LoopInfo: Simplify ownership of Loop objects
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / LoopInfo.h
index f034e6dbe7fc41e80632a55c76c000561ecf85b5..a2bd6574e615b585ab5a0a350d76e0df7752bf22 100644 (file)
 //  * whether or not a particular block branches out of the loop
 //  * the successor blocks of the loop
 //  * the loop depth
-//  * the trip count
 //  * etc...
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef LLVM_ANALYSIS_LOOP_INFO_H
-#define LLVM_ANALYSIS_LOOP_INFO_H
+#ifndef LLVM_ANALYSIS_LOOPINFO_H
+#define LLVM_ANALYSIS_LOOPINFO_H
 
-#include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
+#include "llvm/IR/Instruction.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/Pass.h"
 #include <algorithm>
 
 namespace llvm {
 
-template<typename T>
-static void RemoveFromVector(std::vector<T*> &V, T *N) {
-  typename std::vector<T*>::iterator I = std::find(V.begin(), V.end(), N);
-  assert(I != V.end() && "N is not in this list!");
-  V.erase(I);
-}
+// FIXME: Replace this brittle forward declaration with the include of the new
+// PassManager.h when doing so doesn't break the PassManagerBuilder.
+template <typename IRUnitT> class AnalysisManager;
+class PreservedAnalyses;
 
 class DominatorTree;
 class LoopInfo;
 class Loop;
+class MDNode;
+class PHINode;
+class raw_ostream;
+template<class N> class DominatorTreeBase;
 template<class N, class M> class LoopInfoBase;
 template<class N, class M> class LoopBase;
 
@@ -69,13 +71,17 @@ class LoopBase {
   // Blocks - The list of blocks in this loop.  First entry is the header node.
   std::vector<BlockT*> Blocks;
 
-  // DO NOT IMPLEMENT
-  LoopBase(const LoopBase<BlockT, LoopT> &);
-  // DO NOT IMPLEMENT
-  const LoopBase<BlockT, LoopT>&operator=(const LoopBase<BlockT, LoopT> &);
+  SmallPtrSet<const BlockT*, 8> DenseBlockSet;
+
+  /// Indicator that this loop is no longer a valid loop.
+  bool IsInvalid = false;
+
+  LoopBase(const LoopBase<BlockT, LoopT> &) = delete;
+  const LoopBase<BlockT, LoopT>&
+    operator=(const LoopBase<BlockT, LoopT> &) = delete;
 public:
   /// Loop ctor - This creates an empty loop.
-  LoopBase() : ParentLoop(0) {}
+  LoopBase() : ParentLoop(nullptr) {}
   ~LoopBase() {
     for (size_t i = 0, e = SubLoops.size(); i != e; ++i)
       delete SubLoops[i];
@@ -94,19 +100,22 @@ public:
   BlockT *getHeader() const { return Blocks.front(); }
   LoopT *getParentLoop() const { return ParentLoop; }
 
+  /// setParentLoop is a raw interface for bypassing addChildLoop.
+  void setParentLoop(LoopT *L) { ParentLoop = L; }
+
   /// contains - Return true if the specified loop is contained within in
   /// this loop.
   ///
   bool contains(const LoopT *L) const {
     if (L == this) return true;
-    if (L == 0)    return false;
+    if (!L)        return false;
     return contains(L->getParentLoop());
   }
-    
+
   /// contains - Return true if the specified basic block is in this loop.
   ///
   bool contains(const BlockT *BB) const {
-    return std::find(block_begin(), block_end(), BB) != block_end();
+    return DenseBlockSet.count(BB);
   }
 
   /// contains - Return true if the specified instruction is in this loop.
@@ -119,9 +128,14 @@ public:
   /// iterator/begin/end - Return the loops contained entirely within this loop.
   ///
   const std::vector<LoopT *> &getSubLoops() const { return SubLoops; }
+  std::vector<LoopT *> &getSubLoopsVector() { return SubLoops; }
   typedef typename std::vector<LoopT *>::const_iterator iterator;
+  typedef typename std::vector<LoopT *>::const_reverse_iterator
+    reverse_iterator;
   iterator begin() const { return SubLoops.begin(); }
   iterator end() const { return SubLoops.end(); }
+  reverse_iterator rbegin() const { return SubLoops.rbegin(); }
+  reverse_iterator rend() const { return SubLoops.rend(); }
   bool empty() const { return SubLoops.empty(); }
 
   /// getBlocks - Get a list of the basic blocks which make up this loop.
@@ -130,15 +144,29 @@ public:
   typedef typename std::vector<BlockT*>::const_iterator block_iterator;
   block_iterator block_begin() const { return Blocks.begin(); }
   block_iterator block_end() const { return Blocks.end(); }
+  inline iterator_range<block_iterator> blocks() const {
+    return make_range(block_begin(), block_end());
+  }
+
+  /// getNumBlocks - Get the number of blocks in this loop in constant time.
+  unsigned getNumBlocks() const {
+    return Blocks.size();
+  }
+
+  /// Invalidate the loop, indicating that it is no longer a loop.
+  void invalidate() { IsInvalid = true; }
+
+  /// Return true if this loop is no longer valid.
+  bool isInvalid() { return IsInvalid; }
 
   /// isLoopExiting - True if terminator in the block can branch to another
   /// block that is outside of the current loop.
   ///
   bool isLoopExiting(const BlockT *BB) const {
-    typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
+    typedef GraphTraits<const BlockT*> BlockTraits;
     for (typename BlockTraits::ChildIteratorType SI =
-         BlockTraits::child_begin(const_cast<BlockT*>(BB)),
-         SE = BlockTraits::child_end(const_cast<BlockT*>(BB)); SI != SE; ++SI) {
+         BlockTraits::child_begin(BB),
+         SE = BlockTraits::child_end(BB); SI != SE; ++SI) {
       if (!contains(*SI))
         return true;
     }
@@ -153,8 +181,8 @@ public:
 
     typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
     for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType I =
-         InvBlockTraits::child_begin(const_cast<BlockT*>(H)),
-         E = InvBlockTraits::child_end(const_cast<BlockT*>(H)); I != E; ++I)
+         InvBlockTraits::child_begin(H),
+         E = InvBlockTraits::child_end(H); I != E; ++I)
       if (contains(*I))
         ++NumBackEdges;
 
@@ -173,83 +201,26 @@ public:
   /// outside of the loop.  These are the blocks _inside of the current loop_
   /// which branch out.  The returned list is always unique.
   ///
-  void getExitingBlocks(SmallVectorImpl<BlockT *> &ExitingBlocks) const {
-    // Sort the blocks vector so that we can use binary search to do quick
-    // lookups.
-    SmallVector<BlockT*, 128> LoopBBs(block_begin(), block_end());
-    std::sort(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end());
-
-    typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI)
-      for (typename BlockTraits::ChildIteratorType I =
-          BlockTraits::child_begin(*BI), E = BlockTraits::child_end(*BI);
-          I != E; ++I)
-        if (!std::binary_search(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end(), *I)) {
-          // Not in current loop? It must be an exit block.
-          ExitingBlocks.push_back(*BI);
-          break;
-        }
-  }
+  void getExitingBlocks(SmallVectorImpl<BlockT *> &ExitingBlocks) const;
 
   /// getExitingBlock - If getExitingBlocks would return exactly one block,
   /// return that block. Otherwise return null.
-  BlockT *getExitingBlock() const {
-    SmallVector<BlockT*, 8> ExitingBlocks;
-    getExitingBlocks(ExitingBlocks);
-    if (ExitingBlocks.size() == 1)
-      return ExitingBlocks[0];
-    return 0;
-  }
+  BlockT *getExitingBlock() const;
 
   /// getExitBlocks - Return all of the successor blocks of this loop.  These
   /// are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
   ///
-  void getExitBlocks(SmallVectorImpl<BlockT*> &ExitBlocks) const {
-    // Sort the blocks vector so that we can use binary search to do quick
-    // lookups.
-    SmallVector<BlockT*, 128> LoopBBs(block_begin(), block_end());
-    std::sort(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end());
-
-    typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI)
-      for (typename BlockTraits::ChildIteratorType I =
-           BlockTraits::child_begin(*BI), E = BlockTraits::child_end(*BI);
-           I != E; ++I)
-        if (!std::binary_search(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end(), *I))
-          // Not in current loop? It must be an exit block.
-          ExitBlocks.push_back(*I);
-  }
+  void getExitBlocks(SmallVectorImpl<BlockT*> &ExitBlocks) const;
 
   /// getExitBlock - If getExitBlocks would return exactly one block,
   /// return that block. Otherwise return null.
-  BlockT *getExitBlock() const {
-    SmallVector<BlockT*, 8> ExitBlocks;
-    getExitBlocks(ExitBlocks);
-    if (ExitBlocks.size() == 1)
-      return ExitBlocks[0];
-    return 0;
-  }
+  BlockT *getExitBlock() const;
 
   /// Edge type.
-  typedef std::pair<BlockT*, BlockT*> Edge;
+  typedef std::pair<const BlockT*, const BlockT*> Edge;
 
   /// getExitEdges - Return all pairs of (_inside_block_,_outside_block_).
-  template <typename EdgeT>
-  void getExitEdges(SmallVectorImpl<EdgeT> &ExitEdges) const {
-    // Sort the blocks vector so that we can use binary search to do quick
-    // lookups.
-    SmallVector<BlockT*, 128> LoopBBs(block_begin(), block_end());
-    array_pod_sort(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end());
-
-    typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI)
-      for (typename BlockTraits::ChildIteratorType I =
-           BlockTraits::child_begin(*BI), E = BlockTraits::child_end(*BI);
-           I != E; ++I)
-        if (!std::binary_search(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end(), *I))
-          // Not in current loop? It must be an exit block.
-          ExitEdges.push_back(EdgeT(*BI, *I));
-  }
+  void getExitEdges(SmallVectorImpl<Edge> &ExitEdges) const;
 
   /// getLoopPreheader - If there is a preheader for this loop, return it.  A
   /// loop has a preheader if there is only one edge to the header of the loop
@@ -258,70 +229,29 @@ public:
   ///
   /// This method returns null if there is no preheader for the loop.
   ///
-  BlockT *getLoopPreheader() const {
-    // Keep track of nodes outside the loop branching to the header...
-    BlockT *Out = getLoopPredecessor();
-    if (!Out) return 0;
-
-    // Make sure there is only one exit out of the preheader.
-    typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    typename BlockTraits::ChildIteratorType SI = BlockTraits::child_begin(Out);
-    ++SI;
-    if (SI != BlockTraits::child_end(Out))
-      return 0;  // Multiple exits from the block, must not be a preheader.
-
-    // The predecessor has exactly one successor, so it is a preheader.
-    return Out;
-  }
+  BlockT *getLoopPreheader() const;
 
   /// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
   /// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
   /// This is less strict that the loop "preheader" concept, which requires
   /// the predecessor to have exactly one successor.
   ///
-  BlockT *getLoopPredecessor() const {
-    // Keep track of nodes outside the loop branching to the header...
-    BlockT *Out = 0;
-
-    // Loop over the predecessors of the header node...
-    BlockT *Header = getHeader();
-    typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-    typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
-    for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType PI =
-         InvBlockTraits::child_begin(Header),
-         PE = InvBlockTraits::child_end(Header); PI != PE; ++PI) {
-      typename InvBlockTraits::NodeType *N = *PI;
-      if (!contains(N)) {     // If the block is not in the loop...
-        if (Out && Out != N)
-          return 0;             // Multiple predecessors outside the loop
-        Out = N;
-      }
-    }
-
-    // Make sure there is only one exit out of the preheader.
-    assert(Out && "Header of loop has no predecessors from outside loop?");
-    return Out;
-  }
+  BlockT *getLoopPredecessor() const;
 
   /// getLoopLatch - If there is a single latch block for this loop, return it.
   /// A latch block is a block that contains a branch back to the header.
-  BlockT *getLoopLatch() const {
-    BlockT *Header = getHeader();
-    typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
-    typename InvBlockTraits::ChildIteratorType PI =
-                                            InvBlockTraits::child_begin(Header);
-    typename InvBlockTraits::ChildIteratorType PE =
-                                              InvBlockTraits::child_end(Header);
-    BlockT *Latch = 0;
-    for (; PI != PE; ++PI) {
-      typename InvBlockTraits::NodeType *N = *PI;
-      if (contains(N)) {
-        if (Latch) return 0;
-        Latch = N;
-      }
-    }
+  BlockT *getLoopLatch() const;
 
-    return Latch;
+  /// getLoopLatches - Return all loop latch blocks of this loop. A latch block
+  /// is a block that contains a branch back to the header.
+  void getLoopLatches(SmallVectorImpl<BlockT *> &LoopLatches) const {
+    BlockT *H = getHeader();
+    typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
+    for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType I =
+         InvBlockTraits::child_begin(H),
+         E = InvBlockTraits::child_end(H); I != E; ++I)
+      if (contains(*I))
+        LoopLatches.push_back(*I);
   }
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
@@ -340,23 +270,13 @@ public:
   /// the OldChild entry in our children list with NewChild, and updates the
   /// parent pointer of OldChild to be null and the NewChild to be this loop.
   /// This updates the loop depth of the new child.
-  void replaceChildLoopWith(LoopT *OldChild,
-                            LoopT *NewChild) {
-    assert(OldChild->ParentLoop == this && "This loop is already broken!");
-    assert(NewChild->ParentLoop == 0 && "NewChild already has a parent!");
-    typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
-                          std::find(SubLoops.begin(), SubLoops.end(), OldChild);
-    assert(I != SubLoops.end() && "OldChild not in loop!");
-    *I = NewChild;
-    OldChild->ParentLoop = 0;
-    NewChild->ParentLoop = static_cast<LoopT *>(this);
-  }
+  void replaceChildLoopWith(LoopT *OldChild, LoopT *NewChild);
 
   /// addChildLoop - Add the specified loop to be a child of this loop.  This
   /// updates the loop depth of the new child.
   ///
   void addChildLoop(LoopT *NewChild) {
-    assert(NewChild->ParentLoop == 0 && "NewChild already has a parent!");
+    assert(!NewChild->ParentLoop && "NewChild already has a parent!");
     NewChild->ParentLoop = static_cast<LoopT *>(this);
     SubLoops.push_back(NewChild);
   }
@@ -369,7 +289,7 @@ public:
     LoopT *Child = *I;
     assert(Child->ParentLoop == this && "Child is not a child of this loop!");
     SubLoops.erase(SubLoops.begin()+(I-begin()));
-    Child->ParentLoop = 0;
+    Child->ParentLoop = nullptr;
     return Child;
   }
 
@@ -378,6 +298,17 @@ public:
   /// transformations should use addBasicBlockToLoop.
   void addBlockEntry(BlockT *BB) {
     Blocks.push_back(BB);
+    DenseBlockSet.insert(BB);
+  }
+
+  /// reverseBlocks - interface to reverse Blocks[from, end of loop] in this loop
+  void reverseBlock(unsigned from) {
+    std::reverse(Blocks.begin() + from, Blocks.end());
+  }
+
+  /// reserveBlocks- interface to do reserve() for Blocks
+  void reserveBlocks(unsigned size) {
+    Blocks.reserve(size);
   }
 
   /// moveToHeader - This method is used to move BB (which must be part of this
@@ -399,113 +330,26 @@ public:
   /// current loop, updating the Blocks as appropriate.  This does not update
   /// the mapping in the LoopInfo class.
   void removeBlockFromLoop(BlockT *BB) {
-    RemoveFromVector(Blocks, BB);
+    auto I = std::find(Blocks.begin(), Blocks.end(), BB);
+    assert(I != Blocks.end() && "N is not in this list!");
+    Blocks.erase(I);
+
+    DenseBlockSet.erase(BB);
   }
 
   /// verifyLoop - Verify loop structure
-  void verifyLoop() const {
-#ifndef NDEBUG
-    assert(!Blocks.empty() && "Loop header is missing");
-
-    // Sort the blocks vector so that we can use binary search to do quick
-    // lookups.
-    SmallVector<BlockT*, 128> LoopBBs(block_begin(), block_end());
-    std::sort(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end());
-
-    // Check the individual blocks.
-    for (block_iterator I = block_begin(), E = block_end(); I != E; ++I) {
-      BlockT *BB = *I;
-      bool HasInsideLoopSuccs = false;
-      bool HasInsideLoopPreds = false;
-      SmallVector<BlockT *, 2> OutsideLoopPreds;
-
-      typedef GraphTraits<BlockT*> BlockTraits;
-      for (typename BlockTraits::ChildIteratorType SI =
-           BlockTraits::child_begin(BB), SE = BlockTraits::child_end(BB);
-           SI != SE; ++SI)
-        if (std::binary_search(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end(), *SI)) {
-          HasInsideLoopSuccs = true;
-          break;
-        }
-      typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
-      for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType PI =
-           InvBlockTraits::child_begin(BB), PE = InvBlockTraits::child_end(BB);
-           PI != PE; ++PI) {
-        typename InvBlockTraits::NodeType *N = *PI;
-        if (std::binary_search(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end(), N))
-          HasInsideLoopPreds = true;
-        else
-          OutsideLoopPreds.push_back(N);
-      }
-
-      if (BB == getHeader()) {
-        assert(!OutsideLoopPreds.empty() && "Loop is unreachable!");
-      } else if (!OutsideLoopPreds.empty()) {
-        // A non-header loop shouldn't be reachable from outside the loop,
-        // though it is permitted if the predecessor is not itself actually
-        // reachable.
-        BlockT *EntryBB = BB->getParent()->begin();
-        for (df_iterator<BlockT *> NI = df_begin(EntryBB),
-             NE = df_end(EntryBB); NI != NE; ++NI)
-          for (unsigned i = 0, e = OutsideLoopPreds.size(); i != e; ++i)
-            assert(*NI != OutsideLoopPreds[i] &&
-                   "Loop has multiple entry points!");
-      }
-      assert(HasInsideLoopPreds && "Loop block has no in-loop predecessors!");
-      assert(HasInsideLoopSuccs && "Loop block has no in-loop successors!");
-      assert(BB != getHeader()->getParent()->begin() &&
-             "Loop contains function entry block!");
-    }
-
-    // Check the subloops.
-    for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
-      // Each block in each subloop should be contained within this loop.
-      for (block_iterator BI = (*I)->block_begin(), BE = (*I)->block_end();
-           BI != BE; ++BI) {
-        assert(std::binary_search(LoopBBs.begin(), LoopBBs.end(), *BI) &&
-               "Loop does not contain all the blocks of a subloop!");
-      }
-
-    // Check the parent loop pointer.
-    if (ParentLoop) {
-      assert(std::find(ParentLoop->begin(), ParentLoop->end(), this) !=
-               ParentLoop->end() &&
-             "Loop is not a subloop of its parent!");
-    }
-#endif
-  }
+  void verifyLoop() const;
 
   /// verifyLoop - Verify loop structure of this loop and all nested loops.
-  void verifyLoopNest() const {
-    // Verify this loop.
-    verifyLoop();
-    // Verify the subloops.
-    for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
-      (*I)->verifyLoopNest();
-  }
-
-  void print(raw_ostream &OS, unsigned Depth = 0) const {
-    OS.indent(Depth*2) << "Loop at depth " << getLoopDepth()
-       << " containing: ";
-
-    for (unsigned i = 0; i < getBlocks().size(); ++i) {
-      if (i) OS << ",";
-      BlockT *BB = getBlocks()[i];
-      WriteAsOperand(OS, BB, false);
-      if (BB == getHeader())    OS << "<header>";
-      if (BB == getLoopLatch()) OS << "<latch>";
-      if (isLoopExiting(BB))    OS << "<exiting>";
-    }
-    OS << "\n";
+  void verifyLoopNest(DenseSet<const LoopT*> *Loops) const;
 
-    for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
-      (*I)->print(OS, Depth+2);
-  }
+  void print(raw_ostream &OS, unsigned Depth = 0) const;
 
 protected:
   friend class LoopInfoBase<BlockT, LoopT>;
-  explicit LoopBase(BlockT *BB) : ParentLoop(0) {
+  explicit LoopBase(BlockT *BB) : ParentLoop(nullptr) {
     Blocks.push_back(BB);
+    DenseBlockSet.insert(BB);
   }
 };
 
@@ -515,17 +359,20 @@ raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const LoopBase<BlockT, LoopT> &Loop) {
   return OS;
 }
 
+// Implementation in LoopInfoImpl.h
+extern template class LoopBase<BasicBlock, Loop>;
+
 class Loop : public LoopBase<BasicBlock, Loop> {
 public:
   Loop() {}
 
   /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
   ///
-  bool isLoopInvariant(Value *V) const;
+  bool isLoopInvariant(const Value *V) const;
 
   /// hasLoopInvariantOperands - Return true if all the operands of the
-  /// specified instruction are loop invariant. 
-  bool hasLoopInvariantOperands(Instruction *I) const;
+  /// specified instruction are loop invariant.
+  bool hasLoopInvariantOperands(const Instruction *I) const;
 
   /// makeLoopInvariant - If the given value is an instruction inside of the
   /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
@@ -537,7 +384,7 @@ public:
   /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
   ///
   bool makeLoopInvariant(Value *V, bool &Changed,
-                         Instruction *InsertPt = 0) const;
+                         Instruction *InsertPt = nullptr) const;
 
   /// makeLoopInvariant - If the given instruction is inside of the
   /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
@@ -549,7 +396,7 @@ public:
   /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
   ///
   bool makeLoopInvariant(Instruction *I, bool &Changed,
-                         Instruction *InsertPt = 0) const;
+                         Instruction *InsertPt = nullptr) const;
 
   /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
   /// induction variable: an integer recurrence that starts at 0 and increments
@@ -561,50 +408,55 @@ public:
   ///
   PHINode *getCanonicalInductionVariable() const;
 
-  /// getTripCount - Return a loop-invariant LLVM value indicating the number of
-  /// times the loop will be executed.  Note that this means that the backedge
-  /// of the loop executes N-1 times.  If the trip-count cannot be determined,
-  /// this returns null.
-  ///
-  /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a form that this
-  /// function easily understands.
-  ///
-  Value *getTripCount() const;
-
-  /// getSmallConstantTripCount - Returns the trip count of this loop as a
-  /// normal unsigned value, if possible. Returns 0 if the trip count is unknown
-  /// of not constant. Will also return 0 if the trip count is very large
-  /// (>= 2^32)
-  ///
-  /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a form that this
-  /// function easily understands.
-  ///
-  unsigned getSmallConstantTripCount() const;
-
-  /// getSmallConstantTripMultiple - Returns the largest constant divisor of the
-  /// trip count of this loop as a normal unsigned value, if possible. This
-  /// means that the actual trip count is always a multiple of the returned
-  /// value (don't forget the trip count could very well be zero as well!).
-  ///
-  /// Returns 1 if the trip count is unknown or not guaranteed to be the
-  /// multiple of a constant (which is also the case if the trip count is simply
-  /// constant, use getSmallConstantTripCount for that case), Will also return 1
-  /// if the trip count is very large (>= 2^32).
-  unsigned getSmallConstantTripMultiple() const;
-
   /// isLCSSAForm - Return true if the Loop is in LCSSA form
   bool isLCSSAForm(DominatorTree &DT) const;
 
+  /// \brief Return true if this Loop and all inner subloops are in LCSSA form.
+  bool isRecursivelyLCSSAForm(DominatorTree &DT) const;
+
   /// isLoopSimplifyForm - Return true if the Loop is in the form that
   /// the LoopSimplify form transforms loops to, which is sometimes called
   /// normal form.
   bool isLoopSimplifyForm() const;
 
+  /// isSafeToClone - Return true if the loop body is safe to clone in practice.
+  bool isSafeToClone() const;
+
+  /// Returns true if the loop is annotated parallel.
+  ///
+  /// A parallel loop can be assumed to not contain any dependencies between
+  /// iterations by the compiler. That is, any loop-carried dependency checking
+  /// can be skipped completely when parallelizing the loop on the target
+  /// machine. Thus, if the parallel loop information originates from the
+  /// programmer, e.g. via the OpenMP parallel for pragma, it is the
+  /// programmer's responsibility to ensure there are no loop-carried
+  /// dependencies. The final execution order of the instructions across
+  /// iterations is not guaranteed, thus, the end result might or might not
+  /// implement actual concurrent execution of instructions across multiple
+  /// iterations.
+  bool isAnnotatedParallel() const;
+
+  /// Return the llvm.loop loop id metadata node for this loop if it is present.
+  ///
+  /// If this loop contains the same llvm.loop metadata on each branch to the
+  /// header then the node is returned. If any latch instruction does not
+  /// contain llvm.loop or or if multiple latches contain different nodes then
+  /// 0 is returned.
+  MDNode *getLoopID() const;
+  /// Set the llvm.loop loop id metadata for this loop.
+  ///
+  /// The LoopID metadata node will be added to each terminator instruction in
+  /// the loop that branches to the loop header.
+  ///
+  /// The LoopID metadata node should have one or more operands and the first
+  /// operand should should be the node itself.
+  void setLoopID(MDNode *LoopID) const;
+
   /// hasDedicatedExits - Return true if no exit block for the loop
   /// has a predecessor that is outside the loop.
   bool hasDedicatedExits() const;
 
-  /// getUniqueExitBlocks - Return all unique successor blocks of this loop. 
+  /// getUniqueExitBlocks - Return all unique successor blocks of this loop.
   /// These are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
   /// This assumes that loop exits are in canonical form.
   ///
@@ -615,7 +467,29 @@ public:
   BasicBlock *getUniqueExitBlock() const;
 
   void dump() const;
-  
+
+  /// \brief Return the debug location of the start of this loop.
+  /// This looks for a BB terminating instruction with a known debug
+  /// location by looking at the preheader and header blocks. If it
+  /// cannot find a terminating instruction with location information,
+  /// it returns an unknown location.
+  DebugLoc getStartLoc() const {
+    BasicBlock *HeadBB;
+
+    // Try the pre-header first.
+    if ((HeadBB = getLoopPreheader()) != nullptr)
+      if (DebugLoc DL = HeadBB->getTerminator()->getDebugLoc())
+        return DL;
+
+    // If we have no pre-header or there are no instructions with debug
+    // info in it, try the header.
+    HeadBB = getHeader();
+    if (HeadBB)
+      return HeadBB->getTerminator()->getDebugLoc();
+
+    return DebugLoc();
+  }
+
 private:
   friend class LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
   explicit Loop(BasicBlock *BB) : LoopBase<BasicBlock, Loop>(BB) {}
@@ -629,48 +503,69 @@ private:
 template<class BlockT, class LoopT>
 class LoopInfoBase {
   // BBMap - Mapping of basic blocks to the inner most loop they occur in
-  std::map<BlockT *, LoopT *> BBMap;
+  DenseMap<const BlockT *, LoopT *> BBMap;
   std::vector<LoopT *> TopLevelLoops;
+  std::vector<LoopT *> RemovedLoops;
+
   friend class LoopBase<BlockT, LoopT>;
+  friend class LoopInfo;
 
-  void operator=(const LoopInfoBase &); // do not implement
-  LoopInfoBase(const LoopInfo &);       // do not implement
+  void operator=(const LoopInfoBase &) = delete;
+  LoopInfoBase(const LoopInfoBase &) = delete;
 public:
   LoopInfoBase() { }
   ~LoopInfoBase() { releaseMemory(); }
-  
+
+  LoopInfoBase(LoopInfoBase &&Arg)
+      : BBMap(std::move(Arg.BBMap)),
+        TopLevelLoops(std::move(Arg.TopLevelLoops)) {
+    // We have to clear the arguments top level loops as we've taken ownership.
+    Arg.TopLevelLoops.clear();
+  }
+  LoopInfoBase &operator=(LoopInfoBase &&RHS) {
+    BBMap = std::move(RHS.BBMap);
+
+    for (auto *L : TopLevelLoops)
+      delete L;
+    TopLevelLoops = std::move(RHS.TopLevelLoops);
+    RHS.TopLevelLoops.clear();
+    return *this;
+  }
+
   void releaseMemory() {
-    for (typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
-         TopLevelLoops.begin(), E = TopLevelLoops.end(); I != E; ++I)
-      delete *I;   // Delete all of the loops...
+    BBMap.clear();
 
-    BBMap.clear();                           // Reset internal state of analysis
+    for (auto *L : TopLevelLoops)
+      delete L;
     TopLevelLoops.clear();
+    for (auto *L : RemovedLoops)
+      delete L;
+    RemovedLoops.clear();
   }
-  
+
   /// iterator/begin/end - The interface to the top-level loops in the current
   /// function.
   ///
   typedef typename std::vector<LoopT *>::const_iterator iterator;
+  typedef typename std::vector<LoopT *>::const_reverse_iterator
+    reverse_iterator;
   iterator begin() const { return TopLevelLoops.begin(); }
   iterator end() const { return TopLevelLoops.end(); }
+  reverse_iterator rbegin() const { return TopLevelLoops.rbegin(); }
+  reverse_iterator rend() const { return TopLevelLoops.rend(); }
   bool empty() const { return TopLevelLoops.empty(); }
-  
+
   /// getLoopFor - Return the inner most loop that BB lives in.  If a basic
   /// block is in no loop (for example the entry node), null is returned.
   ///
-  LoopT *getLoopFor(const BlockT *BB) const {
-    typename std::map<BlockT *, LoopT *>::const_iterator I=
-      BBMap.find(const_cast<BlockT*>(BB));
-    return I != BBMap.end() ? I->second : 0;
-  }
-  
+  LoopT *getLoopFor(const BlockT *BB) const { return BBMap.lookup(BB); }
+
   /// operator[] - same as getLoopFor...
   ///
   const LoopT *operator[](const BlockT *BB) const {
     return getLoopFor(BB);
   }
-  
+
   /// getLoopDepth - Return the loop nesting level of the specified block.  A
   /// depth of 0 means the block is not inside any loop.
   ///
@@ -680,55 +575,56 @@ public:
   }
 
   // isLoopHeader - True if the block is a loop header node
-  bool isLoopHeader(BlockT *BB) const {
+  bool isLoopHeader(const BlockT *BB) const {
     const LoopT *L = getLoopFor(BB);
     return L && L->getHeader() == BB;
   }
-  
+
   /// removeLoop - This removes the specified top-level loop from this loop info
   /// object.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted into
   /// another loop.
   LoopT *removeLoop(iterator I) {
     assert(I != end() && "Cannot remove end iterator!");
     LoopT *L = *I;
-    assert(L->getParentLoop() == 0 && "Not a top-level loop!");
+    assert(!L->getParentLoop() && "Not a top-level loop!");
     TopLevelLoops.erase(TopLevelLoops.begin() + (I-begin()));
     return L;
   }
-  
+
   /// changeLoopFor - Change the top-level loop that contains BB to the
   /// specified loop.  This should be used by transformations that restructure
   /// the loop hierarchy tree.
   void changeLoopFor(BlockT *BB, LoopT *L) {
-    LoopT *&OldLoop = BBMap[BB];
-    assert(OldLoop && "Block not in a loop yet!");
-    OldLoop = L;
+    if (!L) {
+      BBMap.erase(BB);
+      return;
+    }
+    BBMap[BB] = L;
   }
-  
+
   /// changeTopLevelLoop - Replace the specified loop in the top-level loops
   /// list with the indicated loop.
   void changeTopLevelLoop(LoopT *OldLoop,
                           LoopT *NewLoop) {
-    typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
-                 std::find(TopLevelLoops.begin(), TopLevelLoops.end(), OldLoop);
+    auto I = std::find(TopLevelLoops.begin(), TopLevelLoops.end(), OldLoop);
     assert(I != TopLevelLoops.end() && "Old loop not at top level!");
     *I = NewLoop;
-    assert(NewLoop->ParentLoop == 0 && OldLoop->ParentLoop == 0 &&
+    assert(!NewLoop->ParentLoop && !OldLoop->ParentLoop &&
            "Loops already embedded into a subloop!");
   }
-  
+
   /// addTopLevelLoop - This adds the specified loop to the collection of
   /// top-level loops.
   void addTopLevelLoop(LoopT *New) {
-    assert(New->getParentLoop() == 0 && "Loop already in subloop!");
+    assert(!New->getParentLoop() && "Loop already in subloop!");
     TopLevelLoops.push_back(New);
   }
-  
+
   /// removeBlock - This method completely removes BB from all data structures,
   /// including all of the Loop objects it is nested in and our mapping from
   /// BasicBlocks to loops.
   void removeBlock(BlockT *BB) {
-    typename std::map<BlockT *, LoopT *>::iterator I = BBMap.find(BB);
+    auto I = BBMap.find(BB);
     if (I != BBMap.end()) {
       for (LoopT *L = I->second; L; L = L->getParentLoop())
         L->removeBlockFromLoop(BB);
@@ -736,291 +632,147 @@ public:
       BBMap.erase(I);
     }
   }
-  
+
   // Internals
-  
+
   static bool isNotAlreadyContainedIn(const LoopT *SubLoop,
                                       const LoopT *ParentLoop) {
-    if (SubLoop == 0) return true;
+    if (!SubLoop) return true;
     if (SubLoop == ParentLoop) return false;
     return isNotAlreadyContainedIn(SubLoop->getParentLoop(), ParentLoop);
   }
-  
-  void Calculate(DominatorTreeBase<BlockT> &DT) {
-    BlockT *RootNode = DT.getRootNode()->getBlock();
-
-    for (df_iterator<BlockT*> NI = df_begin(RootNode),
-           NE = df_end(RootNode); NI != NE; ++NI)
-      if (LoopT *L = ConsiderForLoop(*NI, DT))
-        TopLevelLoops.push_back(L);
-  }
-  
-  LoopT *ConsiderForLoop(BlockT *BB, DominatorTreeBase<BlockT> &DT) {
-    if (BBMap.find(BB) != BBMap.end()) return 0;// Haven't processed this node?
-
-    std::vector<BlockT *> TodoStack;
 
-    // Scan the predecessors of BB, checking to see if BB dominates any of
-    // them.  This identifies backedges which target this node...
-    typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
-    for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType I =
-         InvBlockTraits::child_begin(BB), E = InvBlockTraits::child_end(BB);
-         I != E; ++I) {
-      typename InvBlockTraits::NodeType *N = *I;
-      if (DT.dominates(BB, N))   // If BB dominates its predecessor...
-          TodoStack.push_back(N);
-    }
+  /// Create the loop forest using a stable algorithm.
+  void analyze(const DominatorTreeBase<BlockT> &DomTree);
 
-    if (TodoStack.empty()) return 0;  // No backedges to this block...
+  // Debugging
+  void print(raw_ostream &OS) const;
 
-    // Create a new loop to represent this basic block...
-    LoopT *L = new LoopT(BB);
-    BBMap[BB] = L;
+  void verify() const;
+};
 
-    BlockT *EntryBlock = BB->getParent()->begin();
-
-    while (!TodoStack.empty()) {  // Process all the nodes in the loop
-      BlockT *X = TodoStack.back();
-      TodoStack.pop_back();
-
-      if (!L->contains(X) &&         // As of yet unprocessed??
-          DT.dominates(EntryBlock, X)) {   // X is reachable from entry block?
-        // Check to see if this block already belongs to a loop.  If this occurs
-        // then we have a case where a loop that is supposed to be a child of
-        // the current loop was processed before the current loop.  When this
-        // occurs, this child loop gets added to a part of the current loop,
-        // making it a sibling to the current loop.  We have to reparent this
-        // loop.
-        if (LoopT *SubLoop =
-            const_cast<LoopT *>(getLoopFor(X)))
-          if (SubLoop->getHeader() == X && isNotAlreadyContainedIn(SubLoop, L)){
-            // Remove the subloop from its current parent...
-            assert(SubLoop->ParentLoop && SubLoop->ParentLoop != L);
-            LoopT *SLP = SubLoop->ParentLoop;  // SubLoopParent
-            typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
-              std::find(SLP->SubLoops.begin(), SLP->SubLoops.end(), SubLoop);
-            assert(I != SLP->SubLoops.end() &&"SubLoop not a child of parent?");
-            SLP->SubLoops.erase(I);   // Remove from parent...
-
-            // Add the subloop to THIS loop...
-            SubLoop->ParentLoop = L;
-            L->SubLoops.push_back(SubLoop);
-          }
-
-        // Normal case, add the block to our loop...
-        L->Blocks.push_back(X);
-        
-        typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
-        
-        // Add all of the predecessors of X to the end of the work stack...
-        TodoStack.insert(TodoStack.end(), InvBlockTraits::child_begin(X),
-                         InvBlockTraits::child_end(X));
-      }
-    }
+// Implementation in LoopInfoImpl.h
+extern template class LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
 
-    // If there are any loops nested within this loop, create them now!
-    for (typename std::vector<BlockT*>::iterator I = L->Blocks.begin(),
-         E = L->Blocks.end(); I != E; ++I)
-      if (LoopT *NewLoop = ConsiderForLoop(*I, DT)) {
-        L->SubLoops.push_back(NewLoop);
-        NewLoop->ParentLoop = L;
-      }
+class LoopInfo : public LoopInfoBase<BasicBlock, Loop> {
+  typedef LoopInfoBase<BasicBlock, Loop> BaseT;
 
-    // Add the basic blocks that comprise this loop to the BBMap so that this
-    // loop can be found for them.
-    //
-    for (typename std::vector<BlockT*>::iterator I = L->Blocks.begin(),
-           E = L->Blocks.end(); I != E; ++I)
-      BBMap.insert(std::make_pair(*I, L));
-
-    // Now that we have a list of all of the child loops of this loop, check to
-    // see if any of them should actually be nested inside of each other.  We
-    // can accidentally pull loops our of their parents, so we must make sure to
-    // organize the loop nests correctly now.
-    {
-      std::map<BlockT *, LoopT *> ContainingLoops;
-      for (unsigned i = 0; i != L->SubLoops.size(); ++i) {
-        LoopT *Child = L->SubLoops[i];
-        assert(Child->getParentLoop() == L && "Not proper child loop?");
-
-        if (LoopT *ContainingLoop = ContainingLoops[Child->getHeader()]) {
-          // If there is already a loop which contains this loop, move this loop
-          // into the containing loop.
-          MoveSiblingLoopInto(Child, ContainingLoop);
-          --i;  // The loop got removed from the SubLoops list.
-        } else {
-          // This is currently considered to be a top-level loop.  Check to see
-          // if any of the contained blocks are loop headers for subloops we
-          // have already processed.
-          for (unsigned b = 0, e = Child->Blocks.size(); b != e; ++b) {
-            LoopT *&BlockLoop = ContainingLoops[Child->Blocks[b]];
-            if (BlockLoop == 0) {   // Child block not processed yet...
-              BlockLoop = Child;
-            } else if (BlockLoop != Child) {
-              LoopT *SubLoop = BlockLoop;
-              // Reparent all of the blocks which used to belong to BlockLoops
-              for (unsigned j = 0, f = SubLoop->Blocks.size(); j != f; ++j)
-                ContainingLoops[SubLoop->Blocks[j]] = Child;
-
-              // There is already a loop which contains this block, that means
-              // that we should reparent the loop which the block is currently
-              // considered to belong to to be a child of this loop.
-              MoveSiblingLoopInto(SubLoop, Child);
-              --i;  // We just shrunk the SubLoops list.
-            }
-          }
-        }
-      }
-    }
-
-    return L;
-  }
-  
-  /// MoveSiblingLoopInto - This method moves the NewChild loop to live inside
-  /// of the NewParent Loop, instead of being a sibling of it.
-  void MoveSiblingLoopInto(LoopT *NewChild,
-                           LoopT *NewParent) {
-    LoopT *OldParent = NewChild->getParentLoop();
-    assert(OldParent && OldParent == NewParent->getParentLoop() &&
-           NewChild != NewParent && "Not sibling loops!");
-
-    // Remove NewChild from being a child of OldParent
-    typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
-      std::find(OldParent->SubLoops.begin(), OldParent->SubLoops.end(),
-                NewChild);
-    assert(I != OldParent->SubLoops.end() && "Parent fields incorrect??");
-    OldParent->SubLoops.erase(I);   // Remove from parent's subloops list
-    NewChild->ParentLoop = 0;
-
-    InsertLoopInto(NewChild, NewParent);
-  }
-  
-  /// InsertLoopInto - This inserts loop L into the specified parent loop.  If
-  /// the parent loop contains a loop which should contain L, the loop gets
-  /// inserted into L instead.
-  void InsertLoopInto(LoopT *L, LoopT *Parent) {
-    BlockT *LHeader = L->getHeader();
-    assert(Parent->contains(LHeader) &&
-           "This loop should not be inserted here!");
-
-    // Check to see if it belongs in a child loop...
-    for (unsigned i = 0, e = static_cast<unsigned>(Parent->SubLoops.size());
-         i != e; ++i)
-      if (Parent->SubLoops[i]->contains(LHeader)) {
-        InsertLoopInto(L, Parent->SubLoops[i]);
-        return;
-      }
-
-    // If not, insert it here!
-    Parent->SubLoops.push_back(L);
-    L->ParentLoop = Parent;
-  }
-  
-  // Debugging
-  
-  void print(raw_ostream &OS) const {
-    for (unsigned i = 0; i < TopLevelLoops.size(); ++i)
-      TopLevelLoops[i]->print(OS);
-  #if 0
-    for (std::map<BasicBlock*, LoopT*>::const_iterator I = BBMap.begin(),
-           E = BBMap.end(); I != E; ++I)
-      OS << "BB '" << I->first->getName() << "' level = "
-         << I->second->getLoopDepth() << "\n";
-  #endif
-  }
-};
-
-class LoopInfo : public FunctionPass {
-  LoopInfoBase<BasicBlock, Loop> LI;
   friend class LoopBase<BasicBlock, Loop>;
 
-  void operator=(const LoopInfo &); // do not implement
-  LoopInfo(const LoopInfo &);       // do not implement
+  void operator=(const LoopInfo &) = delete;
+  LoopInfo(const LoopInfo &) = delete;
 public:
-  static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-
-  LoopInfo() : FunctionPass(ID) {}
-
-  LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>& getBase() { return LI; }
-
-  /// iterator/begin/end - The interface to the top-level loops in the current
-  /// function.
-  ///
-  typedef LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>::iterator iterator;
-  inline iterator begin() const { return LI.begin(); }
-  inline iterator end() const { return LI.end(); }
-  bool empty() const { return LI.empty(); }
-
-  /// getLoopFor - Return the inner most loop that BB lives in.  If a basic
-  /// block is in no loop (for example the entry node), null is returned.
-  ///
-  inline Loop *getLoopFor(const BasicBlock *BB) const {
-    return LI.getLoopFor(BB);
-  }
-
-  /// operator[] - same as getLoopFor...
-  ///
-  inline const Loop *operator[](const BasicBlock *BB) const {
-    return LI.getLoopFor(BB);
-  }
-
-  /// getLoopDepth - Return the loop nesting level of the specified block.  A
-  /// depth of 0 means the block is not inside any loop.
-  ///
-  inline unsigned getLoopDepth(const BasicBlock *BB) const {
-    return LI.getLoopDepth(BB);
-  }
-
-  // isLoopHeader - True if the block is a loop header node
-  inline bool isLoopHeader(BasicBlock *BB) const {
-    return LI.isLoopHeader(BB);
-  }
+  LoopInfo() {}
+  explicit LoopInfo(const DominatorTreeBase<BasicBlock> &DomTree);
+
+  LoopInfo(LoopInfo &&Arg) : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))) {}
+  LoopInfo &operator=(LoopInfo &&RHS) {
+    BaseT::operator=(std::move(static_cast<BaseT &>(RHS)));
+    return *this;
+  }
+
+  // Most of the public interface is provided via LoopInfoBase.
+
+  /// Update LoopInfo after removing the last backedge from a loop. This updates
+  /// the loop forest and parent loops for each block so that \c L is no longer
+  /// referenced, but does not actually delete \c L immediately. The pointer
+  /// will remain valid until this LoopInfo's memory is released.
+  void markAsRemoved(Loop *L);
+
+  /// replacementPreservesLCSSAForm - Returns true if replacing From with To
+  /// everywhere is guaranteed to preserve LCSSA form.
+  bool replacementPreservesLCSSAForm(Instruction *From, Value *To) {
+    // Preserving LCSSA form is only problematic if the replacing value is an
+    // instruction.
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(To);
+    if (!I) return true;
+    // If both instructions are defined in the same basic block then replacement
+    // cannot break LCSSA form.
+    if (I->getParent() == From->getParent())
+      return true;
+    // If the instruction is not defined in a loop then it can safely replace
+    // anything.
+    Loop *ToLoop = getLoopFor(I->getParent());
+    if (!ToLoop) return true;
+    // If the replacing instruction is defined in the same loop as the original
+    // instruction, or in a loop that contains it as an inner loop, then using
+    // it as a replacement will not break LCSSA form.
+    return ToLoop->contains(getLoopFor(From->getParent()));
+  }
+
+  /// \brief Checks if moving a specific instruction can break LCSSA in any
+  /// loop.
+  ///
+  /// Return true if moving \p Inst to before \p NewLoc will break LCSSA,
+  /// assuming that the function containing \p Inst and \p NewLoc is currently
+  /// in LCSSA form.
+  bool movementPreservesLCSSAForm(Instruction *Inst, Instruction *NewLoc) {
+    assert(Inst->getFunction() == NewLoc->getFunction() &&
+           "Can't reason about IPO!");
+
+    auto *OldBB = Inst->getParent();
+    auto *NewBB = NewLoc->getParent();
+
+    // Movement within the same loop does not break LCSSA (the equality check is
+    // to avoid doing a hashtable lookup in case of intra-block movement).
+    if (OldBB == NewBB)
+      return true;
+
+    auto *OldLoop = getLoopFor(OldBB);
+    auto *NewLoop = getLoopFor(NewBB);
+
+    if (OldLoop == NewLoop)
+      return true;
+
+    // Check if Outer contains Inner; with the null loop counting as the
+    // "outermost" loop.
+    auto Contains = [](const Loop *Outer, const Loop *Inner) {
+      return !Outer || Outer->contains(Inner);
+    };
+
+    // To check that the movement of Inst to before NewLoc does not break LCSSA,
+    // we need to check two sets of uses for possible LCSSA violations at
+    // NewLoc: the users of NewInst, and the operands of NewInst.
+
+    // If we know we're hoisting Inst out of an inner loop to an outer loop,
+    // then the uses *of* Inst don't need to be checked.
+
+    if (!Contains(NewLoop, OldLoop)) {
+      for (Use &U : Inst->uses()) {
+        auto *UI = cast<Instruction>(U.getUser());
+        auto *UBB = isa<PHINode>(UI) ? cast<PHINode>(UI)->getIncomingBlock(U)
+                                     : UI->getParent();
+        if (UBB != NewBB && getLoopFor(UBB) != NewLoop)
+          return false;
+      }
+    }
 
-  /// runOnFunction - Calculate the natural loop information.
-  ///
-  virtual bool runOnFunction(Function &F);
+    // If we know we're sinking Inst from an outer loop into an inner loop, then
+    // the *operands* of Inst don't need to be checked.
 
-  virtual void verifyAnalysis() const;
+    if (!Contains(OldLoop, NewLoop)) {
+      // See below on why we can't handle phi nodes here.
+      if (isa<PHINode>(Inst))
+        return false;
 
-  virtual void releaseMemory() { LI.releaseMemory(); }
+      for (Use &U : Inst->operands()) {
+        auto *DefI = dyn_cast<Instruction>(U.get());
+        if (!DefI)
+          return false;
 
-  virtual void print(raw_ostream &O, const Module* M = 0) const;
-  
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
+        // This would need adjustment if we allow Inst to be a phi node -- the
+        // new use block won't simply be NewBB.
 
-  /// removeLoop - This removes the specified top-level loop from this loop info
-  /// object.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted into
-  /// another loop.
-  inline Loop *removeLoop(iterator I) { return LI.removeLoop(I); }
-
-  /// changeLoopFor - Change the top-level loop that contains BB to the
-  /// specified loop.  This should be used by transformations that restructure
-  /// the loop hierarchy tree.
-  inline void changeLoopFor(BasicBlock *BB, Loop *L) {
-    LI.changeLoopFor(BB, L);
-  }
-
-  /// changeTopLevelLoop - Replace the specified loop in the top-level loops
-  /// list with the indicated loop.
-  inline void changeTopLevelLoop(Loop *OldLoop, Loop *NewLoop) {
-    LI.changeTopLevelLoop(OldLoop, NewLoop);
-  }
-
-  /// addTopLevelLoop - This adds the specified loop to the collection of
-  /// top-level loops.
-  inline void addTopLevelLoop(Loop *New) {
-    LI.addTopLevelLoop(New);
-  }
+        auto *DefBlock = DefI->getParent();
+        if (DefBlock != NewBB && getLoopFor(DefBlock) != NewLoop)
+          return false;
+      }
+    }
 
-  /// removeBlock - This method completely removes BB from all data structures,
-  /// including all of the Loop objects it is nested in and our mapping from
-  /// BasicBlocks to loops.
-  void removeBlock(BasicBlock *BB) {
-    LI.removeBlock(BB);
+    return true;
   }
 };
 
-
 // Allow clients to walk the list of nested loops...
 template <> struct GraphTraits<const Loop*> {
   typedef const Loop NodeType;
@@ -1048,26 +800,71 @@ template <> struct GraphTraits<Loop*> {
   }
 };
 
-template<class BlockT, class LoopT>
-void
-LoopBase<BlockT, LoopT>::addBasicBlockToLoop(BlockT *NewBB,
-                                             LoopInfoBase<BlockT, LoopT> &LIB) {
-  assert((Blocks.empty() || LIB[getHeader()] == this) &&
-         "Incorrect LI specified for this loop!");
-  assert(NewBB && "Cannot add a null basic block to the loop!");
-  assert(LIB[NewBB] == 0 && "BasicBlock already in the loop!");
-
-  LoopT *L = static_cast<LoopT *>(this);
-
-  // Add the loop mapping to the LoopInfo object...
-  LIB.BBMap[NewBB] = L;
-
-  // Add the basic block to this loop and all parent loops...
-  while (L) {
-    L->Blocks.push_back(NewBB);
-    L = L->getParentLoop();
+/// \brief Analysis pass that exposes the \c LoopInfo for a function.
+class LoopAnalysis {
+  static char PassID;
+
+public:
+  typedef LoopInfo Result;
+
+  /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
+  static void *ID() { return (void *)&PassID; }
+
+  /// \brief Provide a name for the analysis for debugging and logging.
+  static StringRef name() { return "LoopAnalysis"; }
+
+  LoopInfo run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
+};
+
+/// \brief Printer pass for the \c LoopAnalysis results.
+class LoopPrinterPass {
+  raw_ostream &OS;
+
+public:
+  explicit LoopPrinterPass(raw_ostream &OS) : OS(OS) {}
+  PreservedAnalyses run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
+
+  static StringRef name() { return "LoopPrinterPass"; }
+};
+
+/// \brief The legacy pass manager's analysis pass to compute loop information.
+class LoopInfoWrapperPass : public FunctionPass {
+  LoopInfo LI;
+
+public:
+  static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+
+  LoopInfoWrapperPass() : FunctionPass(ID) {
+    initializeLoopInfoWrapperPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   }
-}
+
+  LoopInfo &getLoopInfo() { return LI; }
+  const LoopInfo &getLoopInfo() const { return LI; }
+
+  /// \brief Calculate the natural loop information for a given function.
+  bool runOnFunction(Function &F) override;
+
+  void verifyAnalysis() const override;
+
+  void releaseMemory() override { LI.releaseMemory(); }
+
+  void print(raw_ostream &O, const Module *M = nullptr) const override;
+
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
+};
+
+/// \brief Pass for printing a loop's contents as LLVM's text IR assembly.
+class PrintLoopPass {
+  raw_ostream &OS;
+  std::string Banner;
+
+public:
+  PrintLoopPass();
+  PrintLoopPass(raw_ostream &OS, const std::string &Banner = "");
+
+  PreservedAnalyses run(Loop &L);
+  static StringRef name() { return "PrintLoopPass"; }
+};
 
 } // End llvm namespace