Add Support to Recognize and Vectorize NON SIMD instructions in SLPVectorizer.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Vectorize / SLPVectorizer.cpp
index c8c8ba51b7e1aaeee0a7604dc9b8640075b63f08..53a43d9851e913ac4d3ef0fd642b29d34ffa74aa 100644 (file)
 //  "Loop-Aware SLP in GCC" by Ira Rosen, Dorit Nuzman, Ayal Zaks.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-#define SV_NAME "slp-vectorizer"
-#define DEBUG_TYPE "SLP"
-
 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
-#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
-#include "llvm/Analysis/Verifier.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/NoFolder.h"
 #include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/IR/Value.h"
+#include "llvm/IR/Verifier.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/VectorUtils.h"
 #include <algorithm>
 #include <map>
 
 using namespace llvm;
 
+#define SV_NAME "slp-vectorizer"
+#define DEBUG_TYPE "SLP"
+
 static cl::opt<int>
     SLPCostThreshold("slp-threshold", cl::init(0), cl::Hidden,
                      cl::desc("Only vectorize if you gain more than this "
@@ -71,8 +74,6 @@ struct BlockNumbering {
 
   BlockNumbering(BasicBlock *Bb) : BB(Bb), Valid(false) {}
 
-  BlockNumbering() : BB(0), Valid(false) {}
-
   void numberInstructions() {
     unsigned Loc = 0;
     InstrIdx.clear();
@@ -119,15 +120,15 @@ private:
 static BasicBlock *getSameBlock(ArrayRef<Value *> VL) {
   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
   if (!I0)
-    return 0;
+    return nullptr;
   BasicBlock *BB = I0->getParent();
   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
     if (!I)
-      return 0;
+      return nullptr;
 
     if (BB != I->getParent())
-      return 0;
+      return nullptr;
   }
   return BB;
 }
@@ -148,6 +149,48 @@ static bool isSplat(ArrayRef<Value *> VL) {
   return true;
 }
 
+///\returns Opcode that can be clubbed with \p Op to create an alternate
+/// sequence which can later be merged as a ShuffleVector instruction.
+static unsigned getAltOpcode(unsigned Op) {
+  switch (Op) {
+  case Instruction::FAdd:
+    return Instruction::FSub;
+  case Instruction::FSub:
+    return Instruction::FAdd;
+  case Instruction::Add:
+    return Instruction::Sub;
+  case Instruction::Sub:
+    return Instruction::Add;
+  default:
+    return 0;
+  }
+}
+
+///\returns bool representing if Opcode \p Op can be part
+/// of an alternate sequence which can later be merged as
+/// a ShuffleVector instruction.
+static bool canCombineAsAltInst(unsigned Op) {
+  if (Op == Instruction::FAdd || Op == Instruction::FSub ||
+      Op == Instruction::Sub || Op == Instruction::Add)
+    return true;
+  return false;
+}
+
+/// \returns ShuffleVector instruction if intructions in \p VL have
+///  alternate fadd,fsub / fsub,fadd/add,sub/sub,add sequence.
+/// (i.e. e.g. opcodes of fadd,fsub,fadd,fsub...)
+static unsigned isAltInst(ArrayRef<Value *> VL) {
+  Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
+  unsigned Opcode = I0->getOpcode();
+  unsigned AltOpcode = getAltOpcode(Opcode);
+  for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
+    if (!I || I->getOpcode() != ((i & 1) ? AltOpcode : Opcode))
+      return 0;
+  }
+  return Instruction::ShuffleVector;
+}
+
 /// \returns The opcode if all of the Instructions in \p VL have the same
 /// opcode, or zero.
 static unsigned getSameOpcode(ArrayRef<Value *> VL) {
@@ -157,19 +200,53 @@ static unsigned getSameOpcode(ArrayRef<Value *> VL) {
   unsigned Opcode = I0->getOpcode();
   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++) {
     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
-    if (!I || Opcode != I->getOpcode())
+    if (!I || Opcode != I->getOpcode()) {
+      if (canCombineAsAltInst(Opcode) && i == 1)
+        return isAltInst(VL);
       return 0;
+    }
   }
   return Opcode;
 }
 
+/// \returns \p I after propagating metadata from \p VL.
+static Instruction *propagateMetadata(Instruction *I, ArrayRef<Value *> VL) {
+  Instruction *I0 = cast<Instruction>(VL[0]);
+  SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> Metadata;
+  I0->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
+
+  for (unsigned i = 0, n = Metadata.size(); i != n; ++i) {
+    unsigned Kind = Metadata[i].first;
+    MDNode *MD = Metadata[i].second;
+
+    for (int i = 1, e = VL.size(); MD && i != e; i++) {
+      Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
+      MDNode *IMD = I->getMetadata(Kind);
+
+      switch (Kind) {
+      default:
+        MD = nullptr; // Remove unknown metadata
+        break;
+      case LLVMContext::MD_tbaa:
+        MD = MDNode::getMostGenericTBAA(MD, IMD);
+        break;
+      case LLVMContext::MD_fpmath:
+        MD = MDNode::getMostGenericFPMath(MD, IMD);
+        break;
+      }
+    }
+    I->setMetadata(Kind, MD);
+  }
+  return I;
+}
+
 /// \returns The type that all of the values in \p VL have or null if there
 /// are different types.
 static Type* getSameType(ArrayRef<Value *> VL) {
   Type *Ty = VL[0]->getType();
   for (int i = 1, e = VL.size(); i < e; i++)
     if (VL[i]->getType() != Ty)
-      return 0;
+      return nullptr;
 
   return Ty;
 }
@@ -206,6 +283,104 @@ static bool CanReuseExtract(ArrayRef<Value *> VL) {
   return true;
 }
 
+static void reorderInputsAccordingToOpcode(ArrayRef<Value *> VL,
+                                           SmallVectorImpl<Value *> &Left,
+                                           SmallVectorImpl<Value *> &Right) {
+
+  SmallVector<Value *, 16> OrigLeft, OrigRight;
+
+  bool AllSameOpcodeLeft = true;
+  bool AllSameOpcodeRight = true;
+  for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
+    Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
+    Value *V0 = I->getOperand(0);
+    Value *V1 = I->getOperand(1);
+
+    OrigLeft.push_back(V0);
+    OrigRight.push_back(V1);
+
+    Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(V0);
+    Instruction *I1 = dyn_cast<Instruction>(V1);
+
+    // Check whether all operands on one side have the same opcode. In this case
+    // we want to preserve the original order and not make things worse by
+    // reordering.
+    AllSameOpcodeLeft = I0;
+    AllSameOpcodeRight = I1;
+
+    if (i && AllSameOpcodeLeft) {
+      if(Instruction *P0 = dyn_cast<Instruction>(OrigLeft[i-1])) {
+        if(P0->getOpcode() != I0->getOpcode())
+          AllSameOpcodeLeft = false;
+      } else
+        AllSameOpcodeLeft = false;
+    }
+    if (i && AllSameOpcodeRight) {
+      if(Instruction *P1 = dyn_cast<Instruction>(OrigRight[i-1])) {
+        if(P1->getOpcode() != I1->getOpcode())
+          AllSameOpcodeRight = false;
+      } else
+        AllSameOpcodeRight = false;
+    }
+
+    // Sort two opcodes. In the code below we try to preserve the ability to use
+    // broadcast of values instead of individual inserts.
+    // vl1 = load
+    // vl2 = phi
+    // vr1 = load
+    // vr2 = vr2
+    //    = vl1 x vr1
+    //    = vl2 x vr2
+    // If we just sorted according to opcode we would leave the first line in
+    // tact but we would swap vl2 with vr2 because opcode(phi) > opcode(load).
+    //    = vl1 x vr1
+    //    = vr2 x vl2
+    // Because vr2 and vr1 are from the same load we loose the opportunity of a
+    // broadcast for the packed right side in the backend: we have [vr1, vl2]
+    // instead of [vr1, vr2=vr1].
+    if (I0 && I1) {
+       if(!i && I0->getOpcode() > I1->getOpcode()) {
+         Left.push_back(I1);
+         Right.push_back(I0);
+       } else if (i && I0->getOpcode() > I1->getOpcode() && Right[i-1] != I1) {
+         // Try not to destroy a broad cast for no apparent benefit.
+         Left.push_back(I1);
+         Right.push_back(I0);
+       } else if (i && I0->getOpcode() == I1->getOpcode() && Right[i-1] ==  I0) {
+         // Try preserve broadcasts.
+         Left.push_back(I1);
+         Right.push_back(I0);
+       } else if (i && I0->getOpcode() == I1->getOpcode() && Left[i-1] == I1) {
+         // Try preserve broadcasts.
+         Left.push_back(I1);
+         Right.push_back(I0);
+       } else {
+         Left.push_back(I0);
+         Right.push_back(I1);
+       }
+       continue;
+    }
+    // One opcode, put the instruction on the right.
+    if (I0) {
+      Left.push_back(V1);
+      Right.push_back(I0);
+      continue;
+    }
+    Left.push_back(V0);
+    Right.push_back(V1);
+  }
+
+  bool LeftBroadcast = isSplat(Left);
+  bool RightBroadcast = isSplat(Right);
+
+  // Don't reorder if the operands where good to begin with.
+  if (!(LeftBroadcast || RightBroadcast) &&
+      (AllSameOpcodeRight || AllSameOpcodeLeft)) {
+    Left = OrigLeft;
+    Right = OrigRight;
+  }
+}
+
 /// Bottom Up SLP Vectorizer.
 class BoUpSLP {
 public:
@@ -214,18 +389,11 @@ public:
   typedef SmallPtrSet<Value *, 16> ValueSet;
   typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
 
-  BoUpSLP(Function *Func, ScalarEvolution *Se, DataLayout *Dl,
-          TargetTransformInfo *Tti, AliasAnalysis *Aa, LoopInfo *Li,
-          DominatorTree *Dt) :
-    F(Func), SE(Se), DL(Dl), TTI(Tti), AA(Aa), LI(Li), DT(Dt),
-    Builder(Se->getContext()) {
-      // Setup the block numbering utility for all of the blocks in the
-      // function.
-      for (Function::iterator it = F->begin(), e = F->end(); it != e; ++it) {
-        BasicBlock *BB = it;
-        BlocksNumbers[BB] = BlockNumbering(BB);
-      }
-    }
+  BoUpSLP(Function *Func, ScalarEvolution *Se, const DataLayout *Dl,
+          TargetTransformInfo *Tti, TargetLibraryInfo *TLi, AliasAnalysis *Aa,
+          LoopInfo *Li, DominatorTree *Dt)
+      : F(Func), SE(Se), DL(Dl), TTI(Tti), TLI(TLi), AA(Aa), LI(Li), DT(Dt),
+        Builder(Se->getContext()) {}
 
   /// \brief Vectorize the tree that starts with the elements in \p VL.
   /// Returns the vectorized root.
@@ -235,13 +403,13 @@ public:
   /// A negative number means that this is profitable.
   int getTreeCost();
 
-  /// Construct a vectorizable tree that starts at \p Roots and is possibly
-  /// used by a reduction of \p RdxOps.
-  void buildTree(ArrayRef<Value *> Roots, ValueSet *RdxOps = 0);
+  /// Construct a vectorizable tree that starts at \p Roots, ignoring users for
+  /// the purpose of scheduling and extraction in the \p UserIgnoreLst.
+  void buildTree(ArrayRef<Value *> Roots,
+                 ArrayRef<Value *> UserIgnoreLst = None);
 
   /// Clear the internal data structures that are created by 'buildTree'.
   void deleteTree() {
-    RdxOps = 0;
     VectorizableTree.clear();
     ScalarToTreeEntry.clear();
     MustGather.clear();
@@ -254,6 +422,7 @@ public:
 
   /// \brief Perform LICM and CSE on the newly generated gather sequences.
   void optimizeGatherSequence();
+
 private:
   struct TreeEntry;
 
@@ -311,17 +480,18 @@ private:
   /// \returns a vector from a collection of scalars in \p VL.
   Value *Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty);
 
+  /// \returns whether the VectorizableTree is fully vectoriable and will
+  /// be beneficial even the tree height is tiny.
+  bool isFullyVectorizableTinyTree();
+
   struct TreeEntry {
-    TreeEntry() : Scalars(), VectorizedValue(0), LastScalarIndex(0),
+    TreeEntry() : Scalars(), VectorizedValue(nullptr), LastScalarIndex(0),
     NeedToGather(0) {}
 
     /// \returns true if the scalars in VL are equal to this entry.
     bool isSame(ArrayRef<Value *> VL) const {
       assert(VL.size() == Scalars.size() && "Invalid size");
-      for (int i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i)
-        if (VL[i] != Scalars[i])
-          return false;
-      return true;
+      return std::equal(VL.begin(), VL.end(), Scalars.begin());
     }
 
     /// A vector of scalars.
@@ -390,18 +560,28 @@ private:
 
   /// Holds all of the instructions that we gathered.
   SetVector<Instruction *> GatherSeq;
+  /// A list of blocks that we are going to CSE.
+  SetVector<BasicBlock *> CSEBlocks;
 
   /// Numbers instructions in different blocks.
   DenseMap<BasicBlock *, BlockNumbering> BlocksNumbers;
 
-  /// Reduction operators.
-  ValueSet *RdxOps;
+  /// \brief Get the corresponding instruction numbering list for a given
+  /// BasicBlock. The list is allocated lazily.
+  BlockNumbering &getBlockNumbering(BasicBlock *BB) {
+    auto I = BlocksNumbers.insert(std::make_pair(BB, BlockNumbering(BB)));
+    return I.first->second;
+  }
+
+  /// List of users to ignore during scheduling and that don't need extracting.
+  ArrayRef<Value *> UserIgnoreList;
 
   // Analysis and block reference.
   Function *F;
   ScalarEvolution *SE;
-  DataLayout *DL;
+  const DataLayout *DL;
   TargetTransformInfo *TTI;
+  TargetLibraryInfo *TLI;
   AliasAnalysis *AA;
   LoopInfo *LI;
   DominatorTree *DT;
@@ -409,9 +589,10 @@ private:
   IRBuilder<> Builder;
 };
 
-void BoUpSLP::buildTree(ArrayRef<Value *> Roots, ValueSet *Rdx) {
+void BoUpSLP::buildTree(ArrayRef<Value *> Roots,
+                        ArrayRef<Value *> UserIgnoreLst) {
   deleteTree();
-  RdxOps = Rdx;
+  UserIgnoreList = UserIgnoreLst;
   if (!getSameType(Roots))
     return;
   buildTree_rec(Roots, 0);
@@ -428,31 +609,29 @@ void BoUpSLP::buildTree(ArrayRef<Value *> Roots, ValueSet *Rdx) {
       if (Entry->NeedToGather)
         continue;
 
-      for (Value::use_iterator User = Scalar->use_begin(),
-           UE = Scalar->use_end(); User != UE; ++User) {
-        DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking user:" << **User << ".\n");
-
-        bool Gathered = MustGather.count(*User);
+      for (User *U : Scalar->users()) {
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking user:" << *U << ".\n");
 
         // Skip in-tree scalars that become vectors.
-        if (ScalarToTreeEntry.count(*User) && !Gathered) {
+        if (ScalarToTreeEntry.count(U)) {
           DEBUG(dbgs() << "SLP: \tInternal user will be removed:" <<
-                **User << ".\n");
-          int Idx = ScalarToTreeEntry[*User]; (void) Idx;
+                *U << ".\n");
+          int Idx = ScalarToTreeEntry[U]; (void) Idx;
           assert(!VectorizableTree[Idx].NeedToGather && "Bad state");
           continue;
         }
-        Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(*User);
+        Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(U);
         if (!UserInst)
           continue;
 
-        // Ignore uses that are part of the reduction.
-        if (Rdx && std::find(Rdx->begin(), Rdx->end(), UserInst) != Rdx->end())
+        // Ignore users in the user ignore list.
+        if (std::find(UserIgnoreList.begin(), UserIgnoreList.end(), UserInst) !=
+            UserIgnoreList.end())
           continue;
 
-        DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to extract:" << **User << " from lane " <<
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to extract:" << *U << " from lane " <<
               Lane << " from " << *Scalar << ".\n");
-        ExternalUses.push_back(ExternalUser(Scalar, *User, Lane));
+        ExternalUses.push_back(ExternalUser(Scalar, U, Lane));
       }
     }
   }
@@ -461,6 +640,7 @@ void BoUpSLP::buildTree(ArrayRef<Value *> Roots, ValueSet *Rdx) {
 
 void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
   bool SameTy = getSameType(VL); (void)SameTy;
+  bool isAltShuffle = false;
   assert(SameTy && "Invalid types!");
 
   if (Depth == RecursionMaxDepth) {
@@ -482,10 +662,19 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
       newTreeEntry(VL, false);
       return;
     }
+  unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
+
+  // Check that this shuffle vector refers to the alternate
+  // sequence of opcodes.
+  if (Opcode == Instruction::ShuffleVector) {
+    Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
+    unsigned Op = I0->getOpcode();
+    if (Op != Instruction::ShuffleVector)
+      isAltShuffle = true;
+  }
 
   // If all of the operands are identical or constant we have a simple solution.
-  if (allConstant(VL) || isSplat(VL) || !getSameBlock(VL) ||
-      !getSameOpcode(VL)) {
+  if (allConstant(VL) || isSplat(VL) || !getSameBlock(VL) || !Opcode) {
     DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to C,S,B,O. \n");
     newTreeEntry(VL, false);
     return;
@@ -539,57 +728,57 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i != e; ++i) {
     Instruction *Scalar = cast<Instruction>(VL[i]);
     DEBUG(dbgs() << "SLP: Checking users of  " << *Scalar << ". \n");
-    for (Value::use_iterator U = Scalar->use_begin(), UE = Scalar->use_end();
-         U != UE; ++U) {
-      DEBUG(dbgs() << "SLP: \tUser " << **U << ". \n");
-      Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*U);
-      if (!User) {
+    for (User *U : Scalar->users()) {
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: \tUser " << *U << ". \n");
+      Instruction *UI = dyn_cast<Instruction>(U);
+      if (!UI) {
         DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due unknown user. \n");
         newTreeEntry(VL, false);
         return;
       }
 
       // We don't care if the user is in a different basic block.
-      BasicBlock *UserBlock = User->getParent();
+      BasicBlock *UserBlock = UI->getParent();
       if (UserBlock != BB) {
         DEBUG(dbgs() << "SLP: User from a different basic block "
-              << *User << ". \n");
+              << *UI << ". \n");
         continue;
       }
 
       // If this is a PHINode within this basic block then we can place the
       // extract wherever we want.
-      if (isa<PHINode>(*User)) {
-        DEBUG(dbgs() << "SLP: \tWe can schedule PHIs:" << *User << ". \n");
+      if (isa<PHINode>(*UI)) {
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: \tWe can schedule PHIs:" << *UI << ". \n");
         continue;
       }
 
       // Check if this is a safe in-tree user.
-      if (ScalarToTreeEntry.count(User)) {
-        int Idx = ScalarToTreeEntry[User];
+      if (ScalarToTreeEntry.count(UI)) {
+        int Idx = ScalarToTreeEntry[UI];
         int VecLocation = VectorizableTree[Idx].LastScalarIndex;
         if (VecLocation <= MyLastIndex) {
           DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering due to unschedulable vector. \n");
           newTreeEntry(VL, false);
           return;
         }
-        DEBUG(dbgs() << "SLP: In-tree user (" << *User << ") at #" <<
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: In-tree user (" << *UI << ") at #" <<
               VecLocation << " vector value (" << *Scalar << ") at #"
               << MyLastIndex << ".\n");
         continue;
       }
 
-      // This user is part of the reduction.
-      if (RdxOps && RdxOps->count(User))
+      // Ignore users in the user ignore list.
+      if (std::find(UserIgnoreList.begin(), UserIgnoreList.end(), UI) !=
+          UserIgnoreList.end())
         continue;
 
       // Make sure that we can schedule this unknown user.
-      BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
-      int UserIndex = BN.getIndex(User);
+      BlockNumbering &BN = getBlockNumbering(BB);
+      int UserIndex = BN.getIndex(UI);
       if (UserIndex < MyLastIndex) {
 
         DEBUG(dbgs() << "SLP: Can't schedule extractelement for "
-              << *User << ". \n");
+              << *UI << ". \n");
         newTreeEntry(VL, false);
         return;
       }
@@ -608,11 +797,10 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
   // Check that instructions in this bundle don't reference other instructions.
   // The runtime of this check is O(N * N-1 * uses(N)) and a typical N is 4.
   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
-    for (Value::use_iterator U = VL[i]->use_begin(), UE = VL[i]->use_end();
-         U != UE; ++U) {
+    for (User *U : VL[i]->users()) {
       for (unsigned j = 0; j < e; ++j) {
-        if (i != j && *U == VL[j]) {
-          DEBUG(dbgs() << "SLP: Intra-bundle dependencies!" << **U << ". \n");
+        if (i != j && U == VL[j]) {
+          DEBUG(dbgs() << "SLP: Intra-bundle dependencies!" << *U << ". \n");
           newTreeEntry(VL, false);
           return;
         }
@@ -622,8 +810,6 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
 
   DEBUG(dbgs() << "SLP: We are able to schedule this bundle.\n");
 
-  unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
-
   // Check if it is safe to sink the loads or the stores.
   if (Opcode == Instruction::Load || Opcode == Instruction::Store) {
     Instruction *Last = getLastInstruction(VL);
@@ -648,7 +834,8 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
       // Check for terminator values (e.g. invoke).
       for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
         for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
-          TerminatorInst *Term = dyn_cast<TerminatorInst>(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValue(i));
+          TerminatorInst *Term = dyn_cast<TerminatorInst>(
+              cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValueForBlock(PH->getIncomingBlock(i)));
           if (Term) {
             DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to swizzle PHINodes (TerminatorInst use).\n");
             newTreeEntry(VL, false);
@@ -663,7 +850,8 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
         ValueList Operands;
         // Prepare the operand vector.
         for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
-          Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValue(i));
+          Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValueForBlock(
+              PH->getIncomingBlock(i)));
 
         buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
       }
@@ -679,13 +867,14 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
     }
     case Instruction::Load: {
       // Check if the loads are consecutive or of we need to swizzle them.
-      for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i)
-        if (!isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
+      for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i) {
+        LoadInst *L = cast<LoadInst>(VL[i]);
+        if (!L->isSimple() || !isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
           newTreeEntry(VL, false);
           DEBUG(dbgs() << "SLP: Need to swizzle loads.\n");
           return;
         }
-
+      }
       newTreeEntry(VL, true);
       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of loads.\n");
       return;
@@ -774,6 +963,28 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
       newTreeEntry(VL, true);
       DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of bin op.\n");
 
+      // Sort operands of the instructions so that each side is more likely to
+      // have the same opcode.
+      if (isa<BinaryOperator>(VL0) && VL0->isCommutative()) {
+        ValueList Left, Right;
+        reorderInputsAccordingToOpcode(VL, Left, Right);
+        BasicBlock *LeftBB = getSameBlock(Left);
+        BasicBlock *RightBB = getSameBlock(Right);
+        // If we have common uses on separate paths in the tree make sure we
+        // process the one with greater common depth first.
+        // We can use block numbering to determine the subtree traversal as
+        // earler user has to come in between the common use and the later user.
+        if (LeftBB && RightBB && LeftBB == RightBB &&
+            getLastIndex(Right) > getLastIndex(Left)) {
+          buildTree_rec(Right, Depth + 1);
+          buildTree_rec(Left, Depth + 1);
+        } else {
+          buildTree_rec(Left, Depth + 1);
+          buildTree_rec(Right, Depth + 1);
+        }
+        return;
+      }
+
       for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
         ValueList Operands;
         // Prepare the operand vector.
@@ -784,12 +995,57 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
       }
       return;
     }
+    case Instruction::GetElementPtr: {
+      // We don't combine GEPs with complicated (nested) indexing.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
+        if (cast<Instruction>(VL[j])->getNumOperands() != 2) {
+          DEBUG(dbgs() << "SLP: not-vectorizable GEP (nested indexes).\n");
+          newTreeEntry(VL, false);
+          return;
+        }
+      }
+
+      // We can't combine several GEPs into one vector if they operate on
+      // different types.
+      Type *Ty0 = cast<Instruction>(VL0)->getOperand(0)->getType();
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
+        Type *CurTy = cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0)->getType();
+        if (Ty0 != CurTy) {
+          DEBUG(dbgs() << "SLP: not-vectorizable GEP (different types).\n");
+          newTreeEntry(VL, false);
+          return;
+        }
+      }
+
+      // We don't combine GEPs with non-constant indexes.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
+        auto Op = cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(1);
+        if (!isa<ConstantInt>(Op)) {
+          DEBUG(
+              dbgs() << "SLP: not-vectorizable GEP (non-constant indexes).\n");
+          newTreeEntry(VL, false);
+          return;
+        }
+      }
+
+      newTreeEntry(VL, true);
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: added a vector of GEPs.\n");
+      for (unsigned i = 0, e = 2; i < e; ++i) {
+        ValueList Operands;
+        // Prepare the operand vector.
+        for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+          Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
+
+        buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
+      }
+      return;
+    }
     case Instruction::Store: {
       // Check if the stores are consecutive or of we need to swizzle them.
       for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i)
         if (!isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1])) {
           newTreeEntry(VL, false);
-          DEBUG(dbgs() << "SLP: Non consecutive store.\n");
+          DEBUG(dbgs() << "SLP: Non-consecutive store.\n");
           return;
         }
 
@@ -805,6 +1061,76 @@ void BoUpSLP::buildTree_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
       buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
       return;
     }
+    case Instruction::Call: {
+      // Check if the calls are all to the same vectorizable intrinsic.
+      CallInst *CI = cast<CallInst>(VL[0]);
+      // Check if this is an Intrinsic call or something that can be
+      // represented by an intrinsic call
+      Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
+      if (!isTriviallyVectorizable(ID)) {
+        newTreeEntry(VL, false);
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Non-vectorizable call.\n");
+        return;
+      }
+      Function *Int = CI->getCalledFunction();
+      Value *A1I = nullptr;
+      if (hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, 1))
+        A1I = CI->getArgOperand(1);
+      for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i != e; ++i) {
+        CallInst *CI2 = dyn_cast<CallInst>(VL[i]);
+        if (!CI2 || CI2->getCalledFunction() != Int ||
+            getIntrinsicIDForCall(CI2, TLI) != ID) {
+          newTreeEntry(VL, false);
+          DEBUG(dbgs() << "SLP: mismatched calls:" << *CI << "!=" << *VL[i]
+                       << "\n");
+          return;
+        }
+        // ctlz,cttz and powi are special intrinsics whose second argument
+        // should be same in order for them to be vectorized.
+        if (hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, 1)) {
+          Value *A1J = CI2->getArgOperand(1);
+          if (A1I != A1J) {
+            newTreeEntry(VL, false);
+            DEBUG(dbgs() << "SLP: mismatched arguments in call:" << *CI
+                         << " argument "<< A1I<<"!=" << A1J
+                         << "\n");
+            return;
+          }
+        }
+      }
+
+      newTreeEntry(VL, true);
+      for (unsigned i = 0, e = CI->getNumArgOperands(); i != e; ++i) {
+        ValueList Operands;
+        // Prepare the operand vector.
+        for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
+          CallInst *CI2 = dyn_cast<CallInst>(VL[j]);
+          Operands.push_back(CI2->getArgOperand(i));
+        }
+        buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
+      }
+      return;
+    }
+    case Instruction::ShuffleVector: {
+      // If this is not an alternate sequence of opcode like add-sub
+      // then do not vectorize this instruction.
+      if (!isAltShuffle) {
+        newTreeEntry(VL, false);
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: ShuffleVector are not vectorized.\n");
+        return;
+      }
+      newTreeEntry(VL, true);
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: added a ShuffleVector op.\n");
+      for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
+        ValueList Operands;
+        // Prepare the operand vector.
+        for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+          Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
+
+        buildTree_rec(Operands, Depth + 1);
+      }
+      return;
+    }
     default:
       newTreeEntry(VL, false);
       DEBUG(dbgs() << "SLP: Gathering unknown instruction.\n");
@@ -828,18 +1154,25 @@ int BoUpSLP::getEntryCost(TreeEntry *E) {
     }
     return getGatherCost(E->Scalars);
   }
-
-  assert(getSameOpcode(VL) && getSameType(VL) && getSameBlock(VL) &&
-         "Invalid VL");
+  unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
+  assert(Opcode && getSameType(VL) && getSameBlock(VL) && "Invalid VL");
   Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
-  unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
   switch (Opcode) {
     case Instruction::PHI: {
       return 0;
     }
     case Instruction::ExtractElement: {
-      if (CanReuseExtract(VL))
-        return 0;
+      if (CanReuseExtract(VL)) {
+        int DeadCost = 0;
+        for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+          ExtractElementInst *E = cast<ExtractElementInst>(VL[i]);
+          if (E->hasOneUse())
+            // Take credit for instruction that will become dead.
+            DeadCost +=
+                TTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, VecTy, i);
+        }
+        return -DeadCost;
+      }
       return getGatherCost(VecTy);
     }
     case Instruction::ZExt:
@@ -895,40 +1228,149 @@ int BoUpSLP::getEntryCost(TreeEntry *E) {
         TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ScalarTy, Builder.getInt1Ty());
         VecCost = TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, VecTy, MaskTy);
       } else {
-        ScalarCost = VecTy->getNumElements() *
-        TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, ScalarTy);
-        VecCost = TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, VecTy);
+        // Certain instructions can be cheaper to vectorize if they have a
+        // constant second vector operand.
+        TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
+            TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+        TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
+            TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
+
+        // If all operands are exactly the same ConstantInt then set the
+        // operand kind to OK_UniformConstantValue.
+        // If instead not all operands are constants, then set the operand kind
+        // to OK_AnyValue. If all operands are constants but not the same,
+        // then set the operand kind to OK_NonUniformConstantValue.
+        ConstantInt *CInt = nullptr;
+        for (unsigned i = 0; i < VL.size(); ++i) {
+          const Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
+          if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+            Op2VK = TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+            break;
+          }
+          if (i == 0) {
+            CInt = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+            continue;
+          }
+          if (Op2VK == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue &&
+              CInt != cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
+            Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
+        }
+
+        ScalarCost =
+            VecTy->getNumElements() *
+            TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, ScalarTy, Op1VK, Op2VK);
+        VecCost = TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, VecTy, Op1VK, Op2VK);
       }
       return VecCost - ScalarCost;
     }
+    case Instruction::GetElementPtr: {
+      TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
+          TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+      TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
+          TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
+
+      int ScalarCost =
+          VecTy->getNumElements() *
+          TTI->getArithmeticInstrCost(Instruction::Add, ScalarTy, Op1VK, Op2VK);
+      int VecCost =
+          TTI->getArithmeticInstrCost(Instruction::Add, VecTy, Op1VK, Op2VK);
+
+      return VecCost - ScalarCost;
+    }
     case Instruction::Load: {
       // Cost of wide load - cost of scalar loads.
       int ScalarLdCost = VecTy->getNumElements() *
       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
-      int VecLdCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
+      int VecLdCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, VecTy, 1, 0);
       return VecLdCost - ScalarLdCost;
     }
     case Instruction::Store: {
       // We know that we can merge the stores. Calculate the cost.
       int ScalarStCost = VecTy->getNumElements() *
       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
-      int VecStCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
+      int VecStCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, VecTy, 1, 0);
       return VecStCost - ScalarStCost;
     }
+    case Instruction::Call: {
+      CallInst *CI = cast<CallInst>(VL0);
+      Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
+
+      // Calculate the cost of the scalar and vector calls.
+      SmallVector<Type*, 4> ScalarTys, VecTys;
+      for (unsigned op = 0, opc = CI->getNumArgOperands(); op!= opc; ++op) {
+        ScalarTys.push_back(CI->getArgOperand(op)->getType());
+        VecTys.push_back(VectorType::get(CI->getArgOperand(op)->getType(),
+                                         VecTy->getNumElements()));
+      }
+
+      int ScalarCallCost = VecTy->getNumElements() *
+          TTI->getIntrinsicInstrCost(ID, ScalarTy, ScalarTys);
+
+      int VecCallCost = TTI->getIntrinsicInstrCost(ID, VecTy, VecTys);
+
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: Call cost "<< VecCallCost - ScalarCallCost
+            << " (" << VecCallCost  << "-" <<  ScalarCallCost << ")"
+            << " for " << *CI << "\n");
+
+      return VecCallCost - ScalarCallCost;
+    }
+    case Instruction::ShuffleVector: {
+      TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
+          TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+      TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
+          TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+      int ScalarCost = 0;
+      int VecCost = 0;
+      for (unsigned i = 0; i < VL.size(); ++i) {
+        Instruction *I = cast<Instruction>(VL[i]);
+        if (!I)
+          break;
+        ScalarCost +=
+            TTI->getArithmeticInstrCost(I->getOpcode(), ScalarTy, Op1VK, Op2VK);
+      }
+      // VecCost is equal to sum of the cost of creating 2 vectors
+      // and the cost of creating shuffle.
+      Instruction *I0 = cast<Instruction>(VL[0]);
+      VecCost =
+          TTI->getArithmeticInstrCost(I0->getOpcode(), VecTy, Op1VK, Op2VK);
+      Instruction *I1 = cast<Instruction>(VL[1]);
+      VecCost +=
+          TTI->getArithmeticInstrCost(I1->getOpcode(), VecTy, Op1VK, Op2VK);
+      VecCost +=
+          TTI->getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Alternate, VecTy, 0);
+      return VecCost - ScalarCost;
+    }
     default:
       llvm_unreachable("Unknown instruction");
   }
 }
 
+bool BoUpSLP::isFullyVectorizableTinyTree() {
+  DEBUG(dbgs() << "SLP: Check whether the tree with height " <<
+        VectorizableTree.size() << " is fully vectorizable .\n");
+
+  // We only handle trees of height 2.
+  if (VectorizableTree.size() != 2)
+    return false;
+
+  // Handle splat stores.
+  if (!VectorizableTree[0].NeedToGather && isSplat(VectorizableTree[1].Scalars))
+    return true;
+
+  // Gathering cost would be too much for tiny trees.
+  if (VectorizableTree[0].NeedToGather || VectorizableTree[1].NeedToGather)
+    return false;
+
+  return true;
+}
+
 int BoUpSLP::getTreeCost() {
   int Cost = 0;
   DEBUG(dbgs() << "SLP: Calculating cost for tree of size " <<
         VectorizableTree.size() << ".\n");
 
-  // Don't vectorize tiny trees. Small load/store chains or consecutive stores
-  // of constants will be vectoried in SelectionDAG in MergeConsecutiveStores.
-  // The SelectionDAG vectorizer can only handle pairs (trees of height = 2).
-  if (VectorizableTree.size() < 3) {
+  // We only vectorize tiny trees if it is fully vectorizable.
+  if (VectorizableTree.size() < 3 && !isFullyVectorizableTinyTree()) {
     if (!VectorizableTree.size()) {
       assert(!ExternalUses.size() && "We should not have any external users");
     }
@@ -944,16 +1386,19 @@ int BoUpSLP::getTreeCost() {
     Cost += C;
   }
 
+  SmallSet<Value *, 16> ExtractCostCalculated;
   int ExtractCost = 0;
   for (UserList::iterator I = ExternalUses.begin(), E = ExternalUses.end();
        I != E; ++I) {
+    // We only add extract cost once for the same scalar.
+    if (!ExtractCostCalculated.insert(I->Scalar))
+      continue;
 
     VectorType *VecTy = VectorType::get(I->Scalar->getType(), BundleWidth);
     ExtractCost += TTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, VecTy,
                                            I->Lane);
   }
 
-
   DEBUG(dbgs() << "SLP: Total Cost " << Cost + ExtractCost<< ".\n");
   return  Cost + ExtractCost;
 }
@@ -988,7 +1433,7 @@ Value *BoUpSLP::getPointerOperand(Value *I) {
     return LI->getPointerOperand();
   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
     return SI->getPointerOperand();
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 unsigned BoUpSLP::getAddressSpaceOperand(Value *I) {
@@ -1062,13 +1507,13 @@ Value *BoUpSLP::getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst) {
     if (!A.Ptr || !B.Ptr || AA->alias(A, B))
       return I;
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 int BoUpSLP::getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL) {
   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
-  assert(BB == getSameBlock(VL) && BlocksNumbers.count(BB) && "Invalid block");
-  BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
+  assert(BB == getSameBlock(VL) && "Invalid block");
+  BlockNumbering &BN = getBlockNumbering(BB);
 
   int MaxIdx = BN.getIndex(BB->getFirstNonPHI());
   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
@@ -1078,8 +1523,8 @@ int BoUpSLP::getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL) {
 
 Instruction *BoUpSLP::getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL) {
   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
-  assert(BB == getSameBlock(VL) && BlocksNumbers.count(BB) && "Invalid block");
-  BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
+  assert(BB == getSameBlock(VL) && "Invalid block");
+  BlockNumbering &BN = getBlockNumbering(BB);
 
   int MaxIdx = BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[0]));
   for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
@@ -1105,6 +1550,7 @@ Value *BoUpSLP::Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty) {
     Vec = Builder.CreateInsertElement(Vec, VL[i], Builder.getInt32(i));
     if (Instruction *Insrt = dyn_cast<Instruction>(Vec)) {
       GatherSeq.insert(Insrt);
+      CSEBlocks.insert(Insrt->getParent());
 
       // Add to our 'need-to-extract' list.
       if (ScalarToTreeEntry.count(VL[i])) {
@@ -1137,7 +1583,7 @@ Value *BoUpSLP::alreadyVectorized(ArrayRef<Value *> VL) const {
     if (En->isSame(VL) && En->VectorizedValue)
       return En->VectorizedValue;
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Value *BoUpSLP::vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL) {
@@ -1174,9 +1620,7 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
     setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
     return Gather(E->Scalars, VecTy);
   }
-
-  unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
-  assert(Opcode == getSameOpcode(E->Scalars) && "Invalid opcode");
+  unsigned Opcode = getSameOpcode(E->Scalars);
 
   switch (Opcode) {
     case Instruction::PHI: {
@@ -1317,10 +1761,13 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
     case Instruction::Or:
     case Instruction::Xor: {
       ValueList LHSVL, RHSVL;
-      for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
-        LHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
-        RHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
-      }
+      if (isa<BinaryOperator>(VL0) && VL0->isCommutative())
+        reorderInputsAccordingToOpcode(E->Scalars, LHSVL, RHSVL);
+      else
+        for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
+          LHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
+          RHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
+        }
 
       setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
 
@@ -1337,6 +1784,10 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
       BinaryOperator *BinOp = cast<BinaryOperator>(VL0);
       Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), LHS, RHS);
       E->VectorizedValue = V;
+
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        return propagateMetadata(I, E->Scalars);
+
       return V;
     }
     case Instruction::Load: {
@@ -1351,9 +1802,11 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
                                             VecTy->getPointerTo(AS));
       unsigned Alignment = LI->getAlignment();
       LI = Builder.CreateLoad(VecPtr);
+      if (!Alignment)
+        Alignment = DL->getABITypeAlignment(LI->getPointerOperand()->getType());
       LI->setAlignment(Alignment);
       E->VectorizedValue = LI;
-      return LI;
+      return propagateMetadata(LI, E->Scalars);
     }
     case Instruction::Store: {
       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(VL0);
@@ -1370,14 +1823,123 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree(TreeEntry *E) {
       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(SI->getPointerOperand(),
                                             VecTy->getPointerTo(AS));
       StoreInst *S = Builder.CreateStore(VecValue, VecPtr);
+      if (!Alignment)
+        Alignment = DL->getABITypeAlignment(SI->getPointerOperand()->getType());
       S->setAlignment(Alignment);
       E->VectorizedValue = S;
-      return S;
+      return propagateMetadata(S, E->Scalars);
+    }
+    case Instruction::GetElementPtr: {
+      setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
+
+      ValueList Op0VL;
+      for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
+        Op0VL.push_back(cast<GetElementPtrInst>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
+
+      Value *Op0 = vectorizeTree(Op0VL);
+
+      std::vector<Value *> OpVecs;
+      for (int j = 1, e = cast<GetElementPtrInst>(VL0)->getNumOperands(); j < e;
+           ++j) {
+        ValueList OpVL;
+        for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i)
+          OpVL.push_back(cast<GetElementPtrInst>(E->Scalars[i])->getOperand(j));
+
+        Value *OpVec = vectorizeTree(OpVL);
+        OpVecs.push_back(OpVec);
+      }
+
+      Value *V = Builder.CreateGEP(Op0, OpVecs);
+      E->VectorizedValue = V;
+
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        return propagateMetadata(I, E->Scalars);
+
+      return V;
+    }
+    case Instruction::Call: {
+      CallInst *CI = cast<CallInst>(VL0);
+      setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
+      Function *FI;
+      Intrinsic::ID IID  = Intrinsic::not_intrinsic;
+      if (CI && (FI = CI->getCalledFunction())) {
+        IID = (Intrinsic::ID) FI->getIntrinsicID();
+      }
+      std::vector<Value *> OpVecs;
+      for (int j = 0, e = CI->getNumArgOperands(); j < e; ++j) {
+        ValueList OpVL;
+        // ctlz,cttz and powi are special intrinsics whose second argument is
+        // a scalar. This argument should not be vectorized.
+        if (hasVectorInstrinsicScalarOpd(IID, 1) && j == 1) {
+          CallInst *CEI = cast<CallInst>(E->Scalars[0]);
+          OpVecs.push_back(CEI->getArgOperand(j));
+          continue;
+        }
+        for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
+          CallInst *CEI = cast<CallInst>(E->Scalars[i]);
+          OpVL.push_back(CEI->getArgOperand(j));
+        }
+
+        Value *OpVec = vectorizeTree(OpVL);
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: OpVec[" << j << "]: " << *OpVec << "\n");
+        OpVecs.push_back(OpVec);
+      }
+
+      Module *M = F->getParent();
+      Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
+      Type *Tys[] = { VectorType::get(CI->getType(), E->Scalars.size()) };
+      Function *CF = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
+      Value *V = Builder.CreateCall(CF, OpVecs);
+      E->VectorizedValue = V;
+      return V;
+    }
+    case Instruction::ShuffleVector: {
+      ValueList LHSVL, RHSVL;
+      for (int i = 0, e = E->Scalars.size(); i < e; ++i) {
+        LHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(0));
+        RHSVL.push_back(cast<Instruction>(E->Scalars[i])->getOperand(1));
+      }
+      setInsertPointAfterBundle(E->Scalars);
+
+      Value *LHS = vectorizeTree(LHSVL);
+      Value *RHS = vectorizeTree(RHSVL);
+
+      if (Value *V = alreadyVectorized(E->Scalars))
+        return V;
+
+      // Create a vector of LHS op1 RHS
+      BinaryOperator *BinOp0 = cast<BinaryOperator>(VL0);
+      Value *V0 = Builder.CreateBinOp(BinOp0->getOpcode(), LHS, RHS);
+
+      // Create a vector of LHS op2 RHS
+      Instruction *VL1 = cast<Instruction>(E->Scalars[1]);
+      BinaryOperator *BinOp1 = cast<BinaryOperator>(VL1);
+      Value *V1 = Builder.CreateBinOp(BinOp1->getOpcode(), LHS, RHS);
+
+      // Create appropriate shuffle to take alternative operations from
+      // the vector.
+      std::vector<Constant *> Mask(E->Scalars.size());
+      unsigned e = E->Scalars.size();
+      for (unsigned i = 0; i < e; ++i) {
+        if (i & 1)
+          Mask[i] = Builder.getInt32(e + i);
+        else
+          Mask[i] = Builder.getInt32(i);
+      }
+
+      Value *ShuffleMask = ConstantVector::get(Mask);
+
+      Value *V = Builder.CreateShuffleVector(V0, V1, ShuffleMask);
+      E->VectorizedValue = V;
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        return propagateMetadata(I, E->Scalars);
+
+      return V;
     }
     default:
     llvm_unreachable("unknown inst");
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
@@ -1394,8 +1956,8 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
 
     // Skip users that we already RAUW. This happens when one instruction
     // has multiple uses of the same value.
-    if (std::find(Scalar->use_begin(), Scalar->use_end(), User) ==
-        Scalar->use_end())
+    if (std::find(Scalar->user_begin(), Scalar->user_end(), User) ==
+        Scalar->user_end())
       continue;
     assert(ScalarToTreeEntry.count(Scalar) && "Invalid scalar");
 
@@ -1409,27 +1971,26 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
     Value *Lane = Builder.getInt32(it->Lane);
     // Generate extracts for out-of-tree users.
     // Find the insertion point for the extractelement lane.
-    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Vec)) {
-      Builder.SetInsertPoint(PN->getParent()->getFirstInsertionPt());
-      Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
-      User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
-    } else if (isa<Instruction>(Vec)){
+    if (isa<Instruction>(Vec)){
       if (PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(User)) {
         for (int i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
           if (PH->getIncomingValue(i) == Scalar) {
             Builder.SetInsertPoint(PH->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
             Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
+            CSEBlocks.insert(PH->getIncomingBlock(i));
             PH->setOperand(i, Ex);
           }
         }
       } else {
         Builder.SetInsertPoint(cast<Instruction>(User));
         Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
+        CSEBlocks.insert(cast<Instruction>(User)->getParent());
         User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
      }
     } else {
       Builder.SetInsertPoint(F->getEntryBlock().begin());
       Value *Ex = Builder.CreateExtractElement(Vec, Lane);
+      CSEBlocks.insert(&F->getEntryBlock());
       User->replaceUsesOfWith(Scalar, Ex);
     }
 
@@ -1443,7 +2004,6 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
     // For each lane:
     for (int Lane = 0, LE = Entry->Scalars.size(); Lane != LE; ++Lane) {
       Value *Scalar = Entry->Scalars[Lane];
-
       // No need to handle users of gathered values.
       if (Entry->NeedToGather)
         continue;
@@ -1452,17 +2012,17 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
 
       Type *Ty = Scalar->getType();
       if (!Ty->isVoidTy()) {
-        for (Value::use_iterator User = Scalar->use_begin(),
-             UE = Scalar->use_end(); User != UE; ++User) {
-          DEBUG(dbgs() << "SLP: \tvalidating user:" << **User << ".\n");
-          assert(!MustGather.count(*User) &&
-                 "Replacing gathered value with undef");
-
-          assert((ScalarToTreeEntry.count(*User) ||
-                  // It is legal to replace the reduction users by undef.
-                  (RdxOps && RdxOps->count(*User))) &&
+#ifndef NDEBUG
+        for (User *U : Scalar->users()) {
+          DEBUG(dbgs() << "SLP: \tvalidating user:" << *U << ".\n");
+
+          assert((ScalarToTreeEntry.count(U) ||
+                  // It is legal to replace users in the ignorelist by undef.
+                  (std::find(UserIgnoreList.begin(), UserIgnoreList.end(), U) !=
+                   UserIgnoreList.end())) &&
                  "Replacing out-of-tree value with undef");
         }
+#endif
         Value *Undef = UndefValue::get(Ty);
         Scalar->replaceAllUsesWith(Undef);
       }
@@ -1471,9 +2031,9 @@ Value *BoUpSLP::vectorizeTree() {
     }
   }
 
-  for (Function::iterator it = F->begin(), e = F->end(); it != e; ++it) {
-    BlocksNumbers[it].forget();
-  }
+  for (auto &BN : BlocksNumbers)
+    BN.second.forget();
+
   Builder.ClearInsertionPoint();
 
   return VectorizableTree[0].VectorizedValue;
@@ -1514,45 +2074,57 @@ void BoUpSLP::optimizeGatherSequence() {
     Insert->moveBefore(PreHeader->getTerminator());
   }
 
+  // Make a list of all reachable blocks in our CSE queue.
+  SmallVector<const DomTreeNode *, 8> CSEWorkList;
+  CSEWorkList.reserve(CSEBlocks.size());
+  for (BasicBlock *BB : CSEBlocks)
+    if (DomTreeNode *N = DT->getNode(BB)) {
+      assert(DT->isReachableFromEntry(N));
+      CSEWorkList.push_back(N);
+    }
+
+  // Sort blocks by domination. This ensures we visit a block after all blocks
+  // dominating it are visited.
+  std::stable_sort(CSEWorkList.begin(), CSEWorkList.end(),
+                   [this](const DomTreeNode *A, const DomTreeNode *B) {
+    return DT->properlyDominates(A, B);
+  });
+
   // Perform O(N^2) search over the gather sequences and merge identical
   // instructions. TODO: We can further optimize this scan if we split the
   // instructions into different buckets based on the insert lane.
-  SmallPtrSet<Instruction*, 16> Visited;
-  SmallVector<Instruction*, 16> ToRemove;
-  ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(F);
-  for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
-       E = RPOT.end(); I != E; ++I) {
-    BasicBlock *BB = *I;
-    // For all instructions in the function:
-    for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
-      Instruction *In = it;
-      if ((!isa<InsertElementInst>(In) && !isa<ExtractElementInst>(In)) ||
-          !GatherSeq.count(In))
+  SmallVector<Instruction *, 16> Visited;
+  for (auto I = CSEWorkList.begin(), E = CSEWorkList.end(); I != E; ++I) {
+    assert((I == CSEWorkList.begin() || !DT->dominates(*I, *std::prev(I))) &&
+           "Worklist not sorted properly!");
+    BasicBlock *BB = (*I)->getBlock();
+    // For all instructions in blocks containing gather sequences:
+    for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e;) {
+      Instruction *In = it++;
+      if (!isa<InsertElementInst>(In) && !isa<ExtractElementInst>(In))
         continue;
 
       // Check if we can replace this instruction with any of the
       // visited instructions.
-      for (SmallPtrSet<Instruction*, 16>::iterator v = Visited.begin(),
-           ve = Visited.end(); v != ve; ++v) {
+      for (SmallVectorImpl<Instruction *>::iterator v = Visited.begin(),
+                                                    ve = Visited.end();
+           v != ve; ++v) {
         if (In->isIdenticalTo(*v) &&
             DT->dominates((*v)->getParent(), In->getParent())) {
           In->replaceAllUsesWith(*v);
-          ToRemove.push_back(In);
-          In = 0;
+          In->eraseFromParent();
+          In = nullptr;
           break;
         }
       }
-      if (In)
-        Visited.insert(In);
+      if (In) {
+        assert(std::find(Visited.begin(), Visited.end(), In) == Visited.end());
+        Visited.push_back(In);
+      }
     }
   }
-
-  // Erase all of the instructions that we RAUWed.
-  for (SmallVectorImpl<Instruction *>::iterator v = ToRemove.begin(),
-       ve = ToRemove.end(); v != ve; ++v) {
-    assert((*v)->getNumUses() == 0 && "Can't remove instructions with uses");
-    (*v)->eraseFromParent();
-  }
+  CSEBlocks.clear();
+  GatherSeq.clear();
 }
 
 /// The SLPVectorizer Pass.
@@ -1568,19 +2140,25 @@ struct SLPVectorizer : public FunctionPass {
   }
 
   ScalarEvolution *SE;
-  DataLayout *DL;
+  const DataLayout *DL;
   TargetTransformInfo *TTI;
+  TargetLibraryInfo *TLI;
   AliasAnalysis *AA;
   LoopInfo *LI;
   DominatorTree *DT;
 
-  virtual bool runOnFunction(Function &F) {
+  bool runOnFunction(Function &F) override {
+    if (skipOptnoneFunction(F))
+      return false;
+
     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
-    DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
+    DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+    DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
+    TLI = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfo>();
     AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
     LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-    DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+    DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
 
     StoreRefs.clear();
     bool Changed = false;
@@ -1601,15 +2179,14 @@ struct SLPVectorizer : public FunctionPass {
 
     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing blocks in " << F.getName() << ".\n");
 
-    // Use the bollom up slp vectorizer to construct chains that start with
-    // he store instructions.
-    BoUpSLP R(&F, SE, DL, TTI, AA, LI, DT);
+    // Use the bottom up slp vectorizer to construct chains that start with
+    // store instructions.
+    BoUpSLP R(&F, SE, DL, TTI, TLI, AA, LI, DT);
 
     // Scan the blocks in the function in post order.
     for (po_iterator<BasicBlock*> it = po_begin(&F.getEntryBlock()),
          e = po_end(&F.getEntryBlock()); it != e; ++it) {
       BasicBlock *BB = *it;
-
       // Vectorize trees that end at stores.
       if (unsigned count = collectStores(BB, R)) {
         (void)count;
@@ -1629,15 +2206,15 @@ struct SLPVectorizer : public FunctionPass {
     return Changed;
   }
 
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
     FunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
     AU.addRequired<AliasAnalysis>();
     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
     AU.addRequired<LoopInfo>();
-    AU.addRequired<DominatorTree>();
+    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
     AU.addPreserved<LoopInfo>();
-    AU.addPreserved<DominatorTree>();
+    AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
     AU.setPreservesCFG();
   }
 
@@ -1653,8 +2230,11 @@ private:
   bool tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, BoUpSLP &R);
 
   /// \brief Try to vectorize a list of operands.
+  /// \@param BuildVector A list of users to ignore for the purpose of
+  ///                     scheduling and that don't need extracting.
   /// \returns true if a value was vectorized.
-  bool tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R);
+  bool tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R,
+                          ArrayRef<Value *> BuildVector = None);
 
   /// \brief Try to vectorize a chain that may start at the operands of \V;
   bool tryToVectorize(BinaryOperator *V, BoUpSLP &R);
@@ -1675,6 +2255,21 @@ private:
   StoreListMap StoreRefs;
 };
 
+/// \brief Check that the Values in the slice in VL array are still existent in
+/// the WeakVH array.
+/// Vectorization of part of the VL array may cause later values in the VL array
+/// to become invalid. We track when this has happened in the WeakVH array.
+static bool hasValueBeenRAUWed(ArrayRef<Value *> &VL,
+                               SmallVectorImpl<WeakVH> &VH,
+                               unsigned SliceBegin,
+                               unsigned SliceSize) {
+  for (unsigned i = SliceBegin; i < SliceBegin + SliceSize; ++i)
+    if (VH[i] != VL[i])
+      return true;
+
+  return false;
+}
+
 bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain,
                                           int CostThreshold, BoUpSLP &R) {
   unsigned ChainLen = Chain.size();
@@ -1687,11 +2282,19 @@ bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain,
   if (!isPowerOf2_32(Sz) || VF < 2)
     return false;
 
+  // Keep track of values that were deleted by vectorizing in the loop below.
+  SmallVector<WeakVH, 8> TrackValues(Chain.begin(), Chain.end());
+
   bool Changed = false;
   // Look for profitable vectorizable trees at all offsets, starting at zero.
   for (unsigned i = 0, e = ChainLen; i < e; ++i) {
     if (i + VF > e)
       break;
+
+    // Check that a previous iteration of this loop did not delete the Value.
+    if (hasValueBeenRAUWed(Chain, TrackValues, i, VF))
+      continue;
+
     DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << VF << " stores at offset " << i
           << "\n");
     ArrayRef<Value *> Operands = Chain.slice(i, VF);
@@ -1711,7 +2314,7 @@ bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain,
     }
   }
 
-    return Changed;
+  return Changed;
 }
 
 bool SLPVectorizer::vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores,
@@ -1778,15 +2381,17 @@ unsigned SLPVectorizer::collectStores(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
     if (!SI)
       continue;
 
+    // Don't touch volatile stores.
+    if (!SI->isSimple())
+      continue;
+
     // Check that the pointer points to scalars.
     Type *Ty = SI->getValueOperand()->getType();
     if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
-      return 0;
+      continue;
 
-    // Find the base of the GEP.
-    Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
-    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
-      Ptr = GEP->getPointerOperand();
+    // Find the base pointer.
+    Value *Ptr = GetUnderlyingObject(SI->getPointerOperand(), DL);
 
     // Save the store locations.
     StoreRefs[Ptr].push_back(SI);
@@ -1802,7 +2407,8 @@ bool SLPVectorizer::tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, BoUpSLP &R) {
   return tryToVectorizeList(VL, R);
 }
 
-bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R) {
+bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R,
+                                       ArrayRef<Value *> BuildVector) {
   if (VL.size() < 2)
     return false;
 
@@ -1814,7 +2420,7 @@ bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R) {
     return false;
 
   unsigned Opcode0 = I0->getOpcode();
-  
+
   Type *Ty0 = I0->getType();
   unsigned Sz = DL->getTypeSizeInBits(Ty0);
   unsigned VF = MinVecRegSize / Sz;
@@ -1829,11 +2435,14 @@ bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R) {
   }
 
   bool Changed = false;
-    
+
+  // Keep track of values that were deleted by vectorizing in the loop below.
+  SmallVector<WeakVH, 8> TrackValues(VL.begin(), VL.end());
+
   for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
     unsigned OpsWidth = 0;
-      
-    if (i + VF > e) 
+
+    if (i + VF > e)
       OpsWidth = e - i;
     else
       OpsWidth = VF;
@@ -1841,23 +2450,53 @@ bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, BoUpSLP &R) {
     if (!isPowerOf2_32(OpsWidth) || OpsWidth < 2)
       break;
 
-    DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << OpsWidth << " operations " << "\n");
+    // Check that a previous iteration of this loop did not delete the Value.
+    if (hasValueBeenRAUWed(VL, TrackValues, i, OpsWidth))
+      continue;
+
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << OpsWidth << " operations "
+                 << "\n");
     ArrayRef<Value *> Ops = VL.slice(i, OpsWidth);
-      
-    R.buildTree(Ops);
+
+    ArrayRef<Value *> BuildVectorSlice;
+    if (!BuildVector.empty())
+      BuildVectorSlice = BuildVector.slice(i, OpsWidth);
+
+    R.buildTree(Ops, BuildVectorSlice);
     int Cost = R.getTreeCost();
-       
+
     if (Cost < -SLPCostThreshold) {
-      DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing pair at cost:" << Cost << ".\n");
-      R.vectorizeTree();
-        
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing list at cost:" << Cost << ".\n");
+      Value *VectorizedRoot = R.vectorizeTree();
+
+      // Reconstruct the build vector by extracting the vectorized root. This
+      // way we handle the case where some elements of the vector are undefined.
+      //  (return (inserelt <4 xi32> (insertelt undef (opd0) 0) (opd1) 2))
+      if (!BuildVectorSlice.empty()) {
+        // The insert point is the last build vector instruction. The vectorized
+        // root will precede it. This guarantees that we get an instruction. The
+        // vectorized tree could have been constant folded.
+        Instruction *InsertAfter = cast<Instruction>(BuildVectorSlice.back());
+        unsigned VecIdx = 0;
+        for (auto &V : BuildVectorSlice) {
+          IRBuilder<true, NoFolder> Builder(
+              ++BasicBlock::iterator(InsertAfter));
+          InsertElementInst *IE = cast<InsertElementInst>(V);
+          Instruction *Extract = cast<Instruction>(Builder.CreateExtractElement(
+              VectorizedRoot, Builder.getInt32(VecIdx++)));
+          IE->setOperand(1, Extract);
+          IE->removeFromParent();
+          IE->insertAfter(Extract);
+          InsertAfter = IE;
+        }
+      }
       // Move to the next bundle.
       i += VF - 1;
       Changed = true;
     }
   }
-    
-  return Changed; 
+
+  return Changed;
 }
 
 bool SLPVectorizer::tryToVectorize(BinaryOperator *V, BoUpSLP &R) {
@@ -1959,7 +2598,7 @@ static Value *createRdxShuffleMask(unsigned VecLen, unsigned NumEltsToRdx,
 ///   *p =
 ///
 class HorizontalReduction {
-  SmallPtrSet<Value *, 16> ReductionOps;
+  SmallVector<Value *, 16> ReductionOps;
   SmallVector<Value *, 32> ReducedVals;
 
   BinaryOperator *ReductionRoot;
@@ -1977,12 +2616,12 @@ class HorizontalReduction {
 
 public:
   HorizontalReduction()
-    : ReductionRoot(0), ReductionPHI(0), ReductionOpcode(0),
+    : ReductionRoot(nullptr), ReductionPHI(nullptr), ReductionOpcode(0),
     ReducedValueOpcode(0), ReduxWidth(0), IsPairwiseReduction(false) {}
 
   /// \brief Try to find a reduction tree.
   bool matchAssociativeReduction(PHINode *Phi, BinaryOperator *B,
-                                 DataLayout *DL) {
+                                 const DataLayout *DL) {
     assert((!Phi ||
             std::find(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), B) != Phi->op_end()) &&
            "Thi phi needs to use the binary operator");
@@ -1992,10 +2631,10 @@ public:
     // In such a case start looking for a tree rooted in the first '+'.
     if (Phi) {
       if (B->getOperand(0) == Phi) {
-        Phi = 0;
+        Phi = nullptr;
         B = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(1));
       } else if (B->getOperand(1) == Phi) {
-        Phi = 0;
+        Phi = nullptr;
         B = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(0));
       }
     }
@@ -2053,7 +2692,7 @@ public:
           // We need to be able to reassociate the adds.
           if (!TreeN->isAssociative())
             return false;
-          ReductionOps.insert(TreeN);
+          ReductionOps.push_back(TreeN);
         }
         // Retract.
         Stack.pop_back();
@@ -2081,7 +2720,7 @@ public:
     if (NumReducedVals < ReduxWidth)
       return false;
 
-    Value *VectorizedTree = 0;
+    Value *VectorizedTree = nullptr;
     IRBuilder<> Builder(ReductionRoot);
     FastMathFlags Unsafe;
     Unsafe.setUnsafeAlgebra();
@@ -2090,7 +2729,7 @@ public:
 
     for (; i < NumReducedVals - ReduxWidth + 1; i += ReduxWidth) {
       ArrayRef<Value *> ValsToReduce(&ReducedVals[i], ReduxWidth);
-      V.buildTree(ValsToReduce, &ReductionOps);
+      V.buildTree(ValsToReduce, ReductionOps);
 
       // Estimate cost.
       int Cost = V.getTreeCost() + getReductionCost(TTI, ReducedVals[i]);
@@ -2124,13 +2763,13 @@ public:
       }
       // Update users.
       if (ReductionPHI) {
-        assert(ReductionRoot != NULL && "Need a reduction operation");
+        assert(ReductionRoot && "Need a reduction operation");
         ReductionRoot->setOperand(0, VectorizedTree);
         ReductionRoot->setOperand(1, ReductionPHI);
       } else
         ReductionRoot->replaceAllUsesWith(VectorizedTree);
     }
-    return VectorizedTree != 0;
+    return VectorizedTree != nullptr;
   }
 
 private:
@@ -2172,7 +2811,6 @@ private:
     assert(isPowerOf2_32(ReduxWidth) &&
            "We only handle power-of-two reductions for now");
 
-    SmallVector<Constant *, 32> ShuffleMask(ReduxWidth, 0);
     Value *TmpVec = ValToReduce;
     for (unsigned i = ReduxWidth / 2; i != 0; i >>= 1) {
       if (IsPairwiseReduction) {
@@ -2210,18 +2848,21 @@ private:
 ///
 /// Returns true if it matches
 ///
-static bool findBuildVector(InsertElementInst *IE,
-                            SmallVectorImpl<Value *> &Ops) {
-  if (!isa<UndefValue>(IE->getOperand(0)))
+static bool findBuildVector(InsertElementInst *FirstInsertElem,
+                            SmallVectorImpl<Value *> &BuildVector,
+                            SmallVectorImpl<Value *> &BuildVectorOpds) {
+  if (!isa<UndefValue>(FirstInsertElem->getOperand(0)))
     return false;
 
+  InsertElementInst *IE = FirstInsertElem;
   while (true) {
-    Ops.push_back(IE->getOperand(1));
+    BuildVector.push_back(IE);
+    BuildVectorOpds.push_back(IE->getOperand(1));
 
     if (IE->use_empty())
       return false;
 
-    InsertElementInst *NextUse = dyn_cast<InsertElementInst>(IE->use_back());
+    InsertElementInst *NextUse = dyn_cast<InsertElementInst>(IE->user_back());
     if (!NextUse)
       return true;
 
@@ -2236,42 +2877,63 @@ static bool findBuildVector(InsertElementInst *IE,
   return false;
 }
 
+static bool PhiTypeSorterFunc(Value *V, Value *V2) {
+  return V->getType() < V2->getType();
+}
+
 bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
   bool Changed = false;
   SmallVector<Value *, 4> Incoming;
-  SmallSet<Instruction *, 16> VisitedInstrs;
+  SmallSet<Value *, 16> VisitedInstrs;
+
+  bool HaveVectorizedPhiNodes = true;
+  while (HaveVectorizedPhiNodes) {
+    HaveVectorizedPhiNodes = false;
+
+    // Collect the incoming values from the PHIs.
+    Incoming.clear();
+    for (BasicBlock::iterator instr = BB->begin(), ie = BB->end(); instr != ie;
+         ++instr) {
+      PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(instr);
+      if (!P)
+        break;
 
-  // Collect the incoming values from the PHIs.
-  for (BasicBlock::iterator instr = BB->begin(), ie = BB->end(); instr != ie;
-       ++instr) {
-    PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(instr);
+      if (!VisitedInstrs.count(P))
+        Incoming.push_back(P);
+    }
 
-    if (!P)
-      break;
+    // Sort by type.
+    std::stable_sort(Incoming.begin(), Incoming.end(), PhiTypeSorterFunc);
 
-    // We may go through BB multiple times so skip the one we have checked.
-    if (!VisitedInstrs.insert(instr))
-      continue;
+    // Try to vectorize elements base on their type.
+    for (SmallVector<Value *, 4>::iterator IncIt = Incoming.begin(),
+                                           E = Incoming.end();
+         IncIt != E;) {
 
-    // Stop constructing the list when you reach a different type.
-    if (Incoming.size() && P->getType() != Incoming[0]->getType()) {
-      if (tryToVectorizeList(Incoming, R)) {
-        // We would like to start over since some instructions are deleted
-        // and the iterator may become invalid value.
+      // Look for the next elements with the same type.
+      SmallVector<Value *, 4>::iterator SameTypeIt = IncIt;
+      while (SameTypeIt != E &&
+             (*SameTypeIt)->getType() == (*IncIt)->getType()) {
+        VisitedInstrs.insert(*SameTypeIt);
+        ++SameTypeIt;
+      }
+
+      // Try to vectorize them.
+      unsigned NumElts = (SameTypeIt - IncIt);
+      DEBUG(errs() << "SLP: Trying to vectorize starting at PHIs (" << NumElts << ")\n");
+      if (NumElts > 1 &&
+          tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *>(IncIt, NumElts), R)) {
+        // Success start over because instructions might have been changed.
+        HaveVectorizedPhiNodes = true;
         Changed = true;
-        instr = BB->begin();
-        ie = BB->end();
+        break;
       }
 
-      Incoming.clear();
+      // Start over at the next instruction of a different type (or the end).
+      IncIt = SameTypeIt;
     }
-
-    Incoming.push_back(P);
   }
 
-  if (Incoming.size() > 1)
-    Changed |= tryToVectorizeList(Incoming, R);
-
   VisitedInstrs.clear();
 
   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; it++) {
@@ -2290,7 +2952,8 @@ bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
       Value *Rdx =
           (P->getIncomingBlock(0) == BB
                ? (P->getIncomingValue(0))
-               : (P->getIncomingBlock(1) == BB ? P->getIncomingValue(1) : 0));
+               : (P->getIncomingBlock(1) == BB ? P->getIncomingValue(1)
+                                               : nullptr));
       // Check if this is a Binary Operator.
       BinaryOperator *BI = dyn_cast_or_null<BinaryOperator>(Rdx);
       if (!BI)
@@ -2329,7 +2992,7 @@ bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
         if (BinaryOperator *BinOp =
                 dyn_cast<BinaryOperator>(SI->getValueOperand())) {
           HorizontalReduction HorRdx;
-          if (((HorRdx.matchAssociativeReduction(0, BinOp, DL) &&
+          if (((HorRdx.matchAssociativeReduction(nullptr, BinOp, DL) &&
                 HorRdx.tryToReduce(R, TTI)) ||
                tryToVectorize(BinOp, R))) {
             Changed = true;
@@ -2365,12 +3028,16 @@ bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
     }
 
     // Try to vectorize trees that start at insertelement instructions.
-    if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(it)) {
-      SmallVector<Value *, 8> Ops;
-      if (!findBuildVector(IE, Ops))
+    if (InsertElementInst *FirstInsertElem = dyn_cast<InsertElementInst>(it)) {
+      SmallVector<Value *, 16> BuildVector;
+      SmallVector<Value *, 16> BuildVectorOpds;
+      if (!findBuildVector(FirstInsertElem, BuildVector, BuildVectorOpds))
         continue;
 
-      if (tryToVectorizeList(Ops, R)) {
+      // Vectorize starting with the build vector operands ignoring the
+      // BuildVector instructions for the purpose of scheduling and user
+      // extraction.
+      if (tryToVectorizeList(BuildVectorOpds, R, BuildVector)) {
         Changed = true;
         it = BB->begin();
         e = BB->end();