Extend the ValuesAtScope cache to cover all expressions, not just
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolution.h
index d97abe470681cbf8a6c5182c4a13736e35f72e3a..67e26597fce1158849e45a134ccaa1659f7fdf49 100644 (file)
 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
 
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
-#include "llvm/Support/Streams.h"
-#include <set>
+#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
+#include "llvm/Support/Allocator.h"
+#include "llvm/Support/ConstantRange.h"
+#include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include <map>
 
 namespace llvm {
   class APInt;
+  class Constant;
   class ConstantInt;
-  class Instruction;
+  class DominatorTree;
   class Type;
-  class ConstantRange;
-  class SCEVHandle;
   class ScalarEvolution;
-
-  /// SCEV - This class represent an analyzed expression in the program.  These
-  /// are reference counted opaque objects that the client is not allowed to
-  /// do much with directly.
+  class TargetData;
+  class LLVMContext;
+  class Loop;
+  class LoopInfo;
+  class Operator;
+
+  /// SCEV - This class represents an analyzed expression in the program.  These
+  /// are opaque objects that the client is not allowed to do much with
+  /// directly.
   ///
-  class SCEV {
-    const unsigned SCEVType;      // The SCEV baseclass this node corresponds to
-    mutable unsigned RefCount;
-
-    friend class SCEVHandle;
-    void addRef() const { ++RefCount; }
-    void dropRef() const {
-      if (--RefCount == 0)
-        delete this;
-    }
+  class SCEV : public FastFoldingSetNode {
+    // The SCEV baseclass this node corresponds to
+    const unsigned short SCEVType;
+
+  protected:
+    /// SubclassData - This field is initialized to zero and may be used in
+    /// subclasses to store miscelaneous information.
+    unsigned short SubclassData;
 
+  private:
     SCEV(const SCEV &);            // DO NOT IMPLEMENT
     void operator=(const SCEV &);  // DO NOT IMPLEMENT
   protected:
     virtual ~SCEV();
   public:
-    explicit SCEV(unsigned SCEVTy) : SCEVType(SCEVTy), RefCount(0) {}
+    explicit SCEV(const FoldingSetNodeID &ID, unsigned SCEVTy) :
+      FastFoldingSetNode(ID), SCEVType(SCEVTy), SubclassData(0) {}
 
     unsigned getSCEVType() const { return SCEVType; }
 
-    /// getValueRange - Return the tightest constant bounds that this value is
-    /// known to have.  This method is only valid on integer SCEV objects.
-    virtual ConstantRange getValueRange() const;
-
     /// isLoopInvariant - Return true if the value of this SCEV is unchanging in
     /// the specified loop.
     virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const = 0;
@@ -78,32 +83,38 @@ namespace llvm {
     ///
     virtual const Type *getType() const = 0;
 
-    /// getBitWidth - Get the bit width of the type, if it has one, 0 otherwise.
-    /// 
-    uint32_t getBitWidth() const;
+    /// isZero - Return true if the expression is a constant zero.
+    ///
+    bool isZero() const;
 
-    /// replaceSymbolicValuesWithConcrete - If this SCEV internally references
-    /// the symbolic value "Sym", construct and return a new SCEV that produces
-    /// the same value, but which uses the concrete value Conc instead of the
-    /// symbolic value.  If this SCEV does not use the symbolic value, it
-    /// returns itself.
-    virtual SCEVHandle
-    replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                      const SCEVHandle &Conc,
-                                      ScalarEvolution &SE) const = 0;
+    /// isOne - Return true if the expression is a constant one.
+    ///
+    bool isOne() const;
+
+    /// isAllOnesValue - Return true if the expression is a constant
+    /// all-ones value.
+    ///
+    bool isAllOnesValue() const;
+
+    /// hasOperand - Test whether this SCEV has Op as a direct or
+    /// indirect operand.
+    virtual bool hasOperand(const SCEV *Op) const = 0;
+
+    /// dominates - Return true if elements that makes up this SCEV dominates
+    /// the specified basic block.
+    virtual bool dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const = 0;
 
     /// print - Print out the internal representation of this scalar to the
     /// specified stream.  This should really only be used for debugging
     /// purposes.
-    virtual void print(std::ostream &OS) const = 0;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    virtual void print(raw_ostream &OS) const = 0;
 
     /// dump - This method is used for debugging.
     ///
     void dump() const;
   };
 
-  inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const SCEV &S) {
+  inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const SCEV &S) {
     S.print(OS);
     return OS;
   }
@@ -120,151 +131,370 @@ namespace llvm {
     virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const;
     virtual const Type *getType() const;
     virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const;
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
-    virtual SCEVHandle
-    replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                      const SCEVHandle &Conc,
-                                      ScalarEvolution &SE) const;
+    virtual void print(raw_ostream &OS) const;
+    virtual bool hasOperand(const SCEV *Op) const;
+
+    virtual bool dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
+      return true;
+    }
 
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
     static inline bool classof(const SCEVCouldNotCompute *S) { return true; }
     static bool classof(const SCEV *S);
   };
 
-  /// SCEVHandle - This class is used to maintain the SCEV object's refcounts,
-  /// freeing the objects when the last reference is dropped.
-  class SCEVHandle {
-    SCEV *S;
-    SCEVHandle();  // DO NOT IMPLEMENT
-  public:
-    SCEVHandle(const SCEV *s) : S(const_cast<SCEV*>(s)) {
-      assert(S && "Cannot create a handle to a null SCEV!");
-      S->addRef();
-    }
-    SCEVHandle(const SCEVHandle &RHS) : S(RHS.S) {
-      S->addRef();
-    }
-    ~SCEVHandle() { S->dropRef(); }
+  /// ScalarEvolution - This class is the main scalar evolution driver.  Because
+  /// client code (intentionally) can't do much with the SCEV objects directly,
+  /// they must ask this class for services.
+  ///
+  class ScalarEvolution : public FunctionPass {
+    /// SCEVCallbackVH - A CallbackVH to arrange for ScalarEvolution to be
+    /// notified whenever a Value is deleted.
+    class SCEVCallbackVH : public CallbackVH {
+      ScalarEvolution *SE;
+      virtual void deleted();
+      virtual void allUsesReplacedWith(Value *New);
+    public:
+      SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *SE = 0);
+    };
+
+    friend class SCEVCallbackVH;
+    friend struct SCEVExpander;
+
+    /// F - The function we are analyzing.
+    ///
+    Function *F;
 
-    operator SCEV*() const { return S; }
+    /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
+    ///
+    LoopInfo *LI;
 
-    SCEV &operator*() const { return *S; }
-    SCEV *operator->() const { return S; }
+    /// TD - The target data information for the target we are targetting.
+    ///
+    TargetData *TD;
 
-    bool operator==(SCEV *RHS) const { return S == RHS; }
-    bool operator!=(SCEV *RHS) const { return S != RHS; }
+    /// CouldNotCompute - This SCEV is used to represent unknown trip
+    /// counts and things.
+    SCEVCouldNotCompute CouldNotCompute;
 
-    const SCEVHandle &operator=(SCEV *RHS) {
-      if (S != RHS) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS;
-        S->addRef();
-      }
-      return *this;
-    }
+    /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
+    ///
+    std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *> Scalars;
 
-    const SCEVHandle &operator=(const SCEVHandle &RHS) {
-      if (S != RHS.S) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS.S;
-        S->addRef();
+    /// BackedgeTakenInfo - Information about the backedge-taken count
+    /// of a loop. This currently inclues an exact count and a maximum count.
+    ///
+    struct BackedgeTakenInfo {
+      /// Exact - An expression indicating the exact backedge-taken count of
+      /// the loop if it is known, or a SCEVCouldNotCompute otherwise.
+      const SCEV *Exact;
+
+      /// Max - An expression indicating the least maximum backedge-taken
+      /// count of the loop that is known, or a SCEVCouldNotCompute.
+      const SCEV *Max;
+
+      /*implicit*/ BackedgeTakenInfo(const SCEV *exact) :
+        Exact(exact), Max(exact) {}
+
+      BackedgeTakenInfo(const SCEV *exact, const SCEV *max) :
+        Exact(exact), Max(max) {}
+
+      /// hasAnyInfo - Test whether this BackedgeTakenInfo contains any
+      /// computed information, or whether it's all SCEVCouldNotCompute
+      /// values.
+      bool hasAnyInfo() const {
+        return !isa<SCEVCouldNotCompute>(Exact) ||
+               !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
       }
-      return *this;
-    }
-  };
-
-  template<typename From> struct simplify_type;
-  template<> struct simplify_type<const SCEVHandle> {
-    typedef SCEV* SimpleType;
-    static SimpleType getSimplifiedValue(const SCEVHandle &Node) {
-      return Node;
-    }
-  };
-  template<> struct simplify_type<SCEVHandle>
-    : public simplify_type<const SCEVHandle> {};
+    };
+
+    /// BackedgeTakenCounts - Cache the backedge-taken count of the loops for
+    /// this function as they are computed.
+    std::map<const Loop*, BackedgeTakenInfo> BackedgeTakenCounts;
+
+    /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
+    /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
+    /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
+    /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
+    /// exit value.
+    std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
+
+    /// ValuesAtScopes - This map contains entries for all the expressions
+    /// that we attempt to compute getSCEVAtScope information for, which can
+    /// be expensive in extreme cases.
+    std::map<const SCEV *,
+             std::map<const Loop *, const SCEV *> > ValuesAtScopes;
+
+    /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
+    /// Analyze the expression.
+    const SCEV *createSCEV(Value *V);
+
+    /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
+    /// SCEVs.
+    const SCEV *createNodeForPHI(PHINode *PN);
+
+    /// createNodeForGEP - Provide the special handling we need to analyze GEP
+    /// SCEVs.
+    const SCEV *createNodeForGEP(Operator *GEP);
+
+    /// computeSCEVAtScope - Implementation code for getSCEVAtScope; called
+    /// at most once for each SCEV+Loop pair.
+    ///
+    const SCEV *computeSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// ForgetSymbolicValue - This looks up computed SCEV values for all
+    /// instructions that depend on the given instruction and removes them from
+    /// the Scalars map if they reference SymName. This is used during PHI
+    /// resolution.
+    void ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName);
+
+    /// getBECount - Subtract the end and start values and divide by the step,
+    /// rounding up, to get the number of times the backedge is executed. Return
+    /// CouldNotCompute if an intermediate computation overflows.
+    const SCEV *getBECount(const SCEV *Start,
+                           const SCEV *End,
+                           const SCEV *Step);
+
+    /// getBackedgeTakenInfo - Return the BackedgeTakenInfo for the given
+    /// loop, lazily computing new values if the loop hasn't been analyzed
+    /// yet.
+    const BackedgeTakenInfo &getBackedgeTakenInfo(const Loop *L);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCount - Compute the number of times the specified
+    /// loop will iterate.
+    BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCountFromExit - Compute the number of times the
+    /// backedge of the specified loop will execute if it exits via the
+    /// specified block.
+    BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCountFromExit(const Loop *L,
+                                                      BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond - Compute the number of times the
+    /// backedge of the specified loop will execute if its exit condition
+    /// were a conditional branch of ExitCond, TBB, and FBB.
+    BackedgeTakenInfo
+      ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(const Loop *L,
+                                            Value *ExitCond,
+                                            BasicBlock *TBB,
+                                            BasicBlock *FBB);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp - Compute the number of
+    /// times the backedge of the specified loop will execute if its exit
+    /// condition were a conditional branch of the ICmpInst ExitCond, TBB,
+    /// and FBB.
+    BackedgeTakenInfo
+      ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(const Loop *L,
+                                                ICmpInst *ExitCond,
+                                                BasicBlock *TBB,
+                                                BasicBlock *FBB);
+
+    /// ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount - Given an exit condition
+    /// of 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the
+    /// backedge-taken count.
+    const SCEV *
+      ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(LoadInst *LI,
+                                                   Constant *RHS,
+                                                   const Loop *L,
+                                                   ICmpInst::Predicate p);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCountExhaustively - If the loop is known to execute
+    /// a constant number of times (the condition evolves only from constants),
+    /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
+    /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
+    /// evaluate the backedge-taken count of the loop, return CouldNotCompute.
+    const SCEV *ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L,
+                                                      Value *Cond,
+                                                      bool ExitWhen);
+
+    /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the
+    /// specified value to zero will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute.
+    const SCEV *HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L);
+
+    /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
+    /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute.
+    const SCEV *HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L);
+
+    /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
+    /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute. isSigned specifies whether the less-than is signed.
+    BackedgeTakenInfo HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                       const Loop *L, bool isSigned);
+
+    /// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
+    /// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
+    BasicBlock *getLoopPredecessor(const Loop *L);
+
+    /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
+    /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
+    /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
+    /// found.
+    BasicBlock* getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
+
+    /// isImpliedCond - Test whether the condition described by Pred, LHS,
+    /// and RHS is true whenever the given Cond value evaluates to true.
+    bool isImpliedCond(Value *Cond, ICmpInst::Predicate Pred,
+                       const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                       bool Inverse);
+
+    /// isImpliedCondOperands - Test whether the condition described by Pred,
+    /// LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred, FoundLHS,
+    /// and FoundRHS is true.
+    bool isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
+                               const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                               const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// isImpliedCondOperandsHelper - Test whether the condition described by
+    /// Pred, LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred,
+    /// FoundLHS, and FoundRHS is true.
+    bool isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                     const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
+    /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
+    /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
+    /// involving constants, fold it.
+    Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& BEs,
+                                                const Loop *L);
 
-  /// ScalarEvolution - This class is the main scalar evolution driver.  Because
-  /// client code (intentionally) can't do much with the SCEV objects directly,
-  /// they must ask this class for services.
-  ///
-  class ScalarEvolution : public FunctionPass {
-    void *Impl;    // ScalarEvolution uses the pimpl pattern
   public:
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    ScalarEvolution() : FunctionPass((intptr_t)&ID), Impl(0) {}
+    ScalarEvolution();
+
+    LLVMContext &getContext() const { return F->getContext(); }
+
+    /// isSCEVable - Test if values of the given type are analyzable within
+    /// the SCEV framework. This primarily includes integer types, and it
+    /// can optionally include pointer types if the ScalarEvolution class
+    /// has access to target-specific information.
+    bool isSCEVable(const Type *Ty) const;
+
+    /// getTypeSizeInBits - Return the size in bits of the specified type,
+    /// for which isSCEVable must return true.
+    uint64_t getTypeSizeInBits(const Type *Ty) const;
+
+    /// getEffectiveSCEVType - Return a type with the same bitwidth as
+    /// the given type and which represents how SCEV will treat the given
+    /// type, for which isSCEVable must return true. For pointer types,
+    /// this is the pointer-sized integer type.
+    const Type *getEffectiveSCEVType(const Type *Ty) const;
 
     /// getSCEV - Return a SCEV expression handle for the full generality of the
     /// specified expression.
-    SCEVHandle getSCEV(Value *V) const;
-
-    SCEVHandle getConstant(ConstantInt *V);
-    SCEVHandle getConstant(const APInt& Val);
-    SCEVHandle getTruncateExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-    SCEVHandle getZeroExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-    SCEVHandle getSignExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-    SCEVHandle getAddExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops);
-    SCEVHandle getAddExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
+    const SCEV *getSCEV(Value *V);
+
+    const SCEV *getConstant(ConstantInt *V);
+    const SCEV *getConstant(const APInt& Val);
+    const SCEV *getConstant(const Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned = false);
+    const SCEV *getTruncateExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getZeroExtendExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getSignExtendExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getAnyExtendExpr(const SCEV *Op, const Type *Ty);
+    const SCEV *getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops);
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
       Ops.push_back(LHS);
       Ops.push_back(RHS);
       return getAddExpr(Ops);
     }
-    SCEVHandle getAddExpr(const SCEVHandle &Op0, const SCEVHandle &Op1,
-                          const SCEVHandle &Op2) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1,
+                           const SCEV *Op2) {
+      SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
       Ops.push_back(Op0);
       Ops.push_back(Op1);
       Ops.push_back(Op2);
       return getAddExpr(Ops);
     }
-    SCEVHandle getMulExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops);
-    SCEVHandle getMulExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
+    const SCEV *getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops);
+    const SCEV *getMulExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
       Ops.push_back(LHS);
       Ops.push_back(RHS);
       return getMulExpr(Ops);
     }
-    SCEVHandle getUDivExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-    SCEVHandle getAddRecExpr(const SCEVHandle &Start, const SCEVHandle &Step,
-                             const Loop *L);
-    SCEVHandle getAddRecExpr(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
-                             const Loop *L);
-    SCEVHandle getAddRecExpr(const std::vector<SCEVHandle> &Operands,
-                             const Loop *L) {
-      std::vector<SCEVHandle> NewOp(Operands);
+    const SCEV *getUDivExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
+                              const Loop *L);
+    const SCEV *getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L) {
+      SmallVector<const SCEV *, 4> NewOp(Operands.begin(), Operands.end());
       return getAddRecExpr(NewOp, L);
     }
-    SCEVHandle getSMaxExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-    SCEVHandle getSMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Operands);
-    SCEVHandle getUMaxExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-    SCEVHandle getUMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Operands);
-    SCEVHandle getUnknown(Value *V);
+    const SCEV *getSMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
+    const SCEV *getUMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
+    const SCEV *getSMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getFieldOffsetExpr(const StructType *STy, unsigned FieldNo);
+    const SCEV *getAllocSizeExpr(const Type *AllocTy);
+    const SCEV *getUnknown(Value *V);
+    const SCEV *getCouldNotCompute();
 
     /// getNegativeSCEV - Return the SCEV object corresponding to -V.
     ///
-    SCEVHandle getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V);
+    const SCEV *getNegativeSCEV(const SCEV *V);
 
     /// getNotSCEV - Return the SCEV object corresponding to ~V.
     ///
-    SCEVHandle getNotSCEV(const SCEVHandle &V);
+    const SCEV *getNotSCEV(const SCEV *V);
 
     /// getMinusSCEV - Return LHS-RHS.
     ///
-    SCEVHandle getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS,
-                            const SCEVHandle &RHS);
-
-    /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
+    const SCEV *getMinusSCEV(const SCEV *LHS,
+                             const SCEV *RHS);
+
+    /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
+    /// of the input value to the specified type.  If the type must be
+    /// extended, it is zero extended.
+    const SCEV *getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getTruncateOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
+    /// of the input value to the specified type.  If the type must be
+    /// extended, it is sign extended.
+    const SCEV *getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
+    /// the input value to the specified type.  If the type must be extended,
+    /// it is zero extended.  The conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrZeroExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
+    /// the input value to the specified type.  If the type must be extended,
+    /// it is sign extended.  The conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrSignExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrAnyExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
+    /// the input value to the specified type. If the type must be extended,
+    /// it is extended with unspecified bits. The conversion must not be
+    /// narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrAnyExtend(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getTruncateOrNoop - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
+    /// input value to the specified type.  The conversion must not be
+    /// widening.
+    const SCEV *getTruncateOrNoop(const SCEV *V, const Type *Ty);
+
+    /// getIntegerSCEV - Given a SCEVable type, create a constant for the
     /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
-    SCEVHandle getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty);
+    const SCEV *getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty);
 
-    /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
-    /// computed.
-    bool hasSCEV(Value *V) const;
+    /// getUMaxFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
+    /// the types using zero-extension, and then perform a umax operation
+    /// with them.
+    const SCEV *getUMaxFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
+                                           const SCEV *RHS);
 
-    /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
-    /// the specified value.
-    void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H);
+    /// getUMinFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
+    /// the types using zero-extension, and then perform a umin operation
+    /// with them.
+    const SCEV *getUMinFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
+                                           const SCEV *RHS);
 
     /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression handle for the specified value
     /// at the specified scope in the program.  The L value specifies a loop
@@ -274,33 +504,106 @@ namespace llvm {
     /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
     /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
     ///
-    /// If this value is not computable at this scope, a SCEVCouldNotCompute
-    /// object is returned.
-    SCEVHandle getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) const;
+    /// In the case that a relevant loop exit value cannot be computed, the
+    /// original value V is returned.
+    const SCEV *getSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// getSCEVAtScope - This is a convenience function which does
+    /// getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
+    const SCEV *getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
+
+    /// isLoopGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected by
+    /// a conditional between LHS and RHS.  This is used to help avoid max
+    /// expressions in loop trip counts, and to eliminate casts.
+    bool isLoopGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
+                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// isLoopBackedgeGuardedByCond - Test whether the backedge of the loop is
+    /// protected by a conditional between LHS and RHS.  This is used to
+    /// to eliminate casts.
+    bool isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// getBackedgeTakenCount - If the specified loop has a predictable
+    /// backedge-taken count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute
+    /// object. The backedge-taken count is the number of times the loop header
+    /// will be branched to from within the loop. This is one less than the
+    /// trip count of the loop, since it doesn't count the first iteration,
+    /// when the header is branched to from outside the loop.
+    ///
+    /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
+    /// loop-invariant backedge-taken count (see
+    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
+    ///
+    const SCEV *getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// getMaxBackedgeTakenCount - Similar to getBackedgeTakenCount, except
+    /// return the least SCEV value that is known never to be less than the
+    /// actual backedge taken count.
+    const SCEV *getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount - Return true if the specified loop
+    /// has an analyzable loop-invariant backedge-taken count.
+    bool hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// forgetLoopBackedgeTakenCount - This method should be called by the
+    /// client when it has changed a loop in a way that may effect
+    /// ScalarEvolution's ability to compute a trip count, or if the loop
+    /// is deleted.
+    void forgetLoopBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S
+    /// is guaranteed to end in (at every loop iteration).  It is, at the same
+    /// time, the minimum number of times S is divisible by 2.  For example,
+    /// given {4,+,8} it returns 2.  If S is guaranteed to be 0, it returns the
+    /// bitwidth of S.
+    uint32_t GetMinTrailingZeros(const SCEV *S);
+
+    /// getUnsignedRange - Determine the unsigned range for a particular SCEV.
+    ///
+    ConstantRange getUnsignedRange(const SCEV *S);
+
+    /// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
+    ///
+    ConstantRange getSignedRange(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNegative - Test if the given expression is known to be negative.
+    ///
+    bool isKnownNegative(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownPositive - Test if the given expression is known to be positive.
+    ///
+    bool isKnownPositive(const SCEV *S);
 
-    /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
-    /// count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute object.
-    SCEVHandle getIterationCount(const Loop *L) const;
+    /// isKnownNonNegative - Test if the given expression is known to be
+    /// non-negative.
+    ///
+    bool isKnownNonNegative(const SCEV *S);
 
-    /// hasLoopInvariantIterationCount - Return true if the specified loop has
-    /// an analyzable loop-invariant iteration count.
-    bool hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L) const;
+    /// isKnownNonPositive - Test if the given expression is known to be
+    /// non-positive.
+    ///
+    bool isKnownNonPositive(const SCEV *S);
 
-    /// deleteValueFromRecords - This method should be called by the
-    /// client before it removes a Value from the program, to make sure
-    /// that no dangling references are left around.
-    void deleteValueFromRecords(Value *V) const;
+    /// isKnownNonZero - Test if the given expression is known to be
+    /// non-zero.
+    ///
+    bool isKnownNonZero(const SCEV *S);
 
-    /// isAnalysis - Return true if this pass is  implementing an analysis pass.
-    virtual bool isAnalysis() const { return true; }
+    /// isKnownNonZero - Test if the given expression is known to satisfy
+    /// the condition described by Pred, LHS, and RHS.
+    ///
+    bool isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
+                          const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
 
     virtual bool runOnFunction(Function &F);
     virtual void releaseMemory();
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
-    virtual void print(std::ostream &OS, const Module* = 0) const;
-    void print(std::ostream *OS, const Module* M = 0) const {
-      if (OS) print(*OS, M);
-    }
+    virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* = 0) const;
+
+  private:
+    FoldingSet<SCEV> UniqueSCEVs;
+    BumpPtrAllocator SCEVAllocator;
   };
 }