[PM/AA] Have memdep explicitly get and use TargetLibraryInfo rather than
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolutionExpressions.h
index af1656ee8ea3f8cdd78fd2a333525aa45e155f68..d5a3fc4e9dacb62d953dec5dba9946d250eb90b9 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPRESSIONS_H
-#define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPRESSIONS_H
+#ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTIONEXPRESSIONS_H
+#define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTIONEXPRESSIONS_H
 
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/iterator_range.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 
 namespace llvm {
   class ConstantInt;
   class ConstantRange;
-  class APInt;
+  class DominatorTree;
 
   enum SCEVTypes {
     // These should be ordered in terms of increasing complexity to make the
     // folders simpler.
     scConstant, scTruncate, scZeroExtend, scSignExtend, scAddExpr, scMulExpr,
-    scSDivExpr, scAddRecExpr, scUnknown, scCouldNotCompute
+    scUDivExpr, scAddRecExpr, scUMaxExpr, scSMaxExpr,
+    scUnknown, scCouldNotCompute
   };
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   /// SCEVConstant - This class represents a constant integer value.
   ///
   class SCEVConstant : public SCEV {
-    ConstantInt *V;
-    explicit SCEVConstant(ConstantInt *v) : SCEV(scConstant), V(v) {}
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    virtual ~SCEVConstant();
+    ConstantInt *V;
+    SCEVConstant(const FoldingSetNodeIDRef ID, ConstantInt *v) :
+      SCEV(ID, scConstant), V(v) {}
   public:
-    /// get method - This just gets and returns a new SCEVConstant object.
-    ///
-    static SCEVHandle get(ConstantInt *V);
-    static SCEVHandle get(const APInt& Val);
-
     ConstantInt *getValue() const { return V; }
 
-    /// 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;
+    Type *getType() const { return V->getType(); }
 
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-      return true;
-    }
-
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-      return false;  // Not loop variant
+    /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
+    static inline bool classof(const SCEV *S) {
+      return S->getSCEVType() == scConstant;
     }
+  };
 
-    virtual const Type *getType() const;
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// SCEVCastExpr - This is the base class for unary cast operator classes.
+  ///
+  class SCEVCastExpr : public SCEV {
+  protected:
+    const SCEV *Op;
+    Type *Ty;
 
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const {
-      return this;
-    }
+    SCEVCastExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                 unsigned SCEVTy, const SCEV *op, Type *ty);
 
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+  public:
+    const SCEV *getOperand() const { return Op; }
+    Type *getType() const { return Ty; }
 
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVConstant *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
-      return S->getSCEVType() == scConstant;
+      return S->getSCEVType() == scTruncate ||
+             S->getSCEVType() == scZeroExtend ||
+             S->getSCEVType() == scSignExtend;
     }
   };
 
@@ -77,44 +79,14 @@ namespace llvm {
   /// SCEVTruncateExpr - This class represents a truncation of an integer value
   /// to a smaller integer value.
   ///
-  class SCEVTruncateExpr : public SCEV {
-    SCEVHandle Op;
-    const Type *Ty;
-    SCEVTruncateExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty);
-    virtual ~SCEVTruncateExpr();
-  public:
-    /// get method - This just gets and returns a new SCEVTruncate object
-    ///
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-
-    const SCEVHandle &getOperand() const { return Op; }
-    virtual const Type *getType() const { return Ty; }
-
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-      return Op->isLoopInvariant(L);
-    }
+  class SCEVTruncateExpr : public SCEVCastExpr {
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-      return Op->hasComputableLoopEvolution(L);
-    }
-
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const {
-      SCEVHandle H = Op->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
-      if (H == Op)
-        return this;
-      return get(H, Ty);
-    }
-
-    /// 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;
-
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    SCEVTruncateExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                     const SCEV *op, Type *ty);
 
+  public:
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVTruncateExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scTruncate;
     }
@@ -124,44 +96,14 @@ namespace llvm {
   /// SCEVZeroExtendExpr - This class represents a zero extension of a small
   /// integer value to a larger integer value.
   ///
-  class SCEVZeroExtendExpr : public SCEV {
-    SCEVHandle Op;
-    const Type *Ty;
-    SCEVZeroExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty);
-    virtual ~SCEVZeroExtendExpr();
-  public:
-    /// get method - This just gets and returns a new SCEVZeroExtend object
-    ///
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-
-    const SCEVHandle &getOperand() const { return Op; }
-    virtual const Type *getType() const { return Ty; }
+  class SCEVZeroExtendExpr : public SCEVCastExpr {
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-      return Op->isLoopInvariant(L);
-    }
-
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-      return Op->hasComputableLoopEvolution(L);
-    }
-
-    /// 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;
-
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const {
-      SCEVHandle H = Op->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
-      if (H == Op)
-        return this;
-      return get(H, Ty);
-    }
-
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    SCEVZeroExtendExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                       const SCEV *op, Type *ty);
 
+  public:
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVZeroExtendExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scZeroExtend;
     }
@@ -171,44 +113,14 @@ namespace llvm {
   /// SCEVSignExtendExpr - This class represents a sign extension of a small
   /// integer value to a larger integer value.
   ///
-  class SCEVSignExtendExpr : public SCEV {
-    SCEVHandle Op;
-    const Type *Ty;
-    SCEVSignExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty);
-    virtual ~SCEVSignExtendExpr();
-  public:
-    /// get method - This just gets and returns a new SCEVSignExtend object
-    ///
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty);
-
-    const SCEVHandle &getOperand() const { return Op; }
-    virtual const Type *getType() const { return Ty; }
+  class SCEVSignExtendExpr : public SCEVCastExpr {
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-      return Op->isLoopInvariant(L);
-    }
-
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-      return Op->hasComputableLoopEvolution(L);
-    }
-
-    /// 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;
-
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const {
-      SCEVHandle H = Op->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
-      if (H == Op)
-        return this;
-      return get(H, Ty);
-    }
-
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    SCEVSignExtendExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                       const SCEV *op, Type *ty);
 
+  public:
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVSignExtendExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scSignExtend;
     }
@@ -216,67 +128,75 @@ namespace llvm {
 
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
-  /// SCEVCommutativeExpr - This node is the base class for n'ary commutative
-  /// operators.
+  /// SCEVNAryExpr - This node is a base class providing common
+  /// functionality for n'ary operators.
   ///
-  class SCEVCommutativeExpr : public SCEV {
-    std::vector<SCEVHandle> Operands;
-
+  class SCEVNAryExpr : public SCEV {
   protected:
-    SCEVCommutativeExpr(enum SCEVTypes T, const std::vector<SCEVHandle> &ops)
-      : SCEV(T) {
-      Operands.reserve(ops.size());
-      Operands.insert(Operands.end(), ops.begin(), ops.end());
-    }
-    ~SCEVCommutativeExpr();
+    // Since SCEVs are immutable, ScalarEvolution allocates operand
+    // arrays with its SCEVAllocator, so this class just needs a simple
+    // pointer rather than a more elaborate vector-like data structure.
+    // This also avoids the need for a non-trivial destructor.
+    const SCEV *const *Operands;
+    size_t NumOperands;
+
+    SCEVNAryExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                 enum SCEVTypes T, const SCEV *const *O, size_t N)
+      : SCEV(ID, T), Operands(O), NumOperands(N) {}
 
   public:
-    unsigned getNumOperands() const { return Operands.size(); }
-    const SCEVHandle &getOperand(unsigned i) const {
-      assert(i < Operands.size() && "Operand index out of range!");
+    size_t getNumOperands() const { return NumOperands; }
+    const SCEV *getOperand(unsigned i) const {
+      assert(i < NumOperands && "Operand index out of range!");
       return Operands[i];
     }
 
-    const std::vector<SCEVHandle> &getOperands() const { return Operands; }
-    typedef std::vector<SCEVHandle>::const_iterator op_iterator;
-    op_iterator op_begin() const { return Operands.begin(); }
-    op_iterator op_end() const { return Operands.end(); }
+    typedef const SCEV *const *op_iterator;
+    typedef iterator_range<op_iterator> op_range;
+    op_iterator op_begin() const { return Operands; }
+    op_iterator op_end() const { return Operands + NumOperands; }
+    op_range operands() const {
+      return make_range(op_begin(), op_end());
+    }
 
+    Type *getType() const { return getOperand(0)->getType(); }
 
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-      for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
-        if (!getOperand(i)->isLoopInvariant(L)) return false;
-      return true;
+    NoWrapFlags getNoWrapFlags(NoWrapFlags Mask = NoWrapMask) const {
+      return (NoWrapFlags)(SubclassData & Mask);
     }
 
-    // hasComputableLoopEvolution - Commutative expressions have computable loop
-    // evolutions iff they have at least one operand that varies with the loop,
-    // but that all varying operands are computable.
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-      bool HasVarying = false;
-      for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
-        if (!getOperand(i)->isLoopInvariant(L))
-          if (getOperand(i)->hasComputableLoopEvolution(L))
-            HasVarying = true;
-          else
-            return false;
-      return HasVarying;
+    /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
+    static inline bool classof(const SCEV *S) {
+      return S->getSCEVType() == scAddExpr ||
+             S->getSCEVType() == scMulExpr ||
+             S->getSCEVType() == scSMaxExpr ||
+             S->getSCEVType() == scUMaxExpr ||
+             S->getSCEVType() == scAddRecExpr;
     }
+  };
 
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const;
-
-    virtual const char *getOperationStr() const = 0;
-
-    virtual const Type *getType() const { return getOperand(0)->getType(); }
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// SCEVCommutativeExpr - This node is the base class for n'ary commutative
+  /// operators.
+  ///
+  class SCEVCommutativeExpr : public SCEVNAryExpr {
+  protected:
+    SCEVCommutativeExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                        enum SCEVTypes T, const SCEV *const *O, size_t N)
+      : SCEVNAryExpr(ID, T, O, N) {}
 
+  public:
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVCommutativeExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scAddExpr ||
-             S->getSCEVType() == scMulExpr;
+             S->getSCEVType() == scMulExpr ||
+             S->getSCEVType() == scSMaxExpr ||
+             S->getSCEVType() == scUMaxExpr;
+    }
+
+    /// Set flags for a non-recurrence without clearing previously set flags.
+    void setNoWrapFlags(NoWrapFlags Flags) {
+      SubclassData |= Flags;
     }
   };
 
@@ -285,33 +205,22 @@ namespace llvm {
   /// SCEVAddExpr - This node represents an addition of some number of SCEVs.
   ///
   class SCEVAddExpr : public SCEVCommutativeExpr {
-    SCEVAddExpr(const std::vector<SCEVHandle> &ops)
-      : SCEVCommutativeExpr(scAddExpr, ops) {
-    }
+    friend class ScalarEvolution;
 
-  public:
-    static SCEVHandle get(std::vector<SCEVHandle> &Ops);
-
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
-      Ops.push_back(LHS);
-      Ops.push_back(RHS);
-      return get(Ops);
+    SCEVAddExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                const SCEV *const *O, size_t N)
+      : SCEVCommutativeExpr(ID, scAddExpr, O, N) {
     }
 
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &Op0, const SCEVHandle &Op1,
-                          const SCEVHandle &Op2) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
-      Ops.push_back(Op0);
-      Ops.push_back(Op1);
-      Ops.push_back(Op2);
-      return get(Ops);
+  public:
+    Type *getType() const {
+      // Use the type of the last operand, which is likely to be a pointer
+      // type, if there is one. This doesn't usually matter, but it can help
+      // reduce casts when the expressions are expanded.
+      return getOperand(getNumOperands() - 1)->getType();
     }
 
-    virtual const char *getOperationStr() const { return " + "; }
-
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVAddExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scAddExpr;
     }
@@ -321,24 +230,15 @@ namespace llvm {
   /// SCEVMulExpr - This node represents multiplication of some number of SCEVs.
   ///
   class SCEVMulExpr : public SCEVCommutativeExpr {
-    SCEVMulExpr(const std::vector<SCEVHandle> &ops)
-      : SCEVCommutativeExpr(scMulExpr, ops) {
-    }
-
-  public:
-    static SCEVHandle get(std::vector<SCEVHandle> &Ops);
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      std::vector<SCEVHandle> Ops;
-      Ops.push_back(LHS);
-      Ops.push_back(RHS);
-      return get(Ops);
+    SCEVMulExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                const SCEV *const *O, size_t N)
+      : SCEVCommutativeExpr(ID, scMulExpr, O, N) {
     }
 
-    virtual const char *getOperationStr() const { return " * "; }
-
+  public:
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVMulExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scMulExpr;
     }
@@ -346,129 +246,96 @@ namespace llvm {
 
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
-  /// SCEVSDivExpr - This class represents a binary signed division operation.
+  /// SCEVUDivExpr - This class represents a binary unsigned division operation.
   ///
-  class SCEVSDivExpr : public SCEV {
-    SCEVHandle LHS, RHS;
-    SCEVSDivExpr(const SCEVHandle &lhs, const SCEVHandle &rhs)
-      : SCEV(scSDivExpr), LHS(lhs), RHS(rhs) {}
+  class SCEVUDivExpr : public SCEV {
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    virtual ~SCEVSDivExpr();
-  public:
-    /// get method - This just gets and returns a new SCEVSDiv object.
-    ///
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS);
-
-    const SCEVHandle &getLHS() const { return LHS; }
-    const SCEVHandle &getRHS() const { return RHS; }
-
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const {
-      return LHS->isLoopInvariant(L) && RHS->isLoopInvariant(L);
-    }
+    const SCEV *LHS;
+    const SCEV *RHS;
+    SCEVUDivExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID, const SCEV *lhs, const SCEV *rhs)
+      : SCEV(ID, scUDivExpr), LHS(lhs), RHS(rhs) {}
 
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
-      return LHS->hasComputableLoopEvolution(L) &&
-             RHS->hasComputableLoopEvolution(L);
-    }
+  public:
+    const SCEV *getLHS() const { return LHS; }
+    const SCEV *getRHS() const { return RHS; }
 
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const {
-      SCEVHandle L = LHS->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
-      SCEVHandle R = RHS->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
-      if (L == LHS && R == RHS)
-        return this;
-      else
-        return get(L, R);
+    Type *getType() const {
+      // In most cases the types of LHS and RHS will be the same, but in some
+      // crazy cases one or the other may be a pointer. ScalarEvolution doesn't
+      // depend on the type for correctness, but handling types carefully can
+      // avoid extra casts in the SCEVExpander. The LHS is more likely to be
+      // a pointer type than the RHS, so use the RHS' type here.
+      return getRHS()->getType();
     }
 
-
-    virtual const Type *getType() const;
-
-    void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
-
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVSDivExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
-      return S->getSCEVType() == scSDivExpr;
+      return S->getSCEVType() == scUDivExpr;
     }
   };
 
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   /// SCEVAddRecExpr - This node represents a polynomial recurrence on the trip
-  /// count of the specified loop.
+  /// count of the specified loop.  This is the primary focus of the
+  /// ScalarEvolution framework; all the other SCEV subclasses are mostly just
+  /// supporting infrastructure to allow SCEVAddRecExpr expressions to be
+  /// created and analyzed.
   ///
   /// All operands of an AddRec are required to be loop invariant.
   ///
-  class SCEVAddRecExpr : public SCEV {
-    std::vector<SCEVHandle> Operands;
+  class SCEVAddRecExpr : public SCEVNAryExpr {
+    friend class ScalarEvolution;
+
     const Loop *L;
 
-    SCEVAddRecExpr(const std::vector<SCEVHandle> &ops, const Loop *l)
-      : SCEV(scAddRecExpr), Operands(ops), L(l) {
-      for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
-        assert(Operands[i]->isLoopInvariant(l) &&
-               "Operands of AddRec must be loop-invariant!");
-    }
-    ~SCEVAddRecExpr();
+    SCEVAddRecExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                   const SCEV *const *O, size_t N, const Loop *l)
+      : SCEVNAryExpr(ID, scAddRecExpr, O, N), L(l) {}
+
   public:
-    static SCEVHandle get(const SCEVHandle &Start, const SCEVHandle &Step,
-                          const Loop *);
-    static SCEVHandle get(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
-                          const Loop *);
-    static SCEVHandle get(const std::vector<SCEVHandle> &Operands,
-                          const Loop *L) {
-      std::vector<SCEVHandle> NewOp(Operands);
-      return get(NewOp, L);
-    }
-
-    typedef std::vector<SCEVHandle>::const_iterator op_iterator;
-    op_iterator op_begin() const { return Operands.begin(); }
-    op_iterator op_end() const { return Operands.end(); }
-
-    unsigned getNumOperands() const { return Operands.size(); }
-    const SCEVHandle &getOperand(unsigned i) const { return Operands[i]; }
-    const SCEVHandle &getStart() const { return Operands[0]; }
+    const SCEV *getStart() const { return Operands[0]; }
     const Loop *getLoop() const { return L; }
 
-
     /// getStepRecurrence - This method constructs and returns the recurrence
     /// indicating how much this expression steps by.  If this is a polynomial
     /// of degree N, it returns a chrec of degree N-1.
-    SCEVHandle getStepRecurrence() const {
-      if (getNumOperands() == 2) return getOperand(1);
-      return SCEVAddRecExpr::get(std::vector<SCEVHandle>(op_begin()+1,op_end()),
-                                 getLoop());
+    /// We cannot determine whether the step recurrence has self-wraparound.
+    const SCEV *getStepRecurrence(ScalarEvolution &SE) const {
+      if (isAffine()) return getOperand(1);
+      return SE.getAddRecExpr(SmallVector<const SCEV *, 3>(op_begin()+1,
+                                                           op_end()),
+                              getLoop(), FlagAnyWrap);
     }
 
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *QL) const {
-      if (L == QL) return true;
-      return false;
-    }
-
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const;
-
-    virtual const Type *getType() const { return Operands[0]->getType(); }
-
-    /// isAffine - Return true if this is an affine AddRec (i.e., it represents
-    /// an expressions A+B*x where A and B are loop invariant values.
+    /// isAffine - Return true if this represents an expression
+    /// A + B*x where A and B are loop invariant values.
     bool isAffine() const {
       // We know that the start value is invariant.  This expression is thus
       // affine iff the step is also invariant.
       return getNumOperands() == 2;
     }
 
-    /// isQuadratic - Return true if this is an quadratic AddRec (i.e., it
-    /// represents an expressions A+B*x+C*x^2 where A, B and C are loop
-    /// invariant values.  This corresponds to an addrec of the form {L,+,M,+,N}
+    /// isQuadratic - Return true if this represents an expression
+    /// A + B*x + C*x^2 where A, B and C are loop invariant values.
+    /// This corresponds to an addrec of the form {L,+,M,+,N}
     bool isQuadratic() const {
       return getNumOperands() == 3;
     }
 
+    /// Set flags for a recurrence without clearing any previously set flags.
+    /// For AddRec, either NUW or NSW implies NW. Keep track of this fact here
+    /// to make it easier to propagate flags.
+    void setNoWrapFlags(NoWrapFlags Flags) {
+      if (Flags & (FlagNUW | FlagNSW))
+        Flags = ScalarEvolution::setFlags(Flags, FlagNW);
+      SubclassData |= Flags;
+    }
+
     /// evaluateAtIteration - Return the value of this chain of recurrences at
     /// the specified iteration number.
-    SCEVHandle evaluateAtIteration(SCEVHandle It) const;
+    const SCEV *evaluateAtIteration(const SCEV *It, ScalarEvolution &SE) const;
 
     /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop
     /// that produce values in the specified constant range.  Another way of
@@ -476,61 +343,103 @@ namespace llvm {
     /// value is not in the condition, thus computing the exit count.  If the
     /// iteration count can't be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is
     /// returned.
-    SCEVHandle getNumIterationsInRange(ConstantRange Range) const;
+    const SCEV *getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
+                                       ScalarEvolution &SE) const;
 
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const;
-
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    /// getPostIncExpr - Return an expression representing the value of
+    /// this expression one iteration of the loop ahead.
+    const SCEVAddRecExpr *getPostIncExpr(ScalarEvolution &SE) const {
+      return cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddExpr(this, getStepRecurrence(SE)));
+    }
 
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVAddRecExpr *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scAddRecExpr;
     }
   };
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
-  /// SCEVUnknown - This means that we are dealing with an entirely unknown SCEV
-  /// value, and only represent it as it's LLVM Value.  This is the "bottom"
-  /// value for the analysis.
+  /// SCEVSMaxExpr - This class represents a signed maximum selection.
   ///
-  class SCEVUnknown : public SCEV {
-    Value *V;
-    SCEVUnknown(Value *v) : SCEV(scUnknown), V(v) {}
+  class SCEVSMaxExpr : public SCEVCommutativeExpr {
+    friend class ScalarEvolution;
+
+    SCEVSMaxExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                 const SCEV *const *O, size_t N)
+      : SCEVCommutativeExpr(ID, scSMaxExpr, O, N) {
+      // Max never overflows.
+      setNoWrapFlags((NoWrapFlags)(FlagNUW | FlagNSW));
+    }
 
-  protected:
-    ~SCEVUnknown();
   public:
-    /// get method - For SCEVUnknown, this just gets and returns a new
-    /// SCEVUnknown.
-    static SCEVHandle get(Value *V);
+    /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
+    static inline bool classof(const SCEV *S) {
+      return S->getSCEVType() == scSMaxExpr;
+    }
+  };
 
-    /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
-    /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
-    static SCEVHandle getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty);
 
-    Value *getValue() const { return V; }
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// SCEVUMaxExpr - This class represents an unsigned maximum selection.
+  ///
+  class SCEVUMaxExpr : public SCEVCommutativeExpr {
+    friend class ScalarEvolution;
 
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const;
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *QL) const {
-      return false; // not computable
+    SCEVUMaxExpr(const FoldingSetNodeIDRef ID,
+                 const SCEV *const *O, size_t N)
+      : SCEVCommutativeExpr(ID, scUMaxExpr, O, N) {
+      // Max never overflows.
+      setNoWrapFlags((NoWrapFlags)(FlagNUW | FlagNSW));
     }
 
-    SCEVHandle replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                                 const SCEVHandle &Conc) const {
-      if (&*Sym == this) return Conc;
-      return this;
+  public:
+    /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
+    static inline bool classof(const SCEV *S) {
+      return S->getSCEVType() == scUMaxExpr;
     }
+  };
 
-    virtual const Type *getType() const;
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// SCEVUnknown - This means that we are dealing with an entirely unknown SCEV
+  /// value, and only represent it as its LLVM Value.  This is the "bottom"
+  /// value for the analysis.
+  ///
+  class SCEVUnknown final : public SCEV, private CallbackVH {
+    friend class ScalarEvolution;
+
+    // Implement CallbackVH.
+    void deleted() override;
+    void allUsesReplacedWith(Value *New) override;
+
+    /// SE - The parent ScalarEvolution value. This is used to update
+    /// the parent's maps when the value associated with a SCEVUnknown
+    /// is deleted or RAUW'd.
+    ScalarEvolution *SE;
+
+    /// Next - The next pointer in the linked list of all
+    /// SCEVUnknown instances owned by a ScalarEvolution.
+    SCEVUnknown *Next;
+
+    SCEVUnknown(const FoldingSetNodeIDRef ID, Value *V,
+                ScalarEvolution *se, SCEVUnknown *next) :
+      SCEV(ID, scUnknown), CallbackVH(V), SE(se), Next(next) {}
 
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+  public:
+    Value *getValue() const { return getValPtr(); }
+
+    /// isSizeOf, isAlignOf, isOffsetOf - Test whether this is a special
+    /// constant representing a type size, alignment, or field offset in
+    /// a target-independent manner, and hasn't happened to have been
+    /// folded with other operations into something unrecognizable. This
+    /// is mainly only useful for pretty-printing and other situations
+    /// where it isn't absolutely required for these to succeed.
+    bool isSizeOf(Type *&AllocTy) const;
+    bool isAlignOf(Type *&AllocTy) const;
+    bool isOffsetOf(Type *&STy, Constant *&FieldNo) const;
+
+    Type *getType() const { return getValPtr()->getType(); }
 
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVUnknown *S) { return true; }
     static inline bool classof(const SCEV *S) {
       return S->getSCEVType() == scUnknown;
     }
@@ -540,41 +449,308 @@ namespace llvm {
   /// for various SCEV analysis purposes.
   template<typename SC, typename RetVal=void>
   struct SCEVVisitor {
-    RetVal visit(SCEV *S) {
+    RetVal visit(const SCEV *S) {
       switch (S->getSCEVType()) {
       case scConstant:
-        return ((SC*)this)->visitConstant((SCEVConstant*)S);
+        return ((SC*)this)->visitConstant((const SCEVConstant*)S);
       case scTruncate:
-        return ((SC*)this)->visitTruncateExpr((SCEVTruncateExpr*)S);
+        return ((SC*)this)->visitTruncateExpr((const SCEVTruncateExpr*)S);
       case scZeroExtend:
-        return ((SC*)this)->visitZeroExtendExpr((SCEVZeroExtendExpr*)S);
+        return ((SC*)this)->visitZeroExtendExpr((const SCEVZeroExtendExpr*)S);
       case scSignExtend:
-        return ((SC*)this)->visitSignExtendExpr((SCEVSignExtendExpr*)S);
+        return ((SC*)this)->visitSignExtendExpr((const SCEVSignExtendExpr*)S);
       case scAddExpr:
-        return ((SC*)this)->visitAddExpr((SCEVAddExpr*)S);
+        return ((SC*)this)->visitAddExpr((const SCEVAddExpr*)S);
       case scMulExpr:
-        return ((SC*)this)->visitMulExpr((SCEVMulExpr*)S);
-      case scSDivExpr:
-        return ((SC*)this)->visitSDivExpr((SCEVSDivExpr*)S);
+        return ((SC*)this)->visitMulExpr((const SCEVMulExpr*)S);
+      case scUDivExpr:
+        return ((SC*)this)->visitUDivExpr((const SCEVUDivExpr*)S);
       case scAddRecExpr:
-        return ((SC*)this)->visitAddRecExpr((SCEVAddRecExpr*)S);
+        return ((SC*)this)->visitAddRecExpr((const SCEVAddRecExpr*)S);
+      case scSMaxExpr:
+        return ((SC*)this)->visitSMaxExpr((const SCEVSMaxExpr*)S);
+      case scUMaxExpr:
+        return ((SC*)this)->visitUMaxExpr((const SCEVUMaxExpr*)S);
       case scUnknown:
-        return ((SC*)this)->visitUnknown((SCEVUnknown*)S);
+        return ((SC*)this)->visitUnknown((const SCEVUnknown*)S);
       case scCouldNotCompute:
-        return ((SC*)this)->visitCouldNotCompute((SCEVCouldNotCompute*)S);
+        return ((SC*)this)->visitCouldNotCompute((const SCEVCouldNotCompute*)S);
       default:
-        assert(0 && "Unknown SCEV type!");
-        abort();
+        llvm_unreachable("Unknown SCEV type!");
+      }
+    }
+
+    RetVal visitCouldNotCompute(const SCEVCouldNotCompute *S) {
+      llvm_unreachable("Invalid use of SCEVCouldNotCompute!");
+    }
+  };
+
+  /// Visit all nodes in the expression tree using worklist traversal.
+  ///
+  /// Visitor implements:
+  ///   // return true to follow this node.
+  ///   bool follow(const SCEV *S);
+  ///   // return true to terminate the search.
+  ///   bool isDone();
+  template<typename SV>
+  class SCEVTraversal {
+    SV &Visitor;
+    SmallVector<const SCEV *, 8> Worklist;
+    SmallPtrSet<const SCEV *, 8> Visited;
+
+    void push(const SCEV *S) {
+      if (Visited.insert(S).second && Visitor.follow(S))
+        Worklist.push_back(S);
+    }
+  public:
+    SCEVTraversal(SV& V): Visitor(V) {}
+
+    void visitAll(const SCEV *Root) {
+      push(Root);
+      while (!Worklist.empty() && !Visitor.isDone()) {
+        const SCEV *S = Worklist.pop_back_val();
+
+        switch (S->getSCEVType()) {
+        case scConstant:
+        case scUnknown:
+          break;
+        case scTruncate:
+        case scZeroExtend:
+        case scSignExtend:
+          push(cast<SCEVCastExpr>(S)->getOperand());
+          break;
+        case scAddExpr:
+        case scMulExpr:
+        case scSMaxExpr:
+        case scUMaxExpr:
+        case scAddRecExpr: {
+          const SCEVNAryExpr *NAry = cast<SCEVNAryExpr>(S);
+          for (SCEVNAryExpr::op_iterator I = NAry->op_begin(),
+                 E = NAry->op_end(); I != E; ++I) {
+            push(*I);
+          }
+          break;
+        }
+        case scUDivExpr: {
+          const SCEVUDivExpr *UDiv = cast<SCEVUDivExpr>(S);
+          push(UDiv->getLHS());
+          push(UDiv->getRHS());
+          break;
+        }
+        case scCouldNotCompute:
+          llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
+        default:
+          llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
+        }
+      }
+    }
+  };
+
+  /// Use SCEVTraversal to visit all nodes in the given expression tree.
+  template<typename SV>
+  void visitAll(const SCEV *Root, SV& Visitor) {
+    SCEVTraversal<SV> T(Visitor);
+    T.visitAll(Root);
+  }
+
+  typedef DenseMap<const Value*, Value*> ValueToValueMap;
+
+  /// The SCEVParameterRewriter takes a scalar evolution expression and updates
+  /// the SCEVUnknown components following the Map (Value -> Value).
+  struct SCEVParameterRewriter
+    : public SCEVVisitor<SCEVParameterRewriter, const SCEV*> {
+  public:
+    static const SCEV *rewrite(const SCEV *Scev, ScalarEvolution &SE,
+                               ValueToValueMap &Map,
+                               bool InterpretConsts = false) {
+      SCEVParameterRewriter Rewriter(SE, Map, InterpretConsts);
+      return Rewriter.visit(Scev);
+    }
+
+    SCEVParameterRewriter(ScalarEvolution &S, ValueToValueMap &M, bool C)
+      : SE(S), Map(M), InterpretConsts(C) {}
+
+    const SCEV *visitConstant(const SCEVConstant *Constant) {
+      return Constant;
+    }
+
+    const SCEV *visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *Expr) {
+      const SCEV *Operand = visit(Expr->getOperand());
+      return SE.getTruncateExpr(Operand, Expr->getType());
+    }
+
+    const SCEV *visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *Expr) {
+      const SCEV *Operand = visit(Expr->getOperand());
+      return SE.getZeroExtendExpr(Operand, Expr->getType());
+    }
+
+    const SCEV *visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *Expr) {
+      const SCEV *Operand = visit(Expr->getOperand());
+      return SE.getSignExtendExpr(Operand, Expr->getType());
+    }
+
+    const SCEV *visitAddExpr(const SCEVAddExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getAddExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitMulExpr(const SCEVMulExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getMulExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *Expr) {
+      return SE.getUDivExpr(visit(Expr->getLHS()), visit(Expr->getRHS()));
+    }
+
+    const SCEV *visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getAddRecExpr(Operands, Expr->getLoop(),
+                              Expr->getNoWrapFlags());
+    }
+
+    const SCEV *visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getSMaxExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getUMaxExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitUnknown(const SCEVUnknown *Expr) {
+      Value *V = Expr->getValue();
+      if (Map.count(V)) {
+        Value *NV = Map[V];
+        if (InterpretConsts && isa<ConstantInt>(NV))
+          return SE.getConstant(cast<ConstantInt>(NV));
+        return SE.getUnknown(NV);
       }
+      return Expr;
+    }
+
+    const SCEV *visitCouldNotCompute(const SCEVCouldNotCompute *Expr) {
+      return Expr;
+    }
+
+  private:
+    ScalarEvolution &SE;
+    ValueToValueMap &Map;
+    bool InterpretConsts;
+  };
+
+  typedef DenseMap<const Loop*, const SCEV*> LoopToScevMapT;
+
+  /// The SCEVApplyRewriter takes a scalar evolution expression and applies
+  /// the Map (Loop -> SCEV) to all AddRecExprs.
+  struct SCEVApplyRewriter
+    : public SCEVVisitor<SCEVApplyRewriter, const SCEV*> {
+  public:
+    static const SCEV *rewrite(const SCEV *Scev, LoopToScevMapT &Map,
+                               ScalarEvolution &SE) {
+      SCEVApplyRewriter Rewriter(SE, Map);
+      return Rewriter.visit(Scev);
+    }
+
+    SCEVApplyRewriter(ScalarEvolution &S, LoopToScevMapT &M)
+      : SE(S), Map(M) {}
+
+    const SCEV *visitConstant(const SCEVConstant *Constant) {
+      return Constant;
+    }
+
+    const SCEV *visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *Expr) {
+      const SCEV *Operand = visit(Expr->getOperand());
+      return SE.getTruncateExpr(Operand, Expr->getType());
+    }
+
+    const SCEV *visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *Expr) {
+      const SCEV *Operand = visit(Expr->getOperand());
+      return SE.getZeroExtendExpr(Operand, Expr->getType());
+    }
+
+    const SCEV *visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *Expr) {
+      const SCEV *Operand = visit(Expr->getOperand());
+      return SE.getSignExtendExpr(Operand, Expr->getType());
+    }
+
+    const SCEV *visitAddExpr(const SCEVAddExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getAddExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitMulExpr(const SCEVMulExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getMulExpr(Operands);
     }
 
-    RetVal visitCouldNotCompute(SCEVCouldNotCompute *S) {
-      assert(0 && "Invalid use of SCEVCouldNotCompute!");
-      abort();
-      return RetVal();
+    const SCEV *visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *Expr) {
+      return SE.getUDivExpr(visit(Expr->getLHS()), visit(Expr->getRHS()));
     }
+
+    const SCEV *visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+
+      const Loop *L = Expr->getLoop();
+      const SCEV *Res = SE.getAddRecExpr(Operands, L, Expr->getNoWrapFlags());
+
+      if (0 == Map.count(L))
+        return Res;
+
+      const SCEVAddRecExpr *Rec = (const SCEVAddRecExpr *) Res;
+      return Rec->evaluateAtIteration(Map[L], SE);
+    }
+
+    const SCEV *visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getSMaxExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *Expr) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      for (int i = 0, e = Expr->getNumOperands(); i < e; ++i)
+        Operands.push_back(visit(Expr->getOperand(i)));
+      return SE.getUMaxExpr(Operands);
+    }
+
+    const SCEV *visitUnknown(const SCEVUnknown *Expr) {
+      return Expr;
+    }
+
+    const SCEV *visitCouldNotCompute(const SCEVCouldNotCompute *Expr) {
+      return Expr;
+    }
+
+  private:
+    ScalarEvolution &SE;
+    LoopToScevMapT &Map;
   };
+
+/// Applies the Map (Loop -> SCEV) to the given Scev.
+static inline const SCEV *apply(const SCEV *Scev, LoopToScevMapT &Map,
+                                ScalarEvolution &SE) {
+  return SCEVApplyRewriter::rewrite(Scev, Map, SE);
 }
 
-#endif
+}
 
+#endif