ -1381,6 +2287,8 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   // This is the IR builder that we use to add all of the logic for bypassing
   // the new vector loop.
   IRBuilder<> BypassBuilder(BypassBlock->getTerminator());
+  setDebugLocFromInst(BypassBuilder,
+                      getDebugLocFromInstOrOperands(OldInduction));
 
   // We may need to extend the index in case there is a type mismatch.
   // We know that the count starts at zero and does not overflow.
@@ -1405,25 +2313,69 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
 
   // Now, compare the new count to zero. If it is zero skip the vector loop and
   // jump to the scalar loop.
-  Value *Cmp = BypassBuilder.CreateICmpEQ(IdxEndRoundDown, StartIdx,
-                                          "cmp.zero");
+  Value *Cmp =
+      BypassBuilder.CreateICmpEQ(IdxEndRoundDown, StartIdx, "cmp.zero");
 
   BasicBlock *LastBypassBlock = BypassBlock;
 
+  // Generate code to check that the loops trip count that we computed by adding
+  // one to the backedge-taken count will not overflow.
+  {
+    auto PastOverflowCheck =
+        std::next(BasicBlock::iterator(OverflowCheckAnchor));
+    BasicBlock *CheckBlock =
+      LastBypassBlock->splitBasicBlock(PastOverflowCheck, "overflow.checked");
+    if (ParentLoop)
+      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, LI->getBase());
+    LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
+    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(ScalarPH, CheckBlock, CheckBCOverflow, OldTerm);
+    OldTerm->eraseFromParent();
+    LastBypassBlock = CheckBlock;
+  }
+
+  // Generate the code to check that the strides we assumed to be one are really
+  // one. We want the new basic block to start at the first instruction in a
+  // sequence of instructions that form a check.
+  Instruction *StrideCheck;
+  Instruction *FirstCheckInst;
+  std::tie(FirstCheckInst, StrideCheck) =
+      addStrideCheck(LastBypassBlock->getTerminator());
+  if (StrideCheck) {
+    // Create a new block containing the stride check.
+    BasicBlock *CheckBlock =
+        LastBypassBlock->splitBasicBlock(FirstCheckInst, "vector.stridecheck");
+    if (ParentLoop)
+      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, LI->getBase());
+    LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
+
+    // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
+    // for the "few elements case".
+    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(MiddleBlock, CheckBlock, Cmp, OldTerm);
+    OldTerm->eraseFromParent();
+
+    Cmp = StrideCheck;
+    LastBypassBlock = CheckBlock;
+  }
+
   // Generate the code that checks in runtime if arrays overlap. We put the
   // checks into a separate block to make the more common case of few elements
   // faster.
-  Instruction *MemRuntimeCheck = addRuntimeCheck(Legal,
-                                                 BypassBlock->getTerminator());
+  Instruction *MemRuntimeCheck;
+  std::tie(FirstCheckInst, MemRuntimeCheck) =
+      addRuntimeCheck(LastBypassBlock->getTerminator());
   if (MemRuntimeCheck) {
     // Create a new block containing the memory check.
-    BasicBlock *CheckBlock = BypassBlock->splitBasicBlock(MemRuntimeCheck,
-                                                          "vector.memcheck");
+    BasicBlock *CheckBlock =
+        LastBypassBlock->splitBasicBlock(MemRuntimeCheck, "vector.memcheck");
+    if (ParentLoop)
+      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, LI->getBase());
     LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
 
     // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
     // for the "few elements case".
-    Instruction *OldTerm = BypassBlock->getTerminator();
+    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
     BranchInst::Create(MiddleBlock, CheckBlock, Cmp, OldTerm);
     OldTerm->eraseFromParent();
 
@@ -1444,7 +2396,7 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   // start value.
 
   // This variable saves the new starting index for the scalar loop.
-  PHINode *ResumeIndex = 0;
+  PHINode *ResumeIndex = nullptr;
   LoopVectorizationLegality::InductionList::iterator I, E;
   LoopVectorizationLegality::InductionList *List = Legal->getInductionVars();
   // Set builder to point to last bypass block.
@@ -1460,9 +2412,22 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     // truncated version for the scalar loop.
     PHINode *TruncResumeVal = (OrigPhi == OldInduction) ?
       PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "trunc.resume.val",
-                      MiddleBlock->getTerminator()) : 0;
+                      MiddleBlock->getTerminator()) : nullptr;
+
+    // Create phi nodes to merge from the  backedge-taken check block.
+    PHINode *BCResumeVal = PHINode::Create(ResumeValTy, 3, "bc.resume.val",
+                                           ScalarPH->getTerminator());
+    BCResumeVal->addIncoming(ResumeVal, MiddleBlock);
+
+    PHINode *BCTruncResumeVal = nullptr;
+    if (OrigPhi == OldInduction) {
+      BCTruncResumeVal =
+          PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "bc.trunc.resume.val",
+                          ScalarPH->getTerminator());
+      BCTruncResumeVal->addIncoming(TruncResumeVal, MiddleBlock);
+    }
 
-    Value *EndValue = 0;
+    Value *EndValue = nullptr;
     switch (II.IK) {
     case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
       llvm_unreachable("Unknown induction");
@@ -1478,10 +2443,12 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
           BypassBuilder.CreateTrunc(IdxEndRoundDown, OrigPhi->getType());
         // The new PHI merges the original incoming value, in case of a bypass,
         // or the value at the end of the vectorized loop.
-        for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+        for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
           TruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
         TruncResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
 
+        BCTruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+
         // We know what the end value is.
         EndValue = IdxEndRoundDown;
         // We also know which PHI node holds it.
@@ -1527,7 +2494,7 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
 
     // The new PHI merges the original incoming value, in case of a bypass,
     // or the value at the end of the vectorized loop.
-    for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
+    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
       if (OrigPhi == OldInduction)
         ResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
       else
@@ -1537,11 +2504,16 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
 
     // Fix the scalar body counter (PHI node).
     unsigned BlockIdx = OrigPhi->getBasicBlockIndex(ScalarPH);
-    // The old inductions phi node in the scalar body needs the truncated value.
-    if (OrigPhi == OldInduction)
-      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, TruncResumeVal);
-    else
-      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, ResumeVal);
+
+    // The old induction's phi node in the scalar body needs the truncated
+    // value.
+    if (OrigPhi == OldInduction) {
+      BCResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[0]);
+      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, BCTruncResumeVal);
+    } else {
+      BCResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, BCResumeVal);
+    }
   }
 
   // If we are generating a new induction variable then we also need to
@@ -1552,7 +2524,7 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     assert(!ResumeIndex && "Unexpected resume value found");
     ResumeIndex = PHINode::Create(IdxTy, 2, "new.indc.resume.val",
                                   MiddleBlock->getTerminator());
-    for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
       ResumeIndex->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
     ResumeIndex->addIncoming(IdxEndRoundDown, VecBody);
   }
@@ -1586,31 +2558,16 @@ InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   // Get ready to start creating new instructions into the vectorized body.
   Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstInsertionPt());
 
-  // Create and register the new vector loop.
-  Loop* Lp = new Loop();
-  Loop *ParentLoop = OrigLoop->getParentLoop();
-
-  // Insert the new loop into the loop nest and register the new basic blocks.
-  if (ParentLoop) {
-    ParentLoop->addChildLoop(Lp);
-    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
-      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(LoopBypassBlocks[I], LI->getBase());
-    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(ScalarPH, LI->getBase());
-    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(VectorPH, LI->getBase());
-    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(MiddleBlock, LI->getBase());
-  } else {
-    LI->addTopLevelLoop(Lp);
-  }
-
-  Lp->addBasicBlockToLoop(VecBody, LI->getBase());
-
   // Save the state.
   LoopVectorPreHeader = VectorPH;
   LoopScalarPreHeader = ScalarPH;
   LoopMiddleBlock = MiddleBlock;
   LoopExitBlock = ExitBlock;
-  LoopVectorBody = VecBody;
+  LoopVectorBody.push_back(VecBody);
   LoopScalarBody = OldBasicBlock;
+
+  LoopVectorizeHints Hints(Lp, true);
+  Hints.setAlreadyVectorized();
 }
 
 /// This function returns the identity element (or neutral element) for
@@ -1640,110 +2597,6 @@ LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp) {
   }
 }
 
-static Intrinsic::ID
-getIntrinsicIDForCall(CallInst *CI, const TargetLibraryInfo *TLI) {
-  // If we have an intrinsic call, check if it is trivially vectorizable.
-  if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
-    switch (II->getIntrinsicID()) {
-    case Intrinsic::sqrt:
-    case Intrinsic::sin:
-    case Intrinsic::cos:
-    case Intrinsic::exp:
-    case Intrinsic::exp2:
-    case Intrinsic::log:
-    case Intrinsic::log10:
-    case Intrinsic::log2:
-    case Intrinsic::fabs:
-    case Intrinsic::floor:
-    case Intrinsic::ceil:
-    case Intrinsic::trunc:
-    case Intrinsic::rint:
-    case Intrinsic::nearbyint:
-    case Intrinsic::pow:
-    case Intrinsic::fma:
-    case Intrinsic::fmuladd:
-      return II->getIntrinsicID();
-    default:
-      return Intrinsic::not_intrinsic;
-    }
-  }
-
-  if (!TLI)
-    return Intrinsic::not_intrinsic;
-
-  LibFunc::Func Func;
-  Function *F = CI->getCalledFunction();
-  // We're going to make assumptions on the semantics of the functions, check
-  // that the target knows that it's available in this environment.
-  if (!F || !TLI->getLibFunc(F->getName(), Func))
-    return Intrinsic::not_intrinsic;
-
-  // Otherwise check if we have a call to a function that can be turned into a
-  // vector intrinsic.
-  switch (Func) {
-  default:
-    break;
-  case LibFunc::sin:
-  case LibFunc::sinf:
-  case LibFunc::sinl:
-    return Intrinsic::sin;
-  case LibFunc::cos:
-  case LibFunc::cosf:
-  case LibFunc::cosl:
-    return Intrinsic::cos;
-  case LibFunc::exp:
-  case LibFunc::expf:
-  case LibFunc::expl:
-    return Intrinsic::exp;
-  case LibFunc::exp2:
-  case LibFunc::exp2f:
-  case LibFunc::exp2l:
-    return Intrinsic::exp2;
-  case LibFunc::log:
-  case LibFunc::logf:
-  case LibFunc::logl:
-    return Intrinsic::log;
-  case LibFunc::log10:
-  case LibFunc::log10f:
-  case LibFunc::log10l:
-    return Intrinsic::log10;
-  case LibFunc::log2:
-  case LibFunc::log2f:
-  case LibFunc::log2l:
-    return Intrinsic::log2;
-  case LibFunc::fabs:
-  case LibFunc::fabsf:
-  case LibFunc::fabsl:
-    return Intrinsic::fabs;
-  case LibFunc::floor:
-  case LibFunc::floorf:
-  case LibFunc::floorl:
-    return Intrinsic::floor;
-  case LibFunc::ceil:
-  case LibFunc::ceilf:
-  case LibFunc::ceill:
-    return Intrinsic::ceil;
-  case LibFunc::trunc:
-  case LibFunc::truncf:
-  case LibFunc::truncl:
-    return Intrinsic::trunc;
-  case LibFunc::rint:
-  case LibFunc::rintf:
-  case LibFunc::rintl:
-    return Intrinsic::rint;
-  case LibFunc::nearbyint:
-  case LibFunc::nearbyintf:
-  case LibFunc::nearbyintl:
-    return Intrinsic::nearbyint;
-  case LibFunc::pow:
-  case LibFunc::powf:
-  case LibFunc::powl:
-    return Intrinsic::pow;
-  }
-
-  return Intrinsic::not_intrinsic;
-}
-
 /// This function translates the reduction kind to an LLVM binary operator.
 static unsigned
 getReductionBinOp(LoopVectorizationLegality::ReductionKind Kind) {
@@ -1800,7 +2653,8 @@ Value *createMinMaxOp(IRBuilder<> &Builder,
   }
 
   Value *Cmp;
-  if (RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMin || RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMax)
+  if (RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMin ||
+      RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMax)
     Cmp = Builder.CreateFCmp(P, Left, Right, "rdx.minmax.cmp");
   else
     Cmp = Builder.CreateICmp(P, Left, Right, "rdx.minmax.cmp");
@@ -1809,8 +2663,82 @@ Value *createMinMaxOp(IRBuilder<> &Builder,
   return Select;
 }
 
-void
-InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
+namespace {
+struct CSEDenseMapInfo {
+  static bool canHandle(Instruction *I) {
+    return isa<InsertElementInst>(I) || isa<ExtractElementInst>(I) ||
+           isa<ShuffleVectorInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I);
+  }
+  static inline Instruction *getEmptyKey() {
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey();
+  }
+  static inline Instruction *getTombstoneKey() {
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
+  }
+  static unsigned getHashValue(Instruction *I) {
+    assert(canHandle(I) && "Unknown instruction!");
+    return hash_combine(I->getOpcode(), hash_combine_range(I->value_op_begin(),
+                                                           I->value_op_end()));
+  }
+  static bool isEqual(Instruction *LHS, Instruction *RHS) {
+    if (LHS == getEmptyKey() || RHS == getEmptyKey() ||
+        LHS == getTombstoneKey() || RHS == getTombstoneKey())
+      return LHS == RHS;
+    return LHS->isIdenticalTo(RHS);
+  }
+};
+}
+
+/// \brief Check whether this block is a predicated block.
+/// Due to if predication of stores we might create a sequence of "if(pred) a[i]
+/// = ...;  " blocks. We start with one vectorized basic block. For every
+/// conditional block we split this vectorized block. Therefore, every second
+/// block will be a predicated one.
+static bool isPredicatedBlock(unsigned BlockNum) {
+  return BlockNum % 2;
+}
+
+///\brief Perform cse of induction variable instructions.
+static void cse(SmallVector<BasicBlock *, 4> &BBs) {
+  // Perform simple cse.
+  SmallDenseMap<Instruction *, Instruction *, 4, CSEDenseMapInfo> CSEMap;
+  for (unsigned i = 0, e = BBs.size(); i != e; ++i) {
+    BasicBlock *BB = BBs[i];
+    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
+      Instruction *In = I++;
+
+      if (!CSEDenseMapInfo::canHandle(In))
+        continue;
+
+      // Check if we can replace this instruction with any of the
+      // visited instructions.
+      if (Instruction *V = CSEMap.lookup(In)) {
+        In->replaceAllUsesWith(V);
+        In->eraseFromParent();
+        continue;
+      }
+      // Ignore instructions in conditional blocks. We create "if (pred) a[i] =
+      // ...;" blocks for predicated stores. Every second block is a predicated
+      // block.
+      if (isPredicatedBlock(i))
+        continue;
+
+      CSEMap[In] = In;
+    }
+  }
+}
+
+/// \brief Adds a 'fast' flag to floating point operations.
+static Value *addFastMathFlag(Value *V) {
+  if (isa<FPMathOperator>(V)){
+    FastMathFlags Flags;
+    Flags.setUnsafeAlgebra();
+    cast<Instruction>(V)->setFastMathFlags(Flags);
+  }
+  return V;
+}
+
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
   //===------------------------------------------------===//
   //
   // Notice: any optimization or new instruction that go
@@ -1838,7 +2766,7 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
   // Vectorize all of the blocks in the original loop.
   for (LoopBlocksDFS::RPOIterator bb = DFS.beginRPO(),
        be = DFS.endRPO(); bb != be; ++bb)
-    vectorizeBlockInLoop(Legal, *bb, &RdxPHIsToFix);
+    vectorizeBlockInLoop(*bb, &RdxPHIsToFix);
 
   // At this point every instruction in the original loop is widened to
   // a vector form. We are almost done. Now, we need to fix the PHI nodes
@@ -1860,11 +2788,13 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     LoopVectorizationLegality::ReductionDescriptor RdxDesc =
     (*Legal->getReductionVars())[RdxPhi];
 
+    setDebugLocFromInst(Builder, RdxDesc.StartValue);
+
     // We need to generate a reduction vector from the incoming scalar.
-    // To do so, we need to generate the 'identity' vector and overide
+    // To do so, we need to generate the 'identity' vector and override
     // one of the elements with the incoming scalar reduction. We need
     // to do it in the vector-loop preheader.
-    Builder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks.front()->getTerminator());
+    Builder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks[1]->getTerminator());
 
     // This is the vector-clone of the value that leaves the loop.
     VectorParts &VectorExit = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
@@ -1877,18 +2807,31 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     if (RdxDesc.Kind == LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMinMax ||
         RdxDesc.Kind == LoopVectorizationLegality::RK_FloatMinMax) {
       // MinMax reduction have the start value as their identify.
-      VectorStart = Identity = Builder.CreateVectorSplat(VF, RdxDesc.StartValue,
-                                                         "minmax.ident");
+      if (VF == 1) {
+        VectorStart = Identity = RdxDesc.StartValue;
+      } else {
+        VectorStart = Identity = Builder.CreateVectorSplat(VF,
+                                                           RdxDesc.StartValue,
+                                                           "minmax.ident");
+      }
     } else {
+      // Handle other reduction kinds:
       Constant *Iden =
-        LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(RdxDesc.Kind,
-                                                        VecTy->getScalarType());
-      Identity = ConstantVector::getSplat(VF, Iden);
-
-      // This vector is the Identity vector where the first element is the
-      // incoming scalar reduction.
-      VectorStart = Builder.CreateInsertElement(Identity,
-                                                RdxDesc.StartValue, Zero);
+      LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(RdxDesc.Kind,
+                                                      VecTy->getScalarType());
+      if (VF == 1) {
+        Identity = Iden;
+        // This vector is the Identity vector where the first element is the
+        // incoming scalar reduction.
+        VectorStart = RdxDesc.StartValue;
+      } else {
+        Identity = ConstantVector::getSplat(VF, Iden);
+
+        // This vector is the Identity vector where the first element is the
+        // incoming scalar reduction.
+        VectorStart = Builder.CreateInsertElement(Identity,
+                                                  RdxDesc.StartValue, Zero);
+      }
     }
 
     // Fix the vector-loop phi.
@@ -1903,11 +2846,12 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     Value *LoopVal = RdxPhi->getIncomingValueForBlock(Latch);
     VectorParts &Val = getVectorValue(LoopVal);
     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-      // Make sure to add the reduction stat value only to the 
+      // Make sure to add the reduction stat value only to the
       // first unroll part.
       Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
       cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(StartVal, VecPreheader);
-      cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(Val[part], LoopVectorBody);
+      cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(Val[part],
+                                                  LoopVectorBody.back());
     }
 
     // Before each round, move the insertion point right between
@@ -1917,62 +2861,77 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     Builder.SetInsertPoint(LoopMiddleBlock->getFirstInsertionPt());
 
     VectorParts RdxParts;
+    setDebugLocFromInst(Builder, RdxDesc.LoopExitInstr);
     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
       // This PHINode contains the vectorized reduction variable, or
       // the initial value vector, if we bypass the vector loop.
       VectorParts &RdxExitVal = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
       PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, 2, "rdx.vec.exit.phi");
       Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
-      for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+      for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
         NewPhi->addIncoming(StartVal, LoopBypassBlocks[I]);
-      NewPhi->addIncoming(RdxExitVal[part], LoopVectorBody);
+      NewPhi->addIncoming(RdxExitVal[part],
+                          LoopVectorBody.back());
       RdxParts.push_back(NewPhi);
     }
 
     // Reduce all of the unrolled parts into a single vector.
     Value *ReducedPartRdx = RdxParts[0];
     unsigned Op = getReductionBinOp(RdxDesc.Kind);
+    setDebugLocFromInst(Builder, ReducedPartRdx);
     for (unsigned part = 1; part < UF; ++part) {
       if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
-        ReducedPartRdx = Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op,
-                                             RdxParts[part], ReducedPartRdx,
-                                             "bin.rdx");
+        // Floating point operations had to be 'fast' to enable the reduction.
+        ReducedPartRdx = addFastMathFlag(
+            Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op, RdxParts[part],
+                                ReducedPartRdx, "bin.rdx"));
       else
         ReducedPartRdx = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind,
                                         ReducedPartRdx, RdxParts[part]);
     }
 
-    // VF is a power of 2 so we can emit the reduction using log2(VF) shuffles
-    // and vector ops, reducing the set of values being computed by half each
-    // round.
-    assert(isPowerOf2_32(VF) &&
-           "Reduction emission only supported for pow2 vectors!");
-    Value *TmpVec = ReducedPartRdx;
-    SmallVector<Constant*, 32> ShuffleMask(VF, 0);
-    for (unsigned i = VF; i != 1; i >>= 1) {
-      // Move the upper half of the vector to the lower half.
-      for (unsigned j = 0; j != i/2; ++j)
-        ShuffleMask[j] = Builder.getInt32(i/2 + j);
-
-      // Fill the rest of the mask with undef.
-      std::fill(&ShuffleMask[i/2], ShuffleMask.end(),
-                UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
-
-      Value *Shuf =
+    if (VF > 1) {
+      // VF is a power of 2 so we can emit the reduction using log2(VF) shuffles
+      // and vector ops, reducing the set of values being computed by half each
+      // round.
+      assert(isPowerOf2_32(VF) &&
+             "Reduction emission only supported for pow2 vectors!");
+      Value *TmpVec = ReducedPartRdx;
+      SmallVector<Constant*, 32> ShuffleMask(VF, nullptr);
+      for (unsigned i = VF; i != 1; i >>= 1) {
+        // Move the upper half of the vector to the lower half.
+        for (unsigned j = 0; j != i/2; ++j)
+          ShuffleMask[j] = Builder.getInt32(i/2 + j);
+
+        // Fill the rest of the mask with undef.
+        std::fill(&ShuffleMask[i/2], ShuffleMask.end(),
+                  UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
+
+        Value *Shuf =
         Builder.CreateShuffleVector(TmpVec,
                                     UndefValue::get(TmpVec->getType()),
                                     ConstantVector::get(ShuffleMask),
                                     "rdx.shuf");
 
-      if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
-        TmpVec = Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op, TmpVec, Shuf,
-                                     "bin.rdx");
-      else
-        TmpVec = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind, TmpVec, Shuf);
+        if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
+          // Floating point operations had to be 'fast' to enable the reduction.
+          TmpVec = addFastMathFlag(Builder.CreateBinOp(
+              (Instruction::BinaryOps)Op, TmpVec, Shuf, "bin.rdx"));
+        else
+          TmpVec = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind, TmpVec, Shuf);
+      }
+
+      // The result is in the first element of the vector.
+      ReducedPartRdx = Builder.CreateExtractElement(TmpVec,
+                                                    Builder.getInt32(0));
     }
 
-    // The result is in the first element of the vector.
-    Value *Scalar0 = Builder.CreateExtractElement(TmpVec, Builder.getInt32(0));
+    // Create a phi node that merges control-flow from the backedge-taken check
+    // block and the middle block.
+    PHINode *BCBlockPhi = PHINode::Create(RdxPhi->getType(), 2, "bc.merge.rdx",
+                                          LoopScalarPreHeader->getTerminator());
+    BCBlockPhi->addIncoming(RdxDesc.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+    BCBlockPhi->addIncoming(ReducedPartRdx, LoopMiddleBlock);
 
     // Now, we need to fix the users of the reduction variable
     // inside and outside of the scalar remainder loop.
@@ -1981,7 +2940,7 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
          LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
       PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
-      if (!LCSSAPhi) continue;
+      if (!LCSSAPhi) break;
 
       // All PHINodes need to have a single entry edge, or two if
       // we already fixed them.
@@ -1991,7 +2950,7 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
       // incoming bypass edge.
       if (LCSSAPhi->getIncomingValue(0) == RdxDesc.LoopExitInstr) {
         // Add an edge coming from the bypass.
-        LCSSAPhi->addIncoming(Scalar0, LoopMiddleBlock);
+        LCSSAPhi->addIncoming(ReducedPartRdx, LoopMiddleBlock);
         break;
       }
     }// end of the LCSSA phi scan.
@@ -2003,18 +2962,21 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
     assert(IncomingEdgeBlockIdx >= 0 && "Invalid block index");
     // Pick the other block.
     int SelfEdgeBlockIdx = (IncomingEdgeBlockIdx ? 0 : 1);
-    (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, Scalar0);
+    (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, BCBlockPhi);
     (RdxPhi)->setIncomingValue(IncomingEdgeBlockIdx, RdxDesc.LoopExitInstr);
   }// end of for each redux variable.
 
-  // The Loop exit block may have single value PHI nodes where the incoming
-  // value is 'undef'. While vectorizing we only handled real values that
-  // were defined inside the loop. Here we handle the 'undef case'.
-  // See PR14725.
+  fixLCSSAPHIs();
+
+  // Remove redundant induction instructions.
+  cse(LoopVectorBody);
+}
+
+void InnerLoopVectorizer::fixLCSSAPHIs() {
   for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
        LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
     PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
-    if (!LCSSAPhi) continue;
+    if (!LCSSAPhi) break;
     if (LCSSAPhi->getNumIncomingValues() == 1)
       LCSSAPhi->addIncoming(UndefValue::get(LCSSAPhi->getType()),
                             LoopMiddleBlock);
@@ -2026,6 +2988,12 @@ InnerLoopVectorizer::createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst) {
   assert(std::find(pred_begin(Dst), pred_end(Dst), Src) != pred_end(Dst) &&
          "Invalid edge");
 
+  // Look for cached value.
+  std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*> Edge(Src, Dst);
+  EdgeMaskCache::iterator ECEntryIt = MaskCache.find(Edge);
+  if (ECEntryIt != MaskCache.end())
+    return ECEntryIt->second;
+
   VectorParts SrcMask = createBlockInMask(Src);
 
   // The terminator has to be a branch inst!
@@ -2041,9 +3009,12 @@ InnerLoopVectorizer::createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst) {
 
     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
       EdgeMask[part] = Builder.CreateAnd(EdgeMask[part], SrcMask[part]);
+
+    MaskCache[Edge] = EdgeMask;
     return EdgeMask;
   }
 
+  MaskCache[Edge] = SrcMask;
   return SrcMask;
 }
 
@@ -2071,160 +3042,182 @@ InnerLoopVectorizer::createBlockInMask(BasicBlock *BB) {
   return BlockMask;
 }
 
-void
-InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
-                                          BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
-  // For each instruction in the old loop.
-  for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
-    VectorParts &Entry = WidenMap.get(it);
-    switch (it->getOpcode()) {
-    case Instruction::Br:
-      // Nothing to do for PHIs and BR, since we already took care of the
-      // loop control flow instructions.
-      continue;
-    case Instruction::PHI:{
-      PHINode* P = cast<PHINode>(it);
-      // Handle reduction variables:
-      if (Legal->getReductionVars()->count(P)) {
-        for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-          // This is phase one of vectorizing PHIs.
-          Type *VecTy = VectorType::get(it->getType(), VF);
-          Entry[part] = PHINode::Create(VecTy, 2, "vec.phi",
-                                        LoopVectorBody-> getFirstInsertionPt());
-        }
-        PV->push_back(P);
-        continue;
-      }
+void InnerLoopVectorizer::widenPHIInstruction(Instruction *PN,
+                                              InnerLoopVectorizer::VectorParts &Entry,
+                                              unsigned UF, unsigned VF, PhiVector *PV) {
+  PHINode* P = cast<PHINode>(PN);
+  // Handle reduction variables:
+  if (Legal->getReductionVars()->count(P)) {
+    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+      // This is phase one of vectorizing PHIs.
+      Type *VecTy = (VF == 1) ? PN->getType() :
+      VectorType::get(PN->getType(), VF);
+      Entry[part] = PHINode::Create(VecTy, 2, "vec.phi",
+                                    LoopVectorBody.back()-> getFirstInsertionPt());
+    }
+    PV->push_back(P);
+    return;
+  }
 
-      // Check for PHI nodes that are lowered to vector selects.
-      if (P->getParent() != OrigLoop->getHeader()) {
-        // We know that all PHIs in non header blocks are converted into
-        // selects, so we don't have to worry about the insertion order and we
-        // can just use the builder.
-        // At this point we generate the predication tree. There may be
-        // duplications since this is a simple recursive scan, but future
-        // optimizations will clean it up.
-
-        unsigned NumIncoming = P->getNumIncomingValues();
-
-        // Generate a sequence of selects of the form:
-        // SELECT(Mask3, In3,
-        //      SELECT(Mask2, In2,
-        //                   ( ...)))
-        for (unsigned In = 0; In < NumIncoming; In++) {
-          VectorParts Cond = createEdgeMask(P->getIncomingBlock(In),
-                                            P->getParent());
-          VectorParts &In0 = getVectorValue(P->getIncomingValue(In));
-
-          for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-            // We might have single edge PHIs (blocks) - use an identity
-            // 'select' for the first PHI operand.
-            if (In == 0)
-              Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
-                                                 In0[part]);
-            else
-              // Select between the current value and the previous incoming edge
-              // based on the incoming mask.
-              Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
-                                                 Entry[part], "predphi");
-          }
-        }
-        continue;
+  setDebugLocFromInst(Builder, P);
+  // Check for PHI nodes that are lowered to vector selects.
+  if (P->getParent() != OrigLoop->getHeader()) {
+    // We know that all PHIs in non-header blocks are converted into
+    // selects, so we don't have to worry about the insertion order and we
+    // can just use the builder.
+    // At this point we generate the predication tree. There may be
+    // duplications since this is a simple recursive scan, but future
+    // optimizations will clean it up.
+
+    unsigned NumIncoming = P->getNumIncomingValues();
+
+    // Generate a sequence of selects of the form:
+    // SELECT(Mask3, In3,
+    //      SELECT(Mask2, In2,
+    //                   ( ...)))
+    for (unsigned In = 0; In < NumIncoming; In++) {
+      VectorParts Cond = createEdgeMask(P->getIncomingBlock(In),
+                                        P->getParent());
+      VectorParts &In0 = getVectorValue(P->getIncomingValue(In));
+
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+        // We might have single edge PHIs (blocks) - use an identity
+        // 'select' for the first PHI operand.
+        if (In == 0)
+          Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
+                                             In0[part]);
+        else
+          // Select between the current value and the previous incoming edge
+          // based on the incoming mask.
+          Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
+                                             Entry[part], "predphi");
       }
+    }
+    return;
+  }
 
-      // This PHINode must be an induction variable.
-      // Make sure that we know about it.
-      assert(Legal->getInductionVars()->count(P) &&
-             "Not an induction variable");
-
-      LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
-        Legal->getInductionVars()->lookup(P);
-
-      switch (II.IK) {
-      case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
-        llvm_unreachable("Unknown induction");
-      case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
-        assert(P->getType() == II.StartValue->getType() && "Types must match");
-        Type *PhiTy = P->getType();
-        Value *Broadcasted;
-        if (P == OldInduction) {
-          // Handle the canonical induction variable. We might have had to
-          // extend the type.
-          Broadcasted = Builder.CreateTrunc(Induction, PhiTy);
-        } else {
-          // Handle other induction variables that are now based on the
-          // canonical one.
-          Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx,
-                                                   "normalized.idx");
-          NormalizedIdx = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, PhiTy);
-          Broadcasted = Builder.CreateAdd(II.StartValue, NormalizedIdx,
-                                          "offset.idx");
-        }
-        Broadcasted = getBroadcastInstrs(Broadcasted);
-        // After broadcasting the induction variable we need to make the vector
-        // consecutive by adding 0, 1, 2, etc.
+  // This PHINode must be an induction variable.
+  // Make sure that we know about it.
+  assert(Legal->getInductionVars()->count(P) &&
+         "Not an induction variable");
+
+  LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
+  Legal->getInductionVars()->lookup(P);
+
+  switch (II.IK) {
+    case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
+      llvm_unreachable("Unknown induction");
+    case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
+      assert(P->getType() == II.StartValue->getType() && "Types must match");
+      Type *PhiTy = P->getType();
+      Value *Broadcasted;
+      if (P == OldInduction) {
+        // Handle the canonical induction variable. We might have had to
+        // extend the type.
+        Broadcasted = Builder.CreateTrunc(Induction, PhiTy);
+      } else {
+        // Handle other induction variables that are now based on the
+        // canonical one.
+        Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx,
+                                                 "normalized.idx");
+        NormalizedIdx = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, PhiTy);
+        Broadcasted = Builder.CreateAdd(II.StartValue, NormalizedIdx,
+                                        "offset.idx");
+      }
+      Broadcasted = getBroadcastInstrs(Broadcasted);
+      // After broadcasting the induction variable we need to make the vector
+      // consecutive by adding 0, 1, 2, etc.
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
+        Entry[part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, VF * part, false);
+      return;
+    }
+    case LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction:
+    case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction:
+    case LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction:
+      // Handle reverse integer and pointer inductions.
+      Value *StartIdx = ExtendedIdx;
+      // This is the normalized GEP that starts counting at zero.
+      Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, StartIdx,
+                                               "normalized.idx");
+
+      // Handle the reverse integer induction variable case.
+      if (LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction == II.IK) {
+        IntegerType *DstTy = cast<IntegerType>(II.StartValue->getType());
+        Value *CNI = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, DstTy,
+                                               "resize.norm.idx");
+        Value *ReverseInd  = Builder.CreateSub(II.StartValue, CNI,
+                                               "reverse.idx");
+
+        // This is a new value so do not hoist it out.
+        Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ReverseInd);
+        // After broadcasting the induction variable we need to make the
+        // vector consecutive by adding  ... -3, -2, -1, 0.
         for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
-          Entry[part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, VF * part, false);
-        continue;
+          Entry[part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, -(int)VF * part,
+                                             true);
+        return;
       }
-      case LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction:
-      case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction:
-      case LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction:
-        // Handle reverse integer and pointer inductions.
-        Value *StartIdx = ExtendedIdx;
-        // This is the normalized GEP that starts counting at zero.
-        Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, StartIdx,
-                                                 "normalized.idx");
 
-        // Handle the reverse integer induction variable case.
-        if (LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction == II.IK) {
-          IntegerType *DstTy = cast<IntegerType>(II.StartValue->getType());
-          Value *CNI = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, DstTy,
-                                                 "resize.norm.idx");
-          Value *ReverseInd  = Builder.CreateSub(II.StartValue, CNI,
-                                                 "reverse.idx");
-
-          // This is a new value so do not hoist it out.
-          Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ReverseInd);
-          // After broadcasting the induction variable we need to make the
-          // vector consecutive by adding  ... -3, -2, -1, 0.
-          for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
-            Entry[part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, -(int)VF * part,
-                                               true);
+      // Handle the pointer induction variable case.
+      assert(P->getType()->isPointerTy() && "Unexpected type.");
+
+      // Is this a reverse induction ptr or a consecutive induction ptr.
+      bool Reverse = (LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction ==
+                      II.IK);
+
+      // This is the vector of results. Notice that we don't generate
+      // vector geps because scalar geps result in better code.
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+        if (VF == 1) {
+          int EltIndex = (part) * (Reverse ? -1 : 1);
+          Constant *Idx = ConstantInt::get(Induction->getType(), EltIndex);
+          Value *GlobalIdx;
+          if (Reverse)
+            GlobalIdx = Builder.CreateSub(Idx, NormalizedIdx, "gep.ridx");
+          else
+            GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx, "gep.idx");
+
+          Value *SclrGep = Builder.CreateGEP(II.StartValue, GlobalIdx,
+                                             "next.gep");
+          Entry[part] = SclrGep;
           continue;
         }
 
-        // Handle the pointer induction variable case.
-        assert(P->getType()->isPointerTy() && "Unexpected type.");
-
-        // Is this a reverse induction ptr or a consecutive induction ptr.
-        bool Reverse = (LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction ==
-                        II.IK);
-
-        // This is the vector of results. Notice that we don't generate
-        // vector geps because scalar geps result in better code.
-        for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-          Value *VecVal = UndefValue::get(VectorType::get(P->getType(), VF));
-          for (unsigned int i = 0; i < VF; ++i) {
-            int EltIndex = (i + part * VF) * (Reverse ? -1 : 1);
-            Constant *Idx = ConstantInt::get(Induction->getType(), EltIndex);
-            Value *GlobalIdx;
-            if (!Reverse)
-              GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx, "gep.idx");
-            else
-              GlobalIdx = Builder.CreateSub(Idx, NormalizedIdx, "gep.ridx");
-
-            Value *SclrGep = Builder.CreateGEP(II.StartValue, GlobalIdx,
-                                               "next.gep");
-            VecVal = Builder.CreateInsertElement(VecVal, SclrGep,
-                                                 Builder.getInt32(i),
-                                                 "insert.gep");
-          }
-          Entry[part] = VecVal;
+        Value *VecVal = UndefValue::get(VectorType::get(P->getType(), VF));
+        for (unsigned int i = 0; i < VF; ++i) {
+          int EltIndex = (i + part * VF) * (Reverse ? -1 : 1);
+          Constant *Idx = ConstantInt::get(Induction->getType(), EltIndex);
+          Value *GlobalIdx;
+          if (!Reverse)
+            GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx, "gep.idx");
+          else
+            GlobalIdx = Builder.CreateSub(Idx, NormalizedIdx, "gep.ridx");
+
+          Value *SclrGep = Builder.CreateGEP(II.StartValue, GlobalIdx,
+                                             "next.gep");
+          VecVal = Builder.CreateInsertElement(VecVal, SclrGep,
+                                               Builder.getInt32(i),
+                                               "insert.gep");
         }
-        continue;
+        Entry[part] = VecVal;
       }
+      return;
+  }
+}
 
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
+  // For each instruction in the old loop.
+  for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
+    VectorParts &Entry = WidenMap.get(it);
+    switch (it->getOpcode()) {
+    case Instruction::Br:
+      // Nothing to do for PHIs and BR, since we already took care of the
+      // loop control flow instructions.
+      continue;
+    case Instruction::PHI:{
+      // Vectorize PHINodes.
+      widenPHIInstruction(it, Entry, UF, VF, PV);
+      continue;
     }// End of PHI.
 
     case Instruction::Add:
@@ -2247,6 +3240,7 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
     case Instruction::Xor: {
       // Just widen binops.
       BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(it);
+      setDebugLocFromInst(Builder, BinOp);
       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
       VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
 
@@ -2254,17 +3248,13 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
         Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), A[Part], B[Part]);
 
-        // Update the NSW, NUW and Exact flags. Notice: V can be an Undef.
-        BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V);
-        if (VecOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp)) {
-          VecOp->setHasNoSignedWrap(BinOp->hasNoSignedWrap());
-          VecOp->setHasNoUnsignedWrap(BinOp->hasNoUnsignedWrap());
-        }
-        if (VecOp && isa<PossiblyExactOperator>(VecOp))
-          VecOp->setIsExact(BinOp->isExact());
+        if (BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
+          VecOp->copyIRFlags(BinOp);
 
         Entry[Part] = V;
       }
+
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
     case Instruction::Select: {
@@ -2273,6 +3263,7 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
       // instruction with a scalar condition. Otherwise, use vector-select.
       bool InvariantCond = SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(it->getOperand(0)),
                                                OrigLoop);
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
 
       // The condition can be loop invariant  but still defined inside the
       // loop. This means that we can't just use the original 'cond' value.
@@ -2281,14 +3272,18 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
       VectorParts &Cond = getVectorValue(it->getOperand(0));
       VectorParts &Op0  = getVectorValue(it->getOperand(1));
       VectorParts &Op1  = getVectorValue(it->getOperand(2));
-      Value *ScalarCond = Builder.CreateExtractElement(Cond[0],
-                                                       Builder.getInt32(0));
+
+      Value *ScalarCond = (VF == 1) ? Cond[0] :
+        Builder.CreateExtractElement(Cond[0], Builder.getInt32(0));
+
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
         Entry[Part] = Builder.CreateSelect(
           InvariantCond ? ScalarCond : Cond[Part],
           Op0[Part],
           Op1[Part]);
       }
+
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
 
@@ -2297,22 +3292,25 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
       // Widen compares. Generate vector compares.
       bool FCmp = (it->getOpcode() == Instruction::FCmp);
       CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(it);
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
       VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-        Value *C = 0;
+        Value *C = nullptr;
         if (FCmp)
           C = Builder.CreateFCmp(Cmp->getPredicate(), A[Part], B[Part]);
         else
           C = Builder.CreateICmp(Cmp->getPredicate(), A[Part], B[Part]);
         Entry[Part] = C;
       }
+
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
 
     case Instruction::Store:
     case Instruction::Load:
-        vectorizeMemoryInstruction(it, Legal);
+      vectorizeMemoryInstruction(it);
         break;
     case Instruction::ZExt:
     case Instruction::SExt:
@@ -2327,6 +3325,7 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
     case Instruction::FPTrunc:
     case Instruction::BitCast: {
       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(it);
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
       /// Optimize the special case where the source is the induction
       /// variable. Notice that we can only optimize the 'trunc' case
       /// because: a. FP conversions lose precision, b. sext/zext may wrap,
@@ -2338,14 +3337,17 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
         Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ScalarCast);
         for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
           Entry[Part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, VF * Part, false);
+        propagateMetadata(Entry, it);
         break;
       }
       /// Vectorize casts.
-      Type *DestTy = VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF);
+      Type *DestTy = (VF == 1) ? CI->getType() :
+                                 VectorType::get(CI->getType(), VF);
 
       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
         Entry[Part] = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), A[Part], DestTy);
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
 
@@ -2353,20 +3355,40 @@ InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
       // Ignore dbg intrinsics.
       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
         break;
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
 
       Module *M = BB->getParent()->getParent();
       CallInst *CI = cast<CallInst>(it);
       Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
       assert(ID && "Not an intrinsic call!");
-      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-        SmallVector<Value*, 4> Args;
-        for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
-          VectorParts &Arg = getVectorValue(CI->getArgOperand(i));
-          Args.push_back(Arg[Part]);
+      switch (ID) {
+      case Intrinsic::assume:
+      case Intrinsic::lifetime_end:
+      case Intrinsic::lifetime_start:
+        scalarizeInstruction(it);
+        break;
+      default:
+        bool HasScalarOpd = hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, 1);
+        for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+          SmallVector<Value *, 4> Args;
+          for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
+            if (HasScalarOpd && i == 1) {
+              Args.push_back(CI->getArgOperand(i));
+              continue;
+            }
+            VectorParts &Arg = getVectorValue(CI->getArgOperand(i));
+            Args.push_back(Arg[Part]);
+          }
+          Type *Tys[] = {CI->getType()};
+          if (VF > 1)
+            Tys[0] = VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF);
+
+          Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
+          Entry[Part] = Builder.CreateCall(F, Args);
         }
-        Type *Tys[] = { VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF) };
-        Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
-        Entry[Part] = Builder.CreateCall(F, Args);
+
+        propagateMetadata(Entry, it);
+        break;
       }
       break;
     }
@@ -2390,86 +3412,150 @@ void InnerLoopVectorizer::updateAnalysis() {
   for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
     DT->addNewBlock(LoopBypassBlocks[I], LoopBypassBlocks[I-1]);
   DT->addNewBlock(LoopVectorPreHeader, LoopBypassBlocks.back());
-  DT->addNewBlock(LoopVectorBody, LoopVectorPreHeader);
-  DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks.front());
-  DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopMiddleBlock);
+
+  // Due to if predication of stores we might create a sequence of "if(pred)
+  // a[i] = ...;  " blocks.
+  for (unsigned i = 0, e = LoopVectorBody.size(); i != e; ++i) {
+    if (i == 0)
+      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[0], LoopVectorPreHeader);
+    else if (isPredicatedBlock(i)) {
+      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[i], LoopVectorBody[i-1]);
+    } else {
+      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[i], LoopVectorBody[i-2]);
+    }
+  }
+
+  DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks[1]);
+  DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopBypassBlocks[0]);
   DT->changeImmediateDominator(LoopScalarBody, LoopScalarPreHeader);
   DT->changeImmediateDominator(LoopExitBlock, LoopMiddleBlock);
 
-  DEBUG(DT->verifyAnalysis());
+  DEBUG(DT->verifyDomTree());
+}
+
+/// \brief Check whether it is safe to if-convert this phi node.
+///
+/// Phi nodes with constant expressions that can trap are not safe to if
+/// convert.
+static bool canIfConvertPHINodes(BasicBlock *BB) {
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
+    PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I);
+    if (!Phi)
+      return true;
+    for (unsigned p = 0, e = Phi->getNumIncomingValues(); p != e; ++p)
+      if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Phi->getIncomingValue(p)))
+        if (C->canTrap())
+          return false;
+  }
+  return true;
 }
 
 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
-  if (!EnableIfConversion)
+  if (!EnableIfConversion) {
+    emitAnalysis(Report() << "if-conversion is disabled");
     return false;
+  }
 
   assert(TheLoop->getNumBlocks() > 1 && "Single block loops are vectorizable");
-  std::vector<BasicBlock*> &LoopBlocks = TheLoop->getBlocksVector();
+
+  // A list of pointers that we can safely read and write to.
+  SmallPtrSet<Value *, 8> SafePointes;
+
+  // Collect safe addresses.
+  for (Loop::block_iterator BI = TheLoop->block_begin(),
+         BE = TheLoop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
+    BasicBlock *BB = *BI;
+
+    if (blockNeedsPredication(BB))
+      continue;
+
+    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
+      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
+        SafePointes.insert(LI->getPointerOperand());
+      else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
+        SafePointes.insert(SI->getPointerOperand());
+    }
+  }
 
   // Collect the blocks that need predication.
-  for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i < e; ++i) {
-    BasicBlock *BB = LoopBlocks[i];
+  BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
+  for (Loop::block_iterator BI = TheLoop->block_begin(),
+         BE = TheLoop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
+    BasicBlock *BB = *BI;
 
     // We don't support switch statements inside loops.
-    if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
+    if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
+      emitAnalysis(Report(BB->getTerminator())
+                   << "loop contains a switch statement");
       return false;
+    }
 
     // We must be able to predicate all blocks that need to be predicated.
-    if (blockNeedsPredication(BB) && !blockCanBePredicated(BB))
+    if (blockNeedsPredication(BB)) {
+      if (!blockCanBePredicated(BB, SafePointes)) {
+        emitAnalysis(Report(BB->getTerminator())
+                     << "control flow cannot be substituted for a select");
+        return false;
+      }
+    } else if (BB != Header && !canIfConvertPHINodes(BB)) {
+      emitAnalysis(Report(BB->getTerminator())
+                   << "control flow cannot be substituted for a select");
       return false;
+    }
   }
 
-  // Check that we can actually speculate the hoistable loads.
-  if (!LoadSpeculation.canHoistAllLoads())
-    return false;
-
   // We can if-convert this loop.
   return true;
 }
 
 bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
-  assert(TheLoop->getLoopPreheader() && "No preheader!!");
+  // We must have a loop in canonical form. Loops with indirectbr in them cannot
+  // be canonicalized.
+  if (!TheLoop->getLoopPreheader()) {
+    emitAnalysis(
+        Report() << "loop control flow is not understood by vectorizer");
+    return false;
+  }
 
   // We can only vectorize innermost loops.
-  if (TheLoop->getSubLoopsVector().size())
+  if (TheLoop->getSubLoopsVector().size()) {
+    emitAnalysis(Report() << "loop is not the innermost loop");
     return false;
+  }
 
   // We must have a single backedge.
-  if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1)
+  if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1) {
+    emitAnalysis(
+        Report() << "loop control flow is not understood by vectorizer");
     return false;
+  }
 
   // We must have a single exiting block.
-  if (!TheLoop->getExitingBlock())
+  if (!TheLoop->getExitingBlock()) {
+    emitAnalysis(
+        Report() << "loop control flow is not understood by vectorizer");
     return false;
+  }
 
-  unsigned NumBlocks = TheLoop->getNumBlocks();
+  // We need to have a loop header.
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop: " <<
+        TheLoop->getHeader()->getName() << '\n');
 
-  // Check if we can if-convert non single-bb loops.
+  // Check if we can if-convert non-single-bb loops.
+  unsigned NumBlocks = TheLoop->getNumBlocks();
   if (NumBlocks != 1 && !canVectorizeWithIfConvert()) {
     DEBUG(dbgs() << "LV: Can't if-convert the loop.\n");
     return false;
   }
 
-  // We need to have a loop header.
-  BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop: " <<
-        TheLoop->getHeader()->getName() << "\n");
-
   // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
-  const SCEV *ExitCount = SE->getExitCount(TheLoop, Latch);
+  const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(TheLoop);
   if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
+    emitAnalysis(Report() << "could not determine number of loop iterations");
     DEBUG(dbgs() << "LV: SCEV could not compute the loop exit count.\n");
     return false;
   }
 
-  // Do not loop-vectorize loops with a tiny trip count.
-  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop, Latch);
-  if (TC > 0u && TC < TinyTripCountVectorThreshold) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop with a very small trip count. " <<
-          "This loop is not worth vectorizing.\n");
-    return false;
-  }
-
   // Check if we can vectorize the instructions and CFG in this loop.
   if (!canVectorizeInstrs()) {
     DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize the instructions or CFG\n");
@@ -2495,13 +3581,19 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
   return true;
 }
 
-static Type *convertPointerToIntegerType(DataLayout &DL, Type *Ty) {
+static Type *convertPointerToIntegerType(const DataLayout &DL, Type *Ty) {
   if (Ty->isPointerTy())
-    return DL.getIntPtrType(Ty->getContext());
+    return DL.getIntPtrType(Ty);
+
+  // It is possible that char's or short's overflow when we ask for the loop's
+  // trip count, work around this by changing the type size.
+  if (Ty->getScalarSizeInBits() < 32)
+    return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
+
   return Ty;
 }
 
-static Type* getWiderType(DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
+static Type* getWiderType(const DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
   Ty0 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty0);
   Ty1 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty1);
   if (Ty0->getScalarSizeInBits() > Ty1->getScalarSizeInBits())
@@ -2509,17 +3601,29 @@ static Type* getWiderType(DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
   return Ty1;
 }
 
+/// \brief Check that the instruction has outside loop users and is not an
+/// identified reduction variable.
+static bool hasOutsideLoopUser(const Loop *TheLoop, Instruction *Inst,
+                               SmallPtrSetImpl<Value *> &Reductions) {
+  // Reduction instructions are allowed to have exit users. All other
+  // instructions must not have external users.
+  if (!Reductions.count(Inst))
+    //Check that all of the users of the loop are inside the BB.
+    for (User *U : Inst->users()) {
+      Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+      // This user may be a reduction exit value.
+      if (!TheLoop->contains(UI)) {
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found an outside user for : " << *UI << '\n');
+        return true;
+      }
+    }
+  return false;
+}
+
 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
   BasicBlock *PreHeader = TheLoop->getLoopPreheader();
   BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
 
-  // If we marked the scalar loop as "already vectorized" then no need
-  // to vectorize it again.
-  if (Header->getTerminator()->getMetadata(AlreadyVectorizedMDName)) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: This loop was vectorized before\n");
-    return false;
-  }
-
   // Look for the attribute signaling the absence of NaNs.
   Function &F = *Header->getParent();
   if (F.hasFnAttribute("no-nans-fp-math"))
@@ -2541,6 +3645,8 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
         if (!PhiTy->isIntegerTy() &&
             !PhiTy->isFloatingPointTy() &&
             !PhiTy->isPointerTy()) {
+          emitAnalysis(Report(it)
+                       << "loop control flow is not understood by vectorizer");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an non-int non-pointer PHI.\n");
           return false;
         }
@@ -2548,11 +3654,20 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
         // If this PHINode is not in the header block, then we know that we
         // can convert it to select during if-conversion. No need to check if
         // the PHIs in this block are induction or reduction variables.
-        if (*bb != Header)
-          continue;
+        if (*bb != Header) {
+          // Check that this instruction has no outside users or is an
+          // identified reduction value with an outside user.
+          if (!hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit))
+            continue;
+          emitAnalysis(Report(it) << "value could not be identified as "
+                                     "an induction or reduction variable");
+          return false;
+        }
 
         // We only allow if-converted PHIs with more than two incoming values.
         if (Phi->getNumIncomingValues() != 2) {
+          emitAnalysis(Report(it)
+                       << "control flow not understood by vectorizer");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an invalid PHI.\n");
           return false;
         }
@@ -2580,6 +3695,15 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
 
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an induction variable.\n");
           Inductions[Phi] = InductionInfo(StartValue, IK);
+
+          // Until we explicitly handle the case of an induction variable with
+          // an outside loop user we have to give up vectorizing this loop.
+          if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit)) {
+            emitAnalysis(Report(it) << "use of induction value outside of the "
+                                       "loop is not handled by vectorizer");
+            return false;
+          }
+
           continue;
         }
 
@@ -2616,10 +3740,13 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
           continue;
         }
         if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatMinMax)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an float MINMAX reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an float MINMAX reduction PHI."<< *Phi <<
+                "\n");
           continue;
         }
 
+        emitAnalysis(Report(it) << "value that could not be identified as "
+                                   "reduction is used outside the loop");
         DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified PHI."<< *Phi <<"\n");
         return false;
       }// end of PHI handling
@@ -2628,124 +3755,964 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
       // calls and we do handle certain intrinsic and libm functions.
       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(it);
       if (CI && !getIntrinsicIDForCall(CI, TLI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(CI)) {
+        emitAnalysis(Report(it) << "call instruction cannot be vectorized");
         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a call site.\n");
         return false;
       }
 
+      // Intrinsics such as powi,cttz and ctlz are legal to vectorize if the
+      // second argument is the same (i.e. loop invariant)
+      if (CI &&
+          hasVectorInstrinsicScalarOpd(getIntrinsicIDForCall(CI, TLI), 1)) {
+        if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(CI->getOperand(1)), TheLoop)) {
+          emitAnalysis(Report(it)
+                       << "intrinsic instruction cannot be vectorized");
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable intrinsic " << *CI << "\n");
+          return false;
+        }
+      }
+
       // Check that the instruction return type is vectorizable.
-      if (!VectorType::isValidElementType(it->getType()) &&
-          !it->getType()->isVoidTy()) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable type." << "\n");
+      // Also, we can't vectorize extractelement instructions.
+      if ((!VectorType::isValidElementType(it->getType()) &&
+           !it->getType()->isVoidTy()) || isa<ExtractElementInst>(it)) {
+        emitAnalysis(Report(it)
+                     << "instruction return type cannot be vectorized");
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable type.\n");
         return false;
       }
 
       // Check that the stored type is vectorizable.
       if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(it)) {
         Type *T = ST->getValueOperand()->getType();
-        if (!VectorType::isValidElementType(T))
+        if (!VectorType::isValidElementType(T)) {
+          emitAnalysis(Report(ST) << "store instruction cannot be vectorized");
           return false;
+        }
+        if (EnableMemAccessVersioning)
+          collectStridedAcccess(ST);
       }
 
+      if (EnableMemAccessVersioning)
+        if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(it))
+          collectStridedAcccess(LI);
+
       // Reduction instructions are allowed to have exit users.
       // All other instructions must not have external users.
-      if (!AllowedExit.count(it))
-        //Check that all of the users of the loop are inside the BB.
-        for (Value::use_iterator I = it->use_begin(), E = it->use_end();
-             I != E; ++I) {
-          Instruction *U = cast<Instruction>(*I);
-          // This user may be a reduction exit value.
-          if (!TheLoop->contains(U)) {
-            DEBUG(dbgs() << "LV: Found an outside user for : "<< *U << "\n");
-            return false;
-          }
-        }
+      if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit)) {
+        emitAnalysis(Report(it) << "value cannot be used outside the loop");
+        return false;
+      }
+
     } // next instr.
 
   }
 
-  if (!Induction) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Did not find one integer induction var.\n");
-    if (Inductions.empty())
+  if (!Induction) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Did not find one integer induction var.\n");
+    if (Inductions.empty()) {
+      emitAnalysis(Report()
+                   << "loop induction variable could not be identified");
+      return false;
+    }
+  }
+
+  return true;
+}
+
+///\brief Remove GEPs whose indices but the last one are loop invariant and
+/// return the induction operand of the gep pointer.
+static Value *stripGetElementPtr(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
+                                 const DataLayout *DL, Loop *Lp) {
+  GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
+  if (!GEP)
+    return Ptr;
+
+  unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(DL, GEP);
+
+  // Check that all of the gep indices are uniform except for our induction
+  // operand.
+  for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
+    if (i != InductionOperand &&
+        !SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(GEP->getOperand(i)), Lp))
+      return Ptr;
+  return GEP->getOperand(InductionOperand);
+}
+
+///\brief Look for a cast use of the passed value.
+static Value *getUniqueCastUse(Value *Ptr, Loop *Lp, Type *Ty) {
+  Value *UniqueCast = nullptr;
+  for (User *U : Ptr->users()) {
+    CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U);
+    if (CI && CI->getType() == Ty) {
+      if (!UniqueCast)
+        UniqueCast = CI;
+      else
+        return nullptr;
+    }
+  }
+  return UniqueCast;
+}
+
+///\brief Get the stride of a pointer access in a loop.
+/// Looks for symbolic strides "a[i*stride]". Returns the symbolic stride as a
+/// pointer to the Value, or null otherwise.
+static Value *getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
+                                   const DataLayout *DL, Loop *Lp) {
+  const PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ptr->getType());
+  if (!PtrTy || PtrTy->isAggregateType())
+    return nullptr;
+
+  // Try to remove a gep instruction to make the pointer (actually index at this
+  // point) easier analyzable. If OrigPtr is equal to Ptr we are analzying the
+  // pointer, otherwise, we are analyzing the index.
+  Value *OrigPtr = Ptr;
+
+  // The size of the pointer access.
+  int64_t PtrAccessSize = 1;
+
+  Ptr = stripGetElementPtr(Ptr, SE, DL, Lp);
+  const SCEV *V = SE->getSCEV(Ptr);
+
+  if (Ptr != OrigPtr)
+    // Strip off casts.
+    while (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(V))
+      V = C->getOperand();
+
+  const SCEVAddRecExpr *S = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
+  if (!S)
+    return nullptr;
+
+  V = S->getStepRecurrence(*SE);
+  if (!V)
+    return nullptr;
+
+  // Strip off the size of access multiplication if we are still analyzing the
+  // pointer.
+  if (OrigPtr == Ptr) {
+    DL->getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
+    if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(V)) {
+      if (M->getOperand(0)->getSCEVType() != scConstant)
+        return nullptr;
+
+      const APInt &APStepVal =
+          cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0))->getValue()->getValue();
+
+      // Huge step value - give up.
+      if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
+        return nullptr;
+
+      int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
+      if (PtrAccessSize != StepVal)
+        return nullptr;
+      V = M->getOperand(1);
+    }
+  }
+
+  // Strip off casts.
+  Type *StripedOffRecurrenceCast = nullptr;
+  if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(V)) {
+    StripedOffRecurrenceCast = C->getType();
+    V = C->getOperand();
+  }
+
+  // Look for the loop invariant symbolic value.
+  const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(V);
+  if (!U)
+    return nullptr;
+
+  Value *Stride = U->getValue();
+  if (!Lp->isLoopInvariant(Stride))
+    return nullptr;
+
+  // If we have stripped off the recurrence cast we have to make sure that we
+  // return the value that is used in this loop so that we can replace it later.
+  if (StripedOffRecurrenceCast)
+    Stride = getUniqueCastUse(Stride, Lp, StripedOffRecurrenceCast);
+
+  return Stride;
+}
+
+void LoopVectorizationLegality::collectStridedAcccess(Value *MemAccess) {
+  Value *Ptr = nullptr;
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(MemAccess))
+    Ptr = LI->getPointerOperand();
+  else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(MemAccess))
+    Ptr = SI->getPointerOperand();
+  else
+    return;
+
+  Value *Stride = getStrideFromPointer(Ptr, SE, DL, TheLoop);
+  if (!Stride)
+    return;
+
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a strided access that we can version");
+  DEBUG(dbgs() << "  Ptr: " << *Ptr << " Stride: " << *Stride << "\n");
+  Strides[Ptr] = Stride;
+  StrideSet.insert(Stride);
+}
+
+void LoopVectorizationLegality::collectLoopUniforms() {
+  // We now know that the loop is vectorizable!
+  // Collect variables that will remain uniform after vectorization.
+  std::vector<Value*> Worklist;
+  BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
+
+  // Start with the conditional branch and walk up the block.
+  Worklist.push_back(Latch->getTerminator()->getOperand(0));
+
+  // Also add all consecutive pointer values; these values will be uniform
+  // after vectorization (and subsequent cleanup) and, until revectorization is
+  // supported, all dependencies must also be uniform.
+  for (Loop::block_iterator B = TheLoop->block_begin(),
+       BE = TheLoop->block_end(); B != BE; ++B)
+    for (BasicBlock::iterator I = (*B)->begin(), IE = (*B)->end();
+         I != IE; ++I)
+      if (I->getType()->isPointerTy() && isConsecutivePtr(I))
+        Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
+
+  while (Worklist.size()) {
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Worklist.back());
+    Worklist.pop_back();
+
+    // Look at instructions inside this loop.
+    // Stop when reaching PHI nodes.
+    // TODO: we need to follow values all over the loop, not only in this block.
+    if (!I || !TheLoop->contains(I) || isa<PHINode>(I))
+      continue;
+
+    // This is a known uniform.
+    Uniforms.insert(I);
+
+    // Insert all operands.
+    Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
+  }
+}
+
+namespace {
+/// \brief Analyses memory accesses in a loop.
+///
+/// Checks whether run time pointer checks are needed and builds sets for data
+/// dependence checking.
+class AccessAnalysis {
+public:
+  /// \brief Read or write access location.
+  typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
+  typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
+
+  /// \brief Set of potential dependent memory accesses.
+  typedef EquivalenceClasses<MemAccessInfo> DepCandidates;
+
+  AccessAnalysis(const DataLayout *Dl, AliasAnalysis *AA, DepCandidates &DA) :
+    DL(Dl), AST(*AA), DepCands(DA), IsRTCheckNeeded(false) {}
+
+  /// \brief Register a load  and whether it is only read from.
+  void addLoad(AliasAnalysis::Location &Loc, bool IsReadOnly) {
+    Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
+    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
+    Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, false));
+    if (IsReadOnly)
+      ReadOnlyPtr.insert(Ptr);
+  }
+
+  /// \brief Register a store.
+  void addStore(AliasAnalysis::Location &Loc) {
+    Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
+    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
+    Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, true));
+  }
+
+  /// \brief Check whether we can check the pointers at runtime for
+  /// non-intersection.
+  bool canCheckPtrAtRT(LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck &RtCheck,
+                       unsigned &NumComparisons, ScalarEvolution *SE,
+                       Loop *TheLoop, ValueToValueMap &Strides,
+                       bool ShouldCheckStride = false);
+
+  /// \brief Goes over all memory accesses, checks whether a RT check is needed
+  /// and builds sets of dependent accesses.
+  void buildDependenceSets() {
+    processMemAccesses();
+  }
+
+  bool isRTCheckNeeded() { return IsRTCheckNeeded; }
+
+  bool isDependencyCheckNeeded() { return !CheckDeps.empty(); }
+  void resetDepChecks() { CheckDeps.clear(); }
+
+  MemAccessInfoSet &getDependenciesToCheck() { return CheckDeps; }
+
+private:
+  typedef SetVector<MemAccessInfo> PtrAccessSet;
+
+  /// \brief Go over all memory access and check whether runtime pointer checks
+  /// are needed /// and build sets of dependency check candidates.
+  void processMemAccesses();
+
+  /// Set of all accesses.
+  PtrAccessSet Accesses;
+
+  /// Set of accesses that need a further dependence check.
+  MemAccessInfoSet CheckDeps;
+
+  /// Set of pointers that are read only.
+  SmallPtrSet<Value*, 16> ReadOnlyPtr;
+
+  const DataLayout *DL;
+
+  /// An alias set tracker to partition the access set by underlying object and
+  //intrinsic property (such as TBAA metadata).
+  AliasSetTracker AST;
+
+  /// Sets of potentially dependent accesses - members of one set share an
+  /// underlying pointer. The set "CheckDeps" identfies which sets really need a
+  /// dependence check.
+  DepCandidates &DepCands;
+
+  bool IsRTCheckNeeded;
+};
+
+} // end anonymous namespace
+
+/// \brief Check whether a pointer can participate in a runtime bounds check.
+static bool hasComputableBounds(ScalarEvolution *SE, ValueToValueMap &Strides,
+                                Value *Ptr) {
+  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
+  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
+  if (!AR)
+    return false;
+
+  return AR->isAffine();
+}
+
+/// \brief Check the stride of the pointer and ensure that it does not wrap in
+/// the address space.
+static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL, Value *Ptr,
+                        const Loop *Lp, ValueToValueMap &StridesMap);
+
+bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
+    LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck &RtCheck,
+    unsigned &NumComparisons, ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop,
+    ValueToValueMap &StridesMap, bool ShouldCheckStride) {
+  // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
+  // to place a runtime bound check.
+  bool CanDoRT = true;
+
+  bool IsDepCheckNeeded = isDependencyCheckNeeded();
+  NumComparisons = 0;
+
+  // We assign a consecutive id to access from different alias sets.
+  // Accesses between different groups doesn't need to be checked.
+  unsigned ASId = 1;
+  for (auto &AS : AST) {
+    unsigned NumReadPtrChecks = 0;
+    unsigned NumWritePtrChecks = 0;
+
+    // We assign consecutive id to access from different dependence sets.
+    // Accesses within the same set don't need a runtime check.
+    unsigned RunningDepId = 1;
+    DenseMap<Value *, unsigned> DepSetId;
+
+    for (auto A : AS) {
+      Value *Ptr = A.getValue();
+      bool IsWrite = Accesses.count(MemAccessInfo(Ptr, true));
+      MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
+
+      if (IsWrite)
+        ++NumWritePtrChecks;
+      else
+        ++NumReadPtrChecks;
+
+      if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr) &&
+          // When we run after a failing dependency check we have to make sure we
+          // don't have wrapping pointers.
+          (!ShouldCheckStride ||
+           isStridedPtr(SE, DL, Ptr, TheLoop, StridesMap) == 1)) {
+        // The id of the dependence set.
+        unsigned DepId;
+
+        if (IsDepCheckNeeded) {
+          Value *Leader = DepCands.getLeaderValue(Access).getPointer();
+          unsigned &LeaderId = DepSetId[Leader];
+          if (!LeaderId)
+            LeaderId = RunningDepId++;
+          DepId = LeaderId;
+        } else
+          // Each access has its own dependence set.
+          DepId = RunningDepId++;
+
+        RtCheck.insert(SE, TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, ASId, StridesMap);
+
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *Ptr << '\n');
+      } else {
+        CanDoRT = false;
+      }
+    }
+
+    if (IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2)
+      NumComparisons += 0; // Only one dependence set.
+    else {
+      NumComparisons += (NumWritePtrChecks * (NumReadPtrChecks +
+                                              NumWritePtrChecks - 1));
+    }
+
+    ++ASId;
+  }
+
+  // If the pointers that we would use for the bounds comparison have different
+  // address spaces, assume the values aren't directly comparable, so we can't
+  // use them for the runtime check. We also have to assume they could
+  // overlap. In the future there should be metadata for whether address spaces
+  // are disjoint.
+  unsigned NumPointers = RtCheck.Pointers.size();
+  for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
+    for (unsigned j = i + 1; j < NumPointers; ++j) {
+      // Only need to check pointers between two different dependency sets.
+      if (RtCheck.DependencySetId[i] == RtCheck.DependencySetId[j])
+       continue;
+      // Only need to check pointers in the same alias set.
+      if (RtCheck.AliasSetId[i] != RtCheck.AliasSetId[j])
+        continue;
+
+      Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i];
+      Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j];
+
+      unsigned ASi = PtrI->getType()->getPointerAddressSpace();
+      unsigned ASj = PtrJ->getType()->getPointerAddressSpace();
+      if (ASi != ASj) {
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Runtime check would require comparison between"
+                       " different address spaces\n");
+        return false;
+      }
+    }
+  }
+
+  return CanDoRT;
+}
+
+void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
+  // We process the set twice: first we process read-write pointers, last we
+  // process read-only pointers. This allows us to skip dependence tests for
+  // read-only pointers.
+
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Processing memory accesses...\n");
+  DEBUG(dbgs() << "  AST: "; AST.dump());
+  DEBUG(dbgs() << "LV:   Accesses:\n");
+  DEBUG({
+    for (auto A : Accesses)
+      dbgs() << "\t" << *A.getPointer() << " (" <<
+                (A.getInt() ? "write" : (ReadOnlyPtr.count(A.getPointer()) ?
+                                         "read-only" : "read")) << ")\n";
+  });
+
+  // The AliasSetTracker has nicely partitioned our pointers by metadata
+  // compatibility and potential for underlying-object overlap. As a result, we
+  // only need to check for potential pointer dependencies within each alias
+  // set.
+  for (auto &AS : AST) {
+    // Note that both the alias-set tracker and the alias sets themselves used
+    // linked lists internally and so the iteration order here is deterministic
+    // (matching the original instruction order within each set).
+
+    bool SetHasWrite = false;
+
+    // Map of pointers to last access encountered.
+    typedef DenseMap<Value*, MemAccessInfo> UnderlyingObjToAccessMap;
+    UnderlyingObjToAccessMap ObjToLastAccess;
+
+    // Set of access to check after all writes have been processed.
+    PtrAccessSet DeferredAccesses;
+
+    // Iterate over each alias set twice, once to process read/write pointers,
+    // and then to process read-only pointers.
+    for (int SetIteration = 0; SetIteration < 2; ++SetIteration) {
+      bool UseDeferred = SetIteration > 0;
+      PtrAccessSet &S = UseDeferred ? DeferredAccesses : Accesses;
+
+      for (auto A : AS) {
+        Value *Ptr = A.getValue();
+        bool IsWrite = S.count(MemAccessInfo(Ptr, true));
+
+        // If we're using the deferred access set, then it contains only reads.
+        bool IsReadOnlyPtr = ReadOnlyPtr.count(Ptr) && !IsWrite;
+        if (UseDeferred && !IsReadOnlyPtr)
+          continue;
+        // Otherwise, the pointer must be in the PtrAccessSet, either as a read
+        // or a write.
+        assert(((IsReadOnlyPtr && UseDeferred) || IsWrite ||
+                 S.count(MemAccessInfo(Ptr, false))) &&
+               "Alias-set pointer not in the access set?");
+
+        MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
+        DepCands.insert(Access);
+
+        // Memorize read-only pointers for later processing and skip them in the
+        // first round (they need to be checked after we have seen all write
+        // pointers). Note: we also mark pointer that are not consecutive as
+        // "read-only" pointers (so that we check "a[b[i]] +="). Hence, we need
+        // the second check for "!IsWrite".
+        if (!UseDeferred && IsReadOnlyPtr) {
+          DeferredAccesses.insert(Access);
+          continue;
+        }
+
+        // If this is a write - check other reads and writes for conflicts.  If
+        // this is a read only check other writes for conflicts (but only if
+        // there is no other write to the ptr - this is an optimization to
+        // catch "a[i] = a[i] + " without having to do a dependence check).
+        if ((IsWrite || IsReadOnlyPtr) && SetHasWrite) {
+          CheckDeps.insert(Access);
+          IsRTCheckNeeded = true;
+        }
+
+        if (IsWrite)
+          SetHasWrite = true;
+
+        // Create sets of pointers connected by a shared alias set and
+        // underlying object.
+        typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
+        ValueVector TempObjects;
+        GetUnderlyingObjects(Ptr, TempObjects, DL);
+        for (Value *UnderlyingObj : TempObjects) {
+          UnderlyingObjToAccessMap::iterator Prev =
+            ObjToLastAccess.find(UnderlyingObj);
+          if (Prev != ObjToLastAccess.end())
+            DepCands.unionSets(Access, Prev->second);
+
+          ObjToLastAccess[UnderlyingObj] = Access;
+        }
+      }
+    }
+  }
+}
+
+namespace {
+/// \brief Checks memory dependences among accesses to the same underlying
+/// object to determine whether there vectorization is legal or not (and at
+/// which vectorization factor).
+///
+/// This class works under the assumption that we already checked that memory
+/// locations with different underlying pointers are "must-not alias".
+/// We use the ScalarEvolution framework to symbolically evalutate access
+/// functions pairs. Since we currently don't restructure the loop we can rely
+/// on the program order of memory accesses to determine their safety.
+/// At the moment we will only deem accesses as safe for:
+///  * A negative constant distance assuming program order.
+///
+///      Safe: tmp = a[i + 1];     OR     a[i + 1] = x;
+///            a[i] = tmp;                y = a[i];
+///
+///   The latter case is safe because later checks guarantuee that there can't
+///   be a cycle through a phi node (that is, we check that "x" and "y" is not
+///   the same variable: a header phi can only be an induction or a reduction, a
+///   reduction can't have a memory sink, an induction can't have a memory
+///   source). This is important and must not be violated (or we have to
+///   resort to checking for cycles through memory).
+///
+///  * A positive constant distance assuming program order that is bigger
+///    than the biggest memory access.
+///
+///     tmp = a[i]        OR              b[i] = x
+///     a[i+2] = tmp                      y = b[i+2];
+///
+///     Safe distance: 2 x sizeof(a[0]), and 2 x sizeof(b[0]), respectively.
+///
+///  * Zero distances and all accesses have the same size.
+///
+class MemoryDepChecker {
+public:
+  typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
+  typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
+
+  MemoryDepChecker(ScalarEvolution *Se, const DataLayout *Dl, const Loop *L)
+      : SE(Se), DL(Dl), InnermostLoop(L), AccessIdx(0),
+        ShouldRetryWithRuntimeCheck(false) {}
+
+  /// \brief Register the location (instructions are given increasing numbers)
+  /// of a write access.
+  void addAccess(StoreInst *SI) {
+    Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
+    Accesses[MemAccessInfo(Ptr, true)].push_back(AccessIdx);
+    InstMap.push_back(SI);
+    ++AccessIdx;
+  }
+
+  /// \brief Register the location (instructions are given increasing numbers)
+  /// of a write access.
+  void addAccess(LoadInst *LI) {
+    Value *Ptr = LI->getPointerOperand();
+    Accesses[MemAccessInfo(Ptr, false)].push_back(AccessIdx);
+    InstMap.push_back(LI);
+    ++AccessIdx;
+  }
+
+  /// \brief Check whether the dependencies between the accesses are safe.
+  ///
+  /// Only checks sets with elements in \p CheckDeps.
+  bool areDepsSafe(AccessAnalysis::DepCandidates &AccessSets,
+                   MemAccessInfoSet &CheckDeps, ValueToValueMap &Strides);
+
+  /// \brief The maximum number of bytes of a vector register we can vectorize
+  /// the accesses safely with.
+  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return MaxSafeDepDistBytes; }
+
+  /// \brief In same cases when the dependency check fails we can still
+  /// vectorize the loop with a dynamic array access check.
+  bool shouldRetryWithRuntimeCheck() { return ShouldRetryWithRuntimeCheck; }
+
+private:
+  ScalarEvolution *SE;
+  const DataLayout *DL;
+  const Loop *InnermostLoop;
+
+  /// \brief Maps access locations (ptr, read/write) to program order.
+  DenseMap<MemAccessInfo, std::vector<unsigned> > Accesses;
+
+  /// \brief Memory access instructions in program order.
+  SmallVector<Instruction *, 16> InstMap;
+
+  /// \brief The program order index to be used for the next instruction.
+  unsigned AccessIdx;
+
+  // We can access this many bytes in parallel safely.
+  unsigned MaxSafeDepDistBytes;
+
+  /// \brief If we see a non-constant dependence distance we can still try to
+  /// vectorize this loop with runtime checks.
+  bool ShouldRetryWithRuntimeCheck;
+
+  /// \brief Check whether there is a plausible dependence between the two
+  /// accesses.
+  ///
+  /// Access \p A must happen before \p B in program order. The two indices
+  /// identify the index into the program order map.
+  ///
+  /// This function checks  whether there is a plausible dependence (or the
+  /// absence of such can't be proved) between the two accesses. If there is a
+  /// plausible dependence but the dependence distance is bigger than one
+  /// element access it records this distance in \p MaxSafeDepDistBytes (if this
+  /// distance is smaller than any other distance encountered so far).
+  /// Otherwise, this function returns true signaling a possible dependence.
+  bool isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
+                   const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
+                   ValueToValueMap &Strides);
+
+  /// \brief Check whether the data dependence could prevent store-load
+  /// forwarding.
+  bool couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance, unsigned TypeByteSize);
+};
+
+} // end anonymous namespace
+
+static bool isInBoundsGep(Value *Ptr) {
+  if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
+    return GEP->isInBounds();
+  return false;
+}
+
+/// \brief Check whether the access through \p Ptr has a constant stride.
+static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL, Value *Ptr,
+                        const Loop *Lp, ValueToValueMap &StridesMap) {
+  const Type *Ty = Ptr->getType();
+  assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
+
+  // Make sure that the pointer does not point to aggregate types.
+  const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ty);
+  if (PtrTy->getElementType()->isAggregateType()) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not a pointer to a scalar type" << *Ptr <<
+          "\n");
+    return 0;
+  }
+
+  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, StridesMap, Ptr);
+
+  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
+  if (!AR) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not an AddRecExpr pointer "
+          << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
+    return 0;
+  }
+
+  // The accesss function must stride over the innermost loop.
+  if (Lp != AR->getLoop()) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not striding over innermost loop " <<
+          *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
+  }
+
+  // The address calculation must not wrap. Otherwise, a dependence could be
+  // inverted.
+  // An inbounds getelementptr that is a AddRec with a unit stride
+  // cannot wrap per definition. The unit stride requirement is checked later.
+  // An getelementptr without an inbounds attribute and unit stride would have
+  // to access the pointer value "0" which is undefined behavior in address
+  // space 0, therefore we can also vectorize this case.
+  bool IsInBoundsGEP = isInBoundsGep(Ptr);
+  bool IsNoWrapAddRec = AR->getNoWrapFlags(SCEV::NoWrapMask);
+  bool IsInAddressSpaceZero = PtrTy->getAddressSpace() == 0;
+  if (!IsNoWrapAddRec && !IsInBoundsGEP && !IsInAddressSpaceZero) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Pointer may wrap in the address space "
+          << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
+    return 0;
+  }
+
+  // Check the step is constant.
+  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
+
+  // Calculate the pointer stride and check if it is consecutive.
+  const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
+  if (!C) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not a constant strided " << *Ptr <<
+          " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
+    return 0;
+  }
+
+  int64_t Size = DL->getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
+  const APInt &APStepVal = C->getValue()->getValue();
+
+  // Huge step value - give up.
+  if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
+    return 0;
+
+  int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
+
+  // Strided access.
+  int64_t Stride = StepVal / Size;
+  int64_t Rem = StepVal % Size;
+  if (Rem)
+    return 0;
+
+  // If the SCEV could wrap but we have an inbounds gep with a unit stride we
+  // know we can't "wrap around the address space". In case of address space
+  // zero we know that this won't happen without triggering undefined behavior.
+  if (!IsNoWrapAddRec && (IsInBoundsGEP || IsInAddressSpaceZero) &&
+      Stride != 1 && Stride != -1)
+    return 0;
+
+  return Stride;
+}
+
+bool MemoryDepChecker::couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance,
+                                                    unsigned TypeByteSize) {
+  // If loads occur at a distance that is not a multiple of a feasible vector
+  // factor store-load forwarding does not take place.
+  // Positive dependences might cause troubles because vectorizing them might
+  // prevent store-load forwarding making vectorized code run a lot slower.
+  //   a[i] = a[i-3] ^ a[i-8];
+  //   The stores to a[i:i+1] don't align with the stores to a[i-3:i-2] and
+  //   hence on your typical architecture store-load forwarding does not take
+  //   place. Vectorizing in such cases does not make sense.
+  // Store-load forwarding distance.
+  const unsigned NumCyclesForStoreLoadThroughMemory = 8*TypeByteSize;
+  // Maximum vector factor.
+  unsigned MaxVFWithoutSLForwardIssues = MaxVectorWidth*TypeByteSize;
+  if(MaxSafeDepDistBytes < MaxVFWithoutSLForwardIssues)
+    MaxVFWithoutSLForwardIssues = MaxSafeDepDistBytes;
+
+  for (unsigned vf = 2*TypeByteSize; vf <= MaxVFWithoutSLForwardIssues;
+       vf *= 2) {
+    if (Distance % vf && Distance / vf < NumCyclesForStoreLoadThroughMemory) {
+      MaxVFWithoutSLForwardIssues = (vf >>=1);
+      break;
+    }
+  }
+
+  if (MaxVFWithoutSLForwardIssues< 2*TypeByteSize) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Distance " << Distance <<
+          " that could cause a store-load forwarding conflict\n");
+    return true;
+  }
+
+  if (MaxVFWithoutSLForwardIssues < MaxSafeDepDistBytes &&
+      MaxVFWithoutSLForwardIssues != MaxVectorWidth*TypeByteSize)
+    MaxSafeDepDistBytes = MaxVFWithoutSLForwardIssues;
+  return false;
+}
+
+bool MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
+                                   const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
+                                   ValueToValueMap &Strides) {
+  assert (AIdx < BIdx && "Must pass arguments in program order");
+
+  Value *APtr = A.getPointer();
+  Value *BPtr = B.getPointer();
+  bool AIsWrite = A.getInt();
+  bool BIsWrite = B.getInt();
+
+  // Two reads are independent.
+  if (!AIsWrite && !BIsWrite)
+    return false;
+
+  // We cannot check pointers in different address spaces.
+  if (APtr->getType()->getPointerAddressSpace() !=
+      BPtr->getType()->getPointerAddressSpace())
+    return true;
+
+  const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, APtr);
+  const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, BPtr);
+
+  int StrideAPtr = isStridedPtr(SE, DL, APtr, InnermostLoop, Strides);
+  int StrideBPtr = isStridedPtr(SE, DL, BPtr, InnermostLoop, Strides);
+
+  const SCEV *Src = AScev;
+  const SCEV *Sink = BScev;
+
+  // If the induction step is negative we have to invert source and sink of the
+  // dependence.
+  if (StrideAPtr < 0) {
+    //Src = BScev;
+    //Sink = AScev;
+    std::swap(APtr, BPtr);
+    std::swap(Src, Sink);
+    std::swap(AIsWrite, BIsWrite);
+    std::swap(AIdx, BIdx);
+    std::swap(StrideAPtr, StrideBPtr);
+  }
+
+  const SCEV *Dist = SE->getMinusSCEV(Sink, Src);
+
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Src Scev: " << *Src << "Sink Scev: " << *Sink
+        << "(Induction step: " << StrideAPtr <<  ")\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Distance for " << *InstMap[AIdx] << " to "
+        << *InstMap[BIdx] << ": " << *Dist << "\n");
+
+  // Need consecutive accesses. We don't want to vectorize
+  // "A[B[i]] += ..." and similar code or pointer arithmetic that could wrap in
+  // the address space.
+  if (!StrideAPtr || !StrideBPtr || StrideAPtr != StrideBPtr){
+    DEBUG(dbgs() << "Non-consecutive pointer access\n");
+    return true;
+  }
+
+  const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Dist);
+  if (!C) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Dependence because of non-constant distance\n");
+    ShouldRetryWithRuntimeCheck = true;
+    return true;
+  }
+
+  Type *ATy = APtr->getType()->getPointerElementType();
+  Type *BTy = BPtr->getType()->getPointerElementType();
+  unsigned TypeByteSize = DL->getTypeAllocSize(ATy);
+
+  // Negative distances are not plausible dependencies.
+  const APInt &Val = C->getValue()->getValue();
+  if (Val.isNegative()) {
+    bool IsTrueDataDependence = (AIsWrite && !BIsWrite);
+    if (IsTrueDataDependence &&
+        (couldPreventStoreLoadForward(Val.abs().getZExtValue(), TypeByteSize) ||
+         ATy != BTy))
+      return true;
+
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Dependence is negative: NoDep\n");
+    return false;
+  }
+
+  // Write to the same location with the same size.
+  // Could be improved to assert type sizes are the same (i32 == float, etc).
+  if (Val == 0) {
+    if (ATy == BTy)
       return false;
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Zero dependence difference but different types\n");
+    return true;
   }
 
-  return true;
-}
-
-void LoopVectorizationLegality::collectLoopUniforms() {
-  // We now know that the loop is vectorizable!
-  // Collect variables that will remain uniform after vectorization.
-  std::vector<Value*> Worklist;
-  BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
-
-  // Start with the conditional branch and walk up the block.
-  Worklist.push_back(Latch->getTerminator()->getOperand(0));
+  assert(Val.isStrictlyPositive() && "Expect a positive value");
 
-  while (Worklist.size()) {
-    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Worklist.back());
-    Worklist.pop_back();
+  // Positive distance bigger than max vectorization factor.
+  if (ATy != BTy) {
+    DEBUG(dbgs() <<
+          "LV: ReadWrite-Write positive dependency with different types\n");
+    return false;
+  }
 
-    // Look at instructions inside this loop.
-    // Stop when reaching PHI nodes.
-    // TODO: we need to follow values all over the loop, not only in this block.
-    if (!I || !TheLoop->contains(I) || isa<PHINode>(I))
-      continue;
+  unsigned Distance = (unsigned) Val.getZExtValue();
 
-    // This is a known uniform.
-    Uniforms.insert(I);
+  // Bail out early if passed-in parameters make vectorization not feasible.
+  unsigned ForcedFactor = VectorizationFactor ? VectorizationFactor : 1;
+  unsigned ForcedUnroll = VectorizationInterleave ? VectorizationInterleave : 1;
 
-    // Insert all operands.
-    Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
+  // The distance must be bigger than the size needed for a vectorized version
+  // of the operation and the size of the vectorized operation must not be
+  // bigger than the currrent maximum size.
+  if (Distance < 2*TypeByteSize ||
+      2*TypeByteSize > MaxSafeDepDistBytes ||
+      Distance < TypeByteSize * ForcedUnroll * ForcedFactor) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Failure because of Positive distance "
+        << Val.getSExtValue() << '\n');
+    return true;
   }
-}
-
-AliasAnalysis::Location
-LoopVectorizationLegality::getLoadStoreLocation(Instruction *Inst) {
-  if (StoreInst *Store = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
-    return AA->getLocation(Store);
-  else if (LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
-    return AA->getLocation(Load);
 
-  llvm_unreachable("Should be either load or store instruction");
-}
-
-bool
-LoopVectorizationLegality::hasPossibleGlobalWriteReorder(
-                                                Value *Object,
-                                                Instruction *Inst,
-                                                AliasMultiMap& WriteObjects,
-                                                unsigned MaxByteWidth) {
+  MaxSafeDepDistBytes = Distance < MaxSafeDepDistBytes ?
+    Distance : MaxSafeDepDistBytes;
 
-  AliasAnalysis::Location ThisLoc = getLoadStoreLocation(Inst);
+  bool IsTrueDataDependence = (!AIsWrite && BIsWrite);
+  if (IsTrueDataDependence &&
+      couldPreventStoreLoadForward(Distance, TypeByteSize))
+     return true;
 
-  std::vector<Instruction*>::iterator
-              it = WriteObjects[Object].begin(),
-              end = WriteObjects[Object].end();
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Positive distance " << Val.getSExtValue() <<
+        " with max VF = " << MaxSafeDepDistBytes / TypeByteSize << '\n');
 
-  for (; it != end; ++it) {
-    Instruction* I = *it;
-    if (I == Inst)
-      continue;
+  return false;
+}
 
-    AliasAnalysis::Location ThatLoc = getLoadStoreLocation(I);
-    if (AA->alias(ThisLoc.getWithNewSize(MaxByteWidth),
-                  ThatLoc.getWithNewSize(MaxByteWidth)))
-      return true;
+bool MemoryDepChecker::areDepsSafe(AccessAnalysis::DepCandidates &AccessSets,
+                                   MemAccessInfoSet &CheckDeps,
+                                   ValueToValueMap &Strides) {
+
+  MaxSafeDepDistBytes = -1U;
+  while (!CheckDeps.empty()) {
+    MemAccessInfo CurAccess = *CheckDeps.begin();
+
+    // Get the relevant memory access set.
+    EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::iterator I =
+      AccessSets.findValue(AccessSets.getLeaderValue(CurAccess));
+
+    // Check accesses within this set.
+    EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator AI, AE;
+    AI = AccessSets.member_begin(I), AE = AccessSets.member_end();
+
+    // Check every access pair.
+    while (AI != AE) {
+      CheckDeps.erase(*AI);
+      EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator OI = std::next(AI);
+      while (OI != AE) {
+        // Check every accessing instruction pair in program order.
+        for (std::vector<unsigned>::iterator I1 = Accesses[*AI].begin(),
+             I1E = Accesses[*AI].end(); I1 != I1E; ++I1)
+          for (std::vector<unsigned>::iterator I2 = Accesses[*OI].begin(),
+               I2E = Accesses[*OI].end(); I2 != I2E; ++I2) {
+            if (*I1 < *I2 && isDependent(*AI, *I1, *OI, *I2, Strides))
+              return false;
+            if (*I2 < *I1 && isDependent(*OI, *I2, *AI, *I1, Strides))
+              return false;
+          }
+        ++OI;
+      }
+      AI++;
+    }
   }
-  return false;
+  return true;
 }
 
 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
 
   typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
   typedef SmallPtrSet<Value*, 16> ValueSet;
+
   // Holds the Load and Store *instructions*.
   ValueVector Loads;
   ValueVector Stores;
+
+  // Holds all the different accesses in the loop.
+  unsigned NumReads = 0;
+  unsigned NumReadWrites = 0;
+
   PtrRtCheck.Pointers.clear();
   PtrRtCheck.Need = false;
 
   const bool IsAnnotatedParallel = TheLoop->isAnnotatedParallel();
+  MemoryDepChecker DepChecker(SE, DL, TheLoop);
 
   // For each block.
   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
@@ -2759,28 +4726,45 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
       // but is not a load, then we quit. Notice that we don't handle function
       // calls that read or write.
       if (it->mayReadFromMemory()) {
+        // Many math library functions read the rounding mode. We will only
+        // vectorize a loop if it contains known function calls that don't set
+        // the flag. Therefore, it is safe to ignore this read from memory.
+        CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(it);
+        if (Call && getIntrinsicIDForCall(Call, TLI))
+          continue;
+
         LoadInst *Ld = dyn_cast<LoadInst>(it);
-        if (!Ld) return false;
-        if (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
+        if (!Ld || (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel)) {
+          emitAnalysis(Report(Ld)
+                       << "read with atomic ordering or volatile read");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple load.\n");
           return false;
         }
+        NumLoads++;
         Loads.push_back(Ld);
+        DepChecker.addAccess(Ld);
         continue;
       }
 
       // Save 'store' instructions. Abort if other instructions write to memory.
       if (it->mayWriteToMemory()) {
         StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
-        if (!St) return false;
+        if (!St) {
+          emitAnalysis(Report(it) << "instruction cannot be vectorized");
+          return false;
+        }
         if (!St->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
+          emitAnalysis(Report(St)
+                       << "write with atomic ordering or volatile write");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple store.\n");
           return false;
         }
+        NumStores++;
         Stores.push_back(St);
+        DepChecker.addAccess(St);
       }
-    } // next instr.
-  } // next block.
+    } // Next instr.
+  } // Next block.
 
   // Now we have two lists that hold the loads and the stores.
   // Next, we find the pointers that they use.
@@ -2792,10 +4776,8 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     return true;
   }
 
-  // Holds the read and read-write *pointers* that we find. These maps hold
-  // unique values for pointers (so no need for multi-map).
-  AliasMap Reads;
-  AliasMap ReadWrites;
+  AccessAnalysis::DepCandidates DependentAccesses;
+  AccessAnalysis Accesses(DL, AA, DependentAccesses);
 
   // Holds the analyzed pointers. We don't want to call GetUnderlyingObjects
   // multiple times on the same object. If the ptr is accessed twice, once
@@ -2810,14 +4792,27 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     Value* Ptr = ST->getPointerOperand();
 
     if (isUniform(Ptr)) {
+      emitAnalysis(
+          Report(ST)
+          << "write to a loop invariant address could not be vectorized");
       DEBUG(dbgs() << "LV: We don't allow storing to uniform addresses\n");
       return false;
     }
 
-    // If we did *not* see this pointer before, insert it to
-    // the read-write list. At this phase it is only a 'write' list.
-    if (Seen.insert(Ptr))
-      ReadWrites.insert(std::make_pair(Ptr, ST));
+    // If we did *not* see this pointer before, insert it to  the read-write
+    // list. At this phase it is only a 'write' list.
+    if (Seen.insert(Ptr)) {
+      ++NumReadWrites;
+
+      AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(ST);
+      // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
+      // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
+      // need runtime pointer checks.
+      if (blockNeedsPredication(ST->getParent()))
+        Loc.AATags.TBAA = nullptr;
+
+      Accesses.addStore(Loc);
+    }
   }
 
   if (IsAnnotatedParallel) {
@@ -2838,51 +4833,52 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     // If the address of i is unknown (for example A[B[i]]) then we may
     // read a few words, modify, and write a few words, and some of the
     // words may be written to the same address.
-    if (Seen.insert(Ptr) || 0 == isConsecutivePtr(Ptr))
-      Reads.insert(std::make_pair(Ptr, LD));
+    bool IsReadOnlyPtr = false;
+    if (Seen.insert(Ptr) || !isStridedPtr(SE, DL, Ptr, TheLoop, Strides)) {
+      ++NumReads;
+      IsReadOnlyPtr = true;
+    }
+
+    AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(LD);
+    // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
+    // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
+    // need runtime pointer checks.
+    if (blockNeedsPredication(LD->getParent()))
+      Loc.AATags.TBAA = nullptr;
+
+    Accesses.addLoad(Loc, IsReadOnlyPtr);
   }
 
   // If we write (or read-write) to a single destination and there are no
   // other reads in this loop then is it safe to vectorize.
-  if (ReadWrites.size() == 1 && Reads.size() == 0) {
+  if (NumReadWrites == 1 && NumReads == 0) {
     DEBUG(dbgs() << "LV: Found a write-only loop!\n");
     return true;
   }
 
-  unsigned NumReadPtrs = 0;
-  unsigned NumWritePtrs = 0;
+  // Build dependence sets and check whether we need a runtime pointer bounds
+  // check.
+  Accesses.buildDependenceSets();
+  bool NeedRTCheck = Accesses.isRTCheckNeeded();
 
   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
   // to place a runtime bound check.
-  bool CanDoRT = true;
-  AliasMap::iterator MI, ME;
-  for (MI = ReadWrites.begin(), ME = ReadWrites.end(); MI != ME; ++MI) {
-    Value *V = (*MI).first;
-    if (hasComputableBounds(V)) {
-      PtrRtCheck.insert(SE, TheLoop, V, true);
-      NumWritePtrs++;
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *V <<"\n");
-    } else {
-      CanDoRT = false;
-      break;
-    }
-  }
-  for (MI = Reads.begin(), ME = Reads.end(); MI != ME; ++MI) {
-    Value *V = (*MI).first;
-    if (hasComputableBounds(V)) {
-      PtrRtCheck.insert(SE, TheLoop, V, false);
-      NumReadPtrs++;
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *V <<"\n");
-    } else {
-      CanDoRT = false;
-      break;
-    }
-  }
-
-  // Check that we did not collect too many pointers or found a
-  // unsizeable pointer.
-  unsigned NumComparisons = (NumWritePtrs * (NumReadPtrs + NumWritePtrs - 1));
-  DEBUG(dbgs() << "LV: We need to compare " << NumComparisons << " ptrs.\n");
+  unsigned NumComparisons = 0;
+  bool CanDoRT = false;
+  if (NeedRTCheck)
+    CanDoRT = Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, NumComparisons, SE, TheLoop,
+                                       Strides);
+
+  DEBUG(dbgs() << "LV: We need to do " << NumComparisons <<
+        " pointer comparisons.\n");
+
+  // If we only have one set of dependences to check pointers among we don't
+  // need a runtime check.
+  if (NumComparisons == 0 && NeedRTCheck)
+    NeedRTCheck = false;
+
+  // Check that we did not collect too many pointers or found an unsizeable
+  // pointer.
   if (!CanDoRT || NumComparisons > RuntimeMemoryCheckThreshold) {
     PtrRtCheck.reset();
     CanDoRT = false;
@@ -2892,127 +4888,66 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     DEBUG(dbgs() << "LV: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
   }
 
-  bool NeedRTCheck = false;
-
-  // Biggest vectorized access possible, vector width * unroll factor.
-  // TODO: We're being very pessimistic here, find a way to know the
-  // real access width before getting here.
-  unsigned MaxByteWidth = (TTI->getRegisterBitWidth(true) / 8) *
-                           TTI->getMaximumUnrollFactor();
-  // Now that the pointers are in two lists (Reads and ReadWrites), we
-  // can check that there are no conflicts between each of the writes and
-  // between the writes to the reads.
-  // Note that WriteObjects duplicates the stores (indexed now by underlying
-  // objects) to avoid pointing to elements inside ReadWrites.
-  // TODO: Maybe create a new type where they can interact without duplication.
-  AliasMultiMap WriteObjects;
-  ValueVector TempObjects;
-
-  // Check that the read-writes do not conflict with other read-write
-  // pointers.
-  bool AllWritesIdentified = true;
-  for (MI = ReadWrites.begin(), ME = ReadWrites.end(); MI != ME; ++MI) {
-    Value *Val = (*MI).first;
-    Instruction *Inst = (*MI).second;
-
-    GetUnderlyingObjects(Val, TempObjects, DL);
-    for (ValueVector::iterator UI=TempObjects.begin(), UE=TempObjects.end();
-         UI != UE; ++UI) {
-      if (!isIdentifiedObject(*UI)) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified write ptr:"<< **UI <<"\n");
-        NeedRTCheck = true;
-        AllWritesIdentified = false;
-      }
-
-      // Never seen it before, can't alias.
-      if (WriteObjects[*UI].empty()) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Adding Underlying value:" << **UI <<"\n");
-        WriteObjects[*UI].push_back(Inst);
-        continue;
-      }
-      // Direct alias found.
-      if (!AA || dyn_cast<GlobalValue>(*UI) == NULL) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible write-write reorder:"
-              << **UI <<"\n");
-        return false;
-      }
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a conflicting global value:"
-            << **UI <<"\n");
-      DEBUG(dbgs() << "LV: While examining store:" << *Inst <<"\n");
-      DEBUG(dbgs() << "LV: On value:" << *Val <<"\n");
-
-      // If global alias, make sure they do alias.
-      if (hasPossibleGlobalWriteReorder(*UI,
-                                        Inst,
-                                        WriteObjects,
-                                        MaxByteWidth)) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible write-write reorder:" << **UI
-                     << "\n");
-        return false;
-      }
-
-      // Didn't alias, insert into map for further reference.
-      WriteObjects[*UI].push_back(Inst);
-    }
-    TempObjects.clear();
+  if (NeedRTCheck && !CanDoRT) {
+    emitAnalysis(Report() << "cannot identify array bounds");
+    DEBUG(dbgs() << "LV: We can't vectorize because we can't find " <<
+          "the array bounds.\n");
+    PtrRtCheck.reset();
+    return false;
   }
 
-  /// Check that the reads don't conflict with the read-writes.
-  for (MI = Reads.begin(), ME = Reads.end(); MI != ME; ++MI) {
-    Value *Val = (*MI).first;
-    GetUnderlyingObjects(Val, TempObjects, DL);
-    for (ValueVector::iterator UI=TempObjects.begin(), UE=TempObjects.end();
-         UI != UE; ++UI) {
-      // If all of the writes are identified then we don't care if the read
-      // pointer is identified or not.
-      if (!AllWritesIdentified && !isIdentifiedObject(*UI)) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified read ptr:"<< **UI <<"\n");
-        NeedRTCheck = true;
-      }
+  PtrRtCheck.Need = NeedRTCheck;
 
-      // Never seen it before, can't alias.
-      if (WriteObjects[*UI].empty())
-        continue;
-      // Direct alias found.
-      if (!AA || dyn_cast<GlobalValue>(*UI) == NULL) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible write-write reorder:"
-              << **UI <<"\n");
-        return false;
-      }
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a global value:  "
-            << **UI <<"\n");
-      Instruction *Inst = (*MI).second;
-      DEBUG(dbgs() << "LV: While examining load:" << *Inst <<"\n");
-      DEBUG(dbgs() << "LV: On value:" << *Val <<"\n");
-
-      // If global alias, make sure they do alias.
-      if (hasPossibleGlobalWriteReorder(*UI,
-                                        Inst,
-                                        WriteObjects,
-                                        MaxByteWidth)) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible read-write reorder:" << **UI
-                     << "\n");
+  bool CanVecMem = true;
+  if (Accesses.isDependencyCheckNeeded()) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Checking memory dependencies\n");
+    CanVecMem = DepChecker.areDepsSafe(
+        DependentAccesses, Accesses.getDependenciesToCheck(), Strides);
+    MaxSafeDepDistBytes = DepChecker.getMaxSafeDepDistBytes();
+
+    if (!CanVecMem && DepChecker.shouldRetryWithRuntimeCheck()) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Retrying with memory checks\n");
+      NeedRTCheck = true;
+
+      // Clear the dependency checks. We assume they are not needed.
+      Accesses.resetDepChecks();
+
+      PtrRtCheck.reset();
+      PtrRtCheck.Need = true;
+
+      CanDoRT = Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, NumComparisons, SE,
+                                         TheLoop, Strides, true);
+      // Check that we did not collect too many pointers or found an unsizeable
+      // pointer.
+      if (!CanDoRT || NumComparisons > RuntimeMemoryCheckThreshold) {
+        if (!CanDoRT && NumComparisons > 0)
+          emitAnalysis(Report()
+                       << "cannot check memory dependencies at runtime");
+        else
+          emitAnalysis(Report()
+                       << NumComparisons << " exceeds limit of "
+                       << RuntimeMemoryCheckThreshold
+                       << " dependent memory operations checked at runtime");
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize with memory checks\n");
+        PtrRtCheck.reset();
         return false;
       }
+
+      CanVecMem = true;
     }
-    TempObjects.clear();
   }
 
-  PtrRtCheck.Need = NeedRTCheck;
-  if (NeedRTCheck && !CanDoRT) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: We can't vectorize because we can't find " <<
-          "the array bounds.\n");
-    PtrRtCheck.reset();
-    return false;
-  }
+  if (!CanVecMem)
+    emitAnalysis(Report() << "unsafe dependent memory operations in loop");
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: We "<< (NeedRTCheck ? "" : "don't") <<
+  DEBUG(dbgs() << "LV: We" << (NeedRTCheck ? "" : " don't") <<
         " need a runtime memory check.\n");
-  return true;
+
+  return CanVecMem;
 }
 
 static bool hasMultipleUsesOf(Instruction *I,
-                              SmallPtrSet<Instruction *, 8> &Insts) {
+                              SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Insts) {
   unsigned NumUses = 0;
   for(User::op_iterator Use = I->op_begin(), E = I->op_end(); Use != E; ++Use) {
     if (Insts.count(dyn_cast<Instruction>(*Use)))
@@ -3024,7 +4959,7 @@ static bool hasMultipleUsesOf(Instruction *I,
   return false;
 }
 
-static bool areAllUsesIn(Instruction *I, SmallPtrSet<Instruction *, 8> &Set) {
+static bool areAllUsesIn(Instruction *I, SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Set) {
   for(User::op_iterator Use = I->op_begin(), E = I->op_end(); Use != E; ++Use)
     if (!Set.count(dyn_cast<Instruction>(*Use)))
       return false;
@@ -3048,7 +4983,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
   // We only allow for a single reduction value to be used outside the loop.
   // This includes users of the reduction, variables (which form a cycle
   // which ends in the phi node).
-  Instruction *ExitInstruction = 0;
+  Instruction *ExitInstruction = nullptr;
   // Indicates that we found a reduction operation in our scan.
   bool FoundReduxOp = false;
 
@@ -3062,7 +4997,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
   // the number of instruction we saw from the recognized min/max pattern,
   //  to make sure we only see exactly the two instructions.
   unsigned NumCmpSelectPatternInst = 0;
-  ReductionInstDesc ReduxDesc(false, 0);
+  ReductionInstDesc ReduxDesc(false, nullptr);
 
   SmallPtrSet<Instruction *, 8> VisitedInsts;
   SmallVector<Instruction *, 8> Worklist;
@@ -3130,34 +5065,52 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
     // Check  whether we found a reduction operator.
     FoundReduxOp |= !IsAPhi;
 
-    // Process users of current instruction. Push non PHI nodes after PHI nodes
+    // Process users of current instruction. Push non-PHI nodes after PHI nodes
     // onto the stack. This way we are going to have seen all inputs to PHI
     // nodes once we get to them.
     SmallVector<Instruction *, 8> NonPHIs;
     SmallVector<Instruction *, 8> PHIs;
-    for (Value::use_iterator UI = Cur->use_begin(), E = Cur->use_end(); UI != E;
-         ++UI) {
-      Instruction *Usr = cast<Instruction>(*UI);
+    for (User *U : Cur->users()) {
+      Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
 
       // Check if we found the exit user.
-      BasicBlock *Parent = Usr->getParent();
+      BasicBlock *Parent = UI->getParent();
       if (!TheLoop->contains(Parent)) {
-        // Exit if you find multiple outside users.
-        if (ExitInstruction != 0)
+        // Exit if you find multiple outside users or if the header phi node is
+        // being used. In this case the user uses the value of the previous
+        // iteration, in which case we would loose "VF-1" iterations of the
+        // reduction operation if we vectorize.
+        if (ExitInstruction != nullptr || Cur == Phi)
           return false;
+
+        // The instruction used by an outside user must be the last instruction
+        // before we feed back to the reduction phi. Otherwise, we loose VF-1
+        // operations on the value.
+        if (std::find(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), Cur) == Phi->op_end())
+         return false;
+
         ExitInstruction = Cur;
         continue;
       }
 
-      // Process instructions only once (termination).
-      if (VisitedInsts.insert(Usr)) {
-        if (isa<PHINode>(Usr))
-          PHIs.push_back(Usr);
+      // Process instructions only once (termination). Each reduction cycle
+      // value must only be used once, except by phi nodes and min/max
+      // reductions which are represented as a cmp followed by a select.
+      ReductionInstDesc IgnoredVal(false, nullptr);
+      if (VisitedInsts.insert(UI)) {
+        if (isa<PHINode>(UI))
+          PHIs.push_back(UI);
         else
-          NonPHIs.push_back(Usr);
-      }
+          NonPHIs.push_back(UI);
+      } else if (!isa<PHINode>(UI) &&
+                 ((!isa<FCmpInst>(UI) &&
+                   !isa<ICmpInst>(UI) &&
+                   !isa<SelectInst>(UI)) ||
+                  !isMinMaxSelectCmpPattern(UI, IgnoredVal).IsReduction))
+        return false;
+
       // Remember that we completed the cycle.
-      if (Usr == Phi)
+      if (UI == Phi)
         FoundStartPHI = true;
     }
     Worklist.append(PHIs.begin(), PHIs.end());
@@ -3197,13 +5150,13 @@ LoopVectorizationLegality::isMinMaxSelectCmpPattern(Instruction *I,
 
   assert((isa<ICmpInst>(I) || isa<FCmpInst>(I) || isa<SelectInst>(I)) &&
          "Expect a select instruction");
-  Instruction *Cmp = 0;
-  SelectInst *Select = 0;
+  Instruction *Cmp = nullptr;
+  SelectInst *Select = nullptr;
 
   // We must handle the select(cmp()) as a single instruction. Advance to the
   // select.
   if ((Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(I)) || (Cmp = dyn_cast<FCmpInst>(I))) {
-    if (!Cmp->hasOneUse() || !(Select = dyn_cast<SelectInst>(*I->use_begin())))
+    if (!Cmp->hasOneUse() || !(Select = dyn_cast<SelectInst>(*I->user_begin())))
       return ReductionInstDesc(false, I);
     return ReductionInstDesc(Select, Prev.MinMaxKind);
   }
@@ -3246,7 +5199,7 @@ LoopVectorizationLegality::isReductionInstr(Instruction *I,
                                             ReductionKind Kind,
                                             ReductionInstDesc &Prev) {
   bool FP = I->getType()->isFloatingPointTy();
-  bool FastMath = (FP && I->isCommutative() && I->isAssociative());
+  bool FastMath = FP && I->hasUnsafeAlgebra();
   switch (I->getOpcode()) {
   default:
     return ReductionInstDesc(false, I);
@@ -3268,6 +5221,7 @@ LoopVectorizationLegality::isReductionInstr(Instruction *I,
     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerXor, I);
   case Instruction::FMul:
     return ReductionInstDesc(Kind == RK_FloatMult && FastMath, I);
+  case Instruction::FSub:
   case Instruction::FAdd:
     return ReductionInstDesc(Kind == RK_FloatAdd && FastMath, I);
   case Instruction::FCmp:
@@ -3337,16 +5291,37 @@ bool LoopVectorizationLegality::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB)  {
   return !DT->dominates(BB, Latch);
 }
 
-bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB) {
+bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB,
+                                           SmallPtrSetImpl<Value *> &SafePtrs) {
   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
     // We might be able to hoist the load.
-    if (it->mayReadFromMemory() && !LoadSpeculation.isHoistableLoad(it))
-      return false;
+    if (it->mayReadFromMemory()) {
+      LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(it);
+      if (!LI || !SafePtrs.count(LI->getPointerOperand()))
+        return false;
+    }
 
     // We don't predicate stores at the moment.
-    if (it->mayWriteToMemory() || it->mayThrow())
+    if (it->mayWriteToMemory()) {
+      StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it);
+      // We only support predication of stores in basic blocks with one
+      // predecessor.
+      if (!SI || ++NumPredStores > NumberOfStoresToPredicate ||
+          !SafePtrs.count(SI->getPointerOperand()) ||
+          !SI->getParent()->getSinglePredecessor())
+        return false;
+    }
+    if (it->mayThrow())
       return false;
 
+    // Check that we don't have a constant expression that can trap as operand.
+    for (Instruction::op_iterator OI = it->op_begin(), OE = it->op_end();
+         OI != OE; ++OI) {
+      if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*OI))
+        if (C->canTrap())
+          return false;
+    }
+
     // The instructions below can trap.
     switch (it->getOpcode()) {
     default: continue;
@@ -3361,34 +5336,37 @@ bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB) {
   return true;
 }
 
-bool LoopVectorizationLegality::hasComputableBounds(Value *Ptr) {
-  const SCEV *PhiScev = SE->getSCEV(Ptr);
-  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PhiScev);
-  if (!AR)
-    return false;
-
-  return AR->isAffine();
-}
-
 LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor
-LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
-                                                      unsigned UserVF) {
+LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize) {
   // Width 1 means no vectorize
   VectorizationFactor Factor = { 1U, 0U };
   if (OptForSize && Legal->getRuntimePointerCheck()->Need) {
+    emitAnalysis(Report() << "runtime pointer checks needed. Enable vectorization of this loop with '#pragma clang loop vectorize(enable)' when compiling with -Os");
     DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. Runtime ptr check is required in Os.\n");
     return Factor;
   }
 
+  if (!EnableCondStoresVectorization && Legal->NumPredStores) {
+    emitAnalysis(Report() << "store that is conditionally executed prevents vectorization");
+    DEBUG(dbgs() << "LV: No vectorization. There are conditional stores.\n");
+    return Factor;
+  }
+
   // Find the trip count.
-  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop, TheLoop->getLoopLatch());
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Found trip count:"<<TC<<"\n");
+  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop);
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Found trip count: " << TC << '\n');
 
   unsigned WidestType = getWidestType();
   unsigned WidestRegister = TTI.getRegisterBitWidth(true);
+  unsigned MaxSafeDepDist = -1U;
+  if (Legal->getMaxSafeDepDistBytes() != -1U)
+    MaxSafeDepDist = Legal->getMaxSafeDepDistBytes() * 8;
+  WidestRegister = ((WidestRegister < MaxSafeDepDist) ?
+                    WidestRegister : MaxSafeDepDist);
   unsigned MaxVectorSize = WidestRegister / WidestType;
   DEBUG(dbgs() << "LV: The Widest type: " << WidestType << " bits.\n");
-  DEBUG(dbgs() << "LV: The Widest register is:" << WidestRegister << "bits.\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: The Widest register is: "
+          << WidestRegister << " bits.\n");
 
   if (MaxVectorSize == 0) {
     DEBUG(dbgs() << "LV: The target has no vector registers.\n");
@@ -3404,6 +5382,7 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
   if (OptForSize) {
     // If we are unable to calculate the trip count then don't try to vectorize.
     if (TC < 2) {
+      emitAnalysis(Report() << "unable to calculate the loop count due to complex control flow");
       DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
       return Factor;
     }
@@ -3417,28 +5396,41 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
     // If the trip count that we found modulo the vectorization factor is not
     // zero then we require a tail.
     if (VF < 2) {
+      emitAnalysis(Report() << "cannot optimize for size and vectorize at the same time. Enable vectorization of this loop with '#pragma clang loop vectorize(enable)' when compiling with -Os");
       DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
       return Factor;
     }
   }
 
+  int UserVF = Hints->getWidth();
   if (UserVF != 0) {
     assert(isPowerOf2_32(UserVF) && "VF needs to be a power of two");
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Using user VF "<<UserVF<<".\n");
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Using user VF " << UserVF << ".\n");
 
     Factor.Width = UserVF;
     return Factor;
   }
 
   float Cost = expectedCost(1);
+#ifndef NDEBUG
+  const float ScalarCost = Cost;
+#endif /* NDEBUG */
   unsigned Width = 1;
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Scalar loop costs: "<< (int)Cost << ".\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Scalar loop costs: " << (int)ScalarCost << ".\n");
+
+  bool ForceVectorization = Hints->getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled;
+  // Ignore scalar width, because the user explicitly wants vectorization.
+  if (ForceVectorization && VF > 1) {
+    Width = 2;
+    Cost = expectedCost(Width) / (float)Width;
+  }
+
   for (unsigned i=2; i <= VF; i*=2) {
     // Notice that the vector loop needs to be executed less times, so
     // we need to divide the cost of the vector loops by the width of
     // the vector elements.
     float VectorCost = expectedCost(i) / (float)i;
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Vector loop of width "<< i << " costs: " <<
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Vector loop of width " << i << " costs: " <<
           (int)VectorCost << ".\n");
     if (VectorCost < Cost) {
       Cost = VectorCost;
@@ -3446,7 +5438,10 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
     }
   }
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Selecting VF = : "<< Width << ".\n");
+  DEBUG(if (ForceVectorization && Width > 1 && Cost >= ScalarCost) dbgs()
+        << "LV: Vectorization seems to be not beneficial, "
+        << "but was forced by a user.\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Selecting VF: "<< Width << ".\n");
   Factor.Width = Width;
   Factor.Cost = Width * Cost;
   return Factor;
@@ -3464,6 +5459,10 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
       Type *T = it->getType();
 
+      // Ignore ephemeral values.
+      if (EphValues.count(it))
+        continue;
+
       // Only examine Loads, Stores and PHINodes.
       if (!isa<LoadInst>(it) && !isa<StoreInst>(it) && !isa<PHINode>(it))
         continue;
@@ -3493,41 +5492,52 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
 
 unsigned
 LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
-                                               unsigned UserUF,
                                                unsigned VF,
                                                unsigned LoopCost) {
 
   // -- The unroll heuristics --
   // We unroll the loop in order to expose ILP and reduce the loop overhead.
   // There are many micro-architectural considerations that we can't predict
-  // at this level. For example frontend pressure (on decode or fetch) due to
+  // at this level. For example, frontend pressure (on decode or fetch) due to
   // code size, or the number and capabilities of the execution ports.
   //
   // We use the following heuristics to select the unroll factor:
-  // 1. If the code has reductions the we unroll in order to break the cross
+  // 1. If the code has reductions, then we unroll in order to break the cross
   // iteration dependency.
-  // 2. If the loop is really small then we unroll in order to reduce the loop
+  // 2. If the loop is really small, then we unroll in order to reduce the loop
   // overhead.
   // 3. We don't unroll if we think that we will spill registers to memory due
   // to the increased register pressure.
 
   // Use the user preference, unless 'auto' is selected.
+  int UserUF = Hints->getInterleave();
   if (UserUF != 0)
     return UserUF;
 
-  // When we optimize for size we don't unroll.
+  // When we optimize for size, we don't unroll.
   if (OptForSize)
     return 1;
 
+  // We used the distance for the unroll factor.
+  if (Legal->getMaxSafeDepDistBytes() != -1U)
+    return 1;
+
   // Do not unroll loops with a relatively small trip count.
-  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop,
-                                              TheLoop->getLoopLatch());
+  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop);
   if (TC > 1 && TC < TinyTripCountUnrollThreshold)
     return 1;
 
-  unsigned TargetVectorRegisters = TTI.getNumberOfRegisters(true);
-  DEBUG(dbgs() << "LV: The target has " << TargetVectorRegisters <<
-        " vector registers\n");
+  unsigned TargetNumRegisters = TTI.getNumberOfRegisters(VF > 1);
+  DEBUG(dbgs() << "LV: The target has " << TargetNumRegisters <<
+        " registers\n");
+
+  if (VF == 1) {
+    if (ForceTargetNumScalarRegs.getNumOccurrences() > 0)
+      TargetNumRegisters = ForceTargetNumScalarRegs;
+  } else {
+    if (ForceTargetNumVectorRegs.getNumOccurrences() > 0)
+      TargetNumRegisters = ForceTargetNumVectorRegs;
+  }
 
   LoopVectorizationCostModel::RegisterUsage R = calculateRegisterUsage();
   // We divide by these constants so assume that we have at least one
@@ -3540,11 +5550,28 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
   // registers. These registers are used by all of the unrolled instances.
   // Next, divide the remaining registers by the number of registers that is
   // required by the loop, in order to estimate how many parallel instances
-  // fit without causing spills.
-  unsigned UF = (TargetVectorRegisters - R.LoopInvariantRegs) / R.MaxLocalUsers;
+  // fit without causing spills. All of this is rounded down if necessary to be
+  // a power of two. We want power of two unroll factors to simplify any
+  // addressing operations or alignment considerations.
+  unsigned UF = PowerOf2Floor((TargetNumRegisters - R.LoopInvariantRegs) /
+                              R.MaxLocalUsers);
+
+  // Don't count the induction variable as unrolled.
+  if (EnableIndVarRegisterHeur)
+    UF = PowerOf2Floor((TargetNumRegisters - R.LoopInvariantRegs - 1) /
+                       std::max(1U, (R.MaxLocalUsers - 1)));
 
   // Clamp the unroll factor ranges to reasonable factors.
-  unsigned MaxUnrollSize = TTI.getMaximumUnrollFactor();
+  unsigned MaxInterleaveSize = TTI.getMaxInterleaveFactor();
+
+  // Check if the user has overridden the unroll max.
+  if (VF == 1) {
+    if (ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor.getNumOccurrences() > 0)
+      MaxInterleaveSize = ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor;
+  } else {
+    if (ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor.getNumOccurrences() > 0)
+      MaxInterleaveSize = ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor;
+  }
 
   // If we did not calculate the cost for VF (because the user selected the VF)
   // then we calculate the cost of VF here.
@@ -3553,28 +5580,60 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
 
   // Clamp the calculated UF to be between the 1 and the max unroll factor
   // that the target allows.
-  if (UF > MaxUnrollSize)
-    UF = MaxUnrollSize;
+  if (UF > MaxInterleaveSize)
+    UF = MaxInterleaveSize;
   else if (UF < 1)
     UF = 1;
 
-  if (Legal->getReductionVars()->size()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling because of reductions. \n");
+  // Unroll if we vectorized this loop and there is a reduction that could
+  // benefit from unrolling.
+  if (VF > 1 && Legal->getReductionVars()->size()) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling because of reductions.\n");
     return UF;
   }
 
-  // We want to unroll tiny loops in order to reduce the loop overhead.
-  // We assume that the cost overhead is 1 and we use the cost model
-  // to estimate the cost of the loop and unroll until the cost of the
-  // loop overhead is about 5% of the cost of the loop.
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Loop cost is "<< LoopCost <<" \n");
-  if (LoopCost < 20) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to reduce branch cost. \n");
-    unsigned NewUF = 20/LoopCost + 1;
-    return std::min(NewUF, UF);
+  // Note that if we've already vectorized the loop we will have done the
+  // runtime check and so unrolling won't require further checks.
+  bool UnrollingRequiresRuntimePointerCheck =
+      (VF == 1 && Legal->getRuntimePointerCheck()->Need);
+
+  // We want to unroll small loops in order to reduce the loop overhead and
+  // potentially expose ILP opportunities.
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Loop cost is " << LoopCost << '\n');
+  if (!UnrollingRequiresRuntimePointerCheck &&
+      LoopCost < SmallLoopCost) {
+    // We assume that the cost overhead is 1 and we use the cost model
+    // to estimate the cost of the loop and unroll until the cost of the
+    // loop overhead is about 5% of the cost of the loop.
+    unsigned SmallUF = std::min(UF, (unsigned)PowerOf2Floor(SmallLoopCost / LoopCost));
+
+    // Unroll until store/load ports (estimated by max unroll factor) are
+    // saturated.
+    unsigned StoresUF = UF / (Legal->NumStores ? Legal->NumStores : 1);
+    unsigned LoadsUF = UF /  (Legal->NumLoads ? Legal->NumLoads : 1);
+
+    // If we have a scalar reduction (vector reductions are already dealt with
+    // by this point), we can increase the critical path length if the loop
+    // we're unrolling is inside another loop. Limit, by default to 2, so the
+    // critical path only gets increased by one reduction operation.
+    if (Legal->getReductionVars()->size() &&
+        TheLoop->getLoopDepth() > 1) {
+      unsigned F = static_cast<unsigned>(MaxNestedScalarReductionUF);
+      SmallUF = std::min(SmallUF, F);
+      StoresUF = std::min(StoresUF, F);
+      LoadsUF = std::min(LoadsUF, F);
+    }
+
+    if (EnableLoadStoreRuntimeUnroll && std::max(StoresUF, LoadsUF) > SmallUF) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to saturate store or load ports.\n");
+      return std::max(StoresUF, LoadsUF);
+    }
+
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to reduce branch cost.\n");
+    return SmallUF;
   }
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Not Unrolling. \n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Not Unrolling.\n");
   return 1;
 }
 
@@ -3666,6 +5725,10 @@ LoopVectorizationCostModel::calculateRegisterUsage() {
     // Ignore instructions that are never used within the loop.
     if (!Ends.count(I)) continue;
 
+    // Ignore ephemeral values.
+    if (EphValues.count(I))
+      continue;
+
     // Remove all of the instructions that end at this location.
     InstrList &List = TransposeEnds[i];
     for (unsigned int j=0, e = List.size(); j < e; ++j)
@@ -3675,16 +5738,16 @@ LoopVectorizationCostModel::calculateRegisterUsage() {
     MaxUsage = std::max(MaxUsage, OpenIntervals.size());
 
     DEBUG(dbgs() << "LV(REG): At #" << i << " Interval # " <<
-          OpenIntervals.size() <<"\n");
+          OpenIntervals.size() << '\n');
 
     // Add the current instruction to the list of open intervals.
     OpenIntervals.insert(I);
   }
 
   unsigned Invariant = LoopInvariants.size();
-  DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Found max usage: " << MaxUsage << " \n");
-  DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Found invariant usage: " << Invariant << " \n");
-  DEBUG(dbgs() << "LV(REG): LoopSize: " << R.NumInstructions << " \n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Found max usage: " << MaxUsage << '\n');
+  DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Found invariant usage: " << Invariant << '\n');
+  DEBUG(dbgs() << "LV(REG): LoopSize: " << R.NumInstructions << '\n');
 
   R.LoopInvariantRegs = Invariant;
   R.MaxLocalUsers = MaxUsage;
@@ -3706,16 +5769,25 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::expectedCost(unsigned VF) {
       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
         continue;
 
+      // Ignore ephemeral values.
+      if (EphValues.count(it))
+        continue;
+
       unsigned C = getInstructionCost(it, VF);
-      Cost += C;
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Found an estimated cost of "<< C <<" for VF " <<
-            VF << " For instruction: "<< *it << "\n");
+
+      // Check if we should override the cost.
+      if (ForceTargetInstructionCost.getNumOccurrences() > 0)
+        C = ForceTargetInstructionCost;
+
+      BlockCost += C;
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Found an estimated cost of " << C << " for VF " <<
+            VF << " For instruction: " << *it << '\n');
     }
 
     // We assume that if-converted blocks have a 50% chance of being executed.
     // When the code is scalar then some of the blocks are avoided due to CF.
     // When the code is vectorized we execute all code paths.
-    if (Legal->blockNeedsPredication(*bb) && VF == 1)
+    if (VF == 1 && Legal->blockNeedsPredication(*bb))
       BlockCost /= 2;
 
     Cost += BlockCost;
@@ -3724,6 +5796,65 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::expectedCost(unsigned VF) {
   return Cost;
 }
 
+/// \brief Check whether the address computation for a non-consecutive memory
+/// access looks like an unlikely candidate for being merged into the indexing
+/// mode.
+///
+/// We look for a GEP which has one index that is an induction variable and all
+/// other indices are loop invariant. If the stride of this access is also
+/// within a small bound we decide that this address computation can likely be
+/// merged into the addressing mode.
+/// In all other cases, we identify the address computation as complex.
+static bool isLikelyComplexAddressComputation(Value *Ptr,
+                                              LoopVectorizationLegality *Legal,
+                                              ScalarEvolution *SE,
+                                              const Loop *TheLoop) {
+  GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
+  if (!Gep)
+    return true;
+
+  // We are looking for a gep with all loop invariant indices except for one
+  // which should be an induction variable.
+  unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
+  for (unsigned i = 1; i < NumOperands; ++i) {
+    Value *Opd = Gep->getOperand(i);
+    if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Opd), TheLoop) &&
+        !Legal->isInductionVariable(Opd))
+      return true;
+  }
+
+  // Now we know we have a GEP ptr, %inv, %ind, %inv. Make sure that the step
+  // can likely be merged into the address computation.
+  unsigned MaxMergeDistance = 64;
+
+  const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(Ptr));
+  if (!AddRec)
+    return true;
+
+  // Check the step is constant.
+  const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*SE);
+  // Calculate the pointer stride and check if it is consecutive.
+  const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
+  if (!C)
+    return true;
+
+  const APInt &APStepVal = C->getValue()->getValue();
+
+  // Huge step value - give up.
+  if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
+    return true;
+
+  int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
+
+  return StepVal > MaxMergeDistance;
+}
+
+static bool isStrideMul(Instruction *I, LoopVectorizationLegality *Legal) {
+  if (Legal->hasStride(I->getOperand(0)) || Legal->hasStride(I->getOperand(1)))
+    return true;
+  return false;
+}
+
 unsigned
 LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
   // If we know that this instruction will remain uniform, check the cost of
@@ -3766,17 +5897,40 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
   case Instruction::And:
   case Instruction::Or:
   case Instruction::Xor: {
+    // Since we will replace the stride by 1 the multiplication should go away.
+    if (I->getOpcode() == Instruction::Mul && isStrideMul(I, Legal))
+      return 0;
     // Certain instructions can be cheaper to vectorize if they have a constant
     // second vector operand. One example of this are shifts on x86.
     TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
       TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
     TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
       TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
-
-    if (isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
+    TargetTransformInfo::OperandValueProperties Op1VP =
+        TargetTransformInfo::OP_None;
+    TargetTransformInfo::OperandValueProperties Op2VP =
+        TargetTransformInfo::OP_None;
+    Value *Op2 = I->getOperand(1);
+
+    // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector of constants.
+    if (isa<ConstantInt>(Op2)) {
+      ConstantInt *CInt = cast<ConstantInt>(Op2);
+      if (CInt && CInt->getValue().isPowerOf2())
+        Op2VP = TargetTransformInfo::OP_PowerOf2;
       Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
+    } else if (isa<ConstantVector>(Op2) || isa<ConstantDataVector>(Op2)) {
+      Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
+      Constant *SplatValue = cast<Constant>(Op2)->getSplatValue();
+      if (SplatValue) {
+        ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(SplatValue);
+        if (CInt && CInt->getValue().isPowerOf2())
+          Op2VP = TargetTransformInfo::OP_PowerOf2;
+        Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
+      }
+    }
 
-    return TTI.getArithmeticInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, Op1VK, Op2VK);
+    return TTI.getArithmeticInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, Op1VK, Op2VK,
+                                      Op1VP, Op2VP);
   }
   case Instruction::Select: {
     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
@@ -3819,6 +5973,8 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
     unsigned ScalarAllocatedSize = DL->getTypeAllocSize(ValTy);
     unsigned VectorElementSize = DL->getTypeStoreSize(VectorTy)/VF;
     if (!ConsecutiveStride || ScalarAllocatedSize != VectorElementSize) {
+      bool IsComplexComputation =
+        isLikelyComplexAddressComputation(Ptr, Legal, SE, TheLoop);
       unsigned Cost = 0;
       // The cost of extracting from the value vector and pointer vector.
       Type *PtrTy = ToVectorTy(Ptr->getType(), VF);
@@ -3834,7 +5990,7 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
       }
 
       // The cost of the scalar loads/stores.
-      Cost += VF * TTI.getAddressComputationCost(ValTy->getScalarType());
+      Cost += VF * TTI.getAddressComputationCost(PtrTy, IsComplexComputation);
       Cost += VF * TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), ValTy->getScalarType(),
                                        Alignment, AS);
       return Cost;
@@ -3915,15 +6071,20 @@ Type* LoopVectorizationCostModel::ToVectorTy(Type *Scalar, unsigned VF) {
 char LoopVectorize::ID = 0;
 static const char lv_name[] = "Loop Vectorization";
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
-INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
+INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionTracker)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(BlockFrequencyInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
 INITIALIZE_PASS_END(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
 
 namespace llvm {
-  Pass *createLoopVectorizePass() {
-    return new LoopVectorize();
+  Pass *createLoopVectorizePass(bool NoUnrolling, bool AlwaysVectorize) {
+    return new LoopVectorize(NoUnrolling, AlwaysVectorize);
   }
 }
 
@@ -3938,3 +6099,139 @@ bool LoopVectorizationCostModel::isConsecutiveLoadOrStore(Instruction *Inst) {
 
   return false;
 }
+
+
+void InnerLoopUnroller::scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
+                                             bool IfPredicateStore) {
+  assert(!Instr->getType()->isAggregateType() && "Can't handle vectors");
+  // Holds vector parameters or scalars, in case of uniform vals.
+  SmallVector<VectorParts, 4> Params;
+
+  setDebugLocFromInst(Builder, Instr);
+
+  // Find all of the vectorized parameters.
+  for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
+    Value *SrcOp = Instr->getOperand(op);
+
+    // If we are accessing the old induction variable, use the new one.
+    if (SrcOp == OldInduction) {
+      Params.push_back(getVectorValue(SrcOp));
+      continue;
+    }
+
+    // Try using previously calculated values.
+    Instruction *SrcInst = dyn_cast<Instruction>(SrcOp);
+
+    // If the src is an instruction that appeared earlier in the basic block
+    // then it should already be vectorized.
+    if (SrcInst && OrigLoop->contains(SrcInst)) {
+      assert(WidenMap.has(SrcInst) && "Source operand is unavailable");
+      // The parameter is a vector value from earlier.
+      Params.push_back(WidenMap.get(SrcInst));
+    } else {
+      // The parameter is a scalar from outside the loop. Maybe even a constant.
+      VectorParts Scalars;
+      Scalars.append(UF, SrcOp);
+      Params.push_back(Scalars);
+    }
+  }
+
+  assert(Params.size() == Instr->getNumOperands() &&
+         "Invalid number of operands");
+
+  // Does this instruction return a value ?
+  bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
+
+  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? nullptr :
+  UndefValue::get(Instr->getType());
+  // Create a new entry in the WidenMap and initialize it to Undef or Null.
+  VectorParts &VecResults = WidenMap.splat(Instr, UndefVec);
+
+  Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BasicBlock *IfBlock = Builder.GetInsertBlock();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+
+  VectorParts Cond;
+  Loop *VectorLp = nullptr;
+  if (IfPredicateStore) {
+    assert(Instr->getParent()->getSinglePredecessor() &&
+           "Only support single predecessor blocks");
+    Cond = createEdgeMask(Instr->getParent()->getSinglePredecessor(),
+                          Instr->getParent());
+    VectorLp = LI->getLoopFor(IfBlock);
+    assert(VectorLp && "Must have a loop for this block");
+  }
+
+  // For each vector unroll 'part':
+  for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+    // For each scalar that we create:
+
+    // Start an "if (pred) a[i] = ..." block.
+    Value *Cmp = nullptr;
+    if (IfPredicateStore) {
+      if (Cond[Part]->getType()->isVectorTy())
+        Cond[Part] =
+            Builder.CreateExtractElement(Cond[Part], Builder.getInt32(0));
+      Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Cond[Part],
+                               ConstantInt::get(Cond[Part]->getType(), 1));
+      CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
+      LoopVectorBody.push_back(CondBlock);
+      VectorLp->addBasicBlockToLoop(CondBlock, LI->getBase());
+      // Update Builder with newly created basic block.
+      Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+    }
+
+    Instruction *Cloned = Instr->clone();
+      if (!IsVoidRetTy)
+        Cloned->setName(Instr->getName() + ".cloned");
+      // Replace the operands of the cloned instructions with extracted scalars.
+      for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
+        Value *Op = Params[op][Part];
+        Cloned->setOperand(op, Op);
+      }
+
+      // Place the cloned scalar in the new loop.
+      Builder.Insert(Cloned);
+
+      // If the original scalar returns a value we need to place it in a vector
+      // so that future users will be able to use it.
+      if (!IsVoidRetTy)
+        VecResults[Part] = Cloned;
+
+    // End if-block.
+      if (IfPredicateStore) {
+        BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+        LoopVectorBody.push_back(NewIfBlock);
+        VectorLp->addBasicBlockToLoop(NewIfBlock, LI->getBase());
+        Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+        Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
+        BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
+        OldBr->eraseFromParent();
+        IfBlock = NewIfBlock;
+      }
+  }
+}
+
+void InnerLoopUnroller::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) {
+  StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Instr);
+  bool IfPredicateStore = (SI && Legal->blockNeedsPredication(SI->getParent()));
+
+  return scalarizeInstruction(Instr, IfPredicateStore);
+}
+
+Value *InnerLoopUnroller::reverseVector(Value *Vec) {
+  return Vec;
+}
+
+Value *InnerLoopUnroller::getBroadcastInstrs(Value *V) {
+  return V;
+}
+
+Value *InnerLoopUnroller::getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx,
+                                               bool Negate) {
+  // When unrolling and the VF is 1, we only need to add a simple scalar.
+  Type *ITy = Val->getType();
+  assert(!ITy->isVectorTy() && "Val must be a scalar");
+  Constant *C = ConstantInt::get(ITy, StartIdx, Negate);
+  return Builder.CreateAdd(Val, C, "induction");
+}