Replace Count{Leading,Trailing}Zeros_{32,64} with count{Leading,Trailing}Zeros.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopStrengthReduce.cpp
1 //===- LoopStrengthReduce.cpp - Strength Reduce IVs in Loops --------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This transformation analyzes and transforms the induction variables (and
11 // computations derived from them) into forms suitable for efficient execution
12 // on the target.
13 //
14 // This pass performs a strength reduction on array references inside loops that
15 // have as one or more of their components the loop induction variable, it
16 // rewrites expressions to take advantage of scaled-index addressing modes
17 // available on the target, and it performs a variety of other optimizations
18 // related to loop induction variables.
19 //
20 // Terminology note: this code has a lot of handling for "post-increment" or
21 // "post-inc" users. This is not talking about post-increment addressing modes;
22 // it is instead talking about code like this:
23 //
24 //   %i = phi [ 0, %entry ], [ %i.next, %latch ]
25 //   ...
26 //   %i.next = add %i, 1
27 //   %c = icmp eq %i.next, %n
28 //
29 // The SCEV for %i is {0,+,1}<%L>. The SCEV for %i.next is {1,+,1}<%L>, however
30 // it's useful to think about these as the same register, with some uses using
31 // the value of the register before the add and some using // it after. In this
32 // example, the icmp is a post-increment user, since it uses %i.next, which is
33 // the value of the induction variable after the increment. The other common
34 // case of post-increment users is users outside the loop.
35 //
36 // TODO: More sophistication in the way Formulae are generated and filtered.
37 //
38 // TODO: Handle multiple loops at a time.
39 //
40 // TODO: Should the addressing mode BaseGV be changed to a ConstantExpr instead
41 //       of a GlobalValue?
42 //
43 // TODO: When truncation is free, truncate ICmp users' operands to make it a
44 //       smaller encoding (on x86 at least).
45 //
46 // TODO: When a negated register is used by an add (such as in a list of
47 //       multiple base registers, or as the increment expression in an addrec),
48 //       we may not actually need both reg and (-1 * reg) in registers; the
49 //       negation can be implemented by using a sub instead of an add. The
50 //       lack of support for taking this into consideration when making
51 //       register pressure decisions is partly worked around by the "Special"
52 //       use kind.
53 //
54 //===----------------------------------------------------------------------===//
55
56 #define DEBUG_TYPE "loop-reduce"
57 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
58 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
59 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
60 #include "llvm/ADT/SmallBitVector.h"
61 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
62 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
63 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
64 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
65 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
66 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
67 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
68 #include "llvm/IR/Constants.h"
69 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
70 #include "llvm/IR/Instructions.h"
71 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
72 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
73 #include "llvm/Support/Debug.h"
74 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
75 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
76 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
77 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
78 #include <algorithm>
79 using namespace llvm;
80
81 /// MaxIVUsers is an arbitrary threshold that provides an early opportunitiy for
82 /// bail out. This threshold is far beyond the number of users that LSR can
83 /// conceivably solve, so it should not affect generated code, but catches the
84 /// worst cases before LSR burns too much compile time and stack space.
85 static const unsigned MaxIVUsers = 200;
86
87 // Temporary flag to cleanup congruent phis after LSR phi expansion.
88 // It's currently disabled until we can determine whether it's truly useful or
89 // not. The flag should be removed after the v3.0 release.
90 // This is now needed for ivchains.
91 static cl::opt<bool> EnablePhiElim(
92   "enable-lsr-phielim", cl::Hidden, cl::init(true),
93   cl::desc("Enable LSR phi elimination"));
94
95 #ifndef NDEBUG
96 // Stress test IV chain generation.
97 static cl::opt<bool> StressIVChain(
98   "stress-ivchain", cl::Hidden, cl::init(false),
99   cl::desc("Stress test LSR IV chains"));
100 #else
101 static bool StressIVChain = false;
102 #endif
103
104 namespace {
105
106 /// RegSortData - This class holds data which is used to order reuse candidates.
107 class RegSortData {
108 public:
109   /// UsedByIndices - This represents the set of LSRUse indices which reference
110   /// a particular register.
111   SmallBitVector UsedByIndices;
112
113   RegSortData() {}
114
115   void print(raw_ostream &OS) const;
116   void dump() const;
117 };
118
119 }
120
121 void RegSortData::print(raw_ostream &OS) const {
122   OS << "[NumUses=" << UsedByIndices.count() << ']';
123 }
124
125 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
126 void RegSortData::dump() const {
127   print(errs()); errs() << '\n';
128 }
129 #endif
130
131 namespace {
132
133 /// RegUseTracker - Map register candidates to information about how they are
134 /// used.
135 class RegUseTracker {
136   typedef DenseMap<const SCEV *, RegSortData> RegUsesTy;
137
138   RegUsesTy RegUsesMap;
139   SmallVector<const SCEV *, 16> RegSequence;
140
141 public:
142   void CountRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx);
143   void DropRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx);
144   void SwapAndDropUse(size_t LUIdx, size_t LastLUIdx);
145
146   bool isRegUsedByUsesOtherThan(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) const;
147
148   const SmallBitVector &getUsedByIndices(const SCEV *Reg) const;
149
150   void clear();
151
152   typedef SmallVectorImpl<const SCEV *>::iterator iterator;
153   typedef SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator const_iterator;
154   iterator begin() { return RegSequence.begin(); }
155   iterator end()   { return RegSequence.end(); }
156   const_iterator begin() const { return RegSequence.begin(); }
157   const_iterator end() const   { return RegSequence.end(); }
158 };
159
160 }
161
162 void
163 RegUseTracker::CountRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) {
164   std::pair<RegUsesTy::iterator, bool> Pair =
165     RegUsesMap.insert(std::make_pair(Reg, RegSortData()));
166   RegSortData &RSD = Pair.first->second;
167   if (Pair.second)
168     RegSequence.push_back(Reg);
169   RSD.UsedByIndices.resize(std::max(RSD.UsedByIndices.size(), LUIdx + 1));
170   RSD.UsedByIndices.set(LUIdx);
171 }
172
173 void
174 RegUseTracker::DropRegister(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) {
175   RegUsesTy::iterator It = RegUsesMap.find(Reg);
176   assert(It != RegUsesMap.end());
177   RegSortData &RSD = It->second;
178   assert(RSD.UsedByIndices.size() > LUIdx);
179   RSD.UsedByIndices.reset(LUIdx);
180 }
181
182 void
183 RegUseTracker::SwapAndDropUse(size_t LUIdx, size_t LastLUIdx) {
184   assert(LUIdx <= LastLUIdx);
185
186   // Update RegUses. The data structure is not optimized for this purpose;
187   // we must iterate through it and update each of the bit vectors.
188   for (RegUsesTy::iterator I = RegUsesMap.begin(), E = RegUsesMap.end();
189        I != E; ++I) {
190     SmallBitVector &UsedByIndices = I->second.UsedByIndices;
191     if (LUIdx < UsedByIndices.size())
192       UsedByIndices[LUIdx] =
193         LastLUIdx < UsedByIndices.size() ? UsedByIndices[LastLUIdx] : 0;
194     UsedByIndices.resize(std::min(UsedByIndices.size(), LastLUIdx));
195   }
196 }
197
198 bool
199 RegUseTracker::isRegUsedByUsesOtherThan(const SCEV *Reg, size_t LUIdx) const {
200   RegUsesTy::const_iterator I = RegUsesMap.find(Reg);
201   if (I == RegUsesMap.end())
202     return false;
203   const SmallBitVector &UsedByIndices = I->second.UsedByIndices;
204   int i = UsedByIndices.find_first();
205   if (i == -1) return false;
206   if ((size_t)i != LUIdx) return true;
207   return UsedByIndices.find_next(i) != -1;
208 }
209
210 const SmallBitVector &RegUseTracker::getUsedByIndices(const SCEV *Reg) const {
211   RegUsesTy::const_iterator I = RegUsesMap.find(Reg);
212   assert(I != RegUsesMap.end() && "Unknown register!");
213   return I->second.UsedByIndices;
214 }
215
216 void RegUseTracker::clear() {
217   RegUsesMap.clear();
218   RegSequence.clear();
219 }
220
221 namespace {
222
223 /// Formula - This class holds information that describes a formula for
224 /// computing satisfying a use. It may include broken-out immediates and scaled
225 /// registers.
226 struct Formula {
227   /// Global base address used for complex addressing.
228   GlobalValue *BaseGV;
229
230   /// Base offset for complex addressing.
231   int64_t BaseOffset;
232
233   /// Whether any complex addressing has a base register.
234   bool HasBaseReg;
235
236   /// The scale of any complex addressing.
237   int64_t Scale;
238
239   /// BaseRegs - The list of "base" registers for this use. When this is
240   /// non-empty,
241   SmallVector<const SCEV *, 4> BaseRegs;
242
243   /// ScaledReg - The 'scaled' register for this use. This should be non-null
244   /// when Scale is not zero.
245   const SCEV *ScaledReg;
246
247   /// UnfoldedOffset - An additional constant offset which added near the
248   /// use. This requires a temporary register, but the offset itself can
249   /// live in an add immediate field rather than a register.
250   int64_t UnfoldedOffset;
251
252   Formula()
253       : BaseGV(0), BaseOffset(0), HasBaseReg(false), Scale(0), ScaledReg(0),
254         UnfoldedOffset(0) {}
255
256   void InitialMatch(const SCEV *S, Loop *L, ScalarEvolution &SE);
257
258   unsigned getNumRegs() const;
259   Type *getType() const;
260
261   void DeleteBaseReg(const SCEV *&S);
262
263   bool referencesReg(const SCEV *S) const;
264   bool hasRegsUsedByUsesOtherThan(size_t LUIdx,
265                                   const RegUseTracker &RegUses) const;
266
267   void print(raw_ostream &OS) const;
268   void dump() const;
269 };
270
271 }
272
273 /// DoInitialMatch - Recursion helper for InitialMatch.
274 static void DoInitialMatch(const SCEV *S, Loop *L,
275                            SmallVectorImpl<const SCEV *> &Good,
276                            SmallVectorImpl<const SCEV *> &Bad,
277                            ScalarEvolution &SE) {
278   // Collect expressions which properly dominate the loop header.
279   if (SE.properlyDominates(S, L->getHeader())) {
280     Good.push_back(S);
281     return;
282   }
283
284   // Look at add operands.
285   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
286     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
287          I != E; ++I)
288       DoInitialMatch(*I, L, Good, Bad, SE);
289     return;
290   }
291
292   // Look at addrec operands.
293   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
294     if (!AR->getStart()->isZero()) {
295       DoInitialMatch(AR->getStart(), L, Good, Bad, SE);
296       DoInitialMatch(SE.getAddRecExpr(SE.getConstant(AR->getType(), 0),
297                                       AR->getStepRecurrence(SE),
298                                       // FIXME: AR->getNoWrapFlags()
299                                       AR->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap),
300                      L, Good, Bad, SE);
301       return;
302     }
303
304   // Handle a multiplication by -1 (negation) if it didn't fold.
305   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S))
306     if (Mul->getOperand(0)->isAllOnesValue()) {
307       SmallVector<const SCEV *, 4> Ops(Mul->op_begin()+1, Mul->op_end());
308       const SCEV *NewMul = SE.getMulExpr(Ops);
309
310       SmallVector<const SCEV *, 4> MyGood;
311       SmallVector<const SCEV *, 4> MyBad;
312       DoInitialMatch(NewMul, L, MyGood, MyBad, SE);
313       const SCEV *NegOne = SE.getSCEV(ConstantInt::getAllOnesValue(
314         SE.getEffectiveSCEVType(NewMul->getType())));
315       for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = MyGood.begin(),
316            E = MyGood.end(); I != E; ++I)
317         Good.push_back(SE.getMulExpr(NegOne, *I));
318       for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = MyBad.begin(),
319            E = MyBad.end(); I != E; ++I)
320         Bad.push_back(SE.getMulExpr(NegOne, *I));
321       return;
322     }
323
324   // Ok, we can't do anything interesting. Just stuff the whole thing into a
325   // register and hope for the best.
326   Bad.push_back(S);
327 }
328
329 /// InitialMatch - Incorporate loop-variant parts of S into this Formula,
330 /// attempting to keep all loop-invariant and loop-computable values in a
331 /// single base register.
332 void Formula::InitialMatch(const SCEV *S, Loop *L, ScalarEvolution &SE) {
333   SmallVector<const SCEV *, 4> Good;
334   SmallVector<const SCEV *, 4> Bad;
335   DoInitialMatch(S, L, Good, Bad, SE);
336   if (!Good.empty()) {
337     const SCEV *Sum = SE.getAddExpr(Good);
338     if (!Sum->isZero())
339       BaseRegs.push_back(Sum);
340     HasBaseReg = true;
341   }
342   if (!Bad.empty()) {
343     const SCEV *Sum = SE.getAddExpr(Bad);
344     if (!Sum->isZero())
345       BaseRegs.push_back(Sum);
346     HasBaseReg = true;
347   }
348 }
349
350 /// getNumRegs - Return the total number of register operands used by this
351 /// formula. This does not include register uses implied by non-constant
352 /// addrec strides.
353 unsigned Formula::getNumRegs() const {
354   return !!ScaledReg + BaseRegs.size();
355 }
356
357 /// getType - Return the type of this formula, if it has one, or null
358 /// otherwise. This type is meaningless except for the bit size.
359 Type *Formula::getType() const {
360   return !BaseRegs.empty() ? BaseRegs.front()->getType() :
361          ScaledReg ? ScaledReg->getType() :
362          BaseGV ? BaseGV->getType() :
363          0;
364 }
365
366 /// DeleteBaseReg - Delete the given base reg from the BaseRegs list.
367 void Formula::DeleteBaseReg(const SCEV *&S) {
368   if (&S != &BaseRegs.back())
369     std::swap(S, BaseRegs.back());
370   BaseRegs.pop_back();
371 }
372
373 /// referencesReg - Test if this formula references the given register.
374 bool Formula::referencesReg(const SCEV *S) const {
375   return S == ScaledReg ||
376          std::find(BaseRegs.begin(), BaseRegs.end(), S) != BaseRegs.end();
377 }
378
379 /// hasRegsUsedByUsesOtherThan - Test whether this formula uses registers
380 /// which are used by uses other than the use with the given index.
381 bool Formula::hasRegsUsedByUsesOtherThan(size_t LUIdx,
382                                          const RegUseTracker &RegUses) const {
383   if (ScaledReg)
384     if (RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(ScaledReg, LUIdx))
385       return true;
386   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = BaseRegs.begin(),
387        E = BaseRegs.end(); I != E; ++I)
388     if (RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(*I, LUIdx))
389       return true;
390   return false;
391 }
392
393 void Formula::print(raw_ostream &OS) const {
394   bool First = true;
395   if (BaseGV) {
396     if (!First) OS << " + "; else First = false;
397     WriteAsOperand(OS, BaseGV, /*PrintType=*/false);
398   }
399   if (BaseOffset != 0) {
400     if (!First) OS << " + "; else First = false;
401     OS << BaseOffset;
402   }
403   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = BaseRegs.begin(),
404        E = BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
405     if (!First) OS << " + "; else First = false;
406     OS << "reg(" << **I << ')';
407   }
408   if (HasBaseReg && BaseRegs.empty()) {
409     if (!First) OS << " + "; else First = false;
410     OS << "**error: HasBaseReg**";
411   } else if (!HasBaseReg && !BaseRegs.empty()) {
412     if (!First) OS << " + "; else First = false;
413     OS << "**error: !HasBaseReg**";
414   }
415   if (Scale != 0) {
416     if (!First) OS << " + "; else First = false;
417     OS << Scale << "*reg(";
418     if (ScaledReg)
419       OS << *ScaledReg;
420     else
421       OS << "<unknown>";
422     OS << ')';
423   }
424   if (UnfoldedOffset != 0) {
425     if (!First) OS << " + "; else First = false;
426     OS << "imm(" << UnfoldedOffset << ')';
427   }
428 }
429
430 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
431 void Formula::dump() const {
432   print(errs()); errs() << '\n';
433 }
434 #endif
435
436 /// isAddRecSExtable - Return true if the given addrec can be sign-extended
437 /// without changing its value.
438 static bool isAddRecSExtable(const SCEVAddRecExpr *AR, ScalarEvolution &SE) {
439   Type *WideTy =
440     IntegerType::get(SE.getContext(), SE.getTypeSizeInBits(AR->getType()) + 1);
441   return isa<SCEVAddRecExpr>(SE.getSignExtendExpr(AR, WideTy));
442 }
443
444 /// isAddSExtable - Return true if the given add can be sign-extended
445 /// without changing its value.
446 static bool isAddSExtable(const SCEVAddExpr *A, ScalarEvolution &SE) {
447   Type *WideTy =
448     IntegerType::get(SE.getContext(), SE.getTypeSizeInBits(A->getType()) + 1);
449   return isa<SCEVAddExpr>(SE.getSignExtendExpr(A, WideTy));
450 }
451
452 /// isMulSExtable - Return true if the given mul can be sign-extended
453 /// without changing its value.
454 static bool isMulSExtable(const SCEVMulExpr *M, ScalarEvolution &SE) {
455   Type *WideTy =
456     IntegerType::get(SE.getContext(),
457                      SE.getTypeSizeInBits(M->getType()) * M->getNumOperands());
458   return isa<SCEVMulExpr>(SE.getSignExtendExpr(M, WideTy));
459 }
460
461 /// getExactSDiv - Return an expression for LHS /s RHS, if it can be determined
462 /// and if the remainder is known to be zero,  or null otherwise. If
463 /// IgnoreSignificantBits is true, expressions like (X * Y) /s Y are simplified
464 /// to Y, ignoring that the multiplication may overflow, which is useful when
465 /// the result will be used in a context where the most significant bits are
466 /// ignored.
467 static const SCEV *getExactSDiv(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
468                                 ScalarEvolution &SE,
469                                 bool IgnoreSignificantBits = false) {
470   // Handle the trivial case, which works for any SCEV type.
471   if (LHS == RHS)
472     return SE.getConstant(LHS->getType(), 1);
473
474   // Handle a few RHS special cases.
475   const SCEVConstant *RC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS);
476   if (RC) {
477     const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
478     // Handle x /s -1 as x * -1, to give ScalarEvolution a chance to do
479     // some folding.
480     if (RA.isAllOnesValue())
481       return SE.getMulExpr(LHS, RC);
482     // Handle x /s 1 as x.
483     if (RA == 1)
484       return LHS;
485   }
486
487   // Check for a division of a constant by a constant.
488   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
489     if (!RC)
490       return 0;
491     const APInt &LA = C->getValue()->getValue();
492     const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
493     if (LA.srem(RA) != 0)
494       return 0;
495     return SE.getConstant(LA.sdiv(RA));
496   }
497
498   // Distribute the sdiv over addrec operands, if the addrec doesn't overflow.
499   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
500     if (IgnoreSignificantBits || isAddRecSExtable(AR, SE)) {
501       const SCEV *Step = getExactSDiv(AR->getStepRecurrence(SE), RHS, SE,
502                                       IgnoreSignificantBits);
503       if (!Step) return 0;
504       const SCEV *Start = getExactSDiv(AR->getStart(), RHS, SE,
505                                        IgnoreSignificantBits);
506       if (!Start) return 0;
507       // FlagNW is independent of the start value, step direction, and is
508       // preserved with smaller magnitude steps.
509       // FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
510       return SE.getAddRecExpr(Start, Step, AR->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap);
511     }
512     return 0;
513   }
514
515   // Distribute the sdiv over add operands, if the add doesn't overflow.
516   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(LHS)) {
517     if (IgnoreSignificantBits || isAddSExtable(Add, SE)) {
518       SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
519       for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
520            I != E; ++I) {
521         const SCEV *Op = getExactSDiv(*I, RHS, SE,
522                                       IgnoreSignificantBits);
523         if (!Op) return 0;
524         Ops.push_back(Op);
525       }
526       return SE.getAddExpr(Ops);
527     }
528     return 0;
529   }
530
531   // Check for a multiply operand that we can pull RHS out of.
532   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(LHS)) {
533     if (IgnoreSignificantBits || isMulSExtable(Mul, SE)) {
534       SmallVector<const SCEV *, 4> Ops;
535       bool Found = false;
536       for (SCEVMulExpr::op_iterator I = Mul->op_begin(), E = Mul->op_end();
537            I != E; ++I) {
538         const SCEV *S = *I;
539         if (!Found)
540           if (const SCEV *Q = getExactSDiv(S, RHS, SE,
541                                            IgnoreSignificantBits)) {
542             S = Q;
543             Found = true;
544           }
545         Ops.push_back(S);
546       }
547       return Found ? SE.getMulExpr(Ops) : 0;
548     }
549     return 0;
550   }
551
552   // Otherwise we don't know.
553   return 0;
554 }
555
556 /// ExtractImmediate - If S involves the addition of a constant integer value,
557 /// return that integer value, and mutate S to point to a new SCEV with that
558 /// value excluded.
559 static int64_t ExtractImmediate(const SCEV *&S, ScalarEvolution &SE) {
560   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
561     if (C->getValue()->getValue().getMinSignedBits() <= 64) {
562       S = SE.getConstant(C->getType(), 0);
563       return C->getValue()->getSExtValue();
564     }
565   } else if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
566     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(Add->op_begin(), Add->op_end());
567     int64_t Result = ExtractImmediate(NewOps.front(), SE);
568     if (Result != 0)
569       S = SE.getAddExpr(NewOps);
570     return Result;
571   } else if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
572     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(AR->op_begin(), AR->op_end());
573     int64_t Result = ExtractImmediate(NewOps.front(), SE);
574     if (Result != 0)
575       S = SE.getAddRecExpr(NewOps, AR->getLoop(),
576                            // FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
577                            SCEV::FlagAnyWrap);
578     return Result;
579   }
580   return 0;
581 }
582
583 /// ExtractSymbol - If S involves the addition of a GlobalValue address,
584 /// return that symbol, and mutate S to point to a new SCEV with that
585 /// value excluded.
586 static GlobalValue *ExtractSymbol(const SCEV *&S, ScalarEvolution &SE) {
587   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
588     if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U->getValue())) {
589       S = SE.getConstant(GV->getType(), 0);
590       return GV;
591     }
592   } else if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
593     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(Add->op_begin(), Add->op_end());
594     GlobalValue *Result = ExtractSymbol(NewOps.back(), SE);
595     if (Result)
596       S = SE.getAddExpr(NewOps);
597     return Result;
598   } else if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
599     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(AR->op_begin(), AR->op_end());
600     GlobalValue *Result = ExtractSymbol(NewOps.front(), SE);
601     if (Result)
602       S = SE.getAddRecExpr(NewOps, AR->getLoop(),
603                            // FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
604                            SCEV::FlagAnyWrap);
605     return Result;
606   }
607   return 0;
608 }
609
610 /// isAddressUse - Returns true if the specified instruction is using the
611 /// specified value as an address.
612 static bool isAddressUse(Instruction *Inst, Value *OperandVal) {
613   bool isAddress = isa<LoadInst>(Inst);
614   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
615     if (SI->getOperand(1) == OperandVal)
616       isAddress = true;
617   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
618     // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
619     // of intrinsics.
620     switch (II->getIntrinsicID()) {
621       default: break;
622       case Intrinsic::prefetch:
623       case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
624       case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
625       case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
626       case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
627         if (II->getArgOperand(0) == OperandVal)
628           isAddress = true;
629         break;
630     }
631   }
632   return isAddress;
633 }
634
635 /// getAccessType - Return the type of the memory being accessed.
636 static Type *getAccessType(const Instruction *Inst) {
637   Type *AccessTy = Inst->getType();
638   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
639     AccessTy = SI->getOperand(0)->getType();
640   else if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
641     // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
642     // of intrinsics.
643     switch (II->getIntrinsicID()) {
644     default: break;
645     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
646     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
647     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
648     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
649       AccessTy = II->getArgOperand(0)->getType();
650       break;
651     }
652   }
653
654   // All pointers have the same requirements, so canonicalize them to an
655   // arbitrary pointer type to minimize variation.
656   if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(AccessTy))
657     AccessTy = PointerType::get(IntegerType::get(PTy->getContext(), 1),
658                                 PTy->getAddressSpace());
659
660   return AccessTy;
661 }
662
663 /// isExistingPhi - Return true if this AddRec is already a phi in its loop.
664 static bool isExistingPhi(const SCEVAddRecExpr *AR, ScalarEvolution &SE) {
665   for (BasicBlock::iterator I = AR->getLoop()->getHeader()->begin();
666        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
667     if (SE.isSCEVable(PN->getType()) &&
668         (SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType()) ==
669          SE.getEffectiveSCEVType(AR->getType())) &&
670         SE.getSCEV(PN) == AR)
671       return true;
672   }
673   return false;
674 }
675
676 /// Check if expanding this expression is likely to incur significant cost. This
677 /// is tricky because SCEV doesn't track which expressions are actually computed
678 /// by the current IR.
679 ///
680 /// We currently allow expansion of IV increments that involve adds,
681 /// multiplication by constants, and AddRecs from existing phis.
682 ///
683 /// TODO: Allow UDivExpr if we can find an existing IV increment that is an
684 /// obvious multiple of the UDivExpr.
685 static bool isHighCostExpansion(const SCEV *S,
686                                 SmallPtrSet<const SCEV*, 8> &Processed,
687                                 ScalarEvolution &SE) {
688   // Zero/One operand expressions
689   switch (S->getSCEVType()) {
690   case scUnknown:
691   case scConstant:
692     return false;
693   case scTruncate:
694     return isHighCostExpansion(cast<SCEVTruncateExpr>(S)->getOperand(),
695                                Processed, SE);
696   case scZeroExtend:
697     return isHighCostExpansion(cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)->getOperand(),
698                                Processed, SE);
699   case scSignExtend:
700     return isHighCostExpansion(cast<SCEVSignExtendExpr>(S)->getOperand(),
701                                Processed, SE);
702   }
703
704   if (!Processed.insert(S))
705     return false;
706
707   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
708     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
709          I != E; ++I) {
710       if (isHighCostExpansion(*I, Processed, SE))
711         return true;
712     }
713     return false;
714   }
715
716   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
717     if (Mul->getNumOperands() == 2) {
718       // Multiplication by a constant is ok
719       if (isa<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0)))
720         return isHighCostExpansion(Mul->getOperand(1), Processed, SE);
721
722       // If we have the value of one operand, check if an existing
723       // multiplication already generates this expression.
724       if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Mul->getOperand(1))) {
725         Value *UVal = U->getValue();
726         for (Value::use_iterator UI = UVal->use_begin(), UE = UVal->use_end();
727              UI != UE; ++UI) {
728           // If U is a constant, it may be used by a ConstantExpr.
729           Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
730           if (User && User->getOpcode() == Instruction::Mul
731               && SE.isSCEVable(User->getType())) {
732             return SE.getSCEV(User) == Mul;
733           }
734         }
735       }
736     }
737   }
738
739   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
740     if (isExistingPhi(AR, SE))
741       return false;
742   }
743
744   // Fow now, consider any other type of expression (div/mul/min/max) high cost.
745   return true;
746 }
747
748 /// DeleteTriviallyDeadInstructions - If any of the instructions is the
749 /// specified set are trivially dead, delete them and see if this makes any of
750 /// their operands subsequently dead.
751 static bool
752 DeleteTriviallyDeadInstructions(SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) {
753   bool Changed = false;
754
755   while (!DeadInsts.empty()) {
756     Value *V = DeadInsts.pop_back_val();
757     Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(V);
758
759     if (I == 0 || !isInstructionTriviallyDead(I))
760       continue;
761
762     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
763       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
764         *OI = 0;
765         if (U->use_empty())
766           DeadInsts.push_back(U);
767       }
768
769     I->eraseFromParent();
770     Changed = true;
771   }
772
773   return Changed;
774 }
775
776 namespace {
777
778 /// Cost - This class is used to measure and compare candidate formulae.
779 class Cost {
780   /// TODO: Some of these could be merged. Also, a lexical ordering
781   /// isn't always optimal.
782   unsigned NumRegs;
783   unsigned AddRecCost;
784   unsigned NumIVMuls;
785   unsigned NumBaseAdds;
786   unsigned ImmCost;
787   unsigned SetupCost;
788
789 public:
790   Cost()
791     : NumRegs(0), AddRecCost(0), NumIVMuls(0), NumBaseAdds(0), ImmCost(0),
792       SetupCost(0) {}
793
794   bool operator<(const Cost &Other) const;
795
796   void Loose();
797
798 #ifndef NDEBUG
799   // Once any of the metrics loses, they must all remain losers.
800   bool isValid() {
801     return ((NumRegs | AddRecCost | NumIVMuls | NumBaseAdds
802              | ImmCost | SetupCost) != ~0u)
803       || ((NumRegs & AddRecCost & NumIVMuls & NumBaseAdds
804            & ImmCost & SetupCost) == ~0u);
805   }
806 #endif
807
808   bool isLoser() {
809     assert(isValid() && "invalid cost");
810     return NumRegs == ~0u;
811   }
812
813   void RateFormula(const Formula &F,
814                    SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
815                    const DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs,
816                    const Loop *L,
817                    const SmallVectorImpl<int64_t> &Offsets,
818                    ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
819                    SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs = 0);
820
821   void print(raw_ostream &OS) const;
822   void dump() const;
823
824 private:
825   void RateRegister(const SCEV *Reg,
826                     SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
827                     const Loop *L,
828                     ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT);
829   void RatePrimaryRegister(const SCEV *Reg,
830                            SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
831                            const Loop *L,
832                            ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
833                            SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs);
834 };
835
836 }
837
838 /// RateRegister - Tally up interesting quantities from the given register.
839 void Cost::RateRegister(const SCEV *Reg,
840                         SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
841                         const Loop *L,
842                         ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT) {
843   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Reg)) {
844     // If this is an addrec for another loop, don't second-guess its addrec phi
845     // nodes. LSR isn't currently smart enough to reason about more than one
846     // loop at a time. LSR has already run on inner loops, will not run on outer
847     // loops, and cannot be expected to change sibling loops.
848     if (AR->getLoop() != L) {
849       // If the AddRec exists, consider it's register free and leave it alone.
850       if (isExistingPhi(AR, SE))
851         return;
852
853       // Otherwise, do not consider this formula at all.
854       Loose();
855       return;
856     }
857     AddRecCost += 1; /// TODO: This should be a function of the stride.
858
859     // Add the step value register, if it needs one.
860     // TODO: The non-affine case isn't precisely modeled here.
861     if (!AR->isAffine() || !isa<SCEVConstant>(AR->getOperand(1))) {
862       if (!Regs.count(AR->getOperand(1))) {
863         RateRegister(AR->getOperand(1), Regs, L, SE, DT);
864         if (isLoser())
865           return;
866       }
867     }
868   }
869   ++NumRegs;
870
871   // Rough heuristic; favor registers which don't require extra setup
872   // instructions in the preheader.
873   if (!isa<SCEVUnknown>(Reg) &&
874       !isa<SCEVConstant>(Reg) &&
875       !(isa<SCEVAddRecExpr>(Reg) &&
876         (isa<SCEVUnknown>(cast<SCEVAddRecExpr>(Reg)->getStart()) ||
877          isa<SCEVConstant>(cast<SCEVAddRecExpr>(Reg)->getStart()))))
878     ++SetupCost;
879
880     NumIVMuls += isa<SCEVMulExpr>(Reg) &&
881                  SE.hasComputableLoopEvolution(Reg, L);
882 }
883
884 /// RatePrimaryRegister - Record this register in the set. If we haven't seen it
885 /// before, rate it. Optional LoserRegs provides a way to declare any formula
886 /// that refers to one of those regs an instant loser.
887 void Cost::RatePrimaryRegister(const SCEV *Reg,
888                                SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
889                                const Loop *L,
890                                ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
891                                SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs) {
892   if (LoserRegs && LoserRegs->count(Reg)) {
893     Loose();
894     return;
895   }
896   if (Regs.insert(Reg)) {
897     RateRegister(Reg, Regs, L, SE, DT);
898     if (LoserRegs && isLoser())
899       LoserRegs->insert(Reg);
900   }
901 }
902
903 void Cost::RateFormula(const Formula &F,
904                        SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &Regs,
905                        const DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs,
906                        const Loop *L,
907                        const SmallVectorImpl<int64_t> &Offsets,
908                        ScalarEvolution &SE, DominatorTree &DT,
909                        SmallPtrSet<const SCEV *, 16> *LoserRegs) {
910   // Tally up the registers.
911   if (const SCEV *ScaledReg = F.ScaledReg) {
912     if (VisitedRegs.count(ScaledReg)) {
913       Loose();
914       return;
915     }
916     RatePrimaryRegister(ScaledReg, Regs, L, SE, DT, LoserRegs);
917     if (isLoser())
918       return;
919   }
920   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = F.BaseRegs.begin(),
921        E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
922     const SCEV *BaseReg = *I;
923     if (VisitedRegs.count(BaseReg)) {
924       Loose();
925       return;
926     }
927     RatePrimaryRegister(BaseReg, Regs, L, SE, DT, LoserRegs);
928     if (isLoser())
929       return;
930   }
931
932   // Determine how many (unfolded) adds we'll need inside the loop.
933   size_t NumBaseParts = F.BaseRegs.size() + (F.UnfoldedOffset != 0);
934   if (NumBaseParts > 1)
935     NumBaseAdds += NumBaseParts - 1;
936
937   // Tally up the non-zero immediates.
938   for (SmallVectorImpl<int64_t>::const_iterator I = Offsets.begin(),
939        E = Offsets.end(); I != E; ++I) {
940     int64_t Offset = (uint64_t)*I + F.BaseOffset;
941     if (F.BaseGV)
942       ImmCost += 64; // Handle symbolic values conservatively.
943                      // TODO: This should probably be the pointer size.
944     else if (Offset != 0)
945       ImmCost += APInt(64, Offset, true).getMinSignedBits();
946   }
947   assert(isValid() && "invalid cost");
948 }
949
950 /// Loose - Set this cost to a losing value.
951 void Cost::Loose() {
952   NumRegs = ~0u;
953   AddRecCost = ~0u;
954   NumIVMuls = ~0u;
955   NumBaseAdds = ~0u;
956   ImmCost = ~0u;
957   SetupCost = ~0u;
958 }
959
960 /// operator< - Choose the lower cost.
961 bool Cost::operator<(const Cost &Other) const {
962   if (NumRegs != Other.NumRegs)
963     return NumRegs < Other.NumRegs;
964   if (AddRecCost != Other.AddRecCost)
965     return AddRecCost < Other.AddRecCost;
966   if (NumIVMuls != Other.NumIVMuls)
967     return NumIVMuls < Other.NumIVMuls;
968   if (NumBaseAdds != Other.NumBaseAdds)
969     return NumBaseAdds < Other.NumBaseAdds;
970   if (ImmCost != Other.ImmCost)
971     return ImmCost < Other.ImmCost;
972   if (SetupCost != Other.SetupCost)
973     return SetupCost < Other.SetupCost;
974   return false;
975 }
976
977 void Cost::print(raw_ostream &OS) const {
978   OS << NumRegs << " reg" << (NumRegs == 1 ? "" : "s");
979   if (AddRecCost != 0)
980     OS << ", with addrec cost " << AddRecCost;
981   if (NumIVMuls != 0)
982     OS << ", plus " << NumIVMuls << " IV mul" << (NumIVMuls == 1 ? "" : "s");
983   if (NumBaseAdds != 0)
984     OS << ", plus " << NumBaseAdds << " base add"
985        << (NumBaseAdds == 1 ? "" : "s");
986   if (ImmCost != 0)
987     OS << ", plus " << ImmCost << " imm cost";
988   if (SetupCost != 0)
989     OS << ", plus " << SetupCost << " setup cost";
990 }
991
992 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
993 void Cost::dump() const {
994   print(errs()); errs() << '\n';
995 }
996 #endif
997
998 namespace {
999
1000 /// LSRFixup - An operand value in an instruction which is to be replaced
1001 /// with some equivalent, possibly strength-reduced, replacement.
1002 struct LSRFixup {
1003   /// UserInst - The instruction which will be updated.
1004   Instruction *UserInst;
1005
1006   /// OperandValToReplace - The operand of the instruction which will
1007   /// be replaced. The operand may be used more than once; every instance
1008   /// will be replaced.
1009   Value *OperandValToReplace;
1010
1011   /// PostIncLoops - If this user is to use the post-incremented value of an
1012   /// induction variable, this variable is non-null and holds the loop
1013   /// associated with the induction variable.
1014   PostIncLoopSet PostIncLoops;
1015
1016   /// LUIdx - The index of the LSRUse describing the expression which
1017   /// this fixup needs, minus an offset (below).
1018   size_t LUIdx;
1019
1020   /// Offset - A constant offset to be added to the LSRUse expression.
1021   /// This allows multiple fixups to share the same LSRUse with different
1022   /// offsets, for example in an unrolled loop.
1023   int64_t Offset;
1024
1025   bool isUseFullyOutsideLoop(const Loop *L) const;
1026
1027   LSRFixup();
1028
1029   void print(raw_ostream &OS) const;
1030   void dump() const;
1031 };
1032
1033 }
1034
1035 LSRFixup::LSRFixup()
1036   : UserInst(0), OperandValToReplace(0), LUIdx(~size_t(0)), Offset(0) {}
1037
1038 /// isUseFullyOutsideLoop - Test whether this fixup always uses its
1039 /// value outside of the given loop.
1040 bool LSRFixup::isUseFullyOutsideLoop(const Loop *L) const {
1041   // PHI nodes use their value in their incoming blocks.
1042   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst)) {
1043     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1044       if (PN->getIncomingValue(i) == OperandValToReplace &&
1045           L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
1046         return false;
1047     return true;
1048   }
1049
1050   return !L->contains(UserInst);
1051 }
1052
1053 void LSRFixup::print(raw_ostream &OS) const {
1054   OS << "UserInst=";
1055   // Store is common and interesting enough to be worth special-casing.
1056   if (StoreInst *Store = dyn_cast<StoreInst>(UserInst)) {
1057     OS << "store ";
1058     WriteAsOperand(OS, Store->getOperand(0), /*PrintType=*/false);
1059   } else if (UserInst->getType()->isVoidTy())
1060     OS << UserInst->getOpcodeName();
1061   else
1062     WriteAsOperand(OS, UserInst, /*PrintType=*/false);
1063
1064   OS << ", OperandValToReplace=";
1065   WriteAsOperand(OS, OperandValToReplace, /*PrintType=*/false);
1066
1067   for (PostIncLoopSet::const_iterator I = PostIncLoops.begin(),
1068        E = PostIncLoops.end(); I != E; ++I) {
1069     OS << ", PostIncLoop=";
1070     WriteAsOperand(OS, (*I)->getHeader(), /*PrintType=*/false);
1071   }
1072
1073   if (LUIdx != ~size_t(0))
1074     OS << ", LUIdx=" << LUIdx;
1075
1076   if (Offset != 0)
1077     OS << ", Offset=" << Offset;
1078 }
1079
1080 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1081 void LSRFixup::dump() const {
1082   print(errs()); errs() << '\n';
1083 }
1084 #endif
1085
1086 namespace {
1087
1088 /// UniquifierDenseMapInfo - A DenseMapInfo implementation for holding
1089 /// DenseMaps and DenseSets of sorted SmallVectors of const SCEV*.
1090 struct UniquifierDenseMapInfo {
1091   static SmallVector<const SCEV *, 4> getEmptyKey() {
1092     SmallVector<const SCEV *, 4>  V;
1093     V.push_back(reinterpret_cast<const SCEV *>(-1));
1094     return V;
1095   }
1096
1097   static SmallVector<const SCEV *, 4> getTombstoneKey() {
1098     SmallVector<const SCEV *, 4> V;
1099     V.push_back(reinterpret_cast<const SCEV *>(-2));
1100     return V;
1101   }
1102
1103   static unsigned getHashValue(const SmallVector<const SCEV *, 4> &V) {
1104     unsigned Result = 0;
1105     for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = V.begin(),
1106          E = V.end(); I != E; ++I)
1107       Result ^= DenseMapInfo<const SCEV *>::getHashValue(*I);
1108     return Result;
1109   }
1110
1111   static bool isEqual(const SmallVector<const SCEV *, 4> &LHS,
1112                       const SmallVector<const SCEV *, 4> &RHS) {
1113     return LHS == RHS;
1114   }
1115 };
1116
1117 /// LSRUse - This class holds the state that LSR keeps for each use in
1118 /// IVUsers, as well as uses invented by LSR itself. It includes information
1119 /// about what kinds of things can be folded into the user, information about
1120 /// the user itself, and information about how the use may be satisfied.
1121 /// TODO: Represent multiple users of the same expression in common?
1122 class LSRUse {
1123   DenseSet<SmallVector<const SCEV *, 4>, UniquifierDenseMapInfo> Uniquifier;
1124
1125 public:
1126   /// KindType - An enum for a kind of use, indicating what types of
1127   /// scaled and immediate operands it might support.
1128   enum KindType {
1129     Basic,   ///< A normal use, with no folding.
1130     Special, ///< A special case of basic, allowing -1 scales.
1131     Address, ///< An address use; folding according to TargetLowering
1132     ICmpZero ///< An equality icmp with both operands folded into one.
1133     // TODO: Add a generic icmp too?
1134   };
1135
1136   KindType Kind;
1137   Type *AccessTy;
1138
1139   SmallVector<int64_t, 8> Offsets;
1140   int64_t MinOffset;
1141   int64_t MaxOffset;
1142
1143   /// AllFixupsOutsideLoop - This records whether all of the fixups using this
1144   /// LSRUse are outside of the loop, in which case some special-case heuristics
1145   /// may be used.
1146   bool AllFixupsOutsideLoop;
1147
1148   /// WidestFixupType - This records the widest use type for any fixup using
1149   /// this LSRUse. FindUseWithSimilarFormula can't consider uses with different
1150   /// max fixup widths to be equivalent, because the narrower one may be relying
1151   /// on the implicit truncation to truncate away bogus bits.
1152   Type *WidestFixupType;
1153
1154   /// Formulae - A list of ways to build a value that can satisfy this user.
1155   /// After the list is populated, one of these is selected heuristically and
1156   /// used to formulate a replacement for OperandValToReplace in UserInst.
1157   SmallVector<Formula, 12> Formulae;
1158
1159   /// Regs - The set of register candidates used by all formulae in this LSRUse.
1160   SmallPtrSet<const SCEV *, 4> Regs;
1161
1162   LSRUse(KindType K, Type *T) : Kind(K), AccessTy(T),
1163                                       MinOffset(INT64_MAX),
1164                                       MaxOffset(INT64_MIN),
1165                                       AllFixupsOutsideLoop(true),
1166                                       WidestFixupType(0) {}
1167
1168   bool HasFormulaWithSameRegs(const Formula &F) const;
1169   bool InsertFormula(const Formula &F);
1170   void DeleteFormula(Formula &F);
1171   void RecomputeRegs(size_t LUIdx, RegUseTracker &Reguses);
1172
1173   void print(raw_ostream &OS) const;
1174   void dump() const;
1175 };
1176
1177 }
1178
1179 /// HasFormula - Test whether this use as a formula which has the same
1180 /// registers as the given formula.
1181 bool LSRUse::HasFormulaWithSameRegs(const Formula &F) const {
1182   SmallVector<const SCEV *, 4> Key = F.BaseRegs;
1183   if (F.ScaledReg) Key.push_back(F.ScaledReg);
1184   // Unstable sort by host order ok, because this is only used for uniquifying.
1185   std::sort(Key.begin(), Key.end());
1186   return Uniquifier.count(Key);
1187 }
1188
1189 /// InsertFormula - If the given formula has not yet been inserted, add it to
1190 /// the list, and return true. Return false otherwise.
1191 bool LSRUse::InsertFormula(const Formula &F) {
1192   SmallVector<const SCEV *, 4> Key = F.BaseRegs;
1193   if (F.ScaledReg) Key.push_back(F.ScaledReg);
1194   // Unstable sort by host order ok, because this is only used for uniquifying.
1195   std::sort(Key.begin(), Key.end());
1196
1197   if (!Uniquifier.insert(Key).second)
1198     return false;
1199
1200   // Using a register to hold the value of 0 is not profitable.
1201   assert((!F.ScaledReg || !F.ScaledReg->isZero()) &&
1202          "Zero allocated in a scaled register!");
1203 #ifndef NDEBUG
1204   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I =
1205        F.BaseRegs.begin(), E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I)
1206     assert(!(*I)->isZero() && "Zero allocated in a base register!");
1207 #endif
1208
1209   // Add the formula to the list.
1210   Formulae.push_back(F);
1211
1212   // Record registers now being used by this use.
1213   Regs.insert(F.BaseRegs.begin(), F.BaseRegs.end());
1214
1215   return true;
1216 }
1217
1218 /// DeleteFormula - Remove the given formula from this use's list.
1219 void LSRUse::DeleteFormula(Formula &F) {
1220   if (&F != &Formulae.back())
1221     std::swap(F, Formulae.back());
1222   Formulae.pop_back();
1223 }
1224
1225 /// RecomputeRegs - Recompute the Regs field, and update RegUses.
1226 void LSRUse::RecomputeRegs(size_t LUIdx, RegUseTracker &RegUses) {
1227   // Now that we've filtered out some formulae, recompute the Regs set.
1228   SmallPtrSet<const SCEV *, 4> OldRegs = Regs;
1229   Regs.clear();
1230   for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = Formulae.begin(),
1231        E = Formulae.end(); I != E; ++I) {
1232     const Formula &F = *I;
1233     if (F.ScaledReg) Regs.insert(F.ScaledReg);
1234     Regs.insert(F.BaseRegs.begin(), F.BaseRegs.end());
1235   }
1236
1237   // Update the RegTracker.
1238   for (SmallPtrSet<const SCEV *, 4>::iterator I = OldRegs.begin(),
1239        E = OldRegs.end(); I != E; ++I)
1240     if (!Regs.count(*I))
1241       RegUses.DropRegister(*I, LUIdx);
1242 }
1243
1244 void LSRUse::print(raw_ostream &OS) const {
1245   OS << "LSR Use: Kind=";
1246   switch (Kind) {
1247   case Basic:    OS << "Basic"; break;
1248   case Special:  OS << "Special"; break;
1249   case ICmpZero: OS << "ICmpZero"; break;
1250   case Address:
1251     OS << "Address of ";
1252     if (AccessTy->isPointerTy())
1253       OS << "pointer"; // the full pointer type could be really verbose
1254     else
1255       OS << *AccessTy;
1256   }
1257
1258   OS << ", Offsets={";
1259   for (SmallVectorImpl<int64_t>::const_iterator I = Offsets.begin(),
1260        E = Offsets.end(); I != E; ++I) {
1261     OS << *I;
1262     if (llvm::next(I) != E)
1263       OS << ',';
1264   }
1265   OS << '}';
1266
1267   if (AllFixupsOutsideLoop)
1268     OS << ", all-fixups-outside-loop";
1269
1270   if (WidestFixupType)
1271     OS << ", widest fixup type: " << *WidestFixupType;
1272 }
1273
1274 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1275 void LSRUse::dump() const {
1276   print(errs()); errs() << '\n';
1277 }
1278 #endif
1279
1280 /// isLegalUse - Test whether the use described by AM is "legal", meaning it can
1281 /// be completely folded into the user instruction at isel time. This includes
1282 /// address-mode folding and special icmp tricks.
1283 static bool isLegalUse(const TargetTransformInfo &TTI, LSRUse::KindType Kind,
1284                        Type *AccessTy, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
1285                        bool HasBaseReg, int64_t Scale) {
1286   switch (Kind) {
1287   case LSRUse::Address:
1288     return TTI.isLegalAddressingMode(AccessTy, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg, Scale);
1289
1290     // Otherwise, just guess that reg+reg addressing is legal.
1291     //return ;
1292
1293   case LSRUse::ICmpZero:
1294     // There's not even a target hook for querying whether it would be legal to
1295     // fold a GV into an ICmp.
1296     if (BaseGV)
1297       return false;
1298
1299     // ICmp only has two operands; don't allow more than two non-trivial parts.
1300     if (Scale != 0 && HasBaseReg && BaseOffset != 0)
1301       return false;
1302
1303     // ICmp only supports no scale or a -1 scale, as we can "fold" a -1 scale by
1304     // putting the scaled register in the other operand of the icmp.
1305     if (Scale != 0 && Scale != -1)
1306       return false;
1307
1308     // If we have low-level target information, ask the target if it can fold an
1309     // integer immediate on an icmp.
1310     if (BaseOffset != 0) {
1311       // We have one of:
1312       // ICmpZero     BaseReg + BaseOffset => ICmp BaseReg, -BaseOffset
1313       // ICmpZero -1*ScaleReg + BaseOffset => ICmp ScaleReg, BaseOffset
1314       // Offs is the ICmp immediate.
1315       if (Scale == 0)
1316         // The cast does the right thing with INT64_MIN.
1317         BaseOffset = -(uint64_t)BaseOffset;
1318       return TTI.isLegalICmpImmediate(BaseOffset);
1319     }
1320
1321     // ICmpZero BaseReg + -1*ScaleReg => ICmp BaseReg, ScaleReg
1322     return true;
1323
1324   case LSRUse::Basic:
1325     // Only handle single-register values.
1326     return !BaseGV && Scale == 0 && BaseOffset == 0;
1327
1328   case LSRUse::Special:
1329     // Special case Basic to handle -1 scales.
1330     return !BaseGV && (Scale == 0 || Scale == -1) && BaseOffset == 0;
1331   }
1332
1333   llvm_unreachable("Invalid LSRUse Kind!");
1334 }
1335
1336 static bool isLegalUse(const TargetTransformInfo &TTI, int64_t MinOffset,
1337                        int64_t MaxOffset, LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1338                        GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
1339                        int64_t Scale) {
1340   // Check for overflow.
1341   if (((int64_t)((uint64_t)BaseOffset + MinOffset) > BaseOffset) !=
1342       (MinOffset > 0))
1343     return false;
1344   MinOffset = (uint64_t)BaseOffset + MinOffset;
1345   if (((int64_t)((uint64_t)BaseOffset + MaxOffset) > BaseOffset) !=
1346       (MaxOffset > 0))
1347     return false;
1348   MaxOffset = (uint64_t)BaseOffset + MaxOffset;
1349
1350   return isLegalUse(TTI, Kind, AccessTy, BaseGV, MinOffset, HasBaseReg,
1351                     Scale) &&
1352          isLegalUse(TTI, Kind, AccessTy, BaseGV, MaxOffset, HasBaseReg, Scale);
1353 }
1354
1355 static bool isLegalUse(const TargetTransformInfo &TTI, int64_t MinOffset,
1356                        int64_t MaxOffset, LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1357                        const Formula &F) {
1358   return isLegalUse(TTI, MinOffset, MaxOffset, Kind, AccessTy, F.BaseGV,
1359                     F.BaseOffset, F.HasBaseReg, F.Scale);
1360 }
1361
1362 static bool isAlwaysFoldable(const TargetTransformInfo &TTI,
1363                              LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy,
1364                              GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
1365                              bool HasBaseReg) {
1366   // Fast-path: zero is always foldable.
1367   if (BaseOffset == 0 && !BaseGV) return true;
1368
1369   // Conservatively, create an address with an immediate and a
1370   // base and a scale.
1371   int64_t Scale = Kind == LSRUse::ICmpZero ? -1 : 1;
1372
1373   // Canonicalize a scale of 1 to a base register if the formula doesn't
1374   // already have a base register.
1375   if (!HasBaseReg && Scale == 1) {
1376     Scale = 0;
1377     HasBaseReg = true;
1378   }
1379
1380   return isLegalUse(TTI, Kind, AccessTy, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg, Scale);
1381 }
1382
1383 static bool isAlwaysFoldable(const TargetTransformInfo &TTI,
1384                              ScalarEvolution &SE, int64_t MinOffset,
1385                              int64_t MaxOffset, LSRUse::KindType Kind,
1386                              Type *AccessTy, const SCEV *S, bool HasBaseReg) {
1387   // Fast-path: zero is always foldable.
1388   if (S->isZero()) return true;
1389
1390   // Conservatively, create an address with an immediate and a
1391   // base and a scale.
1392   int64_t BaseOffset = ExtractImmediate(S, SE);
1393   GlobalValue *BaseGV = ExtractSymbol(S, SE);
1394
1395   // If there's anything else involved, it's not foldable.
1396   if (!S->isZero()) return false;
1397
1398   // Fast-path: zero is always foldable.
1399   if (BaseOffset == 0 && !BaseGV) return true;
1400
1401   // Conservatively, create an address with an immediate and a
1402   // base and a scale.
1403   int64_t Scale = Kind == LSRUse::ICmpZero ? -1 : 1;
1404
1405   return isLegalUse(TTI, MinOffset, MaxOffset, Kind, AccessTy, BaseGV,
1406                     BaseOffset, HasBaseReg, Scale);
1407 }
1408
1409 namespace {
1410
1411 /// UseMapDenseMapInfo - A DenseMapInfo implementation for holding
1412 /// DenseMaps and DenseSets of pairs of const SCEV* and LSRUse::Kind.
1413 struct UseMapDenseMapInfo {
1414   static std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> getEmptyKey() {
1415     return std::make_pair(reinterpret_cast<const SCEV *>(-1), LSRUse::Basic);
1416   }
1417
1418   static std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> getTombstoneKey() {
1419     return std::make_pair(reinterpret_cast<const SCEV *>(-2), LSRUse::Basic);
1420   }
1421
1422   static unsigned
1423   getHashValue(const std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> &V) {
1424     unsigned Result = DenseMapInfo<const SCEV *>::getHashValue(V.first);
1425     Result ^= DenseMapInfo<unsigned>::getHashValue(unsigned(V.second));
1426     return Result;
1427   }
1428
1429   static bool isEqual(const std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> &LHS,
1430                       const std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType> &RHS) {
1431     return LHS == RHS;
1432   }
1433 };
1434
1435 /// IVInc - An individual increment in a Chain of IV increments.
1436 /// Relate an IV user to an expression that computes the IV it uses from the IV
1437 /// used by the previous link in the Chain.
1438 ///
1439 /// For the head of a chain, IncExpr holds the absolute SCEV expression for the
1440 /// original IVOperand. The head of the chain's IVOperand is only valid during
1441 /// chain collection, before LSR replaces IV users. During chain generation,
1442 /// IncExpr can be used to find the new IVOperand that computes the same
1443 /// expression.
1444 struct IVInc {
1445   Instruction *UserInst;
1446   Value* IVOperand;
1447   const SCEV *IncExpr;
1448
1449   IVInc(Instruction *U, Value *O, const SCEV *E):
1450     UserInst(U), IVOperand(O), IncExpr(E) {}
1451 };
1452
1453 // IVChain - The list of IV increments in program order.
1454 // We typically add the head of a chain without finding subsequent links.
1455 struct IVChain {
1456   SmallVector<IVInc,1> Incs;
1457   const SCEV *ExprBase;
1458
1459   IVChain() : ExprBase(0) {}
1460
1461   IVChain(const IVInc &Head, const SCEV *Base)
1462     : Incs(1, Head), ExprBase(Base) {}
1463
1464   typedef SmallVectorImpl<IVInc>::const_iterator const_iterator;
1465
1466   // begin - return the first increment in the chain.
1467   const_iterator begin() const {
1468     assert(!Incs.empty());
1469     return llvm::next(Incs.begin());
1470   }
1471   const_iterator end() const {
1472     return Incs.end();
1473   }
1474
1475   // hasIncs - Returns true if this chain contains any increments.
1476   bool hasIncs() const { return Incs.size() >= 2; }
1477
1478   // add - Add an IVInc to the end of this chain.
1479   void add(const IVInc &X) { Incs.push_back(X); }
1480
1481   // tailUserInst - Returns the last UserInst in the chain.
1482   Instruction *tailUserInst() const { return Incs.back().UserInst; }
1483
1484   // isProfitableIncrement - Returns true if IncExpr can be profitably added to
1485   // this chain.
1486   bool isProfitableIncrement(const SCEV *OperExpr,
1487                              const SCEV *IncExpr,
1488                              ScalarEvolution&);
1489 };
1490
1491 /// ChainUsers - Helper for CollectChains to track multiple IV increment uses.
1492 /// Distinguish between FarUsers that definitely cross IV increments and
1493 /// NearUsers that may be used between IV increments.
1494 struct ChainUsers {
1495   SmallPtrSet<Instruction*, 4> FarUsers;
1496   SmallPtrSet<Instruction*, 4> NearUsers;
1497 };
1498
1499 /// LSRInstance - This class holds state for the main loop strength reduction
1500 /// logic.
1501 class LSRInstance {
1502   IVUsers &IU;
1503   ScalarEvolution &SE;
1504   DominatorTree &DT;
1505   LoopInfo &LI;
1506   const TargetTransformInfo &TTI;
1507   Loop *const L;
1508   bool Changed;
1509
1510   /// IVIncInsertPos - This is the insert position that the current loop's
1511   /// induction variable increment should be placed. In simple loops, this is
1512   /// the latch block's terminator. But in more complicated cases, this is a
1513   /// position which will dominate all the in-loop post-increment users.
1514   Instruction *IVIncInsertPos;
1515
1516   /// Factors - Interesting factors between use strides.
1517   SmallSetVector<int64_t, 8> Factors;
1518
1519   /// Types - Interesting use types, to facilitate truncation reuse.
1520   SmallSetVector<Type *, 4> Types;
1521
1522   /// Fixups - The list of operands which are to be replaced.
1523   SmallVector<LSRFixup, 16> Fixups;
1524
1525   /// Uses - The list of interesting uses.
1526   SmallVector<LSRUse, 16> Uses;
1527
1528   /// RegUses - Track which uses use which register candidates.
1529   RegUseTracker RegUses;
1530
1531   // Limit the number of chains to avoid quadratic behavior. We don't expect to
1532   // have more than a few IV increment chains in a loop. Missing a Chain falls
1533   // back to normal LSR behavior for those uses.
1534   static const unsigned MaxChains = 8;
1535
1536   /// IVChainVec - IV users can form a chain of IV increments.
1537   SmallVector<IVChain, MaxChains> IVChainVec;
1538
1539   /// IVIncSet - IV users that belong to profitable IVChains.
1540   SmallPtrSet<Use*, MaxChains> IVIncSet;
1541
1542   void OptimizeShadowIV();
1543   bool FindIVUserForCond(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse);
1544   ICmpInst *OptimizeMax(ICmpInst *Cond, IVStrideUse* &CondUse);
1545   void OptimizeLoopTermCond();
1546
1547   void ChainInstruction(Instruction *UserInst, Instruction *IVOper,
1548                         SmallVectorImpl<ChainUsers> &ChainUsersVec);
1549   void FinalizeChain(IVChain &Chain);
1550   void CollectChains();
1551   void GenerateIVChain(const IVChain &Chain, SCEVExpander &Rewriter,
1552                        SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts);
1553
1554   void CollectInterestingTypesAndFactors();
1555   void CollectFixupsAndInitialFormulae();
1556
1557   LSRFixup &getNewFixup() {
1558     Fixups.push_back(LSRFixup());
1559     return Fixups.back();
1560   }
1561
1562   // Support for sharing of LSRUses between LSRFixups.
1563   typedef DenseMap<std::pair<const SCEV *, LSRUse::KindType>,
1564                    size_t,
1565                    UseMapDenseMapInfo> UseMapTy;
1566   UseMapTy UseMap;
1567
1568   bool reconcileNewOffset(LSRUse &LU, int64_t NewOffset, bool HasBaseReg,
1569                           LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy);
1570
1571   std::pair<size_t, int64_t> getUse(const SCEV *&Expr,
1572                                     LSRUse::KindType Kind,
1573                                     Type *AccessTy);
1574
1575   void DeleteUse(LSRUse &LU, size_t LUIdx);
1576
1577   LSRUse *FindUseWithSimilarFormula(const Formula &F, const LSRUse &OrigLU);
1578
1579   void InsertInitialFormula(const SCEV *S, LSRUse &LU, size_t LUIdx);
1580   void InsertSupplementalFormula(const SCEV *S, LSRUse &LU, size_t LUIdx);
1581   void CountRegisters(const Formula &F, size_t LUIdx);
1582   bool InsertFormula(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, const Formula &F);
1583
1584   void CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae();
1585
1586   void GenerateReassociations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base,
1587                               unsigned Depth = 0);
1588   void GenerateCombinations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1589   void GenerateSymbolicOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1590   void GenerateConstantOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1591   void GenerateICmpZeroScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1592   void GenerateScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1593   void GenerateTruncates(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base);
1594   void GenerateCrossUseConstantOffsets();
1595   void GenerateAllReuseFormulae();
1596
1597   void FilterOutUndesirableDedicatedRegisters();
1598
1599   size_t EstimateSearchSpaceComplexity() const;
1600   void NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets();
1601   void NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode();
1602   void NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters();
1603   void NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs();
1604   void NarrowSearchSpaceUsingHeuristics();
1605
1606   void SolveRecurse(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
1607                     Cost &SolutionCost,
1608                     SmallVectorImpl<const Formula *> &Workspace,
1609                     const Cost &CurCost,
1610                     const SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &CurRegs,
1611                     DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs) const;
1612   void Solve(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution) const;
1613
1614   BasicBlock::iterator
1615     HoistInsertPosition(BasicBlock::iterator IP,
1616                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Inputs) const;
1617   BasicBlock::iterator
1618     AdjustInsertPositionForExpand(BasicBlock::iterator IP,
1619                                   const LSRFixup &LF,
1620                                   const LSRUse &LU,
1621                                   SCEVExpander &Rewriter) const;
1622
1623   Value *Expand(const LSRFixup &LF,
1624                 const Formula &F,
1625                 BasicBlock::iterator IP,
1626                 SCEVExpander &Rewriter,
1627                 SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) const;
1628   void RewriteForPHI(PHINode *PN, const LSRFixup &LF,
1629                      const Formula &F,
1630                      SCEVExpander &Rewriter,
1631                      SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
1632                      Pass *P) const;
1633   void Rewrite(const LSRFixup &LF,
1634                const Formula &F,
1635                SCEVExpander &Rewriter,
1636                SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
1637                Pass *P) const;
1638   void ImplementSolution(const SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
1639                          Pass *P);
1640
1641 public:
1642   LSRInstance(Loop *L, Pass *P);
1643
1644   bool getChanged() const { return Changed; }
1645
1646   void print_factors_and_types(raw_ostream &OS) const;
1647   void print_fixups(raw_ostream &OS) const;
1648   void print_uses(raw_ostream &OS) const;
1649   void print(raw_ostream &OS) const;
1650   void dump() const;
1651 };
1652
1653 }
1654
1655 /// OptimizeShadowIV - If IV is used in a int-to-float cast
1656 /// inside the loop then try to eliminate the cast operation.
1657 void LSRInstance::OptimizeShadowIV() {
1658   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE.getBackedgeTakenCount(L);
1659   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
1660     return;
1661
1662   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end();
1663        UI != E; /* empty */) {
1664     IVUsers::const_iterator CandidateUI = UI;
1665     ++UI;
1666     Instruction *ShadowUse = CandidateUI->getUser();
1667     Type *DestTy = NULL;
1668     bool IsSigned = false;
1669
1670     /* If shadow use is a int->float cast then insert a second IV
1671        to eliminate this cast.
1672
1673          for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
1674            foo((double)i);
1675
1676        is transformed into
1677
1678          double d = 0.0;
1679          for (unsigned i = 0; i < n; ++i, ++d)
1680            foo(d);
1681     */
1682     if (UIToFPInst *UCast = dyn_cast<UIToFPInst>(CandidateUI->getUser())) {
1683       IsSigned = false;
1684       DestTy = UCast->getDestTy();
1685     }
1686     else if (SIToFPInst *SCast = dyn_cast<SIToFPInst>(CandidateUI->getUser())) {
1687       IsSigned = true;
1688       DestTy = SCast->getDestTy();
1689     }
1690     if (!DestTy) continue;
1691
1692     // If target does not support DestTy natively then do not apply
1693     // this transformation.
1694     if (!TTI.isTypeLegal(DestTy)) continue;
1695
1696     PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(ShadowUse->getOperand(0));
1697     if (!PH) continue;
1698     if (PH->getNumIncomingValues() != 2) continue;
1699
1700     Type *SrcTy = PH->getType();
1701     int Mantissa = DestTy->getFPMantissaWidth();
1702     if (Mantissa == -1) continue;
1703     if ((int)SE.getTypeSizeInBits(SrcTy) > Mantissa)
1704       continue;
1705
1706     unsigned Entry, Latch;
1707     if (PH->getIncomingBlock(0) == L->getLoopPreheader()) {
1708       Entry = 0;
1709       Latch = 1;
1710     } else {
1711       Entry = 1;
1712       Latch = 0;
1713     }
1714
1715     ConstantInt *Init = dyn_cast<ConstantInt>(PH->getIncomingValue(Entry));
1716     if (!Init) continue;
1717     Constant *NewInit = ConstantFP::get(DestTy, IsSigned ?
1718                                         (double)Init->getSExtValue() :
1719                                         (double)Init->getZExtValue());
1720
1721     BinaryOperator *Incr =
1722       dyn_cast<BinaryOperator>(PH->getIncomingValue(Latch));
1723     if (!Incr) continue;
1724     if (Incr->getOpcode() != Instruction::Add
1725         && Incr->getOpcode() != Instruction::Sub)
1726       continue;
1727
1728     /* Initialize new IV, double d = 0.0 in above example. */
1729     ConstantInt *C = NULL;
1730     if (Incr->getOperand(0) == PH)
1731       C = dyn_cast<ConstantInt>(Incr->getOperand(1));
1732     else if (Incr->getOperand(1) == PH)
1733       C = dyn_cast<ConstantInt>(Incr->getOperand(0));
1734     else
1735       continue;
1736
1737     if (!C) continue;
1738
1739     // Ignore negative constants, as the code below doesn't handle them
1740     // correctly. TODO: Remove this restriction.
1741     if (!C->getValue().isStrictlyPositive()) continue;
1742
1743     /* Add new PHINode. */
1744     PHINode *NewPH = PHINode::Create(DestTy, 2, "IV.S.", PH);
1745
1746     /* create new increment. '++d' in above example. */
1747     Constant *CFP = ConstantFP::get(DestTy, C->getZExtValue());
1748     BinaryOperator *NewIncr =
1749       BinaryOperator::Create(Incr->getOpcode() == Instruction::Add ?
1750                                Instruction::FAdd : Instruction::FSub,
1751                              NewPH, CFP, "IV.S.next.", Incr);
1752
1753     NewPH->addIncoming(NewInit, PH->getIncomingBlock(Entry));
1754     NewPH->addIncoming(NewIncr, PH->getIncomingBlock(Latch));
1755
1756     /* Remove cast operation */
1757     ShadowUse->replaceAllUsesWith(NewPH);
1758     ShadowUse->eraseFromParent();
1759     Changed = true;
1760     break;
1761   }
1762 }
1763
1764 /// FindIVUserForCond - If Cond has an operand that is an expression of an IV,
1765 /// set the IV user and stride information and return true, otherwise return
1766 /// false.
1767 bool LSRInstance::FindIVUserForCond(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse) {
1768   for (IVUsers::iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI)
1769     if (UI->getUser() == Cond) {
1770       // NOTE: we could handle setcc instructions with multiple uses here, but
1771       // InstCombine does it as well for simple uses, it's not clear that it
1772       // occurs enough in real life to handle.
1773       CondUse = UI;
1774       return true;
1775     }
1776   return false;
1777 }
1778
1779 /// OptimizeMax - Rewrite the loop's terminating condition if it uses
1780 /// a max computation.
1781 ///
1782 /// This is a narrow solution to a specific, but acute, problem. For loops
1783 /// like this:
1784 ///
1785 ///   i = 0;
1786 ///   do {
1787 ///     p[i] = 0.0;
1788 ///   } while (++i < n);
1789 ///
1790 /// the trip count isn't just 'n', because 'n' might not be positive. And
1791 /// unfortunately this can come up even for loops where the user didn't use
1792 /// a C do-while loop. For example, seemingly well-behaved top-test loops
1793 /// will commonly be lowered like this:
1794 //
1795 ///   if (n > 0) {
1796 ///     i = 0;
1797 ///     do {
1798 ///       p[i] = 0.0;
1799 ///     } while (++i < n);
1800 ///   }
1801 ///
1802 /// and then it's possible for subsequent optimization to obscure the if
1803 /// test in such a way that indvars can't find it.
1804 ///
1805 /// When indvars can't find the if test in loops like this, it creates a
1806 /// max expression, which allows it to give the loop a canonical
1807 /// induction variable:
1808 ///
1809 ///   i = 0;
1810 ///   max = n < 1 ? 1 : n;
1811 ///   do {
1812 ///     p[i] = 0.0;
1813 ///   } while (++i != max);
1814 ///
1815 /// Canonical induction variables are necessary because the loop passes
1816 /// are designed around them. The most obvious example of this is the
1817 /// LoopInfo analysis, which doesn't remember trip count values. It
1818 /// expects to be able to rediscover the trip count each time it is
1819 /// needed, and it does this using a simple analysis that only succeeds if
1820 /// the loop has a canonical induction variable.
1821 ///
1822 /// However, when it comes time to generate code, the maximum operation
1823 /// can be quite costly, especially if it's inside of an outer loop.
1824 ///
1825 /// This function solves this problem by detecting this type of loop and
1826 /// rewriting their conditions from ICMP_NE back to ICMP_SLT, and deleting
1827 /// the instructions for the maximum computation.
1828 ///
1829 ICmpInst *LSRInstance::OptimizeMax(ICmpInst *Cond, IVStrideUse* &CondUse) {
1830   // Check that the loop matches the pattern we're looking for.
1831   if (Cond->getPredicate() != CmpInst::ICMP_EQ &&
1832       Cond->getPredicate() != CmpInst::ICMP_NE)
1833     return Cond;
1834
1835   SelectInst *Sel = dyn_cast<SelectInst>(Cond->getOperand(1));
1836   if (!Sel || !Sel->hasOneUse()) return Cond;
1837
1838   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE.getBackedgeTakenCount(L);
1839   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
1840     return Cond;
1841   const SCEV *One = SE.getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 1);
1842
1843   // Add one to the backedge-taken count to get the trip count.
1844   const SCEV *IterationCount = SE.getAddExpr(One, BackedgeTakenCount);
1845   if (IterationCount != SE.getSCEV(Sel)) return Cond;
1846
1847   // Check for a max calculation that matches the pattern. There's no check
1848   // for ICMP_ULE here because the comparison would be with zero, which
1849   // isn't interesting.
1850   CmpInst::Predicate Pred = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1851   const SCEVNAryExpr *Max = 0;
1852   if (const SCEVSMaxExpr *S = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(BackedgeTakenCount)) {
1853     Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
1854     Max = S;
1855   } else if (const SCEVSMaxExpr *S = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(IterationCount)) {
1856     Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
1857     Max = S;
1858   } else if (const SCEVUMaxExpr *U = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(IterationCount)) {
1859     Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
1860     Max = U;
1861   } else {
1862     // No match; bail.
1863     return Cond;
1864   }
1865
1866   // To handle a max with more than two operands, this optimization would
1867   // require additional checking and setup.
1868   if (Max->getNumOperands() != 2)
1869     return Cond;
1870
1871   const SCEV *MaxLHS = Max->getOperand(0);
1872   const SCEV *MaxRHS = Max->getOperand(1);
1873
1874   // ScalarEvolution canonicalizes constants to the left. For < and >, look
1875   // for a comparison with 1. For <= and >=, a comparison with zero.
1876   if (!MaxLHS ||
1877       (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred) ? !MaxLHS->isZero() : (MaxLHS != One)))
1878     return Cond;
1879
1880   // Check the relevant induction variable for conformance to
1881   // the pattern.
1882   const SCEV *IV = SE.getSCEV(Cond->getOperand(0));
1883   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(IV);
1884   if (!AR || !AR->isAffine() ||
1885       AR->getStart() != One ||
1886       AR->getStepRecurrence(SE) != One)
1887     return Cond;
1888
1889   assert(AR->getLoop() == L &&
1890          "Loop condition operand is an addrec in a different loop!");
1891
1892   // Check the right operand of the select, and remember it, as it will
1893   // be used in the new comparison instruction.
1894   Value *NewRHS = 0;
1895   if (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred)) {
1896     // Look for n+1, and grab n.
1897     if (AddOperator *BO = dyn_cast<AddOperator>(Sel->getOperand(1)))
1898       if (ConstantInt *BO1 = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
1899          if (BO1->isOne() && SE.getSCEV(BO->getOperand(0)) == MaxRHS)
1900            NewRHS = BO->getOperand(0);
1901     if (AddOperator *BO = dyn_cast<AddOperator>(Sel->getOperand(2)))
1902       if (ConstantInt *BO1 = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
1903         if (BO1->isOne() && SE.getSCEV(BO->getOperand(0)) == MaxRHS)
1904           NewRHS = BO->getOperand(0);
1905     if (!NewRHS)
1906       return Cond;
1907   } else if (SE.getSCEV(Sel->getOperand(1)) == MaxRHS)
1908     NewRHS = Sel->getOperand(1);
1909   else if (SE.getSCEV(Sel->getOperand(2)) == MaxRHS)
1910     NewRHS = Sel->getOperand(2);
1911   else if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(MaxRHS))
1912     NewRHS = SU->getValue();
1913   else
1914     // Max doesn't match expected pattern.
1915     return Cond;
1916
1917   // Determine the new comparison opcode. It may be signed or unsigned,
1918   // and the original comparison may be either equality or inequality.
1919   if (Cond->getPredicate() == CmpInst::ICMP_EQ)
1920     Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
1921
1922   // Ok, everything looks ok to change the condition into an SLT or SGE and
1923   // delete the max calculation.
1924   ICmpInst *NewCond =
1925     new ICmpInst(Cond, Pred, Cond->getOperand(0), NewRHS, "scmp");
1926
1927   // Delete the max calculation instructions.
1928   Cond->replaceAllUsesWith(NewCond);
1929   CondUse->setUser(NewCond);
1930   Instruction *Cmp = cast<Instruction>(Sel->getOperand(0));
1931   Cond->eraseFromParent();
1932   Sel->eraseFromParent();
1933   if (Cmp->use_empty())
1934     Cmp->eraseFromParent();
1935   return NewCond;
1936 }
1937
1938 /// OptimizeLoopTermCond - Change loop terminating condition to use the
1939 /// postinc iv when possible.
1940 void
1941 LSRInstance::OptimizeLoopTermCond() {
1942   SmallPtrSet<Instruction *, 4> PostIncs;
1943
1944   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
1945   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
1946   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
1947
1948   for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
1949     BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
1950
1951     // Get the terminating condition for the loop if possible.  If we
1952     // can, we want to change it to use a post-incremented version of its
1953     // induction variable, to allow coalescing the live ranges for the IV into
1954     // one register value.
1955
1956     BranchInst *TermBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
1957     if (!TermBr)
1958       continue;
1959     // FIXME: Overly conservative, termination condition could be an 'or' etc..
1960     if (TermBr->isUnconditional() || !isa<ICmpInst>(TermBr->getCondition()))
1961       continue;
1962
1963     // Search IVUsesByStride to find Cond's IVUse if there is one.
1964     IVStrideUse *CondUse = 0;
1965     ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(TermBr->getCondition());
1966     if (!FindIVUserForCond(Cond, CondUse))
1967       continue;
1968
1969     // If the trip count is computed in terms of a max (due to ScalarEvolution
1970     // being unable to find a sufficient guard, for example), change the loop
1971     // comparison to use SLT or ULT instead of NE.
1972     // One consequence of doing this now is that it disrupts the count-down
1973     // optimization. That's not always a bad thing though, because in such
1974     // cases it may still be worthwhile to avoid a max.
1975     Cond = OptimizeMax(Cond, CondUse);
1976
1977     // If this exiting block dominates the latch block, it may also use
1978     // the post-inc value if it won't be shared with other uses.
1979     // Check for dominance.
1980     if (!DT.dominates(ExitingBlock, LatchBlock))
1981       continue;
1982
1983     // Conservatively avoid trying to use the post-inc value in non-latch
1984     // exits if there may be pre-inc users in intervening blocks.
1985     if (LatchBlock != ExitingBlock)
1986       for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI)
1987         // Test if the use is reachable from the exiting block. This dominator
1988         // query is a conservative approximation of reachability.
1989         if (&*UI != CondUse &&
1990             !DT.properlyDominates(UI->getUser()->getParent(), ExitingBlock)) {
1991           // Conservatively assume there may be reuse if the quotient of their
1992           // strides could be a legal scale.
1993           const SCEV *A = IU.getStride(*CondUse, L);
1994           const SCEV *B = IU.getStride(*UI, L);
1995           if (!A || !B) continue;
1996           if (SE.getTypeSizeInBits(A->getType()) !=
1997               SE.getTypeSizeInBits(B->getType())) {
1998             if (SE.getTypeSizeInBits(A->getType()) >
1999                 SE.getTypeSizeInBits(B->getType()))
2000               B = SE.getSignExtendExpr(B, A->getType());
2001             else
2002               A = SE.getSignExtendExpr(A, B->getType());
2003           }
2004           if (const SCEVConstant *D =
2005                 dyn_cast_or_null<SCEVConstant>(getExactSDiv(B, A, SE))) {
2006             const ConstantInt *C = D->getValue();
2007             // Stride of one or negative one can have reuse with non-addresses.
2008             if (C->isOne() || C->isAllOnesValue())
2009               goto decline_post_inc;
2010             // Avoid weird situations.
2011             if (C->getValue().getMinSignedBits() >= 64 ||
2012                 C->getValue().isMinSignedValue())
2013               goto decline_post_inc;
2014             // Check for possible scaled-address reuse.
2015             Type *AccessTy = getAccessType(UI->getUser());
2016             int64_t Scale = C->getSExtValue();
2017             if (TTI.isLegalAddressingMode(AccessTy, /*BaseGV=*/ 0,
2018                                           /*BaseOffset=*/ 0,
2019                                           /*HasBaseReg=*/ false, Scale))
2020               goto decline_post_inc;
2021             Scale = -Scale;
2022             if (TTI.isLegalAddressingMode(AccessTy, /*BaseGV=*/ 0,
2023                                           /*BaseOffset=*/ 0,
2024                                           /*HasBaseReg=*/ false, Scale))
2025               goto decline_post_inc;
2026           }
2027         }
2028
2029     DEBUG(dbgs() << "  Change loop exiting icmp to use postinc iv: "
2030                  << *Cond << '\n');
2031
2032     // It's possible for the setcc instruction to be anywhere in the loop, and
2033     // possible for it to have multiple users.  If it is not immediately before
2034     // the exiting block branch, move it.
2035     if (&*++BasicBlock::iterator(Cond) != TermBr) {
2036       if (Cond->hasOneUse()) {
2037         Cond->moveBefore(TermBr);
2038       } else {
2039         // Clone the terminating condition and insert into the loopend.
2040         ICmpInst *OldCond = Cond;
2041         Cond = cast<ICmpInst>(Cond->clone());
2042         Cond->setName(L->getHeader()->getName() + ".termcond");
2043         ExitingBlock->getInstList().insert(TermBr, Cond);
2044
2045         // Clone the IVUse, as the old use still exists!
2046         CondUse = &IU.AddUser(Cond, CondUse->getOperandValToReplace());
2047         TermBr->replaceUsesOfWith(OldCond, Cond);
2048       }
2049     }
2050
2051     // If we get to here, we know that we can transform the setcc instruction to
2052     // use the post-incremented version of the IV, allowing us to coalesce the
2053     // live ranges for the IV correctly.
2054     CondUse->transformToPostInc(L);
2055     Changed = true;
2056
2057     PostIncs.insert(Cond);
2058   decline_post_inc:;
2059   }
2060
2061   // Determine an insertion point for the loop induction variable increment. It
2062   // must dominate all the post-inc comparisons we just set up, and it must
2063   // dominate the loop latch edge.
2064   IVIncInsertPos = L->getLoopLatch()->getTerminator();
2065   for (SmallPtrSet<Instruction *, 4>::const_iterator I = PostIncs.begin(),
2066        E = PostIncs.end(); I != E; ++I) {
2067     BasicBlock *BB =
2068       DT.findNearestCommonDominator(IVIncInsertPos->getParent(),
2069                                     (*I)->getParent());
2070     if (BB == (*I)->getParent())
2071       IVIncInsertPos = *I;
2072     else if (BB != IVIncInsertPos->getParent())
2073       IVIncInsertPos = BB->getTerminator();
2074   }
2075 }
2076
2077 /// reconcileNewOffset - Determine if the given use can accommodate a fixup
2078 /// at the given offset and other details. If so, update the use and
2079 /// return true.
2080 bool
2081 LSRInstance::reconcileNewOffset(LSRUse &LU, int64_t NewOffset, bool HasBaseReg,
2082                                 LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy) {
2083   int64_t NewMinOffset = LU.MinOffset;
2084   int64_t NewMaxOffset = LU.MaxOffset;
2085   Type *NewAccessTy = AccessTy;
2086
2087   // Check for a mismatched kind. It's tempting to collapse mismatched kinds to
2088   // something conservative, however this can pessimize in the case that one of
2089   // the uses will have all its uses outside the loop, for example.
2090   if (LU.Kind != Kind)
2091     return false;
2092   // Conservatively assume HasBaseReg is true for now.
2093   if (NewOffset < LU.MinOffset) {
2094     if (!isAlwaysFoldable(TTI, Kind, AccessTy, /*BaseGV=*/ 0,
2095                           LU.MaxOffset - NewOffset, HasBaseReg))
2096       return false;
2097     NewMinOffset = NewOffset;
2098   } else if (NewOffset > LU.MaxOffset) {
2099     if (!isAlwaysFoldable(TTI, Kind, AccessTy, /*BaseGV=*/ 0,
2100                           NewOffset - LU.MinOffset, HasBaseReg))
2101       return false;
2102     NewMaxOffset = NewOffset;
2103   }
2104   // Check for a mismatched access type, and fall back conservatively as needed.
2105   // TODO: Be less conservative when the type is similar and can use the same
2106   // addressing modes.
2107   if (Kind == LSRUse::Address && AccessTy != LU.AccessTy)
2108     NewAccessTy = Type::getVoidTy(AccessTy->getContext());
2109
2110   // Update the use.
2111   LU.MinOffset = NewMinOffset;
2112   LU.MaxOffset = NewMaxOffset;
2113   LU.AccessTy = NewAccessTy;
2114   if (NewOffset != LU.Offsets.back())
2115     LU.Offsets.push_back(NewOffset);
2116   return true;
2117 }
2118
2119 /// getUse - Return an LSRUse index and an offset value for a fixup which
2120 /// needs the given expression, with the given kind and optional access type.
2121 /// Either reuse an existing use or create a new one, as needed.
2122 std::pair<size_t, int64_t>
2123 LSRInstance::getUse(const SCEV *&Expr,
2124                     LSRUse::KindType Kind, Type *AccessTy) {
2125   const SCEV *Copy = Expr;
2126   int64_t Offset = ExtractImmediate(Expr, SE);
2127
2128   // Basic uses can't accept any offset, for example.
2129   if (!isAlwaysFoldable(TTI, Kind, AccessTy, /*BaseGV=*/ 0,
2130                         Offset, /*HasBaseReg=*/ true)) {
2131     Expr = Copy;
2132     Offset = 0;
2133   }
2134
2135   std::pair<UseMapTy::iterator, bool> P =
2136     UseMap.insert(std::make_pair(std::make_pair(Expr, Kind), 0));
2137   if (!P.second) {
2138     // A use already existed with this base.
2139     size_t LUIdx = P.first->second;
2140     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
2141     if (reconcileNewOffset(LU, Offset, /*HasBaseReg=*/true, Kind, AccessTy))
2142       // Reuse this use.
2143       return std::make_pair(LUIdx, Offset);
2144   }
2145
2146   // Create a new use.
2147   size_t LUIdx = Uses.size();
2148   P.first->second = LUIdx;
2149   Uses.push_back(LSRUse(Kind, AccessTy));
2150   LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
2151
2152   // We don't need to track redundant offsets, but we don't need to go out
2153   // of our way here to avoid them.
2154   if (LU.Offsets.empty() || Offset != LU.Offsets.back())
2155     LU.Offsets.push_back(Offset);
2156
2157   LU.MinOffset = Offset;
2158   LU.MaxOffset = Offset;
2159   return std::make_pair(LUIdx, Offset);
2160 }
2161
2162 /// DeleteUse - Delete the given use from the Uses list.
2163 void LSRInstance::DeleteUse(LSRUse &LU, size_t LUIdx) {
2164   if (&LU != &Uses.back())
2165     std::swap(LU, Uses.back());
2166   Uses.pop_back();
2167
2168   // Update RegUses.
2169   RegUses.SwapAndDropUse(LUIdx, Uses.size());
2170 }
2171
2172 /// FindUseWithFormula - Look for a use distinct from OrigLU which is has
2173 /// a formula that has the same registers as the given formula.
2174 LSRUse *
2175 LSRInstance::FindUseWithSimilarFormula(const Formula &OrigF,
2176                                        const LSRUse &OrigLU) {
2177   // Search all uses for the formula. This could be more clever.
2178   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
2179     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
2180     // Check whether this use is close enough to OrigLU, to see whether it's
2181     // worthwhile looking through its formulae.
2182     // Ignore ICmpZero uses because they may contain formulae generated by
2183     // GenerateICmpZeroScales, in which case adding fixup offsets may
2184     // be invalid.
2185     if (&LU != &OrigLU &&
2186         LU.Kind != LSRUse::ICmpZero &&
2187         LU.Kind == OrigLU.Kind && OrigLU.AccessTy == LU.AccessTy &&
2188         LU.WidestFixupType == OrigLU.WidestFixupType &&
2189         LU.HasFormulaWithSameRegs(OrigF)) {
2190       // Scan through this use's formulae.
2191       for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = LU.Formulae.begin(),
2192            E = LU.Formulae.end(); I != E; ++I) {
2193         const Formula &F = *I;
2194         // Check to see if this formula has the same registers and symbols
2195         // as OrigF.
2196         if (F.BaseRegs == OrigF.BaseRegs &&
2197             F.ScaledReg == OrigF.ScaledReg &&
2198             F.BaseGV == OrigF.BaseGV &&
2199             F.Scale == OrigF.Scale &&
2200             F.UnfoldedOffset == OrigF.UnfoldedOffset) {
2201           if (F.BaseOffset == 0)
2202             return &LU;
2203           // This is the formula where all the registers and symbols matched;
2204           // there aren't going to be any others. Since we declined it, we
2205           // can skip the rest of the formulae and proceed to the next LSRUse.
2206           break;
2207         }
2208       }
2209     }
2210   }
2211
2212   // Nothing looked good.
2213   return 0;
2214 }
2215
2216 void LSRInstance::CollectInterestingTypesAndFactors() {
2217   SmallSetVector<const SCEV *, 4> Strides;
2218
2219   // Collect interesting types and strides.
2220   SmallVector<const SCEV *, 4> Worklist;
2221   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI) {
2222     const SCEV *Expr = IU.getExpr(*UI);
2223
2224     // Collect interesting types.
2225     Types.insert(SE.getEffectiveSCEVType(Expr->getType()));
2226
2227     // Add strides for mentioned loops.
2228     Worklist.push_back(Expr);
2229     do {
2230       const SCEV *S = Worklist.pop_back_val();
2231       if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2232         if (AR->getLoop() == L)
2233           Strides.insert(AR->getStepRecurrence(SE));
2234         Worklist.push_back(AR->getStart());
2235       } else if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2236         Worklist.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
2237       }
2238     } while (!Worklist.empty());
2239   }
2240
2241   // Compute interesting factors from the set of interesting strides.
2242   for (SmallSetVector<const SCEV *, 4>::const_iterator
2243        I = Strides.begin(), E = Strides.end(); I != E; ++I)
2244     for (SmallSetVector<const SCEV *, 4>::const_iterator NewStrideIter =
2245          llvm::next(I); NewStrideIter != E; ++NewStrideIter) {
2246       const SCEV *OldStride = *I;
2247       const SCEV *NewStride = *NewStrideIter;
2248
2249       if (SE.getTypeSizeInBits(OldStride->getType()) !=
2250           SE.getTypeSizeInBits(NewStride->getType())) {
2251         if (SE.getTypeSizeInBits(OldStride->getType()) >
2252             SE.getTypeSizeInBits(NewStride->getType()))
2253           NewStride = SE.getSignExtendExpr(NewStride, OldStride->getType());
2254         else
2255           OldStride = SE.getSignExtendExpr(OldStride, NewStride->getType());
2256       }
2257       if (const SCEVConstant *Factor =
2258             dyn_cast_or_null<SCEVConstant>(getExactSDiv(NewStride, OldStride,
2259                                                         SE, true))) {
2260         if (Factor->getValue()->getValue().getMinSignedBits() <= 64)
2261           Factors.insert(Factor->getValue()->getValue().getSExtValue());
2262       } else if (const SCEVConstant *Factor =
2263                    dyn_cast_or_null<SCEVConstant>(getExactSDiv(OldStride,
2264                                                                NewStride,
2265                                                                SE, true))) {
2266         if (Factor->getValue()->getValue().getMinSignedBits() <= 64)
2267           Factors.insert(Factor->getValue()->getValue().getSExtValue());
2268       }
2269     }
2270
2271   // If all uses use the same type, don't bother looking for truncation-based
2272   // reuse.
2273   if (Types.size() == 1)
2274     Types.clear();
2275
2276   DEBUG(print_factors_and_types(dbgs()));
2277 }
2278
2279 /// findIVOperand - Helper for CollectChains that finds an IV operand (computed
2280 /// by an AddRec in this loop) within [OI,OE) or returns OE. If IVUsers mapped
2281 /// Instructions to IVStrideUses, we could partially skip this.
2282 static User::op_iterator
2283 findIVOperand(User::op_iterator OI, User::op_iterator OE,
2284               Loop *L, ScalarEvolution &SE) {
2285   for(; OI != OE; ++OI) {
2286     if (Instruction *Oper = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
2287       if (!SE.isSCEVable(Oper->getType()))
2288         continue;
2289
2290       if (const SCEVAddRecExpr *AR =
2291           dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getSCEV(Oper))) {
2292         if (AR->getLoop() == L)
2293           break;
2294       }
2295     }
2296   }
2297   return OI;
2298 }
2299
2300 /// getWideOperand - IVChain logic must consistenctly peek base TruncInst
2301 /// operands, so wrap it in a convenient helper.
2302 static Value *getWideOperand(Value *Oper) {
2303   if (TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(Oper))
2304     return Trunc->getOperand(0);
2305   return Oper;
2306 }
2307
2308 /// isCompatibleIVType - Return true if we allow an IV chain to include both
2309 /// types.
2310 static bool isCompatibleIVType(Value *LVal, Value *RVal) {
2311   Type *LType = LVal->getType();
2312   Type *RType = RVal->getType();
2313   return (LType == RType) || (LType->isPointerTy() && RType->isPointerTy());
2314 }
2315
2316 /// getExprBase - Return an approximation of this SCEV expression's "base", or
2317 /// NULL for any constant. Returning the expression itself is
2318 /// conservative. Returning a deeper subexpression is more precise and valid as
2319 /// long as it isn't less complex than another subexpression. For expressions
2320 /// involving multiple unscaled values, we need to return the pointer-type
2321 /// SCEVUnknown. This avoids forming chains across objects, such as:
2322 /// PrevOper==a[i], IVOper==b[i], IVInc==b-a.
2323 ///
2324 /// Since SCEVUnknown is the rightmost type, and pointers are the rightmost
2325 /// SCEVUnknown, we simply return the rightmost SCEV operand.
2326 static const SCEV *getExprBase(const SCEV *S) {
2327   switch (S->getSCEVType()) {
2328   default: // uncluding scUnknown.
2329     return S;
2330   case scConstant:
2331     return 0;
2332   case scTruncate:
2333     return getExprBase(cast<SCEVTruncateExpr>(S)->getOperand());
2334   case scZeroExtend:
2335     return getExprBase(cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)->getOperand());
2336   case scSignExtend:
2337     return getExprBase(cast<SCEVSignExtendExpr>(S)->getOperand());
2338   case scAddExpr: {
2339     // Skip over scaled operands (scMulExpr) to follow add operands as long as
2340     // there's nothing more complex.
2341     // FIXME: not sure if we want to recognize negation.
2342     const SCEVAddExpr *Add = cast<SCEVAddExpr>(S);
2343     for (std::reverse_iterator<SCEVAddExpr::op_iterator> I(Add->op_end()),
2344            E(Add->op_begin()); I != E; ++I) {
2345       const SCEV *SubExpr = *I;
2346       if (SubExpr->getSCEVType() == scAddExpr)
2347         return getExprBase(SubExpr);
2348
2349       if (SubExpr->getSCEVType() != scMulExpr)
2350         return SubExpr;
2351     }
2352     return S; // all operands are scaled, be conservative.
2353   }
2354   case scAddRecExpr:
2355     return getExprBase(cast<SCEVAddRecExpr>(S)->getStart());
2356   }
2357 }
2358
2359 /// Return true if the chain increment is profitable to expand into a loop
2360 /// invariant value, which may require its own register. A profitable chain
2361 /// increment will be an offset relative to the same base. We allow such offsets
2362 /// to potentially be used as chain increment as long as it's not obviously
2363 /// expensive to expand using real instructions.
2364 bool IVChain::isProfitableIncrement(const SCEV *OperExpr,
2365                                     const SCEV *IncExpr,
2366                                     ScalarEvolution &SE) {
2367   // Aggressively form chains when -stress-ivchain.
2368   if (StressIVChain)
2369     return true;
2370
2371   // Do not replace a constant offset from IV head with a nonconstant IV
2372   // increment.
2373   if (!isa<SCEVConstant>(IncExpr)) {
2374     const SCEV *HeadExpr = SE.getSCEV(getWideOperand(Incs[0].IVOperand));
2375     if (isa<SCEVConstant>(SE.getMinusSCEV(OperExpr, HeadExpr)))
2376       return 0;
2377   }
2378
2379   SmallPtrSet<const SCEV*, 8> Processed;
2380   return !isHighCostExpansion(IncExpr, Processed, SE);
2381 }
2382
2383 /// Return true if the number of registers needed for the chain is estimated to
2384 /// be less than the number required for the individual IV users. First prohibit
2385 /// any IV users that keep the IV live across increments (the Users set should
2386 /// be empty). Next count the number and type of increments in the chain.
2387 ///
2388 /// Chaining IVs can lead to considerable code bloat if ISEL doesn't
2389 /// effectively use postinc addressing modes. Only consider it profitable it the
2390 /// increments can be computed in fewer registers when chained.
2391 ///
2392 /// TODO: Consider IVInc free if it's already used in another chains.
2393 static bool
2394 isProfitableChain(IVChain &Chain, SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Users,
2395                   ScalarEvolution &SE, const TargetTransformInfo &TTI) {
2396   if (StressIVChain)
2397     return true;
2398
2399   if (!Chain.hasIncs())
2400     return false;
2401
2402   if (!Users.empty()) {
2403     DEBUG(dbgs() << "Chain: " << *Chain.Incs[0].UserInst << " users:\n";
2404           for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator I = Users.begin(),
2405                  E = Users.end(); I != E; ++I) {
2406             dbgs() << "  " << **I << "\n";
2407           });
2408     return false;
2409   }
2410   assert(!Chain.Incs.empty() && "empty IV chains are not allowed");
2411
2412   // The chain itself may require a register, so intialize cost to 1.
2413   int cost = 1;
2414
2415   // A complete chain likely eliminates the need for keeping the original IV in
2416   // a register. LSR does not currently know how to form a complete chain unless
2417   // the header phi already exists.
2418   if (isa<PHINode>(Chain.tailUserInst())
2419       && SE.getSCEV(Chain.tailUserInst()) == Chain.Incs[0].IncExpr) {
2420     --cost;
2421   }
2422   const SCEV *LastIncExpr = 0;
2423   unsigned NumConstIncrements = 0;
2424   unsigned NumVarIncrements = 0;
2425   unsigned NumReusedIncrements = 0;
2426   for (IVChain::const_iterator I = Chain.begin(), E = Chain.end();
2427        I != E; ++I) {
2428
2429     if (I->IncExpr->isZero())
2430       continue;
2431
2432     // Incrementing by zero or some constant is neutral. We assume constants can
2433     // be folded into an addressing mode or an add's immediate operand.
2434     if (isa<SCEVConstant>(I->IncExpr)) {
2435       ++NumConstIncrements;
2436       continue;
2437     }
2438
2439     if (I->IncExpr == LastIncExpr)
2440       ++NumReusedIncrements;
2441     else
2442       ++NumVarIncrements;
2443
2444     LastIncExpr = I->IncExpr;
2445   }
2446   // An IV chain with a single increment is handled by LSR's postinc
2447   // uses. However, a chain with multiple increments requires keeping the IV's
2448   // value live longer than it needs to be if chained.
2449   if (NumConstIncrements > 1)
2450     --cost;
2451
2452   // Materializing increment expressions in the preheader that didn't exist in
2453   // the original code may cost a register. For example, sign-extended array
2454   // indices can produce ridiculous increments like this:
2455   // IV + ((sext i32 (2 * %s) to i64) + (-1 * (sext i32 %s to i64)))
2456   cost += NumVarIncrements;
2457
2458   // Reusing variable increments likely saves a register to hold the multiple of
2459   // the stride.
2460   cost -= NumReusedIncrements;
2461
2462   DEBUG(dbgs() << "Chain: " << *Chain.Incs[0].UserInst << " Cost: " << cost
2463                << "\n");
2464
2465   return cost < 0;
2466 }
2467
2468 /// ChainInstruction - Add this IV user to an existing chain or make it the head
2469 /// of a new chain.
2470 void LSRInstance::ChainInstruction(Instruction *UserInst, Instruction *IVOper,
2471                                    SmallVectorImpl<ChainUsers> &ChainUsersVec) {
2472   // When IVs are used as types of varying widths, they are generally converted
2473   // to a wider type with some uses remaining narrow under a (free) trunc.
2474   Value *const NextIV = getWideOperand(IVOper);
2475   const SCEV *const OperExpr = SE.getSCEV(NextIV);
2476   const SCEV *const OperExprBase = getExprBase(OperExpr);
2477
2478   // Visit all existing chains. Check if its IVOper can be computed as a
2479   // profitable loop invariant increment from the last link in the Chain.
2480   unsigned ChainIdx = 0, NChains = IVChainVec.size();
2481   const SCEV *LastIncExpr = 0;
2482   for (; ChainIdx < NChains; ++ChainIdx) {
2483     IVChain &Chain = IVChainVec[ChainIdx];
2484
2485     // Prune the solution space aggressively by checking that both IV operands
2486     // are expressions that operate on the same unscaled SCEVUnknown. This
2487     // "base" will be canceled by the subsequent getMinusSCEV call. Checking
2488     // first avoids creating extra SCEV expressions.
2489     if (!StressIVChain && Chain.ExprBase != OperExprBase)
2490       continue;
2491
2492     Value *PrevIV = getWideOperand(Chain.Incs.back().IVOperand);
2493     if (!isCompatibleIVType(PrevIV, NextIV))
2494       continue;
2495
2496     // A phi node terminates a chain.
2497     if (isa<PHINode>(UserInst) && isa<PHINode>(Chain.tailUserInst()))
2498       continue;
2499
2500     // The increment must be loop-invariant so it can be kept in a register.
2501     const SCEV *PrevExpr = SE.getSCEV(PrevIV);
2502     const SCEV *IncExpr = SE.getMinusSCEV(OperExpr, PrevExpr);
2503     if (!SE.isLoopInvariant(IncExpr, L))
2504       continue;
2505
2506     if (Chain.isProfitableIncrement(OperExpr, IncExpr, SE)) {
2507       LastIncExpr = IncExpr;
2508       break;
2509     }
2510   }
2511   // If we haven't found a chain, create a new one, unless we hit the max. Don't
2512   // bother for phi nodes, because they must be last in the chain.
2513   if (ChainIdx == NChains) {
2514     if (isa<PHINode>(UserInst))
2515       return;
2516     if (NChains >= MaxChains && !StressIVChain) {
2517       DEBUG(dbgs() << "IV Chain Limit\n");
2518       return;
2519     }
2520     LastIncExpr = OperExpr;
2521     // IVUsers may have skipped over sign/zero extensions. We don't currently
2522     // attempt to form chains involving extensions unless they can be hoisted
2523     // into this loop's AddRec.
2524     if (!isa<SCEVAddRecExpr>(LastIncExpr))
2525       return;
2526     ++NChains;
2527     IVChainVec.push_back(IVChain(IVInc(UserInst, IVOper, LastIncExpr),
2528                                  OperExprBase));
2529     ChainUsersVec.resize(NChains);
2530     DEBUG(dbgs() << "IV Chain#" << ChainIdx << " Head: (" << *UserInst
2531                  << ") IV=" << *LastIncExpr << "\n");
2532   } else {
2533     DEBUG(dbgs() << "IV Chain#" << ChainIdx << "  Inc: (" << *UserInst
2534                  << ") IV+" << *LastIncExpr << "\n");
2535     // Add this IV user to the end of the chain.
2536     IVChainVec[ChainIdx].add(IVInc(UserInst, IVOper, LastIncExpr));
2537   }
2538   IVChain &Chain = IVChainVec[ChainIdx];
2539
2540   SmallPtrSet<Instruction*,4> &NearUsers = ChainUsersVec[ChainIdx].NearUsers;
2541   // This chain's NearUsers become FarUsers.
2542   if (!LastIncExpr->isZero()) {
2543     ChainUsersVec[ChainIdx].FarUsers.insert(NearUsers.begin(),
2544                                             NearUsers.end());
2545     NearUsers.clear();
2546   }
2547
2548   // All other uses of IVOperand become near uses of the chain.
2549   // We currently ignore intermediate values within SCEV expressions, assuming
2550   // they will eventually be used be the current chain, or can be computed
2551   // from one of the chain increments. To be more precise we could
2552   // transitively follow its user and only add leaf IV users to the set.
2553   for (Value::use_iterator UseIter = IVOper->use_begin(),
2554          UseEnd = IVOper->use_end(); UseIter != UseEnd; ++UseIter) {
2555     Instruction *OtherUse = dyn_cast<Instruction>(*UseIter);
2556     if (!OtherUse)
2557       continue;
2558     // Uses in the chain will no longer be uses if the chain is formed.
2559     // Include the head of the chain in this iteration (not Chain.begin()).
2560     IVChain::const_iterator IncIter = Chain.Incs.begin();
2561     IVChain::const_iterator IncEnd = Chain.Incs.end();
2562     for( ; IncIter != IncEnd; ++IncIter) {
2563       if (IncIter->UserInst == OtherUse)
2564         break;
2565     }
2566     if (IncIter != IncEnd)
2567       continue;
2568
2569     if (SE.isSCEVable(OtherUse->getType())
2570         && !isa<SCEVUnknown>(SE.getSCEV(OtherUse))
2571         && IU.isIVUserOrOperand(OtherUse)) {
2572       continue;
2573     }
2574     NearUsers.insert(OtherUse);
2575   }
2576
2577   // Since this user is part of the chain, it's no longer considered a use
2578   // of the chain.
2579   ChainUsersVec[ChainIdx].FarUsers.erase(UserInst);
2580 }
2581
2582 /// CollectChains - Populate the vector of Chains.
2583 ///
2584 /// This decreases ILP at the architecture level. Targets with ample registers,
2585 /// multiple memory ports, and no register renaming probably don't want
2586 /// this. However, such targets should probably disable LSR altogether.
2587 ///
2588 /// The job of LSR is to make a reasonable choice of induction variables across
2589 /// the loop. Subsequent passes can easily "unchain" computation exposing more
2590 /// ILP *within the loop* if the target wants it.
2591 ///
2592 /// Finding the best IV chain is potentially a scheduling problem. Since LSR
2593 /// will not reorder memory operations, it will recognize this as a chain, but
2594 /// will generate redundant IV increments. Ideally this would be corrected later
2595 /// by a smart scheduler:
2596 ///        = A[i]
2597 ///        = A[i+x]
2598 /// A[i]   =
2599 /// A[i+x] =
2600 ///
2601 /// TODO: Walk the entire domtree within this loop, not just the path to the
2602 /// loop latch. This will discover chains on side paths, but requires
2603 /// maintaining multiple copies of the Chains state.
2604 void LSRInstance::CollectChains() {
2605   DEBUG(dbgs() << "Collecting IV Chains.\n");
2606   SmallVector<ChainUsers, 8> ChainUsersVec;
2607
2608   SmallVector<BasicBlock *,8> LatchPath;
2609   BasicBlock *LoopHeader = L->getHeader();
2610   for (DomTreeNode *Rung = DT.getNode(L->getLoopLatch());
2611        Rung->getBlock() != LoopHeader; Rung = Rung->getIDom()) {
2612     LatchPath.push_back(Rung->getBlock());
2613   }
2614   LatchPath.push_back(LoopHeader);
2615
2616   // Walk the instruction stream from the loop header to the loop latch.
2617   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::reverse_iterator
2618          BBIter = LatchPath.rbegin(), BBEnd = LatchPath.rend();
2619        BBIter != BBEnd; ++BBIter) {
2620     for (BasicBlock::iterator I = (*BBIter)->begin(), E = (*BBIter)->end();
2621          I != E; ++I) {
2622       // Skip instructions that weren't seen by IVUsers analysis.
2623       if (isa<PHINode>(I) || !IU.isIVUserOrOperand(I))
2624         continue;
2625
2626       // Ignore users that are part of a SCEV expression. This way we only
2627       // consider leaf IV Users. This effectively rediscovers a portion of
2628       // IVUsers analysis but in program order this time.
2629       if (SE.isSCEVable(I->getType()) && !isa<SCEVUnknown>(SE.getSCEV(I)))
2630         continue;
2631
2632       // Remove this instruction from any NearUsers set it may be in.
2633       for (unsigned ChainIdx = 0, NChains = IVChainVec.size();
2634            ChainIdx < NChains; ++ChainIdx) {
2635         ChainUsersVec[ChainIdx].NearUsers.erase(I);
2636       }
2637       // Search for operands that can be chained.
2638       SmallPtrSet<Instruction*, 4> UniqueOperands;
2639       User::op_iterator IVOpEnd = I->op_end();
2640       User::op_iterator IVOpIter = findIVOperand(I->op_begin(), IVOpEnd, L, SE);
2641       while (IVOpIter != IVOpEnd) {
2642         Instruction *IVOpInst = cast<Instruction>(*IVOpIter);
2643         if (UniqueOperands.insert(IVOpInst))
2644           ChainInstruction(I, IVOpInst, ChainUsersVec);
2645         IVOpIter = findIVOperand(llvm::next(IVOpIter), IVOpEnd, L, SE);
2646       }
2647     } // Continue walking down the instructions.
2648   } // Continue walking down the domtree.
2649   // Visit phi backedges to determine if the chain can generate the IV postinc.
2650   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
2651        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2652     if (!SE.isSCEVable(PN->getType()))
2653       continue;
2654
2655     Instruction *IncV =
2656       dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(L->getLoopLatch()));
2657     if (IncV)
2658       ChainInstruction(PN, IncV, ChainUsersVec);
2659   }
2660   // Remove any unprofitable chains.
2661   unsigned ChainIdx = 0;
2662   for (unsigned UsersIdx = 0, NChains = IVChainVec.size();
2663        UsersIdx < NChains; ++UsersIdx) {
2664     if (!isProfitableChain(IVChainVec[UsersIdx],
2665                            ChainUsersVec[UsersIdx].FarUsers, SE, TTI))
2666       continue;
2667     // Preserve the chain at UsesIdx.
2668     if (ChainIdx != UsersIdx)
2669       IVChainVec[ChainIdx] = IVChainVec[UsersIdx];
2670     FinalizeChain(IVChainVec[ChainIdx]);
2671     ++ChainIdx;
2672   }
2673   IVChainVec.resize(ChainIdx);
2674 }
2675
2676 void LSRInstance::FinalizeChain(IVChain &Chain) {
2677   assert(!Chain.Incs.empty() && "empty IV chains are not allowed");
2678   DEBUG(dbgs() << "Final Chain: " << *Chain.Incs[0].UserInst << "\n");
2679
2680   for (IVChain::const_iterator I = Chain.begin(), E = Chain.end();
2681        I != E; ++I) {
2682     DEBUG(dbgs() << "        Inc: " << *I->UserInst << "\n");
2683     User::op_iterator UseI =
2684       std::find(I->UserInst->op_begin(), I->UserInst->op_end(), I->IVOperand);
2685     assert(UseI != I->UserInst->op_end() && "cannot find IV operand");
2686     IVIncSet.insert(UseI);
2687   }
2688 }
2689
2690 /// Return true if the IVInc can be folded into an addressing mode.
2691 static bool canFoldIVIncExpr(const SCEV *IncExpr, Instruction *UserInst,
2692                              Value *Operand, const TargetTransformInfo &TTI) {
2693   const SCEVConstant *IncConst = dyn_cast<SCEVConstant>(IncExpr);
2694   if (!IncConst || !isAddressUse(UserInst, Operand))
2695     return false;
2696
2697   if (IncConst->getValue()->getValue().getMinSignedBits() > 64)
2698     return false;
2699
2700   int64_t IncOffset = IncConst->getValue()->getSExtValue();
2701   if (!isAlwaysFoldable(TTI, LSRUse::Address,
2702                         getAccessType(UserInst), /*BaseGV=*/ 0,
2703                         IncOffset, /*HaseBaseReg=*/ false))
2704     return false;
2705
2706   return true;
2707 }
2708
2709 /// GenerateIVChains - Generate an add or subtract for each IVInc in a chain to
2710 /// materialize the IV user's operand from the previous IV user's operand.
2711 void LSRInstance::GenerateIVChain(const IVChain &Chain, SCEVExpander &Rewriter,
2712                                   SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) {
2713   // Find the new IVOperand for the head of the chain. It may have been replaced
2714   // by LSR.
2715   const IVInc &Head = Chain.Incs[0];
2716   User::op_iterator IVOpEnd = Head.UserInst->op_end();
2717   // findIVOperand returns IVOpEnd if it can no longer find a valid IV user.
2718   User::op_iterator IVOpIter = findIVOperand(Head.UserInst->op_begin(),
2719                                              IVOpEnd, L, SE);
2720   Value *IVSrc = 0;
2721   while (IVOpIter != IVOpEnd) {
2722     IVSrc = getWideOperand(*IVOpIter);
2723
2724     // If this operand computes the expression that the chain needs, we may use
2725     // it. (Check this after setting IVSrc which is used below.)
2726     //
2727     // Note that if Head.IncExpr is wider than IVSrc, then this phi is too
2728     // narrow for the chain, so we can no longer use it. We do allow using a
2729     // wider phi, assuming the LSR checked for free truncation. In that case we
2730     // should already have a truncate on this operand such that
2731     // getSCEV(IVSrc) == IncExpr.
2732     if (SE.getSCEV(*IVOpIter) == Head.IncExpr
2733         || SE.getSCEV(IVSrc) == Head.IncExpr) {
2734       break;
2735     }
2736     IVOpIter = findIVOperand(llvm::next(IVOpIter), IVOpEnd, L, SE);
2737   }
2738   if (IVOpIter == IVOpEnd) {
2739     // Gracefully give up on this chain.
2740     DEBUG(dbgs() << "Concealed chain head: " << *Head.UserInst << "\n");
2741     return;
2742   }
2743
2744   DEBUG(dbgs() << "Generate chain at: " << *IVSrc << "\n");
2745   Type *IVTy = IVSrc->getType();
2746   Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(IVTy);
2747   const SCEV *LeftOverExpr = 0;
2748   for (IVChain::const_iterator IncI = Chain.begin(),
2749          IncE = Chain.end(); IncI != IncE; ++IncI) {
2750
2751     Instruction *InsertPt = IncI->UserInst;
2752     if (isa<PHINode>(InsertPt))
2753       InsertPt = L->getLoopLatch()->getTerminator();
2754
2755     // IVOper will replace the current IV User's operand. IVSrc is the IV
2756     // value currently held in a register.
2757     Value *IVOper = IVSrc;
2758     if (!IncI->IncExpr->isZero()) {
2759       // IncExpr was the result of subtraction of two narrow values, so must
2760       // be signed.
2761       const SCEV *IncExpr = SE.getNoopOrSignExtend(IncI->IncExpr, IntTy);
2762       LeftOverExpr = LeftOverExpr ?
2763         SE.getAddExpr(LeftOverExpr, IncExpr) : IncExpr;
2764     }
2765     if (LeftOverExpr && !LeftOverExpr->isZero()) {
2766       // Expand the IV increment.
2767       Rewriter.clearPostInc();
2768       Value *IncV = Rewriter.expandCodeFor(LeftOverExpr, IntTy, InsertPt);
2769       const SCEV *IVOperExpr = SE.getAddExpr(SE.getUnknown(IVSrc),
2770                                              SE.getUnknown(IncV));
2771       IVOper = Rewriter.expandCodeFor(IVOperExpr, IVTy, InsertPt);
2772
2773       // If an IV increment can't be folded, use it as the next IV value.
2774       if (!canFoldIVIncExpr(LeftOverExpr, IncI->UserInst, IncI->IVOperand,
2775                             TTI)) {
2776         assert(IVTy == IVOper->getType() && "inconsistent IV increment type");
2777         IVSrc = IVOper;
2778         LeftOverExpr = 0;
2779       }
2780     }
2781     Type *OperTy = IncI->IVOperand->getType();
2782     if (IVTy != OperTy) {
2783       assert(SE.getTypeSizeInBits(IVTy) >= SE.getTypeSizeInBits(OperTy) &&
2784              "cannot extend a chained IV");
2785       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
2786       IVOper = Builder.CreateTruncOrBitCast(IVOper, OperTy, "lsr.chain");
2787     }
2788     IncI->UserInst->replaceUsesOfWith(IncI->IVOperand, IVOper);
2789     DeadInsts.push_back(IncI->IVOperand);
2790   }
2791   // If LSR created a new, wider phi, we may also replace its postinc. We only
2792   // do this if we also found a wide value for the head of the chain.
2793   if (isa<PHINode>(Chain.tailUserInst())) {
2794     for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
2795          PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
2796       if (!isCompatibleIVType(Phi, IVSrc))
2797         continue;
2798       Instruction *PostIncV = dyn_cast<Instruction>(
2799         Phi->getIncomingValueForBlock(L->getLoopLatch()));
2800       if (!PostIncV || (SE.getSCEV(PostIncV) != SE.getSCEV(IVSrc)))
2801         continue;
2802       Value *IVOper = IVSrc;
2803       Type *PostIncTy = PostIncV->getType();
2804       if (IVTy != PostIncTy) {
2805         assert(PostIncTy->isPointerTy() && "mixing int/ptr IV types");
2806         IRBuilder<> Builder(L->getLoopLatch()->getTerminator());
2807         Builder.SetCurrentDebugLocation(PostIncV->getDebugLoc());
2808         IVOper = Builder.CreatePointerCast(IVSrc, PostIncTy, "lsr.chain");
2809       }
2810       Phi->replaceUsesOfWith(PostIncV, IVOper);
2811       DeadInsts.push_back(PostIncV);
2812     }
2813   }
2814 }
2815
2816 void LSRInstance::CollectFixupsAndInitialFormulae() {
2817   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI) {
2818     Instruction *UserInst = UI->getUser();
2819     // Skip IV users that are part of profitable IV Chains.
2820     User::op_iterator UseI = std::find(UserInst->op_begin(), UserInst->op_end(),
2821                                        UI->getOperandValToReplace());
2822     assert(UseI != UserInst->op_end() && "cannot find IV operand");
2823     if (IVIncSet.count(UseI))
2824       continue;
2825
2826     // Record the uses.
2827     LSRFixup &LF = getNewFixup();
2828     LF.UserInst = UserInst;
2829     LF.OperandValToReplace = UI->getOperandValToReplace();
2830     LF.PostIncLoops = UI->getPostIncLoops();
2831
2832     LSRUse::KindType Kind = LSRUse::Basic;
2833     Type *AccessTy = 0;
2834     if (isAddressUse(LF.UserInst, LF.OperandValToReplace)) {
2835       Kind = LSRUse::Address;
2836       AccessTy = getAccessType(LF.UserInst);
2837     }
2838
2839     const SCEV *S = IU.getExpr(*UI);
2840
2841     // Equality (== and !=) ICmps are special. We can rewrite (i == N) as
2842     // (N - i == 0), and this allows (N - i) to be the expression that we work
2843     // with rather than just N or i, so we can consider the register
2844     // requirements for both N and i at the same time. Limiting this code to
2845     // equality icmps is not a problem because all interesting loops use
2846     // equality icmps, thanks to IndVarSimplify.
2847     if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(LF.UserInst))
2848       if (CI->isEquality()) {
2849         // Swap the operands if needed to put the OperandValToReplace on the
2850         // left, for consistency.
2851         Value *NV = CI->getOperand(1);
2852         if (NV == LF.OperandValToReplace) {
2853           CI->setOperand(1, CI->getOperand(0));
2854           CI->setOperand(0, NV);
2855           NV = CI->getOperand(1);
2856           Changed = true;
2857         }
2858
2859         // x == y  -->  x - y == 0
2860         const SCEV *N = SE.getSCEV(NV);
2861         if (SE.isLoopInvariant(N, L) && isSafeToExpand(N)) {
2862           // S is normalized, so normalize N before folding it into S
2863           // to keep the result normalized.
2864           N = TransformForPostIncUse(Normalize, N, CI, 0,
2865                                      LF.PostIncLoops, SE, DT);
2866           Kind = LSRUse::ICmpZero;
2867           S = SE.getMinusSCEV(N, S);
2868         }
2869
2870         // -1 and the negations of all interesting strides (except the negation
2871         // of -1) are now also interesting.
2872         for (size_t i = 0, e = Factors.size(); i != e; ++i)
2873           if (Factors[i] != -1)
2874             Factors.insert(-(uint64_t)Factors[i]);
2875         Factors.insert(-1);
2876       }
2877
2878     // Set up the initial formula for this use.
2879     std::pair<size_t, int64_t> P = getUse(S, Kind, AccessTy);
2880     LF.LUIdx = P.first;
2881     LF.Offset = P.second;
2882     LSRUse &LU = Uses[LF.LUIdx];
2883     LU.AllFixupsOutsideLoop &= LF.isUseFullyOutsideLoop(L);
2884     if (!LU.WidestFixupType ||
2885         SE.getTypeSizeInBits(LU.WidestFixupType) <
2886         SE.getTypeSizeInBits(LF.OperandValToReplace->getType()))
2887       LU.WidestFixupType = LF.OperandValToReplace->getType();
2888
2889     // If this is the first use of this LSRUse, give it a formula.
2890     if (LU.Formulae.empty()) {
2891       InsertInitialFormula(S, LU, LF.LUIdx);
2892       CountRegisters(LU.Formulae.back(), LF.LUIdx);
2893     }
2894   }
2895
2896   DEBUG(print_fixups(dbgs()));
2897 }
2898
2899 /// InsertInitialFormula - Insert a formula for the given expression into
2900 /// the given use, separating out loop-variant portions from loop-invariant
2901 /// and loop-computable portions.
2902 void
2903 LSRInstance::InsertInitialFormula(const SCEV *S, LSRUse &LU, size_t LUIdx) {
2904   Formula F;
2905   F.InitialMatch(S, L, SE);
2906   bool Inserted = InsertFormula(LU, LUIdx, F);
2907   assert(Inserted && "Initial formula already exists!"); (void)Inserted;
2908 }
2909
2910 /// InsertSupplementalFormula - Insert a simple single-register formula for
2911 /// the given expression into the given use.
2912 void
2913 LSRInstance::InsertSupplementalFormula(const SCEV *S,
2914                                        LSRUse &LU, size_t LUIdx) {
2915   Formula F;
2916   F.BaseRegs.push_back(S);
2917   F.HasBaseReg = true;
2918   bool Inserted = InsertFormula(LU, LUIdx, F);
2919   assert(Inserted && "Supplemental formula already exists!"); (void)Inserted;
2920 }
2921
2922 /// CountRegisters - Note which registers are used by the given formula,
2923 /// updating RegUses.
2924 void LSRInstance::CountRegisters(const Formula &F, size_t LUIdx) {
2925   if (F.ScaledReg)
2926     RegUses.CountRegister(F.ScaledReg, LUIdx);
2927   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = F.BaseRegs.begin(),
2928        E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I)
2929     RegUses.CountRegister(*I, LUIdx);
2930 }
2931
2932 /// InsertFormula - If the given formula has not yet been inserted, add it to
2933 /// the list, and return true. Return false otherwise.
2934 bool LSRInstance::InsertFormula(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, const Formula &F) {
2935   if (!LU.InsertFormula(F))
2936     return false;
2937
2938   CountRegisters(F, LUIdx);
2939   return true;
2940 }
2941
2942 /// CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae - Check for other uses of
2943 /// loop-invariant values which we're tracking. These other uses will pin these
2944 /// values in registers, making them less profitable for elimination.
2945 /// TODO: This currently misses non-constant addrec step registers.
2946 /// TODO: Should this give more weight to users inside the loop?
2947 void
2948 LSRInstance::CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae() {
2949   SmallVector<const SCEV *, 8> Worklist(RegUses.begin(), RegUses.end());
2950   SmallPtrSet<const SCEV *, 8> Inserted;
2951
2952   while (!Worklist.empty()) {
2953     const SCEV *S = Worklist.pop_back_val();
2954
2955     if (const SCEVNAryExpr *N = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(S))
2956       Worklist.append(N->op_begin(), N->op_end());
2957     else if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S))
2958       Worklist.push_back(C->getOperand());
2959     else if (const SCEVUDivExpr *D = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
2960       Worklist.push_back(D->getLHS());
2961       Worklist.push_back(D->getRHS());
2962     } else if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2963       if (!Inserted.insert(U)) continue;
2964       const Value *V = U->getValue();
2965       if (const Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2966         // Look for instructions defined outside the loop.
2967         if (L->contains(Inst)) continue;
2968       } else if (isa<UndefValue>(V))
2969         // Undef doesn't have a live range, so it doesn't matter.
2970         continue;
2971       for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
2972            UI != UE; ++UI) {
2973         const Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(*UI);
2974         // Ignore non-instructions.
2975         if (!UserInst)
2976           continue;
2977         // Ignore instructions in other functions (as can happen with
2978         // Constants).
2979         if (UserInst->getParent()->getParent() != L->getHeader()->getParent())
2980           continue;
2981         // Ignore instructions not dominated by the loop.
2982         const BasicBlock *UseBB = !isa<PHINode>(UserInst) ?
2983           UserInst->getParent() :
2984           cast<PHINode>(UserInst)->getIncomingBlock(
2985             PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo()));
2986         if (!DT.dominates(L->getHeader(), UseBB))
2987           continue;
2988         // Ignore uses which are part of other SCEV expressions, to avoid
2989         // analyzing them multiple times.
2990         if (SE.isSCEVable(UserInst->getType())) {
2991           const SCEV *UserS = SE.getSCEV(const_cast<Instruction *>(UserInst));
2992           // If the user is a no-op, look through to its uses.
2993           if (!isa<SCEVUnknown>(UserS))
2994             continue;
2995           if (UserS == U) {
2996             Worklist.push_back(
2997               SE.getUnknown(const_cast<Instruction *>(UserInst)));
2998             continue;
2999           }
3000         }
3001         // Ignore icmp instructions which are already being analyzed.
3002         if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(UserInst)) {
3003           unsigned OtherIdx = !UI.getOperandNo();
3004           Value *OtherOp = const_cast<Value *>(ICI->getOperand(OtherIdx));
3005           if (SE.hasComputableLoopEvolution(SE.getSCEV(OtherOp), L))
3006             continue;
3007         }
3008
3009         LSRFixup &LF = getNewFixup();
3010         LF.UserInst = const_cast<Instruction *>(UserInst);
3011         LF.OperandValToReplace = UI.getUse();
3012         std::pair<size_t, int64_t> P = getUse(S, LSRUse::Basic, 0);
3013         LF.LUIdx = P.first;
3014         LF.Offset = P.second;
3015         LSRUse &LU = Uses[LF.LUIdx];
3016         LU.AllFixupsOutsideLoop &= LF.isUseFullyOutsideLoop(L);
3017         if (!LU.WidestFixupType ||
3018             SE.getTypeSizeInBits(LU.WidestFixupType) <
3019             SE.getTypeSizeInBits(LF.OperandValToReplace->getType()))
3020           LU.WidestFixupType = LF.OperandValToReplace->getType();
3021         InsertSupplementalFormula(U, LU, LF.LUIdx);
3022         CountRegisters(LU.Formulae.back(), Uses.size() - 1);
3023         break;
3024       }
3025     }
3026   }
3027 }
3028
3029 /// CollectSubexprs - Split S into subexpressions which can be pulled out into
3030 /// separate registers. If C is non-null, multiply each subexpression by C.
3031 ///
3032 /// Return remainder expression after factoring the subexpressions captured by
3033 /// Ops. If Ops is complete, return NULL.
3034 static const SCEV *CollectSubexprs(const SCEV *S, const SCEVConstant *C,
3035                                    SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
3036                                    const Loop *L,
3037                                    ScalarEvolution &SE,
3038                                    unsigned Depth = 0) {
3039   // Arbitrarily cap recursion to protect compile time.
3040   if (Depth >= 3)
3041     return S;
3042
3043   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
3044     // Break out add operands.
3045     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
3046          I != E; ++I) {
3047       const SCEV *Remainder = CollectSubexprs(*I, C, Ops, L, SE, Depth+1);
3048       if (Remainder)
3049         Ops.push_back(C ? SE.getMulExpr(C, Remainder) : Remainder);
3050     }
3051     return NULL;
3052   } else if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
3053     // Split a non-zero base out of an addrec.
3054     if (AR->getStart()->isZero())
3055       return S;
3056
3057     const SCEV *Remainder = CollectSubexprs(AR->getStart(),
3058                                             C, Ops, L, SE, Depth+1);
3059     // Split the non-zero AddRec unless it is part of a nested recurrence that
3060     // does not pertain to this loop.
3061     if (Remainder && (AR->getLoop() == L || !isa<SCEVAddRecExpr>(Remainder))) {
3062       Ops.push_back(C ? SE.getMulExpr(C, Remainder) : Remainder);
3063       Remainder = NULL;
3064     }
3065     if (Remainder != AR->getStart()) {
3066       if (!Remainder)
3067         Remainder = SE.getConstant(AR->getType(), 0);
3068       return SE.getAddRecExpr(Remainder,
3069                               AR->getStepRecurrence(SE),
3070                               AR->getLoop(),
3071                               //FIXME: AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)
3072                               SCEV::FlagAnyWrap);
3073     }
3074   } else if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
3075     // Break (C * (a + b + c)) into C*a + C*b + C*c.
3076     if (Mul->getNumOperands() != 2)
3077       return S;
3078     if (const SCEVConstant *Op0 =
3079         dyn_cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))) {
3080       C = C ? cast<SCEVConstant>(SE.getMulExpr(C, Op0)) : Op0;
3081       const SCEV *Remainder =
3082         CollectSubexprs(Mul->getOperand(1), C, Ops, L, SE, Depth+1);
3083       if (Remainder)
3084         Ops.push_back(SE.getMulExpr(C, Remainder));
3085       return NULL;
3086     }
3087   }
3088   return S;
3089 }
3090
3091 /// GenerateReassociations - Split out subexpressions from adds and the bases of
3092 /// addrecs.
3093 void LSRInstance::GenerateReassociations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3094                                          Formula Base,
3095                                          unsigned Depth) {
3096   // Arbitrarily cap recursion to protect compile time.
3097   if (Depth >= 3) return;
3098
3099   for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3100     const SCEV *BaseReg = Base.BaseRegs[i];
3101
3102     SmallVector<const SCEV *, 8> AddOps;
3103     const SCEV *Remainder = CollectSubexprs(BaseReg, 0, AddOps, L, SE);
3104     if (Remainder)
3105       AddOps.push_back(Remainder);
3106
3107     if (AddOps.size() == 1) continue;
3108
3109     for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator J = AddOps.begin(),
3110          JE = AddOps.end(); J != JE; ++J) {
3111
3112       // Loop-variant "unknown" values are uninteresting; we won't be able to
3113       // do anything meaningful with them.
3114       if (isa<SCEVUnknown>(*J) && !SE.isLoopInvariant(*J, L))
3115         continue;
3116
3117       // Don't pull a constant into a register if the constant could be folded
3118       // into an immediate field.
3119       if (isAlwaysFoldable(TTI, SE, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind,
3120                            LU.AccessTy, *J, Base.getNumRegs() > 1))
3121         continue;
3122
3123       // Collect all operands except *J.
3124       SmallVector<const SCEV *, 8> InnerAddOps
3125         (((const SmallVector<const SCEV *, 8> &)AddOps).begin(), J);
3126       InnerAddOps.append
3127         (llvm::next(J), ((const SmallVector<const SCEV *, 8> &)AddOps).end());
3128
3129       // Don't leave just a constant behind in a register if the constant could
3130       // be folded into an immediate field.
3131       if (InnerAddOps.size() == 1 &&
3132           isAlwaysFoldable(TTI, SE, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind,
3133                            LU.AccessTy, InnerAddOps[0], Base.getNumRegs() > 1))
3134         continue;
3135
3136       const SCEV *InnerSum = SE.getAddExpr(InnerAddOps);
3137       if (InnerSum->isZero())
3138         continue;
3139       Formula F = Base;
3140
3141       // Add the remaining pieces of the add back into the new formula.
3142       const SCEVConstant *InnerSumSC = dyn_cast<SCEVConstant>(InnerSum);
3143       if (InnerSumSC &&
3144           SE.getTypeSizeInBits(InnerSumSC->getType()) <= 64 &&
3145           TTI.isLegalAddImmediate((uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3146                                   InnerSumSC->getValue()->getZExtValue())) {
3147         F.UnfoldedOffset = (uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3148                            InnerSumSC->getValue()->getZExtValue();
3149         F.BaseRegs.erase(F.BaseRegs.begin() + i);
3150       } else
3151         F.BaseRegs[i] = InnerSum;
3152
3153       // Add J as its own register, or an unfolded immediate.
3154       const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(*J);
3155       if (SC && SE.getTypeSizeInBits(SC->getType()) <= 64 &&
3156           TTI.isLegalAddImmediate((uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3157                                   SC->getValue()->getZExtValue()))
3158         F.UnfoldedOffset = (uint64_t)F.UnfoldedOffset +
3159                            SC->getValue()->getZExtValue();
3160       else
3161         F.BaseRegs.push_back(*J);
3162
3163       if (InsertFormula(LU, LUIdx, F))
3164         // If that formula hadn't been seen before, recurse to find more like
3165         // it.
3166         GenerateReassociations(LU, LUIdx, LU.Formulae.back(), Depth+1);
3167     }
3168   }
3169 }
3170
3171 /// GenerateCombinations - Generate a formula consisting of all of the
3172 /// loop-dominating registers added into a single register.
3173 void LSRInstance::GenerateCombinations(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3174                                        Formula Base) {
3175   // This method is only interesting on a plurality of registers.
3176   if (Base.BaseRegs.size() <= 1) return;
3177
3178   Formula F = Base;
3179   F.BaseRegs.clear();
3180   SmallVector<const SCEV *, 4> Ops;
3181   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator
3182        I = Base.BaseRegs.begin(), E = Base.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
3183     const SCEV *BaseReg = *I;
3184     if (SE.properlyDominates(BaseReg, L->getHeader()) &&
3185         !SE.hasComputableLoopEvolution(BaseReg, L))
3186       Ops.push_back(BaseReg);
3187     else
3188       F.BaseRegs.push_back(BaseReg);
3189   }
3190   if (Ops.size() > 1) {
3191     const SCEV *Sum = SE.getAddExpr(Ops);
3192     // TODO: If Sum is zero, it probably means ScalarEvolution missed an
3193     // opportunity to fold something. For now, just ignore such cases
3194     // rather than proceed with zero in a register.
3195     if (!Sum->isZero()) {
3196       F.BaseRegs.push_back(Sum);
3197       (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3198     }
3199   }
3200 }
3201
3202 /// GenerateSymbolicOffsets - Generate reuse formulae using symbolic offsets.
3203 void LSRInstance::GenerateSymbolicOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3204                                           Formula Base) {
3205   // We can't add a symbolic offset if the address already contains one.
3206   if (Base.BaseGV) return;
3207
3208   for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3209     const SCEV *G = Base.BaseRegs[i];
3210     GlobalValue *GV = ExtractSymbol(G, SE);
3211     if (G->isZero() || !GV)
3212       continue;
3213     Formula F = Base;
3214     F.BaseGV = GV;
3215     if (!isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind, LU.AccessTy, F))
3216       continue;
3217     F.BaseRegs[i] = G;
3218     (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3219   }
3220 }
3221
3222 /// GenerateConstantOffsets - Generate reuse formulae using symbolic offsets.
3223 void LSRInstance::GenerateConstantOffsets(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3224                                           Formula Base) {
3225   // TODO: For now, just add the min and max offset, because it usually isn't
3226   // worthwhile looking at everything inbetween.
3227   SmallVector<int64_t, 2> Worklist;
3228   Worklist.push_back(LU.MinOffset);
3229   if (LU.MaxOffset != LU.MinOffset)
3230     Worklist.push_back(LU.MaxOffset);
3231
3232   for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3233     const SCEV *G = Base.BaseRegs[i];
3234
3235     for (SmallVectorImpl<int64_t>::const_iterator I = Worklist.begin(),
3236          E = Worklist.end(); I != E; ++I) {
3237       Formula F = Base;
3238       F.BaseOffset = (uint64_t)Base.BaseOffset - *I;
3239       if (isLegalUse(TTI, LU.MinOffset - *I, LU.MaxOffset - *I, LU.Kind,
3240                      LU.AccessTy, F)) {
3241         // Add the offset to the base register.
3242         const SCEV *NewG = SE.getAddExpr(SE.getConstant(G->getType(), *I), G);
3243         // If it cancelled out, drop the base register, otherwise update it.
3244         if (NewG->isZero()) {
3245           std::swap(F.BaseRegs[i], F.BaseRegs.back());
3246           F.BaseRegs.pop_back();
3247         } else
3248           F.BaseRegs[i] = NewG;
3249
3250         (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3251       }
3252     }
3253
3254     int64_t Imm = ExtractImmediate(G, SE);
3255     if (G->isZero() || Imm == 0)
3256       continue;
3257     Formula F = Base;
3258     F.BaseOffset = (uint64_t)F.BaseOffset + Imm;
3259     if (!isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind, LU.AccessTy, F))
3260       continue;
3261     F.BaseRegs[i] = G;
3262     (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3263   }
3264 }
3265
3266 /// GenerateICmpZeroScales - For ICmpZero, check to see if we can scale up
3267 /// the comparison. For example, x == y -> x*c == y*c.
3268 void LSRInstance::GenerateICmpZeroScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx,
3269                                          Formula Base) {
3270   if (LU.Kind != LSRUse::ICmpZero) return;
3271
3272   // Determine the integer type for the base formula.
3273   Type *IntTy = Base.getType();
3274   if (!IntTy) return;
3275   if (SE.getTypeSizeInBits(IntTy) > 64) return;
3276
3277   // Don't do this if there is more than one offset.
3278   if (LU.MinOffset != LU.MaxOffset) return;
3279
3280   assert(!Base.BaseGV && "ICmpZero use is not legal!");
3281
3282   // Check each interesting stride.
3283   for (SmallSetVector<int64_t, 8>::const_iterator
3284        I = Factors.begin(), E = Factors.end(); I != E; ++I) {
3285     int64_t Factor = *I;
3286
3287     // Check that the multiplication doesn't overflow.
3288     if (Base.BaseOffset == INT64_MIN && Factor == -1)
3289       continue;
3290     int64_t NewBaseOffset = (uint64_t)Base.BaseOffset * Factor;
3291     if (NewBaseOffset / Factor != Base.BaseOffset)
3292       continue;
3293
3294     // Check that multiplying with the use offset doesn't overflow.
3295     int64_t Offset = LU.MinOffset;
3296     if (Offset == INT64_MIN && Factor == -1)
3297       continue;
3298     Offset = (uint64_t)Offset * Factor;
3299     if (Offset / Factor != LU.MinOffset)
3300       continue;
3301
3302     Formula F = Base;
3303     F.BaseOffset = NewBaseOffset;
3304
3305     // Check that this scale is legal.
3306     if (!isLegalUse(TTI, Offset, Offset, LU.Kind, LU.AccessTy, F))
3307       continue;
3308
3309     // Compensate for the use having MinOffset built into it.
3310     F.BaseOffset = (uint64_t)F.BaseOffset + Offset - LU.MinOffset;
3311
3312     const SCEV *FactorS = SE.getConstant(IntTy, Factor);
3313
3314     // Check that multiplying with each base register doesn't overflow.
3315     for (size_t i = 0, e = F.BaseRegs.size(); i != e; ++i) {
3316       F.BaseRegs[i] = SE.getMulExpr(F.BaseRegs[i], FactorS);
3317       if (getExactSDiv(F.BaseRegs[i], FactorS, SE) != Base.BaseRegs[i])
3318         goto next;
3319     }
3320
3321     // Check that multiplying with the scaled register doesn't overflow.
3322     if (F.ScaledReg) {
3323       F.ScaledReg = SE.getMulExpr(F.ScaledReg, FactorS);
3324       if (getExactSDiv(F.ScaledReg, FactorS, SE) != Base.ScaledReg)
3325         continue;
3326     }
3327
3328     // Check that multiplying with the unfolded offset doesn't overflow.
3329     if (F.UnfoldedOffset != 0) {
3330       if (F.UnfoldedOffset == INT64_MIN && Factor == -1)
3331         continue;
3332       F.UnfoldedOffset = (uint64_t)F.UnfoldedOffset * Factor;
3333       if (F.UnfoldedOffset / Factor != Base.UnfoldedOffset)
3334         continue;
3335     }
3336
3337     // If we make it here and it's legal, add it.
3338     (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3339   next:;
3340   }
3341 }
3342
3343 /// GenerateScales - Generate stride factor reuse formulae by making use of
3344 /// scaled-offset address modes, for example.
3345 void LSRInstance::GenerateScales(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base) {
3346   // Determine the integer type for the base formula.
3347   Type *IntTy = Base.getType();
3348   if (!IntTy) return;
3349
3350   // If this Formula already has a scaled register, we can't add another one.
3351   if (Base.Scale != 0) return;
3352
3353   // Check each interesting stride.
3354   for (SmallSetVector<int64_t, 8>::const_iterator
3355        I = Factors.begin(), E = Factors.end(); I != E; ++I) {
3356     int64_t Factor = *I;
3357
3358     Base.Scale = Factor;
3359     Base.HasBaseReg = Base.BaseRegs.size() > 1;
3360     // Check whether this scale is going to be legal.
3361     if (!isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind, LU.AccessTy,
3362                     Base)) {
3363       // As a special-case, handle special out-of-loop Basic users specially.
3364       // TODO: Reconsider this special case.
3365       if (LU.Kind == LSRUse::Basic &&
3366           isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LSRUse::Special,
3367                      LU.AccessTy, Base) &&
3368           LU.AllFixupsOutsideLoop)
3369         LU.Kind = LSRUse::Special;
3370       else
3371         continue;
3372     }
3373     // For an ICmpZero, negating a solitary base register won't lead to
3374     // new solutions.
3375     if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero &&
3376         !Base.HasBaseReg && Base.BaseOffset == 0 && !Base.BaseGV)
3377       continue;
3378     // For each addrec base reg, apply the scale, if possible.
3379     for (size_t i = 0, e = Base.BaseRegs.size(); i != e; ++i)
3380       if (const SCEVAddRecExpr *AR =
3381             dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Base.BaseRegs[i])) {
3382         const SCEV *FactorS = SE.getConstant(IntTy, Factor);
3383         if (FactorS->isZero())
3384           continue;
3385         // Divide out the factor, ignoring high bits, since we'll be
3386         // scaling the value back up in the end.
3387         if (const SCEV *Quotient = getExactSDiv(AR, FactorS, SE, true)) {
3388           // TODO: This could be optimized to avoid all the copying.
3389           Formula F = Base;
3390           F.ScaledReg = Quotient;
3391           F.DeleteBaseReg(F.BaseRegs[i]);
3392           (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3393         }
3394       }
3395   }
3396 }
3397
3398 /// GenerateTruncates - Generate reuse formulae from different IV types.
3399 void LSRInstance::GenerateTruncates(LSRUse &LU, unsigned LUIdx, Formula Base) {
3400   // Don't bother truncating symbolic values.
3401   if (Base.BaseGV) return;
3402
3403   // Determine the integer type for the base formula.
3404   Type *DstTy = Base.getType();
3405   if (!DstTy) return;
3406   DstTy = SE.getEffectiveSCEVType(DstTy);
3407
3408   for (SmallSetVector<Type *, 4>::const_iterator
3409        I = Types.begin(), E = Types.end(); I != E; ++I) {
3410     Type *SrcTy = *I;
3411     if (SrcTy != DstTy && TTI.isTruncateFree(SrcTy, DstTy)) {
3412       Formula F = Base;
3413
3414       if (F.ScaledReg) F.ScaledReg = SE.getAnyExtendExpr(F.ScaledReg, *I);
3415       for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::iterator J = F.BaseRegs.begin(),
3416            JE = F.BaseRegs.end(); J != JE; ++J)
3417         *J = SE.getAnyExtendExpr(*J, SrcTy);
3418
3419       // TODO: This assumes we've done basic processing on all uses and
3420       // have an idea what the register usage is.
3421       if (!F.hasRegsUsedByUsesOtherThan(LUIdx, RegUses))
3422         continue;
3423
3424       (void)InsertFormula(LU, LUIdx, F);
3425     }
3426   }
3427 }
3428
3429 namespace {
3430
3431 /// WorkItem - Helper class for GenerateCrossUseConstantOffsets. It's used to
3432 /// defer modifications so that the search phase doesn't have to worry about
3433 /// the data structures moving underneath it.
3434 struct WorkItem {
3435   size_t LUIdx;
3436   int64_t Imm;
3437   const SCEV *OrigReg;
3438
3439   WorkItem(size_t LI, int64_t I, const SCEV *R)
3440     : LUIdx(LI), Imm(I), OrigReg(R) {}
3441
3442   void print(raw_ostream &OS) const;
3443   void dump() const;
3444 };
3445
3446 }
3447
3448 void WorkItem::print(raw_ostream &OS) const {
3449   OS << "in formulae referencing " << *OrigReg << " in use " << LUIdx
3450      << " , add offset " << Imm;
3451 }
3452
3453 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
3454 void WorkItem::dump() const {
3455   print(errs()); errs() << '\n';
3456 }
3457 #endif
3458
3459 /// GenerateCrossUseConstantOffsets - Look for registers which are a constant
3460 /// distance apart and try to form reuse opportunities between them.
3461 void LSRInstance::GenerateCrossUseConstantOffsets() {
3462   // Group the registers by their value without any added constant offset.
3463   typedef std::map<int64_t, const SCEV *> ImmMapTy;
3464   typedef DenseMap<const SCEV *, ImmMapTy> RegMapTy;
3465   RegMapTy Map;
3466   DenseMap<const SCEV *, SmallBitVector> UsedByIndicesMap;
3467   SmallVector<const SCEV *, 8> Sequence;
3468   for (RegUseTracker::const_iterator I = RegUses.begin(), E = RegUses.end();
3469        I != E; ++I) {
3470     const SCEV *Reg = *I;
3471     int64_t Imm = ExtractImmediate(Reg, SE);
3472     std::pair<RegMapTy::iterator, bool> Pair =
3473       Map.insert(std::make_pair(Reg, ImmMapTy()));
3474     if (Pair.second)
3475       Sequence.push_back(Reg);
3476     Pair.first->second.insert(std::make_pair(Imm, *I));
3477     UsedByIndicesMap[Reg] |= RegUses.getUsedByIndices(*I);
3478   }
3479
3480   // Now examine each set of registers with the same base value. Build up
3481   // a list of work to do and do the work in a separate step so that we're
3482   // not adding formulae and register counts while we're searching.
3483   SmallVector<WorkItem, 32> WorkItems;
3484   SmallSet<std::pair<size_t, int64_t>, 32> UniqueItems;
3485   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Sequence.begin(),
3486        E = Sequence.end(); I != E; ++I) {
3487     const SCEV *Reg = *I;
3488     const ImmMapTy &Imms = Map.find(Reg)->second;
3489
3490     // It's not worthwhile looking for reuse if there's only one offset.
3491     if (Imms.size() == 1)
3492       continue;
3493
3494     DEBUG(dbgs() << "Generating cross-use offsets for " << *Reg << ':';
3495           for (ImmMapTy::const_iterator J = Imms.begin(), JE = Imms.end();
3496                J != JE; ++J)
3497             dbgs() << ' ' << J->first;
3498           dbgs() << '\n');
3499
3500     // Examine each offset.
3501     for (ImmMapTy::const_iterator J = Imms.begin(), JE = Imms.end();
3502          J != JE; ++J) {
3503       const SCEV *OrigReg = J->second;
3504
3505       int64_t JImm = J->first;
3506       const SmallBitVector &UsedByIndices = RegUses.getUsedByIndices(OrigReg);
3507
3508       if (!isa<SCEVConstant>(OrigReg) &&
3509           UsedByIndicesMap[Reg].count() == 1) {
3510         DEBUG(dbgs() << "Skipping cross-use reuse for " << *OrigReg << '\n');
3511         continue;
3512       }
3513
3514       // Conservatively examine offsets between this orig reg a few selected
3515       // other orig regs.
3516       ImmMapTy::const_iterator OtherImms[] = {
3517         Imms.begin(), prior(Imms.end()),
3518         Imms.lower_bound((Imms.begin()->first + prior(Imms.end())->first) / 2)
3519       };
3520       for (size_t i = 0, e = array_lengthof(OtherImms); i != e; ++i) {
3521         ImmMapTy::const_iterator M = OtherImms[i];
3522         if (M == J || M == JE) continue;
3523
3524         // Compute the difference between the two.
3525         int64_t Imm = (uint64_t)JImm - M->first;
3526         for (int LUIdx = UsedByIndices.find_first(); LUIdx != -1;
3527              LUIdx = UsedByIndices.find_next(LUIdx))
3528           // Make a memo of this use, offset, and register tuple.
3529           if (UniqueItems.insert(std::make_pair(LUIdx, Imm)))
3530             WorkItems.push_back(WorkItem(LUIdx, Imm, OrigReg));
3531       }
3532     }
3533   }
3534
3535   Map.clear();
3536   Sequence.clear();
3537   UsedByIndicesMap.clear();
3538   UniqueItems.clear();
3539
3540   // Now iterate through the worklist and add new formulae.
3541   for (SmallVectorImpl<WorkItem>::const_iterator I = WorkItems.begin(),
3542        E = WorkItems.end(); I != E; ++I) {
3543     const WorkItem &WI = *I;
3544     size_t LUIdx = WI.LUIdx;
3545     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3546     int64_t Imm = WI.Imm;
3547     const SCEV *OrigReg = WI.OrigReg;
3548
3549     Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(OrigReg->getType());
3550     const SCEV *NegImmS = SE.getSCEV(ConstantInt::get(IntTy, -(uint64_t)Imm));
3551     unsigned BitWidth = SE.getTypeSizeInBits(IntTy);
3552
3553     // TODO: Use a more targeted data structure.
3554     for (size_t L = 0, LE = LU.Formulae.size(); L != LE; ++L) {
3555       const Formula &F = LU.Formulae[L];
3556       // Use the immediate in the scaled register.
3557       if (F.ScaledReg == OrigReg) {
3558         int64_t Offset = (uint64_t)F.BaseOffset + Imm * (uint64_t)F.Scale;
3559         // Don't create 50 + reg(-50).
3560         if (F.referencesReg(SE.getSCEV(
3561                    ConstantInt::get(IntTy, -(uint64_t)Offset))))
3562           continue;
3563         Formula NewF = F;
3564         NewF.BaseOffset = Offset;
3565         if (!isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind, LU.AccessTy,
3566                         NewF))
3567           continue;
3568         NewF.ScaledReg = SE.getAddExpr(NegImmS, NewF.ScaledReg);
3569
3570         // If the new scale is a constant in a register, and adding the constant
3571         // value to the immediate would produce a value closer to zero than the
3572         // immediate itself, then the formula isn't worthwhile.
3573         if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(NewF.ScaledReg))
3574           if (C->getValue()->isNegative() !=
3575                 (NewF.BaseOffset < 0) &&
3576               (C->getValue()->getValue().abs() * APInt(BitWidth, F.Scale))
3577                 .ule(abs64(NewF.BaseOffset)))
3578             continue;
3579
3580         // OK, looks good.
3581         (void)InsertFormula(LU, LUIdx, NewF);
3582       } else {
3583         // Use the immediate in a base register.
3584         for (size_t N = 0, NE = F.BaseRegs.size(); N != NE; ++N) {
3585           const SCEV *BaseReg = F.BaseRegs[N];
3586           if (BaseReg != OrigReg)
3587             continue;
3588           Formula NewF = F;
3589           NewF.BaseOffset = (uint64_t)NewF.BaseOffset + Imm;
3590           if (!isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset,
3591                           LU.Kind, LU.AccessTy, NewF)) {
3592             if (!TTI.isLegalAddImmediate((uint64_t)NewF.UnfoldedOffset + Imm))
3593               continue;
3594             NewF = F;
3595             NewF.UnfoldedOffset = (uint64_t)NewF.UnfoldedOffset + Imm;
3596           }
3597           NewF.BaseRegs[N] = SE.getAddExpr(NegImmS, BaseReg);
3598
3599           // If the new formula has a constant in a register, and adding the
3600           // constant value to the immediate would produce a value closer to
3601           // zero than the immediate itself, then the formula isn't worthwhile.
3602           for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator
3603                J = NewF.BaseRegs.begin(), JE = NewF.BaseRegs.end();
3604                J != JE; ++J)
3605             if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(*J))
3606               if ((C->getValue()->getValue() + NewF.BaseOffset).abs().slt(
3607                    abs64(NewF.BaseOffset)) &&
3608                   (C->getValue()->getValue() +
3609                    NewF.BaseOffset).countTrailingZeros() >=
3610                    countTrailingZeros<uint64_t>(NewF.BaseOffset))
3611                 goto skip_formula;
3612
3613           // Ok, looks good.
3614           (void)InsertFormula(LU, LUIdx, NewF);
3615           break;
3616         skip_formula:;
3617         }
3618       }
3619     }
3620   }
3621 }
3622
3623 /// GenerateAllReuseFormulae - Generate formulae for each use.
3624 void
3625 LSRInstance::GenerateAllReuseFormulae() {
3626   // This is split into multiple loops so that hasRegsUsedByUsesOtherThan
3627   // queries are more precise.
3628   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3629     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3630     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3631       GenerateReassociations(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3632     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3633       GenerateCombinations(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3634   }
3635   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3636     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3637     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3638       GenerateSymbolicOffsets(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3639     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3640       GenerateConstantOffsets(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3641     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3642       GenerateICmpZeroScales(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3643     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3644       GenerateScales(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3645   }
3646   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3647     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3648     for (size_t i = 0, f = LU.Formulae.size(); i != f; ++i)
3649       GenerateTruncates(LU, LUIdx, LU.Formulae[i]);
3650   }
3651
3652   GenerateCrossUseConstantOffsets();
3653
3654   DEBUG(dbgs() << "\n"
3655                   "After generating reuse formulae:\n";
3656         print_uses(dbgs()));
3657 }
3658
3659 /// If there are multiple formulae with the same set of registers used
3660 /// by other uses, pick the best one and delete the others.
3661 void LSRInstance::FilterOutUndesirableDedicatedRegisters() {
3662   DenseSet<const SCEV *> VisitedRegs;
3663   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> Regs;
3664   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> LoserRegs;
3665 #ifndef NDEBUG
3666   bool ChangedFormulae = false;
3667 #endif
3668
3669   // Collect the best formula for each unique set of shared registers. This
3670   // is reset for each use.
3671   typedef DenseMap<SmallVector<const SCEV *, 4>, size_t, UniquifierDenseMapInfo>
3672     BestFormulaeTy;
3673   BestFormulaeTy BestFormulae;
3674
3675   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3676     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3677     DEBUG(dbgs() << "Filtering for use "; LU.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3678
3679     bool Any = false;
3680     for (size_t FIdx = 0, NumForms = LU.Formulae.size();
3681          FIdx != NumForms; ++FIdx) {
3682       Formula &F = LU.Formulae[FIdx];
3683
3684       // Some formulas are instant losers. For example, they may depend on
3685       // nonexistent AddRecs from other loops. These need to be filtered
3686       // immediately, otherwise heuristics could choose them over others leading
3687       // to an unsatisfactory solution. Passing LoserRegs into RateFormula here
3688       // avoids the need to recompute this information across formulae using the
3689       // same bad AddRec. Passing LoserRegs is also essential unless we remove
3690       // the corresponding bad register from the Regs set.
3691       Cost CostF;
3692       Regs.clear();
3693       CostF.RateFormula(F, Regs, VisitedRegs, L, LU.Offsets, SE, DT,
3694                         &LoserRegs);
3695       if (CostF.isLoser()) {
3696         // During initial formula generation, undesirable formulae are generated
3697         // by uses within other loops that have some non-trivial address mode or
3698         // use the postinc form of the IV. LSR needs to provide these formulae
3699         // as the basis of rediscovering the desired formula that uses an AddRec
3700         // corresponding to the existing phi. Once all formulae have been
3701         // generated, these initial losers may be pruned.
3702         DEBUG(dbgs() << "  Filtering loser "; F.print(dbgs());
3703               dbgs() << "\n");
3704       }
3705       else {
3706         SmallVector<const SCEV *, 4> Key;
3707         for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator J = F.BaseRegs.begin(),
3708                JE = F.BaseRegs.end(); J != JE; ++J) {
3709           const SCEV *Reg = *J;
3710           if (RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(Reg, LUIdx))
3711             Key.push_back(Reg);
3712         }
3713         if (F.ScaledReg &&
3714             RegUses.isRegUsedByUsesOtherThan(F.ScaledReg, LUIdx))
3715           Key.push_back(F.ScaledReg);
3716         // Unstable sort by host order ok, because this is only used for
3717         // uniquifying.
3718         std::sort(Key.begin(), Key.end());
3719
3720         std::pair<BestFormulaeTy::const_iterator, bool> P =
3721           BestFormulae.insert(std::make_pair(Key, FIdx));
3722         if (P.second)
3723           continue;
3724
3725         Formula &Best = LU.Formulae[P.first->second];
3726
3727         Cost CostBest;
3728         Regs.clear();
3729         CostBest.RateFormula(Best, Regs, VisitedRegs, L, LU.Offsets, SE, DT);
3730         if (CostF < CostBest)
3731           std::swap(F, Best);
3732         DEBUG(dbgs() << "  Filtering out formula "; F.print(dbgs());
3733               dbgs() << "\n"
3734                         "    in favor of formula "; Best.print(dbgs());
3735               dbgs() << '\n');
3736       }
3737 #ifndef NDEBUG
3738       ChangedFormulae = true;
3739 #endif
3740       LU.DeleteFormula(F);
3741       --FIdx;
3742       --NumForms;
3743       Any = true;
3744     }
3745
3746     // Now that we've filtered out some formulae, recompute the Regs set.
3747     if (Any)
3748       LU.RecomputeRegs(LUIdx, RegUses);
3749
3750     // Reset this to prepare for the next use.
3751     BestFormulae.clear();
3752   }
3753
3754   DEBUG(if (ChangedFormulae) {
3755           dbgs() << "\n"
3756                     "After filtering out undesirable candidates:\n";
3757           print_uses(dbgs());
3758         });
3759 }
3760
3761 // This is a rough guess that seems to work fairly well.
3762 static const size_t ComplexityLimit = UINT16_MAX;
3763
3764 /// EstimateSearchSpaceComplexity - Estimate the worst-case number of
3765 /// solutions the solver might have to consider. It almost never considers
3766 /// this many solutions because it prune the search space, but the pruning
3767 /// isn't always sufficient.
3768 size_t LSRInstance::EstimateSearchSpaceComplexity() const {
3769   size_t Power = 1;
3770   for (SmallVectorImpl<LSRUse>::const_iterator I = Uses.begin(),
3771        E = Uses.end(); I != E; ++I) {
3772     size_t FSize = I->Formulae.size();
3773     if (FSize >= ComplexityLimit) {
3774       Power = ComplexityLimit;
3775       break;
3776     }
3777     Power *= FSize;
3778     if (Power >= ComplexityLimit)
3779       break;
3780   }
3781   return Power;
3782 }
3783
3784 /// NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets - When one formula uses a superset
3785 /// of the registers of another formula, it won't help reduce register
3786 /// pressure (though it may not necessarily hurt register pressure); remove
3787 /// it to simplify the system.
3788 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets() {
3789   if (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3790     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3791
3792     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by eliminating formulae "
3793                     "which use a superset of registers used by other "
3794                     "formulae.\n");
3795
3796     for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3797       LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3798       bool Any = false;
3799       for (size_t i = 0, e = LU.Formulae.size(); i != e; ++i) {
3800         Formula &F = LU.Formulae[i];
3801         // Look for a formula with a constant or GV in a register. If the use
3802         // also has a formula with that same value in an immediate field,
3803         // delete the one that uses a register.
3804         for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator
3805              I = F.BaseRegs.begin(), E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
3806           if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(*I)) {
3807             Formula NewF = F;
3808             NewF.BaseOffset += C->getValue()->getSExtValue();
3809             NewF.BaseRegs.erase(NewF.BaseRegs.begin() +
3810                                 (I - F.BaseRegs.begin()));
3811             if (LU.HasFormulaWithSameRegs(NewF)) {
3812               DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3813               LU.DeleteFormula(F);
3814               --i;
3815               --e;
3816               Any = true;
3817               break;
3818             }
3819           } else if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(*I)) {
3820             if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U->getValue()))
3821               if (!F.BaseGV) {
3822                 Formula NewF = F;
3823                 NewF.BaseGV = GV;
3824                 NewF.BaseRegs.erase(NewF.BaseRegs.begin() +
3825                                     (I - F.BaseRegs.begin()));
3826                 if (LU.HasFormulaWithSameRegs(NewF)) {
3827                   DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs());
3828                         dbgs() << '\n');
3829                   LU.DeleteFormula(F);
3830                   --i;
3831                   --e;
3832                   Any = true;
3833                   break;
3834                 }
3835               }
3836           }
3837         }
3838       }
3839       if (Any)
3840         LU.RecomputeRegs(LUIdx, RegUses);
3841     }
3842
3843     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
3844           print_uses(dbgs()));
3845   }
3846 }
3847
3848 /// NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode - When there are many registers
3849 /// for expressions like A, A+1, A+2, etc., allocate a single register for
3850 /// them.
3851 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode() {
3852   if (EstimateSearchSpaceComplexity() < ComplexityLimit)
3853     return;
3854
3855   DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n"
3856                   "Narrowing the search space by assuming that uses separated "
3857                   "by a constant offset will use the same registers.\n");
3858
3859   // This is especially useful for unrolled loops.
3860
3861   for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3862     LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3863     for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = LU.Formulae.begin(),
3864          E = LU.Formulae.end(); I != E; ++I) {
3865       const Formula &F = *I;
3866       if (F.BaseOffset == 0 || F.Scale != 0)
3867         continue;
3868
3869       LSRUse *LUThatHas = FindUseWithSimilarFormula(F, LU);
3870       if (!LUThatHas)
3871         continue;
3872
3873       if (!reconcileNewOffset(*LUThatHas, F.BaseOffset, /*HasBaseReg=*/ false,
3874                               LU.Kind, LU.AccessTy))
3875         continue;
3876
3877       DEBUG(dbgs() << "  Deleting use "; LU.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3878
3879       LUThatHas->AllFixupsOutsideLoop &= LU.AllFixupsOutsideLoop;
3880
3881       // Update the relocs to reference the new use.
3882       for (SmallVectorImpl<LSRFixup>::iterator I = Fixups.begin(),
3883            E = Fixups.end(); I != E; ++I) {
3884         LSRFixup &Fixup = *I;
3885         if (Fixup.LUIdx == LUIdx) {
3886           Fixup.LUIdx = LUThatHas - &Uses.front();
3887           Fixup.Offset += F.BaseOffset;
3888           // Add the new offset to LUThatHas' offset list.
3889           if (LUThatHas->Offsets.back() != Fixup.Offset) {
3890             LUThatHas->Offsets.push_back(Fixup.Offset);
3891             if (Fixup.Offset > LUThatHas->MaxOffset)
3892               LUThatHas->MaxOffset = Fixup.Offset;
3893             if (Fixup.Offset < LUThatHas->MinOffset)
3894               LUThatHas->MinOffset = Fixup.Offset;
3895           }
3896           DEBUG(dbgs() << "New fixup has offset " << Fixup.Offset << '\n');
3897         }
3898         if (Fixup.LUIdx == NumUses-1)
3899           Fixup.LUIdx = LUIdx;
3900       }
3901
3902       // Delete formulae from the new use which are no longer legal.
3903       bool Any = false;
3904       for (size_t i = 0, e = LUThatHas->Formulae.size(); i != e; ++i) {
3905         Formula &F = LUThatHas->Formulae[i];
3906         if (!isLegalUse(TTI, LUThatHas->MinOffset, LUThatHas->MaxOffset,
3907                         LUThatHas->Kind, LUThatHas->AccessTy, F)) {
3908           DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs());
3909                 dbgs() << '\n');
3910           LUThatHas->DeleteFormula(F);
3911           --i;
3912           --e;
3913           Any = true;
3914         }
3915       }
3916
3917       if (Any)
3918         LUThatHas->RecomputeRegs(LUThatHas - &Uses.front(), RegUses);
3919
3920       // Delete the old use.
3921       DeleteUse(LU, LUIdx);
3922       --LUIdx;
3923       --NumUses;
3924       break;
3925     }
3926   }
3927
3928   DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n"; print_uses(dbgs()));
3929 }
3930
3931 /// NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters - Call
3932 /// FilterOutUndesirableDedicatedRegisters again, if necessary, now that
3933 /// we've done more filtering, as it may be able to find more formulae to
3934 /// eliminate.
3935 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters(){
3936   if (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3937     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3938
3939     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by re-filtering out "
3940                     "undesirable dedicated registers.\n");
3941
3942     FilterOutUndesirableDedicatedRegisters();
3943
3944     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
3945           print_uses(dbgs()));
3946   }
3947 }
3948
3949 /// NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs - Pick a register which seems likely
3950 /// to be profitable, and then in any use which has any reference to that
3951 /// register, delete all formulae which do not reference that register.
3952 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs() {
3953   // With all other options exhausted, loop until the system is simple
3954   // enough to handle.
3955   SmallPtrSet<const SCEV *, 4> Taken;
3956   while (EstimateSearchSpaceComplexity() >= ComplexityLimit) {
3957     // Ok, we have too many of formulae on our hands to conveniently handle.
3958     // Use a rough heuristic to thin out the list.
3959     DEBUG(dbgs() << "The search space is too complex.\n");
3960
3961     // Pick the register which is used by the most LSRUses, which is likely
3962     // to be a good reuse register candidate.
3963     const SCEV *Best = 0;
3964     unsigned BestNum = 0;
3965     for (RegUseTracker::const_iterator I = RegUses.begin(), E = RegUses.end();
3966          I != E; ++I) {
3967       const SCEV *Reg = *I;
3968       if (Taken.count(Reg))
3969         continue;
3970       if (!Best)
3971         Best = Reg;
3972       else {
3973         unsigned Count = RegUses.getUsedByIndices(Reg).count();
3974         if (Count > BestNum) {
3975           Best = Reg;
3976           BestNum = Count;
3977         }
3978       }
3979     }
3980
3981     DEBUG(dbgs() << "Narrowing the search space by assuming " << *Best
3982                  << " will yield profitable reuse.\n");
3983     Taken.insert(Best);
3984
3985     // In any use with formulae which references this register, delete formulae
3986     // which don't reference it.
3987     for (size_t LUIdx = 0, NumUses = Uses.size(); LUIdx != NumUses; ++LUIdx) {
3988       LSRUse &LU = Uses[LUIdx];
3989       if (!LU.Regs.count(Best)) continue;
3990
3991       bool Any = false;
3992       for (size_t i = 0, e = LU.Formulae.size(); i != e; ++i) {
3993         Formula &F = LU.Formulae[i];
3994         if (!F.referencesReg(Best)) {
3995           DEBUG(dbgs() << "  Deleting "; F.print(dbgs()); dbgs() << '\n');
3996           LU.DeleteFormula(F);
3997           --e;
3998           --i;
3999           Any = true;
4000           assert(e != 0 && "Use has no formulae left! Is Regs inconsistent?");
4001           continue;
4002         }
4003       }
4004
4005       if (Any)
4006         LU.RecomputeRegs(LUIdx, RegUses);
4007     }
4008
4009     DEBUG(dbgs() << "After pre-selection:\n";
4010           print_uses(dbgs()));
4011   }
4012 }
4013
4014 /// NarrowSearchSpaceUsingHeuristics - If there are an extraordinary number of
4015 /// formulae to choose from, use some rough heuristics to prune down the number
4016 /// of formulae. This keeps the main solver from taking an extraordinary amount
4017 /// of time in some worst-case scenarios.
4018 void LSRInstance::NarrowSearchSpaceUsingHeuristics() {
4019   NarrowSearchSpaceByDetectingSupersets();
4020   NarrowSearchSpaceByCollapsingUnrolledCode();
4021   NarrowSearchSpaceByRefilteringUndesirableDedicatedRegisters();
4022   NarrowSearchSpaceByPickingWinnerRegs();
4023 }
4024
4025 /// SolveRecurse - This is the recursive solver.
4026 void LSRInstance::SolveRecurse(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
4027                                Cost &SolutionCost,
4028                                SmallVectorImpl<const Formula *> &Workspace,
4029                                const Cost &CurCost,
4030                                const SmallPtrSet<const SCEV *, 16> &CurRegs,
4031                                DenseSet<const SCEV *> &VisitedRegs) const {
4032   // Some ideas:
4033   //  - prune more:
4034   //    - use more aggressive filtering
4035   //    - sort the formula so that the most profitable solutions are found first
4036   //    - sort the uses too
4037   //  - search faster:
4038   //    - don't compute a cost, and then compare. compare while computing a cost
4039   //      and bail early.
4040   //    - track register sets with SmallBitVector
4041
4042   const LSRUse &LU = Uses[Workspace.size()];
4043
4044   // If this use references any register that's already a part of the
4045   // in-progress solution, consider it a requirement that a formula must
4046   // reference that register in order to be considered. This prunes out
4047   // unprofitable searching.
4048   SmallSetVector<const SCEV *, 4> ReqRegs;
4049   for (SmallPtrSet<const SCEV *, 16>::const_iterator I = CurRegs.begin(),
4050        E = CurRegs.end(); I != E; ++I)
4051     if (LU.Regs.count(*I))
4052       ReqRegs.insert(*I);
4053
4054   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> NewRegs;
4055   Cost NewCost;
4056   for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator I = LU.Formulae.begin(),
4057        E = LU.Formulae.end(); I != E; ++I) {
4058     const Formula &F = *I;
4059
4060     // Ignore formulae which do not use any of the required registers.
4061     bool SatisfiedReqReg = true;
4062     for (SmallSetVector<const SCEV *, 4>::const_iterator J = ReqRegs.begin(),
4063          JE = ReqRegs.end(); J != JE; ++J) {
4064       const SCEV *Reg = *J;
4065       if ((!F.ScaledReg || F.ScaledReg != Reg) &&
4066           std::find(F.BaseRegs.begin(), F.BaseRegs.end(), Reg) ==
4067           F.BaseRegs.end()) {
4068         SatisfiedReqReg = false;
4069         break;
4070       }
4071     }
4072     if (!SatisfiedReqReg) {
4073       // If none of the formulae satisfied the required registers, then we could
4074       // clear ReqRegs and try again. Currently, we simply give up in this case.
4075       continue;
4076     }
4077
4078     // Evaluate the cost of the current formula. If it's already worse than
4079     // the current best, prune the search at that point.
4080     NewCost = CurCost;
4081     NewRegs = CurRegs;
4082     NewCost.RateFormula(F, NewRegs, VisitedRegs, L, LU.Offsets, SE, DT);
4083     if (NewCost < SolutionCost) {
4084       Workspace.push_back(&F);
4085       if (Workspace.size() != Uses.size()) {
4086         SolveRecurse(Solution, SolutionCost, Workspace, NewCost,
4087                      NewRegs, VisitedRegs);
4088         if (F.getNumRegs() == 1 && Workspace.size() == 1)
4089           VisitedRegs.insert(F.ScaledReg ? F.ScaledReg : F.BaseRegs[0]);
4090       } else {
4091         DEBUG(dbgs() << "New best at "; NewCost.print(dbgs());
4092               dbgs() << ".\n Regs:";
4093               for (SmallPtrSet<const SCEV *, 16>::const_iterator
4094                    I = NewRegs.begin(), E = NewRegs.end(); I != E; ++I)
4095                 dbgs() << ' ' << **I;
4096               dbgs() << '\n');
4097
4098         SolutionCost = NewCost;
4099         Solution = Workspace;
4100       }
4101       Workspace.pop_back();
4102     }
4103   }
4104 }
4105
4106 /// Solve - Choose one formula from each use. Return the results in the given
4107 /// Solution vector.
4108 void LSRInstance::Solve(SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution) const {
4109   SmallVector<const Formula *, 8> Workspace;
4110   Cost SolutionCost;
4111   SolutionCost.Loose();
4112   Cost CurCost;
4113   SmallPtrSet<const SCEV *, 16> CurRegs;
4114   DenseSet<const SCEV *> VisitedRegs;
4115   Workspace.reserve(Uses.size());
4116
4117   // SolveRecurse does all the work.
4118   SolveRecurse(Solution, SolutionCost, Workspace, CurCost,
4119                CurRegs, VisitedRegs);
4120   if (Solution.empty()) {
4121     DEBUG(dbgs() << "\nNo Satisfactory Solution\n");
4122     return;
4123   }
4124
4125   // Ok, we've now made all our decisions.
4126   DEBUG(dbgs() << "\n"
4127                   "The chosen solution requires "; SolutionCost.print(dbgs());
4128         dbgs() << ":\n";
4129         for (size_t i = 0, e = Uses.size(); i != e; ++i) {
4130           dbgs() << "  ";
4131           Uses[i].print(dbgs());
4132           dbgs() << "\n"
4133                     "    ";
4134           Solution[i]->print(dbgs());
4135           dbgs() << '\n';
4136         });
4137
4138   assert(Solution.size() == Uses.size() && "Malformed solution!");
4139 }
4140
4141 /// HoistInsertPosition - Helper for AdjustInsertPositionForExpand. Climb up
4142 /// the dominator tree far as we can go while still being dominated by the
4143 /// input positions. This helps canonicalize the insert position, which
4144 /// encourages sharing.
4145 BasicBlock::iterator
4146 LSRInstance::HoistInsertPosition(BasicBlock::iterator IP,
4147                                  const SmallVectorImpl<Instruction *> &Inputs)
4148                                                                          const {
4149   for (;;) {
4150     const Loop *IPLoop = LI.getLoopFor(IP->getParent());
4151     unsigned IPLoopDepth = IPLoop ? IPLoop->getLoopDepth() : 0;
4152
4153     BasicBlock *IDom;
4154     for (DomTreeNode *Rung = DT.getNode(IP->getParent()); ; ) {
4155       if (!Rung) return IP;
4156       Rung = Rung->getIDom();
4157       if (!Rung) return IP;
4158       IDom = Rung->getBlock();
4159
4160       // Don't climb into a loop though.
4161       const Loop *IDomLoop = LI.getLoopFor(IDom);
4162       unsigned IDomDepth = IDomLoop ? IDomLoop->getLoopDepth() : 0;
4163       if (IDomDepth <= IPLoopDepth &&
4164           (IDomDepth != IPLoopDepth || IDomLoop == IPLoop))
4165         break;
4166     }
4167
4168     bool AllDominate = true;
4169     Instruction *BetterPos = 0;
4170     Instruction *Tentative = IDom->getTerminator();
4171     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator I = Inputs.begin(),
4172          E = Inputs.end(); I != E; ++I) {
4173       Instruction *Inst = *I;
4174       if (Inst == Tentative || !DT.dominates(Inst, Tentative)) {
4175         AllDominate = false;
4176         break;
4177       }
4178       // Attempt to find an insert position in the middle of the block,
4179       // instead of at the end, so that it can be used for other expansions.
4180       if (IDom == Inst->getParent() &&
4181           (!BetterPos || !DT.dominates(Inst, BetterPos)))
4182         BetterPos = llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst));
4183     }
4184     if (!AllDominate)
4185       break;
4186     if (BetterPos)
4187       IP = BetterPos;
4188     else
4189       IP = Tentative;
4190   }
4191
4192   return IP;
4193 }
4194
4195 /// AdjustInsertPositionForExpand - Determine an input position which will be
4196 /// dominated by the operands and which will dominate the result.
4197 BasicBlock::iterator
4198 LSRInstance::AdjustInsertPositionForExpand(BasicBlock::iterator LowestIP,
4199                                            const LSRFixup &LF,
4200                                            const LSRUse &LU,
4201                                            SCEVExpander &Rewriter) const {
4202   // Collect some instructions which must be dominated by the
4203   // expanding replacement. These must be dominated by any operands that
4204   // will be required in the expansion.
4205   SmallVector<Instruction *, 4> Inputs;
4206   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(LF.OperandValToReplace))
4207     Inputs.push_back(I);
4208   if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero)
4209     if (Instruction *I =
4210           dyn_cast<Instruction>(cast<ICmpInst>(LF.UserInst)->getOperand(1)))
4211       Inputs.push_back(I);
4212   if (LF.PostIncLoops.count(L)) {
4213     if (LF.isUseFullyOutsideLoop(L))
4214       Inputs.push_back(L->getLoopLatch()->getTerminator());
4215     else
4216       Inputs.push_back(IVIncInsertPos);
4217   }
4218   // The expansion must also be dominated by the increment positions of any
4219   // loops it for which it is using post-inc mode.
4220   for (PostIncLoopSet::const_iterator I = LF.PostIncLoops.begin(),
4221        E = LF.PostIncLoops.end(); I != E; ++I) {
4222     const Loop *PIL = *I;
4223     if (PIL == L) continue;
4224
4225     // Be dominated by the loop exit.
4226     SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
4227     PIL->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
4228     if (!ExitingBlocks.empty()) {
4229       BasicBlock *BB = ExitingBlocks[0];
4230       for (unsigned i = 1, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i)
4231         BB = DT.findNearestCommonDominator(BB, ExitingBlocks[i]);
4232       Inputs.push_back(BB->getTerminator());
4233     }
4234   }
4235
4236   assert(!isa<PHINode>(LowestIP) && !isa<LandingPadInst>(LowestIP)
4237          && !isa<DbgInfoIntrinsic>(LowestIP) &&
4238          "Insertion point must be a normal instruction");
4239
4240   // Then, climb up the immediate dominator tree as far as we can go while
4241   // still being dominated by the input positions.
4242   BasicBlock::iterator IP = HoistInsertPosition(LowestIP, Inputs);
4243
4244   // Don't insert instructions before PHI nodes.
4245   while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
4246
4247   // Ignore landingpad instructions.
4248   while (isa<LandingPadInst>(IP)) ++IP;
4249
4250   // Ignore debug intrinsics.
4251   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(IP)) ++IP;
4252
4253   // Set IP below instructions recently inserted by SCEVExpander. This keeps the
4254   // IP consistent across expansions and allows the previously inserted
4255   // instructions to be reused by subsequent expansion.
4256   while (Rewriter.isInsertedInstruction(IP) && IP != LowestIP) ++IP;
4257
4258   return IP;
4259 }
4260
4261 /// Expand - Emit instructions for the leading candidate expression for this
4262 /// LSRUse (this is called "expanding").
4263 Value *LSRInstance::Expand(const LSRFixup &LF,
4264                            const Formula &F,
4265                            BasicBlock::iterator IP,
4266                            SCEVExpander &Rewriter,
4267                            SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts) const {
4268   const LSRUse &LU = Uses[LF.LUIdx];
4269
4270   // Determine an input position which will be dominated by the operands and
4271   // which will dominate the result.
4272   IP = AdjustInsertPositionForExpand(IP, LF, LU, Rewriter);
4273
4274   // Inform the Rewriter if we have a post-increment use, so that it can
4275   // perform an advantageous expansion.
4276   Rewriter.setPostInc(LF.PostIncLoops);
4277
4278   // This is the type that the user actually needs.
4279   Type *OpTy = LF.OperandValToReplace->getType();
4280   // This will be the type that we'll initially expand to.
4281   Type *Ty = F.getType();
4282   if (!Ty)
4283     // No type known; just expand directly to the ultimate type.
4284     Ty = OpTy;
4285   else if (SE.getEffectiveSCEVType(Ty) == SE.getEffectiveSCEVType(OpTy))
4286     // Expand directly to the ultimate type if it's the right size.
4287     Ty = OpTy;
4288   // This is the type to do integer arithmetic in.
4289   Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
4290
4291   // Build up a list of operands to add together to form the full base.
4292   SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
4293
4294   // Expand the BaseRegs portion.
4295   for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = F.BaseRegs.begin(),
4296        E = F.BaseRegs.end(); I != E; ++I) {
4297     const SCEV *Reg = *I;
4298     assert(!Reg->isZero() && "Zero allocated in a base register!");
4299
4300     // If we're expanding for a post-inc user, make the post-inc adjustment.
4301     PostIncLoopSet &Loops = const_cast<PostIncLoopSet &>(LF.PostIncLoops);
4302     Reg = TransformForPostIncUse(Denormalize, Reg,
4303                                  LF.UserInst, LF.OperandValToReplace,
4304                                  Loops, SE, DT);
4305
4306     Ops.push_back(SE.getUnknown(Rewriter.expandCodeFor(Reg, 0, IP)));
4307   }
4308
4309   // Expand the ScaledReg portion.
4310   Value *ICmpScaledV = 0;
4311   if (F.Scale != 0) {
4312     const SCEV *ScaledS = F.ScaledReg;
4313
4314     // If we're expanding for a post-inc user, make the post-inc adjustment.
4315     PostIncLoopSet &Loops = const_cast<PostIncLoopSet &>(LF.PostIncLoops);
4316     ScaledS = TransformForPostIncUse(Denormalize, ScaledS,
4317                                      LF.UserInst, LF.OperandValToReplace,
4318                                      Loops, SE, DT);
4319
4320     if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero) {
4321       // An interesting way of "folding" with an icmp is to use a negated
4322       // scale, which we'll implement by inserting it into the other operand
4323       // of the icmp.
4324       assert(F.Scale == -1 &&
4325              "The only scale supported by ICmpZero uses is -1!");
4326       ICmpScaledV = Rewriter.expandCodeFor(ScaledS, 0, IP);
4327     } else {
4328       // Otherwise just expand the scaled register and an explicit scale,
4329       // which is expected to be matched as part of the address.
4330
4331       // Flush the operand list to suppress SCEVExpander hoisting address modes.
4332       if (!Ops.empty() && LU.Kind == LSRUse::Address) {
4333         Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty, IP);
4334         Ops.clear();
4335         Ops.push_back(SE.getUnknown(FullV));
4336       }
4337       ScaledS = SE.getUnknown(Rewriter.expandCodeFor(ScaledS, 0, IP));
4338       ScaledS = SE.getMulExpr(ScaledS,
4339                               SE.getConstant(ScaledS->getType(), F.Scale));
4340       Ops.push_back(ScaledS);
4341     }
4342   }
4343
4344   // Expand the GV portion.
4345   if (F.BaseGV) {
4346     // Flush the operand list to suppress SCEVExpander hoisting.
4347     if (!Ops.empty()) {
4348       Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty, IP);
4349       Ops.clear();
4350       Ops.push_back(SE.getUnknown(FullV));
4351     }
4352     Ops.push_back(SE.getUnknown(F.BaseGV));
4353   }
4354
4355   // Flush the operand list to suppress SCEVExpander hoisting of both folded and
4356   // unfolded offsets. LSR assumes they both live next to their uses.
4357   if (!Ops.empty()) {
4358     Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty, IP);
4359     Ops.clear();
4360     Ops.push_back(SE.getUnknown(FullV));
4361   }
4362
4363   // Expand the immediate portion.
4364   int64_t Offset = (uint64_t)F.BaseOffset + LF.Offset;
4365   if (Offset != 0) {
4366     if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero) {
4367       // The other interesting way of "folding" with an ICmpZero is to use a
4368       // negated immediate.
4369       if (!ICmpScaledV)
4370         ICmpScaledV = ConstantInt::get(IntTy, -(uint64_t)Offset);
4371       else {
4372         Ops.push_back(SE.getUnknown(ICmpScaledV));
4373         ICmpScaledV = ConstantInt::get(IntTy, Offset);
4374       }
4375     } else {
4376       // Just add the immediate values. These again are expected to be matched
4377       // as part of the address.
4378       Ops.push_back(SE.getUnknown(ConstantInt::getSigned(IntTy, Offset)));
4379     }
4380   }
4381
4382   // Expand the unfolded offset portion.
4383   int64_t UnfoldedOffset = F.UnfoldedOffset;
4384   if (UnfoldedOffset != 0) {
4385     // Just add the immediate values.
4386     Ops.push_back(SE.getUnknown(ConstantInt::getSigned(IntTy,
4387                                                        UnfoldedOffset)));
4388   }
4389
4390   // Emit instructions summing all the operands.
4391   const SCEV *FullS = Ops.empty() ?
4392                       SE.getConstant(IntTy, 0) :
4393                       SE.getAddExpr(Ops);
4394   Value *FullV = Rewriter.expandCodeFor(FullS, Ty, IP);
4395
4396   // We're done expanding now, so reset the rewriter.
4397   Rewriter.clearPostInc();
4398
4399   // An ICmpZero Formula represents an ICmp which we're handling as a
4400   // comparison against zero. Now that we've expanded an expression for that
4401   // form, update the ICmp's other operand.
4402   if (LU.Kind == LSRUse::ICmpZero) {
4403     ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LF.UserInst);
4404     DeadInsts.push_back(CI->getOperand(1));
4405     assert(!F.BaseGV && "ICmp does not support folding a global value and "
4406                            "a scale at the same time!");
4407     if (F.Scale == -1) {
4408       if (ICmpScaledV->getType() != OpTy) {
4409         Instruction *Cast =
4410           CastInst::Create(CastInst::getCastOpcode(ICmpScaledV, false,
4411                                                    OpTy, false),
4412                            ICmpScaledV, OpTy, "tmp", CI);
4413         ICmpScaledV = Cast;
4414       }
4415       CI->setOperand(1, ICmpScaledV);
4416     } else {
4417       assert(F.Scale == 0 &&
4418              "ICmp does not support folding a global value and "
4419              "a scale at the same time!");
4420       Constant *C = ConstantInt::getSigned(SE.getEffectiveSCEVType(OpTy),
4421                                            -(uint64_t)Offset);
4422       if (C->getType() != OpTy)
4423         C = ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
4424                                                           OpTy, false),
4425                                   C, OpTy);
4426
4427       CI->setOperand(1, C);
4428     }
4429   }
4430
4431   return FullV;
4432 }
4433
4434 /// RewriteForPHI - Helper for Rewrite. PHI nodes are special because the use
4435 /// of their operands effectively happens in their predecessor blocks, so the
4436 /// expression may need to be expanded in multiple places.
4437 void LSRInstance::RewriteForPHI(PHINode *PN,
4438                                 const LSRFixup &LF,
4439                                 const Formula &F,
4440                                 SCEVExpander &Rewriter,
4441                                 SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
4442                                 Pass *P) const {
4443   DenseMap<BasicBlock *, Value *> Inserted;
4444   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4445     if (PN->getIncomingValue(i) == LF.OperandValToReplace) {
4446       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
4447
4448       // If this is a critical edge, split the edge so that we do not insert
4449       // the code on all predecessor/successor paths.  We do this unless this
4450       // is the canonical backedge for this loop, which complicates post-inc
4451       // users.
4452       if (e != 1 && BB->getTerminator()->getNumSuccessors() > 1 &&
4453           !isa<IndirectBrInst>(BB->getTerminator())) {
4454         BasicBlock *Parent = PN->getParent();
4455         Loop *PNLoop = LI.getLoopFor(Parent);
4456         if (!PNLoop || Parent != PNLoop->getHeader()) {
4457           // Split the critical edge.
4458           BasicBlock *NewBB = 0;
4459           if (!Parent->isLandingPad()) {
4460             NewBB = SplitCriticalEdge(BB, Parent, P,
4461                                       /*MergeIdenticalEdges=*/true,
4462                                       /*DontDeleteUselessPhis=*/true);
4463           } else {
4464             SmallVector<BasicBlock*, 2> NewBBs;
4465             SplitLandingPadPredecessors(Parent, BB, "", "", P, NewBBs);
4466             NewBB = NewBBs[0];
4467           }
4468           // If NewBB==NULL, then SplitCriticalEdge refused to split because all
4469           // phi predecessors are identical. The simple thing to do is skip
4470           // splitting in this case rather than complicate the API.
4471           if (NewBB) {
4472             // If PN is outside of the loop and BB is in the loop, we want to
4473             // move the block to be immediately before the PHI block, not
4474             // immediately after BB.
4475             if (L->contains(BB) && !L->contains(PN))
4476               NewBB->moveBefore(PN->getParent());
4477
4478             // Splitting the edge can reduce the number of PHI entries we have.
4479             e = PN->getNumIncomingValues();
4480             BB = NewBB;
4481             i = PN->getBasicBlockIndex(BB);
4482           }
4483         }
4484       }
4485
4486       std::pair<DenseMap<BasicBlock *, Value *>::iterator, bool> Pair =
4487         Inserted.insert(std::make_pair(BB, static_cast<Value *>(0)));
4488       if (!Pair.second)
4489         PN->setIncomingValue(i, Pair.first->second);
4490       else {
4491         Value *FullV = Expand(LF, F, BB->getTerminator(), Rewriter, DeadInsts);
4492
4493         // If this is reuse-by-noop-cast, insert the noop cast.
4494         Type *OpTy = LF.OperandValToReplace->getType();
4495         if (FullV->getType() != OpTy)
4496           FullV =
4497             CastInst::Create(CastInst::getCastOpcode(FullV, false,
4498                                                      OpTy, false),
4499                              FullV, LF.OperandValToReplace->getType(),
4500                              "tmp", BB->getTerminator());
4501
4502         PN->setIncomingValue(i, FullV);
4503         Pair.first->second = FullV;
4504       }
4505     }
4506 }
4507
4508 /// Rewrite - Emit instructions for the leading candidate expression for this
4509 /// LSRUse (this is called "expanding"), and update the UserInst to reference
4510 /// the newly expanded value.
4511 void LSRInstance::Rewrite(const LSRFixup &LF,
4512                           const Formula &F,
4513                           SCEVExpander &Rewriter,
4514                           SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
4515                           Pass *P) const {
4516   // First, find an insertion point that dominates UserInst. For PHI nodes,
4517   // find the nearest block which dominates all the relevant uses.
4518   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(LF.UserInst)) {
4519     RewriteForPHI(PN, LF, F, Rewriter, DeadInsts, P);
4520   } else {
4521     Value *FullV = Expand(LF, F, LF.UserInst, Rewriter, DeadInsts);
4522
4523     // If this is reuse-by-noop-cast, insert the noop cast.
4524     Type *OpTy = LF.OperandValToReplace->getType();
4525     if (FullV->getType() != OpTy) {
4526       Instruction *Cast =
4527         CastInst::Create(CastInst::getCastOpcode(FullV, false, OpTy, false),
4528                          FullV, OpTy, "tmp", LF.UserInst);
4529       FullV = Cast;
4530     }
4531
4532     // Update the user. ICmpZero is handled specially here (for now) because
4533     // Expand may have updated one of the operands of the icmp already, and
4534     // its new value may happen to be equal to LF.OperandValToReplace, in
4535     // which case doing replaceUsesOfWith leads to replacing both operands
4536     // with the same value. TODO: Reorganize this.
4537     if (Uses[LF.LUIdx].Kind == LSRUse::ICmpZero)
4538       LF.UserInst->setOperand(0, FullV);
4539     else
4540       LF.UserInst->replaceUsesOfWith(LF.OperandValToReplace, FullV);
4541   }
4542
4543   DeadInsts.push_back(LF.OperandValToReplace);
4544 }
4545
4546 /// ImplementSolution - Rewrite all the fixup locations with new values,
4547 /// following the chosen solution.
4548 void
4549 LSRInstance::ImplementSolution(const SmallVectorImpl<const Formula *> &Solution,
4550                                Pass *P) {
4551   // Keep track of instructions we may have made dead, so that
4552   // we can remove them after we are done working.
4553   SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
4554
4555   SCEVExpander Rewriter(SE, "lsr");
4556 #ifndef NDEBUG
4557   Rewriter.setDebugType(DEBUG_TYPE);
4558 #endif
4559   Rewriter.disableCanonicalMode();
4560   Rewriter.enableLSRMode();
4561   Rewriter.setIVIncInsertPos(L, IVIncInsertPos);
4562
4563   // Mark phi nodes that terminate chains so the expander tries to reuse them.
4564   for (SmallVectorImpl<IVChain>::const_iterator ChainI = IVChainVec.begin(),
4565          ChainE = IVChainVec.end(); ChainI != ChainE; ++ChainI) {
4566     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(ChainI->tailUserInst()))
4567       Rewriter.setChainedPhi(PN);
4568   }
4569
4570   // Expand the new value definitions and update the users.
4571   for (SmallVectorImpl<LSRFixup>::const_iterator I = Fixups.begin(),
4572        E = Fixups.end(); I != E; ++I) {
4573     const LSRFixup &Fixup = *I;
4574
4575     Rewrite(Fixup, *Solution[Fixup.LUIdx], Rewriter, DeadInsts, P);
4576
4577     Changed = true;
4578   }
4579
4580   for (SmallVectorImpl<IVChain>::const_iterator ChainI = IVChainVec.begin(),
4581          ChainE = IVChainVec.end(); ChainI != ChainE; ++ChainI) {
4582     GenerateIVChain(*ChainI, Rewriter, DeadInsts);
4583     Changed = true;
4584   }
4585   // Clean up after ourselves. This must be done before deleting any
4586   // instructions.
4587   Rewriter.clear();
4588
4589   Changed |= DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
4590 }
4591
4592 LSRInstance::LSRInstance(Loop *L, Pass *P)
4593     : IU(P->getAnalysis<IVUsers>()), SE(P->getAnalysis<ScalarEvolution>()),
4594       DT(P->getAnalysis<DominatorTree>()), LI(P->getAnalysis<LoopInfo>()),
4595       TTI(P->getAnalysis<TargetTransformInfo>()), L(L), Changed(false),
4596       IVIncInsertPos(0) {
4597   // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble.
4598   if (!L->isLoopSimplifyForm())
4599     return;
4600
4601   // If there's no interesting work to be done, bail early.
4602   if (IU.empty()) return;
4603
4604   // If there's too much analysis to be done, bail early. We won't be able to
4605   // model the problem anyway.
4606   unsigned NumUsers = 0;
4607   for (IVUsers::const_iterator UI = IU.begin(), E = IU.end(); UI != E; ++UI) {
4608     if (++NumUsers > MaxIVUsers) {
4609       DEBUG(dbgs() << "LSR skipping loop, too many IV Users in " << *L
4610             << "\n");
4611       return;
4612     }
4613   }
4614
4615 #ifndef NDEBUG
4616   // All dominating loops must have preheaders, or SCEVExpander may not be able
4617   // to materialize an AddRecExpr whose Start is an outer AddRecExpr.
4618   //
4619   // IVUsers analysis should only create users that are dominated by simple loop
4620   // headers. Since this loop should dominate all of its users, its user list
4621   // should be empty if this loop itself is not within a simple loop nest.
4622   for (DomTreeNode *Rung = DT.getNode(L->getLoopPreheader());
4623        Rung; Rung = Rung->getIDom()) {
4624     BasicBlock *BB = Rung->getBlock();
4625     const Loop *DomLoop = LI.getLoopFor(BB);
4626     if (DomLoop && DomLoop->getHeader() == BB) {
4627       assert(DomLoop->getLoopPreheader() && "LSR needs a simplified loop nest");
4628     }
4629   }
4630 #endif // DEBUG
4631
4632   DEBUG(dbgs() << "\nLSR on loop ";
4633         WriteAsOperand(dbgs(), L->getHeader(), /*PrintType=*/false);
4634         dbgs() << ":\n");
4635
4636   // First, perform some low-level loop optimizations.
4637   OptimizeShadowIV();
4638   OptimizeLoopTermCond();
4639
4640   // If loop preparation eliminates all interesting IV users, bail.
4641   if (IU.empty()) return;
4642
4643   // Skip nested loops until we can model them better with formulae.
4644   if (!L->empty()) {
4645     DEBUG(dbgs() << "LSR skipping outer loop " << *L << "\n");
4646     return;
4647   }
4648
4649   // Start collecting data and preparing for the solver.
4650   CollectChains();
4651   CollectInterestingTypesAndFactors();
4652   CollectFixupsAndInitialFormulae();
4653   CollectLoopInvariantFixupsAndFormulae();
4654
4655   assert(!Uses.empty() && "IVUsers reported at least one use");
4656   DEBUG(dbgs() << "LSR found " << Uses.size() << " uses:\n";
4657         print_uses(dbgs()));
4658
4659   // Now use the reuse data to generate a bunch of interesting ways
4660   // to formulate the values needed for the uses.
4661   GenerateAllReuseFormulae();
4662
4663   FilterOutUndesirableDedicatedRegisters();
4664   NarrowSearchSpaceUsingHeuristics();
4665
4666   SmallVector<const Formula *, 8> Solution;
4667   Solve(Solution);
4668
4669   // Release memory that is no longer needed.
4670   Factors.clear();
4671   Types.clear();
4672   RegUses.clear();
4673
4674   if (Solution.empty())
4675     return;
4676
4677 #ifndef NDEBUG
4678   // Formulae should be legal.
4679   for (SmallVectorImpl<LSRUse>::const_iterator I = Uses.begin(), E = Uses.end();
4680        I != E; ++I) {
4681     const LSRUse &LU = *I;
4682     for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator J = LU.Formulae.begin(),
4683                                                   JE = LU.Formulae.end();
4684          J != JE; ++J)
4685       assert(isLegalUse(TTI, LU.MinOffset, LU.MaxOffset, LU.Kind, LU.AccessTy,
4686                         *J) && "Illegal formula generated!");
4687   };
4688 #endif
4689
4690   // Now that we've decided what we want, make it so.
4691   ImplementSolution(Solution, P);
4692 }
4693
4694 void LSRInstance::print_factors_and_types(raw_ostream &OS) const {
4695   if (Factors.empty() && Types.empty()) return;
4696
4697   OS << "LSR has identified the following interesting factors and types: ";
4698   bool First = true;
4699
4700   for (SmallSetVector<int64_t, 8>::const_iterator
4701        I = Factors.begin(), E = Factors.end(); I != E; ++I) {
4702     if (!First) OS << ", ";
4703     First = false;
4704     OS << '*' << *I;
4705   }
4706
4707   for (SmallSetVector<Type *, 4>::const_iterator
4708        I = Types.begin(), E = Types.end(); I != E; ++I) {
4709     if (!First) OS << ", ";
4710     First = false;
4711     OS << '(' << **I << ')';
4712   }
4713   OS << '\n';
4714 }
4715
4716 void LSRInstance::print_fixups(raw_ostream &OS) const {
4717   OS << "LSR is examining the following fixup sites:\n";
4718   for (SmallVectorImpl<LSRFixup>::const_iterator I = Fixups.begin(),
4719        E = Fixups.end(); I != E; ++I) {
4720     dbgs() << "  ";
4721     I->print(OS);
4722     OS << '\n';
4723   }
4724 }
4725
4726 void LSRInstance::print_uses(raw_ostream &OS) const {
4727   OS << "LSR is examining the following uses:\n";
4728   for (SmallVectorImpl<LSRUse>::const_iterator I = Uses.begin(),
4729        E = Uses.end(); I != E; ++I) {
4730     const LSRUse &LU = *I;
4731     dbgs() << "  ";
4732     LU.print(OS);
4733     OS << '\n';
4734     for (SmallVectorImpl<Formula>::const_iterator J = LU.Formulae.begin(),
4735          JE = LU.Formulae.end(); J != JE; ++J) {
4736       OS << "    ";
4737       J->print(OS);
4738       OS << '\n';
4739     }
4740   }
4741 }
4742
4743 void LSRInstance::print(raw_ostream &OS) const {
4744   print_factors_and_types(OS);
4745   print_fixups(OS);
4746   print_uses(OS);
4747 }
4748
4749 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
4750 void LSRInstance::dump() const {
4751   print(errs()); errs() << '\n';
4752 }
4753 #endif
4754
4755 namespace {
4756
4757 class LoopStrengthReduce : public LoopPass {
4758 public:
4759   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
4760   LoopStrengthReduce();
4761
4762 private:
4763   bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
4764   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
4765 };
4766
4767 }
4768
4769 char LoopStrengthReduce::ID = 0;
4770 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopStrengthReduce, "loop-reduce",
4771                 "Loop Strength Reduction", false, false)
4772 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
4773 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
4774 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
4775 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(IVUsers)
4776 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
4777 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
4778 INITIALIZE_PASS_END(LoopStrengthReduce, "loop-reduce",
4779                 "Loop Strength Reduction", false, false)
4780
4781
4782 Pass *llvm::createLoopStrengthReducePass() {
4783   return new LoopStrengthReduce();
4784 }
4785
4786 LoopStrengthReduce::LoopStrengthReduce() : LoopPass(ID) {
4787   initializeLoopStrengthReducePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
4788 }
4789
4790 void LoopStrengthReduce::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
4791   // We split critical edges, so we change the CFG.  However, we do update
4792   // many analyses if they are around.
4793   AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
4794
4795   AU.addRequired<LoopInfo>();
4796   AU.addPreserved<LoopInfo>();
4797   AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
4798   AU.addRequired<DominatorTree>();
4799   AU.addPreserved<DominatorTree>();
4800   AU.addRequired<ScalarEvolution>();
4801   AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
4802   // Requiring LoopSimplify a second time here prevents IVUsers from running
4803   // twice, since LoopSimplify was invalidated by running ScalarEvolution.
4804   AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
4805   AU.addRequired<IVUsers>();
4806   AU.addPreserved<IVUsers>();
4807   AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
4808 }
4809
4810 bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager & /*LPM*/) {
4811   bool Changed = false;
4812
4813   // Run the main LSR transformation.
4814   Changed |= LSRInstance(L, this).getChanged();
4815
4816   // Remove any extra phis created by processing inner loops.
4817   Changed |= DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
4818   if (EnablePhiElim && L->isLoopSimplifyForm()) {
4819     SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
4820     SCEVExpander Rewriter(getAnalysis<ScalarEvolution>(), "lsr");
4821 #ifndef NDEBUG
4822     Rewriter.setDebugType(DEBUG_TYPE);
4823 #endif
4824     unsigned numFolded =
4825         Rewriter.replaceCongruentIVs(L, &getAnalysis<DominatorTree>(),
4826                                      DeadInsts,
4827                                      &getAnalysis<TargetTransformInfo>());
4828     if (numFolded) {
4829       Changed = true;
4830       DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
4831       DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
4832     }
4833   }
4834   return Changed;
4835 }