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[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / LoopAccessAnalysis.h
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@@ -22,6 +22,7 @@
 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
+#include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 
 namespace llvm {
@@ -35,30 +36,36 @@ class SCEV;
 
 /// Optimization analysis message produced during vectorization. Messages inform
 /// the user why vectorization did not occur.
-class VectorizationReport {
+class LoopAccessReport {
   std::string Message;
-  Instruction *Instr;
+  const Instruction *Instr;
+
+protected:
+  LoopAccessReport(const Twine &Message, const Instruction *I)
+      : Message(Message.str()), Instr(I) {}
 
 public:
-  VectorizationReport(Instruction *I = nullptr)
-      : Message("loop not vectorized: "), Instr(I) {}
+  LoopAccessReport(const Instruction *I = nullptr) : Instr(I) {}
 
-  template <typename A> VectorizationReport &operator<<(const A &Value) {
+  template <typename A> LoopAccessReport &operator<<(const A &Value) {
     raw_string_ostream Out(Message);
     Out << Value;
     return *this;
   }
 
-  Instruction *getInstr() { return Instr; }
+  const Instruction *getInstr() const { return Instr; }
 
   std::string &str() { return Message; }
+  const std::string &str() const { return Message; }
   operator Twine() { return Message; }
 
-  /// \brief Emit an analysis note with the debug location from the instruction
-  /// in \p Message if available.  Otherwise use the location of \p TheLoop.
-  static void emitAnalysis(VectorizationReport &Message,
+  /// \brief Emit an analysis note for \p PassName with the debug location from
+  /// the instruction in \p Message if available.  Otherwise use the location of
+  /// \p TheLoop.
+  static void emitAnalysis(const LoopAccessReport &Message,
                            const Function *TheFunction,
-                           const Loop *TheLoop);
+                           const Loop *TheLoop,
+                           const char *PassName);
 };
 
 /// \brief Collection of parameters shared beetween the Loop Vectorizer and the
@@ -76,7 +83,374 @@ struct VectorizerParams {
 
   /// \\brief When performing memory disambiguation checks at runtime do not
   /// make more than this number of comparisons.
-  static const unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold;
+  static unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold;
+};
+
+/// \brief Checks memory dependences among accesses to the same underlying
+/// object to determine whether there vectorization is legal or not (and at
+/// which vectorization factor).
+///
+/// Note: This class will compute a conservative dependence for access to
+/// different underlying pointers. Clients, such as the loop vectorizer, will
+/// sometimes deal these potential dependencies by emitting runtime checks.
+///
+/// We use the ScalarEvolution framework to symbolically evalutate access
+/// functions pairs. Since we currently don't restructure the loop we can rely
+/// on the program order of memory accesses to determine their safety.
+/// At the moment we will only deem accesses as safe for:
+///  * A negative constant distance assuming program order.
+///
+///      Safe: tmp = a[i + 1];     OR     a[i + 1] = x;
+///            a[i] = tmp;                y = a[i];
+///
+///   The latter case is safe because later checks guarantuee that there can't
+///   be a cycle through a phi node (that is, we check that "x" and "y" is not
+///   the same variable: a header phi can only be an induction or a reduction, a
+///   reduction can't have a memory sink, an induction can't have a memory
+///   source). This is important and must not be violated (or we have to
+///   resort to checking for cycles through memory).
+///
+///  * A positive constant distance assuming program order that is bigger
+///    than the biggest memory access.
+///
+///     tmp = a[i]        OR              b[i] = x
+///     a[i+2] = tmp                      y = b[i+2];
+///
+///     Safe distance: 2 x sizeof(a[0]), and 2 x sizeof(b[0]), respectively.
+///
+///  * Zero distances and all accesses have the same size.
+///
+class MemoryDepChecker {
+public:
+  typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
+  typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
+  /// \brief Set of potential dependent memory accesses.
+  typedef EquivalenceClasses<MemAccessInfo> DepCandidates;
+
+  /// \brief Dependece between memory access instructions.
+  struct Dependence {
+    /// \brief The type of the dependence.
+    enum DepType {
+      // No dependence.
+      NoDep,
+      // We couldn't determine the direction or the distance.
+      Unknown,
+      // Lexically forward.
+      Forward,
+      // Forward, but if vectorized, is likely to prevent store-to-load
+      // forwarding.
+      ForwardButPreventsForwarding,
+      // Lexically backward.
+      Backward,
+      // Backward, but the distance allows a vectorization factor of
+      // MaxSafeDepDistBytes.
+      BackwardVectorizable,
+      // Same, but may prevent store-to-load forwarding.
+      BackwardVectorizableButPreventsForwarding
+    };
+
+    /// \brief String version of the types.
+    static const char *DepName[];
+
+    /// \brief Index of the source of the dependence in the InstMap vector.
+    unsigned Source;
+    /// \brief Index of the destination of the dependence in the InstMap vector.
+    unsigned Destination;
+    /// \brief The type of the dependence.
+    DepType Type;
+
+    Dependence(unsigned Source, unsigned Destination, DepType Type)
+        : Source(Source), Destination(Destination), Type(Type) {}
+
+    /// \brief Dependence types that don't prevent vectorization.
+    static bool isSafeForVectorization(DepType Type);
+
+    /// \brief Dependence types that can be queried from the analysis.
+    static bool isInterestingDependence(DepType Type);
+
+    /// \brief Lexically backward dependence types.
+    bool isPossiblyBackward() const;
+
+    /// \brief Print the dependence.  \p Instr is used to map the instruction
+    /// indices to instructions.
+    void print(raw_ostream &OS, unsigned Depth,
+               const SmallVectorImpl<Instruction *> &Instrs) const;
+  };
+
+  MemoryDepChecker(ScalarEvolution *Se, const Loop *L)
+      : SE(Se), InnermostLoop(L), AccessIdx(0),
+        ShouldRetryWithRuntimeCheck(false), SafeForVectorization(true),
+        RecordInterestingDependences(true) {}
+
+  /// \brief Register the location (instructions are given increasing numbers)
+  /// of a write access.
+  void addAccess(StoreInst *SI) {
+    Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
+    Accesses[MemAccessInfo(Ptr, true)].push_back(AccessIdx);
+    InstMap.push_back(SI);
+    ++AccessIdx;
+  }
+
+  /// \brief Register the location (instructions are given increasing numbers)
+  /// of a write access.
+  void addAccess(LoadInst *LI) {
+    Value *Ptr = LI->getPointerOperand();
+    Accesses[MemAccessInfo(Ptr, false)].push_back(AccessIdx);
+    InstMap.push_back(LI);
+    ++AccessIdx;
+  }
+
+  /// \brief Check whether the dependencies between the accesses are safe.
+  ///
+  /// Only checks sets with elements in \p CheckDeps.
+  bool areDepsSafe(DepCandidates &AccessSets, MemAccessInfoSet &CheckDeps,
+                   const ValueToValueMap &Strides);
+
+  /// \brief No memory dependence was encountered that would inhibit
+  /// vectorization.
+  bool isSafeForVectorization() const { return SafeForVectorization; }
+
+  /// \brief The maximum number of bytes of a vector register we can vectorize
+  /// the accesses safely with.
+  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return MaxSafeDepDistBytes; }
+
+  /// \brief In same cases when the dependency check fails we can still
+  /// vectorize the loop with a dynamic array access check.
+  bool shouldRetryWithRuntimeCheck() { return ShouldRetryWithRuntimeCheck; }
+
+  /// \brief Returns the interesting dependences.  If null is returned we
+  /// exceeded the MaxInterestingDependence threshold and this information is
+  /// not available.
+  const SmallVectorImpl<Dependence> *getInterestingDependences() const {
+    return RecordInterestingDependences ? &InterestingDependences : nullptr;
+  }
+
+  void clearInterestingDependences() { InterestingDependences.clear(); }
+
+  /// \brief The vector of memory access instructions.  The indices are used as
+  /// instruction identifiers in the Dependence class.
+  const SmallVectorImpl<Instruction *> &getMemoryInstructions() const {
+    return InstMap;
+  }
+
+  /// \brief Find the set of instructions that read or write via \p Ptr.
+  SmallVector<Instruction *, 4> getInstructionsForAccess(Value *Ptr,
+                                                         bool isWrite) const;
+
+private:
+  ScalarEvolution *SE;
+  const Loop *InnermostLoop;
+
+  /// \brief Maps access locations (ptr, read/write) to program order.
+  DenseMap<MemAccessInfo, std::vector<unsigned> > Accesses;
+
+  /// \brief Memory access instructions in program order.
+  SmallVector<Instruction *, 16> InstMap;
+
+  /// \brief The program order index to be used for the next instruction.
+  unsigned AccessIdx;
+
+  // We can access this many bytes in parallel safely.
+  unsigned MaxSafeDepDistBytes;
+
+  /// \brief If we see a non-constant dependence distance we can still try to
+  /// vectorize this loop with runtime checks.
+  bool ShouldRetryWithRuntimeCheck;
+
+  /// \brief No memory dependence was encountered that would inhibit
+  /// vectorization.
+  bool SafeForVectorization;
+
+  //// \brief True if InterestingDependences reflects the dependences in the
+  //// loop.  If false we exceeded MaxInterestingDependence and
+  //// InterestingDependences is invalid.
+  bool RecordInterestingDependences;
+
+  /// \brief Interesting memory dependences collected during the analysis as
+  /// defined by isInterestingDependence.  Only valid if
+  /// RecordInterestingDependences is true.
+  SmallVector<Dependence, 8> InterestingDependences;
+
+  /// \brief Check whether there is a plausible dependence between the two
+  /// accesses.
+  ///
+  /// Access \p A must happen before \p B in program order. The two indices
+  /// identify the index into the program order map.
+  ///
+  /// This function checks  whether there is a plausible dependence (or the
+  /// absence of such can't be proved) between the two accesses. If there is a
+  /// plausible dependence but the dependence distance is bigger than one
+  /// element access it records this distance in \p MaxSafeDepDistBytes (if this
+  /// distance is smaller than any other distance encountered so far).
+  /// Otherwise, this function returns true signaling a possible dependence.
+  Dependence::DepType isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
+                                  const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
+                                  const ValueToValueMap &Strides);
+
+  /// \brief Check whether the data dependence could prevent store-load
+  /// forwarding.
+  bool couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance, unsigned TypeByteSize);
+};
+
+/// \brief Holds information about the memory runtime legality checks to verify
+/// that a group of pointers do not overlap.
+class RuntimePointerChecking {
+public:
+  struct PointerInfo {
+    /// Holds the pointer value that we need to check.
+    TrackingVH<Value> PointerValue;
+    /// Holds the pointer value at the beginning of the loop.
+    const SCEV *Start;
+    /// Holds the pointer value at the end of the loop.
+    const SCEV *End;
+    /// Holds the information if this pointer is used for writing to memory.
+    bool IsWritePtr;
+    /// Holds the id of the set of pointers that could be dependent because of a
+    /// shared underlying object.
+    unsigned DependencySetId;
+    /// Holds the id of the disjoint alias set to which this pointer belongs.
+    unsigned AliasSetId;
+    /// SCEV for the access.
+    const SCEV *Expr;
+
+    PointerInfo(Value *PointerValue, const SCEV *Start, const SCEV *End,
+                bool IsWritePtr, unsigned DependencySetId, unsigned AliasSetId,
+                const SCEV *Expr)
+        : PointerValue(PointerValue), Start(Start), End(End),
+          IsWritePtr(IsWritePtr), DependencySetId(DependencySetId),
+          AliasSetId(AliasSetId), Expr(Expr) {}
+  };
+
+  RuntimePointerChecking(ScalarEvolution *SE) : Need(false), SE(SE) {}
+
+  /// Reset the state of the pointer runtime information.
+  void reset() {
+    Need = false;
+    Pointers.clear();
+    Checks.clear();
+  }
+
+  /// Insert a pointer and calculate the start and end SCEVs.
+  void insert(Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr, unsigned DepSetId,
+              unsigned ASId, const ValueToValueMap &Strides);
+
+  /// \brief No run-time memory checking is necessary.
+  bool empty() const { return Pointers.empty(); }
+
+  /// A grouping of pointers. A single memcheck is required between
+  /// two groups.
+  struct CheckingPtrGroup {
+    /// \brief Create a new pointer checking group containing a single
+    /// pointer, with index \p Index in RtCheck.
+    CheckingPtrGroup(unsigned Index, RuntimePointerChecking &RtCheck)
+        : RtCheck(RtCheck), High(RtCheck.Pointers[Index].End),
+          Low(RtCheck.Pointers[Index].Start) {
+      Members.push_back(Index);
+    }
+
+    /// \brief Tries to add the pointer recorded in RtCheck at index
+    /// \p Index to this pointer checking group. We can only add a pointer
+    /// to a checking group if we will still be able to get
+    /// the upper and lower bounds of the check. Returns true in case
+    /// of success, false otherwise.
+    bool addPointer(unsigned Index);
+
+    /// Constitutes the context of this pointer checking group. For each
+    /// pointer that is a member of this group we will retain the index
+    /// at which it appears in RtCheck.
+    RuntimePointerChecking &RtCheck;
+    /// The SCEV expression which represents the upper bound of all the
+    /// pointers in this group.
+    const SCEV *High;
+    /// The SCEV expression which represents the lower bound of all the
+    /// pointers in this group.
+    const SCEV *Low;
+    /// Indices of all the pointers that constitute this grouping.
+    SmallVector<unsigned, 2> Members;
+  };
+
+  /// \brief A memcheck which made up of a pair of grouped pointers.
+  ///
+  /// These *have* to be const for now, since checks are generated from
+  /// CheckingPtrGroups in LAI::addRuntimeCheck which is a const member
+  /// function.  FIXME: once check-generation is moved inside this class (after
+  /// the PtrPartition hack is removed), we could drop const.
+  typedef std::pair<const CheckingPtrGroup *, const CheckingPtrGroup *>
+      PointerCheck;
+
+  /// \brief Generate the checks and store it.  This also performs the grouping
+  /// of pointers to reduce the number of memchecks necessary.
+  void generateChecks(MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands,
+                      bool UseDependencies);
+
+  /// \brief Returns the checks that generateChecks created.
+  const SmallVectorImpl<PointerCheck> &getChecks() const { return Checks; }
+
+  /// \brief Decide if we need to add a check between two groups of pointers,
+  /// according to needsChecking.
+  bool needsChecking(const CheckingPtrGroup &M, const CheckingPtrGroup &N,
+                     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const;
+
+  /// \brief Returns the number of run-time checks required according to
+  /// needsChecking.
+  unsigned getNumberOfChecks() const { return Checks.size(); }
+
+  /// \brief Print the list run-time memory checks necessary.
+  void print(raw_ostream &OS, unsigned Depth = 0) const;
+
+  /// Print \p Checks.
+  void printChecks(raw_ostream &OS, const SmallVectorImpl<PointerCheck> &Checks,
+                   unsigned Depth = 0) const;
+
+  /// This flag indicates if we need to add the runtime check.
+  bool Need;
+
+  /// Information about the pointers that may require checking.
+  SmallVector<PointerInfo, 2> Pointers;
+
+  /// Holds a partitioning of pointers into "check groups".
+  SmallVector<CheckingPtrGroup, 2> CheckingGroups;
+
+  /// \brief Check if pointers are in the same partition
+  ///
+  /// \p PtrToPartition contains the partition number for pointers (-1 if the
+  /// pointer belongs to multiple partitions).
+  static bool
+  arePointersInSamePartition(const SmallVectorImpl<int> &PtrToPartition,
+                             unsigned PtrIdx1, unsigned PtrIdx2);
+
+  /// \brief Decide whether we need to issue a run-time check for pointer at
+  /// index \p I and \p J to prove their independence.
+  ///
+  /// If \p PtrPartition is set, it contains the partition number for
+  /// pointers (-1 if the pointer belongs to multiple partitions).  In this
+  /// case omit checks between pointers belonging to the same partition.
+  bool needsChecking(unsigned I, unsigned J,
+                     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition = nullptr) const;
+
+private:
+  /// \brief Groups pointers such that a single memcheck is required
+  /// between two different groups. This will clear the CheckingGroups vector
+  /// and re-compute it. We will only group dependecies if \p UseDependencies
+  /// is true, otherwise we will create a separate group for each pointer.
+  void groupChecks(MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands,
+                   bool UseDependencies);
+
+  /// Generate the checks and return them.
+  ///
+  /// \p PtrToPartition contains the partition number for pointers.  If passed,
+  /// omit checks between pointers belonging to the same partition.  Partition
+  /// number -1 means that the pointer is used in multiple partitions.  In this
+  /// case we can't safely omit the check.
+  SmallVector<PointerCheck, 4>
+  generateChecks(const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition = nullptr) const;
+
+  /// Holds a pointer to the ScalarEvolution analysis.
+  ScalarEvolution *SE;
+
+  /// \brief Set of run-time checks required to establish independence of
+  /// otherwise may-aliasing pointers in the loop.
+  SmallVector<PointerCheck, 4> Checks;
 };
 
 /// \brief Drive the analysis of memory accesses in the loop
@@ -95,61 +469,24 @@ struct VectorizerParams {
 /// RuntimePointerCheck class.
 class LoopAccessInfo {
 public:
-  /// This struct holds information about the memory runtime legality check that
-  /// a group of pointers do not overlap.
-  struct RuntimePointerCheck {
-    RuntimePointerCheck() : Need(false) {}
-
-    /// Reset the state of the pointer runtime information.
-    void reset() {
-      Need = false;
-      Pointers.clear();
-      Starts.clear();
-      Ends.clear();
-      IsWritePtr.clear();
-      DependencySetId.clear();
-      AliasSetId.clear();
-    }
-
-    /// Insert a pointer and calculate the start and end SCEVs.
-    void insert(ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr,
-                unsigned DepSetId, unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides);
-
-    /// \brief Decide whether we need to issue a run-time check for pointer at
-    /// index \p I and \p J to prove their independence.
-    bool needsChecking(unsigned I, unsigned J) const;
-
-    /// This flag indicates if we need to add the runtime check.
-    bool Need;
-    /// Holds the pointers that we need to check.
-    SmallVector<TrackingVH<Value>, 2> Pointers;
-    /// Holds the pointer value at the beginning of the loop.
-    SmallVector<const SCEV*, 2> Starts;
-    /// Holds the pointer value at the end of the loop.
-    SmallVector<const SCEV*, 2> Ends;
-    /// Holds the information if this pointer is used for writing to memory.
-    SmallVector<bool, 2> IsWritePtr;
-    /// Holds the id of the set of pointers that could be dependent because of a
-    /// shared underlying object.
-    SmallVector<unsigned, 2> DependencySetId;
-    /// Holds the id of the disjoint alias set to which this pointer belongs.
-    SmallVector<unsigned, 2> AliasSetId;
-  };
-
-  LoopAccessInfo(Loop *L, ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL,
+  LoopAccessInfo(Loop *L, ScalarEvolution *SE, const DataLayout &DL,
                  const TargetLibraryInfo *TLI, AliasAnalysis *AA,
-                 DominatorTree *DT) :
-      TheLoop(L), SE(SE), DL(DL), TLI(TLI), AA(AA), DT(DT), NumLoads(0),
-      NumStores(0), MaxSafeDepDistBytes(-1U), CanVecMem(false) {}
-
-  /// \brief Analyze the loop.  Replaces symbolic strides using Strides.
-  void analyzeLoop(ValueToValueMap &Strides);
+                 DominatorTree *DT, LoopInfo *LI,
+                 const ValueToValueMap &Strides);
 
   /// Return true we can analyze the memory accesses in the loop and there are
   /// no memory dependence cycles.
-  bool canVectorizeMemory() { return CanVecMem; }
+  bool canVectorizeMemory() const { return CanVecMem; }
+
+  const RuntimePointerChecking *getRuntimePointerChecking() const {
+    return &PtrRtChecking;
+  }
 
-  RuntimePointerCheck *getRuntimePointerCheck() { return &PtrRtCheck; }
+  /// \brief Number of memchecks required to prove independence of otherwise
+  /// may-alias pointers.
+  unsigned getNumRuntimePointerChecks() const {
+    return PtrRtChecking.getNumberOfChecks();
+  }
 
   /// Return true if the block BB needs to be predicated in order for the loop
   /// to be vectorized.
@@ -157,7 +494,7 @@ public:
                                     DominatorTree *DT);
 
   /// Returns true if the value V is uniform within the loop.
-  bool isUniform(Value *V);
+  bool isUniform(Value *V) const;
 
   unsigned getMaxSafeDepDistBytes() const { return MaxSafeDepDistBytes; }
   unsigned getNumStores() const { return NumStores; }
@@ -168,24 +505,74 @@ public:
   /// Returns a pair of instructions where the first element is the first
   /// instruction generated in possibly a sequence of instructions and the
   /// second value is the final comparator value or NULL if no check is needed.
-  std::pair<Instruction *, Instruction *> addRuntimeCheck(Instruction *Loc);
+  std::pair<Instruction *, Instruction *>
+  addRuntimeCheck(Instruction *Loc) const;
+
+  /// \brief Generete the instructions for the checks in \p PointerChecks.
+  ///
+  /// Returns a pair of instructions where the first element is the first
+  /// instruction generated in possibly a sequence of instructions and the
+  /// second value is the final comparator value or NULL if no check is needed.
+  std::pair<Instruction *, Instruction *>
+  addRuntimeCheck(Instruction *Loc,
+                  const SmallVectorImpl<RuntimePointerChecking::PointerCheck>
+                      &PointerChecks) const;
 
   /// \brief The diagnostics report generated for the analysis.  E.g. why we
   /// couldn't analyze the loop.
-  Optional<VectorizationReport> &getReport() { return Report; }
+  const Optional<LoopAccessReport> &getReport() const { return Report; }
+
+  /// \brief the Memory Dependence Checker which can determine the
+  /// loop-independent and loop-carried dependences between memory accesses.
+  const MemoryDepChecker &getDepChecker() const { return DepChecker; }
+
+  /// \brief Return the list of instructions that use \p Ptr to read or write
+  /// memory.
+  SmallVector<Instruction *, 4> getInstructionsForAccess(Value *Ptr,
+                                                         bool isWrite) const {
+    return DepChecker.getInstructionsForAccess(Ptr, isWrite);
+  }
+
+  /// \brief Print the information about the memory accesses in the loop.
+  void print(raw_ostream &OS, unsigned Depth = 0) const;
+
+  /// \brief Used to ensure that if the analysis was run with speculating the
+  /// value of symbolic strides, the client queries it with the same assumption.
+  /// Only used in DEBUG build but we don't want NDEBUG-dependent ABI.
+  unsigned NumSymbolicStrides;
+
+  /// \brief Checks existence of store to invariant address inside loop.
+  /// If the loop has any store to invariant address, then it returns true,
+  /// else returns false.
+  bool hasStoreToLoopInvariantAddress() const {
+    return StoreToLoopInvariantAddress;
+  }
 
 private:
-  void emitAnalysis(VectorizationReport &Message);
+  /// \brief Analyze the loop.  Substitute symbolic strides using Strides.
+  void analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides);
+
+  /// \brief Check if the structure of the loop allows it to be analyzed by this
+  /// pass.
+  bool canAnalyzeLoop();
+
+  void emitAnalysis(LoopAccessReport &Message);
 
   /// We need to check that all of the pointers in this list are disjoint
   /// at runtime.
-  RuntimePointerCheck PtrRtCheck;
+  RuntimePointerChecking PtrRtChecking;
+
+  /// \brief the Memory Dependence Checker which can determine the
+  /// loop-independent and loop-carried dependences between memory accesses.
+  MemoryDepChecker DepChecker;
+
   Loop *TheLoop;
   ScalarEvolution *SE;
-  const DataLayout *DL;
+  const DataLayout &DL;
   const TargetLibraryInfo *TLI;
   AliasAnalysis *AA;
   DominatorTree *DT;
+  LoopInfo *LI;
 
   unsigned NumLoads;
   unsigned NumStores;
@@ -195,9 +582,13 @@ private:
   /// \brief Cache the result of analyzeLoop.
   bool CanVecMem;
 
+  /// \brief Indicator for storing to uniform addresses.
+  /// If a loop has write to a loop invariant address then it should be true.
+  bool StoreToLoopInvariantAddress;
+
   /// \brief The diagnostics report generated for the analysis.  E.g. why we
   /// couldn't analyze the loop.
-  Optional<VectorizationReport> Report;
+  Optional<LoopAccessReport> Report;
 };
 
 Value *stripIntegerCast(Value *V);
@@ -209,9 +600,60 @@ Value *stripIntegerCast(Value *V);
 /// Ptr.  \p PtrToStride provides the mapping between the pointer value and its
 /// stride as collected by LoopVectorizationLegality::collectStridedAccess.
 const SCEV *replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
-                                      ValueToValueMap &PtrToStride,
+                                      const ValueToValueMap &PtrToStride,
                                       Value *Ptr, Value *OrigPtr = nullptr);
 
+/// \brief Check the stride of the pointer and ensure that it does not wrap in
+/// the address space.
+int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
+                 const ValueToValueMap &StridesMap);
+
+/// \brief This analysis provides dependence information for the memory accesses
+/// of a loop.
+///
+/// It runs the analysis for a loop on demand.  This can be initiated by
+/// querying the loop access info via LAA::getInfo.  getInfo return a
+/// LoopAccessInfo object.  See this class for the specifics of what information
+/// is provided.
+class LoopAccessAnalysis : public FunctionPass {
+public:
+  static char ID;
+
+  LoopAccessAnalysis() : FunctionPass(ID) {
+    initializeLoopAccessAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  bool runOnFunction(Function &F) override;
+
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
+
+  /// \brief Query the result of the loop access information for the loop \p L.
+  ///
+  /// If the client speculates (and then issues run-time checks) for the values
+  /// of symbolic strides, \p Strides provides the mapping (see
+  /// replaceSymbolicStrideSCEV).  If there is no cached result available run
+  /// the analysis.
+  const LoopAccessInfo &getInfo(Loop *L, const ValueToValueMap &Strides);
+
+  void releaseMemory() override {
+    // Invalidate the cache when the pass is freed.
+    LoopAccessInfoMap.clear();
+  }
+
+  /// \brief Print the result of the analysis when invoked with -analyze.
+  void print(raw_ostream &OS, const Module *M = nullptr) const override;
+
+private:
+  /// \brief The cache.
+  DenseMap<Loop *, std::unique_ptr<LoopAccessInfo>> LoopAccessInfoMap;
+
+  // The used analysis passes.
+  ScalarEvolution *SE;
+  const TargetLibraryInfo *TLI;
+  AliasAnalysis *AA;
+  DominatorTree *DT;
+  LoopInfo *LI;
+};
 } // End llvm namespace
 
 #endif