Fix LoopAccessAnalysis when potentially nullptr check are involved
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / LoopAccessAnalysis.cpp
index 86f7c2e9757d4b877643e1d93ccb21b76ecfcc16..49b28078c9767c0dce6484d7253b7551c0fcb589 100644 (file)
@@ -22,7 +22,7 @@
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/VectorUtils.h"
+#include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
 using namespace llvm;
 
 #define DEBUG_TYPE "loop-accesses"
@@ -48,15 +48,22 @@ static cl::opt<unsigned, true> RuntimeMemoryCheckThreshold(
     cl::location(VectorizerParams::RuntimeMemoryCheckThreshold), cl::init(8));
 unsigned VectorizerParams::RuntimeMemoryCheckThreshold;
 
+/// \brief The maximum iterations used to merge memory checks
+static cl::opt<unsigned> MemoryCheckMergeThreshold(
+    "memory-check-merge-threshold", cl::Hidden,
+    cl::desc("Maximum number of comparisons done when trying to merge "
+             "runtime memory checks. (default = 100)"),
+    cl::init(100));
+
 /// Maximum SIMD width.
 const unsigned VectorizerParams::MaxVectorWidth = 64;
 
-/// \brief We collect interesting dependences up to this threshold.
-static cl::opt<unsigned> MaxInterestingDependence(
-    "max-interesting-dependences", cl::Hidden,
-    cl::desc("Maximum number of interesting dependences collected by "
-             "loop-access analysis (default = 100)"),
-    cl::init(100));
+/// \brief We collect dependences up to this threshold.
+static cl::opt<unsigned>
+    MaxDependences("max-dependences", cl::Hidden,
+                   cl::desc("Maximum number of dependences collected by "
+                            "loop-access analysis (default = 100)"),
+                   cl::init(100));
 
 bool VectorizerParams::isInterleaveForced() {
   return ::VectorizationInterleave.getNumOccurrences() > 0;
@@ -82,8 +89,8 @@ Value *llvm::stripIntegerCast(Value *V) {
 
 const SCEV *llvm::replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
                                             const ValueToValueMap &PtrToStride,
+                                            SCEVUnionPredicate &Preds,
                                             Value *Ptr, Value *OrigPtr) {
-
   const SCEV *OrigSCEV = SE->getSCEV(Ptr);
 
   // If there is an entry in the map return the SCEV of the pointer with the
@@ -101,91 +108,307 @@ const SCEV *llvm::replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
     ValueToValueMap RewriteMap;
     RewriteMap[StrideVal] = One;
 
-    const SCEV *ByOne =
-        SCEVParameterRewriter::rewrite(OrigSCEV, *SE, RewriteMap, true);
+    const auto *U = cast<SCEVUnknown>(SE->getSCEV(StrideVal));
+    const auto *CT =
+        static_cast<const SCEVConstant *>(SE->getOne(StrideVal->getType()));
+
+    Preds.add(SE->getEqualPredicate(U, CT));
+
+    const SCEV *ByOne = SE->rewriteUsingPredicate(OrigSCEV, Preds);
     DEBUG(dbgs() << "LAA: Replacing SCEV: " << *OrigSCEV << " by: " << *ByOne
                  << "\n");
     return ByOne;
   }
 
   // Otherwise, just return the SCEV of the original pointer.
-  return SE->getSCEV(Ptr);
+  return OrigSCEV;
 }
 
-void LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::insert(
-    ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr, unsigned DepSetId,
-    unsigned ASId, const ValueToValueMap &Strides) {
+void RuntimePointerChecking::insert(Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr,
+                                    unsigned DepSetId, unsigned ASId,
+                                    const ValueToValueMap &Strides,
+                                    SCEVUnionPredicate &Preds) {
   // Get the stride replaced scev.
-  const SCEV *Sc = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
+  const SCEV *Sc = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Preds, Ptr);
   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Sc);
   assert(AR && "Invalid addrec expression");
   const SCEV *Ex = SE->getBackedgeTakenCount(Lp);
+
+  const SCEV *ScStart = AR->getStart();
   const SCEV *ScEnd = AR->evaluateAtIteration(Ex, *SE);
-  Pointers.push_back(Ptr);
-  Starts.push_back(AR->getStart());
-  Ends.push_back(ScEnd);
-  IsWritePtr.push_back(WritePtr);
-  DependencySetId.push_back(DepSetId);
-  AliasSetId.push_back(ASId);
+  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
+
+  // For expressions with negative step, the upper bound is ScStart and the
+  // lower bound is ScEnd.
+  if (const SCEVConstant *CStep = dyn_cast<const SCEVConstant>(Step)) {
+    if (CStep->getValue()->isNegative())
+      std::swap(ScStart, ScEnd);
+  } else {
+    // Fallback case: the step is not constant, but the we can still
+    // get the upper and lower bounds of the interval by using min/max
+    // expressions.
+    ScStart = SE->getUMinExpr(ScStart, ScEnd);
+    ScEnd = SE->getUMaxExpr(AR->getStart(), ScEnd);
+  }
+
+  Pointers.emplace_back(Ptr, ScStart, ScEnd, WritePtr, DepSetId, ASId, Sc);
+}
+
+SmallVector<RuntimePointerChecking::PointerCheck, 4>
+RuntimePointerChecking::generateChecks() const {
+  SmallVector<PointerCheck, 4> Checks;
+
+  for (unsigned I = 0; I < CheckingGroups.size(); ++I) {
+    for (unsigned J = I + 1; J < CheckingGroups.size(); ++J) {
+      const RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup &CGI = CheckingGroups[I];
+      const RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup &CGJ = CheckingGroups[J];
+
+      if (needsChecking(CGI, CGJ))
+        Checks.push_back(std::make_pair(&CGI, &CGJ));
+    }
+  }
+  return Checks;
+}
+
+void RuntimePointerChecking::generateChecks(
+    MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands, bool UseDependencies) {
+  assert(Checks.empty() && "Checks is not empty");
+  groupChecks(DepCands, UseDependencies);
+  Checks = generateChecks();
+}
+
+bool RuntimePointerChecking::needsChecking(const CheckingPtrGroup &M,
+                                           const CheckingPtrGroup &N) const {
+  for (unsigned I = 0, EI = M.Members.size(); EI != I; ++I)
+    for (unsigned J = 0, EJ = N.Members.size(); EJ != J; ++J)
+      if (needsChecking(M.Members[I], N.Members[J]))
+        return true;
+  return false;
+}
+
+/// Compare \p I and \p J and return the minimum.
+/// Return nullptr in case we couldn't find an answer.
+static const SCEV *getMinFromExprs(const SCEV *I, const SCEV *J,
+                                   ScalarEvolution *SE) {
+  const SCEV *Diff = SE->getMinusSCEV(J, I);
+  const SCEVConstant *C = dyn_cast<const SCEVConstant>(Diff);
+
+  if (!C)
+    return nullptr;
+  if (C->getValue()->isNegative())
+    return J;
+  return I;
+}
+
+bool RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup::addPointer(unsigned Index) {
+  const SCEV *Start = RtCheck.Pointers[Index].Start;
+  const SCEV *End = RtCheck.Pointers[Index].End;
+
+  // Compare the starts and ends with the known minimum and maximum
+  // of this set. We need to know how we compare against the min/max
+  // of the set in order to be able to emit memchecks.
+  const SCEV *Min0 = getMinFromExprs(Start, Low, RtCheck.SE);
+  if (!Min0)
+    return false;
+
+  const SCEV *Min1 = getMinFromExprs(End, High, RtCheck.SE);
+  if (!Min1)
+    return false;
+
+  // Update the low bound  expression if we've found a new min value.
+  if (Min0 == Start)
+    Low = Start;
+
+  // Update the high bound expression if we've found a new max value.
+  if (Min1 != End)
+    High = End;
+
+  Members.push_back(Index);
+  return true;
+}
+
+void RuntimePointerChecking::groupChecks(
+    MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands, bool UseDependencies) {
+  // We build the groups from dependency candidates equivalence classes
+  // because:
+  //    - We know that pointers in the same equivalence class share
+  //      the same underlying object and therefore there is a chance
+  //      that we can compare pointers
+  //    - We wouldn't be able to merge two pointers for which we need
+  //      to emit a memcheck. The classes in DepCands are already
+  //      conveniently built such that no two pointers in the same
+  //      class need checking against each other.
+
+  // We use the following (greedy) algorithm to construct the groups
+  // For every pointer in the equivalence class:
+  //   For each existing group:
+  //   - if the difference between this pointer and the min/max bounds
+  //     of the group is a constant, then make the pointer part of the
+  //     group and update the min/max bounds of that group as required.
+
+  CheckingGroups.clear();
+
+  // If we need to check two pointers to the same underlying object
+  // with a non-constant difference, we shouldn't perform any pointer
+  // grouping with those pointers. This is because we can easily get
+  // into cases where the resulting check would return false, even when
+  // the accesses are safe.
+  //
+  // The following example shows this:
+  // for (i = 0; i < 1000; ++i)
+  //   a[5000 + i * m] = a[i] + a[i + 9000]
+  //
+  // Here grouping gives a check of (5000, 5000 + 1000 * m) against
+  // (0, 10000) which is always false. However, if m is 1, there is no
+  // dependence. Not grouping the checks for a[i] and a[i + 9000] allows
+  // us to perform an accurate check in this case.
+  //
+  // The above case requires that we have an UnknownDependence between
+  // accesses to the same underlying object. This cannot happen unless
+  // ShouldRetryWithRuntimeCheck is set, and therefore UseDependencies
+  // is also false. In this case we will use the fallback path and create
+  // separate checking groups for all pointers.
+
+  // If we don't have the dependency partitions, construct a new
+  // checking pointer group for each pointer. This is also required
+  // for correctness, because in this case we can have checking between
+  // pointers to the same underlying object.
+  if (!UseDependencies) {
+    for (unsigned I = 0; I < Pointers.size(); ++I)
+      CheckingGroups.push_back(CheckingPtrGroup(I, *this));
+    return;
+  }
+
+  unsigned TotalComparisons = 0;
+
+  DenseMap<Value *, unsigned> PositionMap;
+  for (unsigned Index = 0; Index < Pointers.size(); ++Index)
+    PositionMap[Pointers[Index].PointerValue] = Index;
+
+  // We need to keep track of what pointers we've already seen so we
+  // don't process them twice.
+  SmallSet<unsigned, 2> Seen;
+
+  // Go through all equivalence classes, get the the "pointer check groups"
+  // and add them to the overall solution. We use the order in which accesses
+  // appear in 'Pointers' to enforce determinism.
+  for (unsigned I = 0; I < Pointers.size(); ++I) {
+    // We've seen this pointer before, and therefore already processed
+    // its equivalence class.
+    if (Seen.count(I))
+      continue;
+
+    MemoryDepChecker::MemAccessInfo Access(Pointers[I].PointerValue,
+                                           Pointers[I].IsWritePtr);
+
+    SmallVector<CheckingPtrGroup, 2> Groups;
+    auto LeaderI = DepCands.findValue(DepCands.getLeaderValue(Access));
+
+    // Because DepCands is constructed by visiting accesses in the order in
+    // which they appear in alias sets (which is deterministic) and the
+    // iteration order within an equivalence class member is only dependent on
+    // the order in which unions and insertions are performed on the
+    // equivalence class, the iteration order is deterministic.
+    for (auto MI = DepCands.member_begin(LeaderI), ME = DepCands.member_end();
+         MI != ME; ++MI) {
+      unsigned Pointer = PositionMap[MI->getPointer()];
+      bool Merged = false;
+      // Mark this pointer as seen.
+      Seen.insert(Pointer);
+
+      // Go through all the existing sets and see if we can find one
+      // which can include this pointer.
+      for (CheckingPtrGroup &Group : Groups) {
+        // Don't perform more than a certain amount of comparisons.
+        // This should limit the cost of grouping the pointers to something
+        // reasonable.  If we do end up hitting this threshold, the algorithm
+        // will create separate groups for all remaining pointers.
+        if (TotalComparisons > MemoryCheckMergeThreshold)
+          break;
+
+        TotalComparisons++;
+
+        if (Group.addPointer(Pointer)) {
+          Merged = true;
+          break;
+        }
+      }
+
+      if (!Merged)
+        // We couldn't add this pointer to any existing set or the threshold
+        // for the number of comparisons has been reached. Create a new group
+        // to hold the current pointer.
+        Groups.push_back(CheckingPtrGroup(Pointer, *this));
+    }
+
+    // We've computed the grouped checks for this partition.
+    // Save the results and continue with the next one.
+    std::copy(Groups.begin(), Groups.end(), std::back_inserter(CheckingGroups));
+  }
+}
+
+bool RuntimePointerChecking::arePointersInSamePartition(
+    const SmallVectorImpl<int> &PtrToPartition, unsigned PtrIdx1,
+    unsigned PtrIdx2) {
+  return (PtrToPartition[PtrIdx1] != -1 &&
+          PtrToPartition[PtrIdx1] == PtrToPartition[PtrIdx2]);
 }
 
-bool LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::needsChecking(
-    unsigned I, unsigned J, const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
+bool RuntimePointerChecking::needsChecking(unsigned I, unsigned J) const {
+  const PointerInfo &PointerI = Pointers[I];
+  const PointerInfo &PointerJ = Pointers[J];
+
   // No need to check if two readonly pointers intersect.
-  if (!IsWritePtr[I] && !IsWritePtr[J])
+  if (!PointerI.IsWritePtr && !PointerJ.IsWritePtr)
     return false;
 
   // Only need to check pointers between two different dependency sets.
-  if (DependencySetId[I] == DependencySetId[J])
+  if (PointerI.DependencySetId == PointerJ.DependencySetId)
     return false;
 
   // Only need to check pointers in the same alias set.
-  if (AliasSetId[I] != AliasSetId[J])
-    return false;
-
-  // If PtrPartition is set omit checks between pointers of the same partition.
-  // Partition number -1 means that the pointer is used in multiple partitions.
-  // In this case we can't omit the check.
-  if (PtrPartition && (*PtrPartition)[I] != -1 &&
-      (*PtrPartition)[I] == (*PtrPartition)[J])
+  if (PointerI.AliasSetId != PointerJ.AliasSetId)
     return false;
 
   return true;
 }
 
-void LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::print(
-    raw_ostream &OS, unsigned Depth,
-    const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
-  unsigned NumPointers = Pointers.size();
-  if (NumPointers == 0)
-    return;
-
-  OS.indent(Depth) << "Run-time memory checks:\n";
+void RuntimePointerChecking::printChecks(
+    raw_ostream &OS, const SmallVectorImpl<PointerCheck> &Checks,
+    unsigned Depth) const {
   unsigned N = 0;
-  for (unsigned I = 0; I < NumPointers; ++I)
-    for (unsigned J = I + 1; J < NumPointers; ++J)
-      if (needsChecking(I, J, PtrPartition)) {
-        OS.indent(Depth) << N++ << ":\n";
-        OS.indent(Depth + 2) << *Pointers[I];
-        if (PtrPartition)
-          OS << " (Partition: " << (*PtrPartition)[I] << ")";
-        OS << "\n";
-        OS.indent(Depth + 2) << *Pointers[J];
-        if (PtrPartition)
-          OS << " (Partition: " << (*PtrPartition)[J] << ")";
-        OS << "\n";
-      }
+  for (const auto &Check : Checks) {
+    const auto &First = Check.first->Members, &Second = Check.second->Members;
+
+    OS.indent(Depth) << "Check " << N++ << ":\n";
+
+    OS.indent(Depth + 2) << "Comparing group (" << Check.first << "):\n";
+    for (unsigned K = 0; K < First.size(); ++K)
+      OS.indent(Depth + 2) << *Pointers[First[K]].PointerValue << "\n";
+
+    OS.indent(Depth + 2) << "Against group (" << Check.second << "):\n";
+    for (unsigned K = 0; K < Second.size(); ++K)
+      OS.indent(Depth + 2) << *Pointers[Second[K]].PointerValue << "\n";
+  }
 }
 
-bool LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::needsAnyChecking(
-    const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
-  unsigned NumPointers = Pointers.size();
+void RuntimePointerChecking::print(raw_ostream &OS, unsigned Depth) const {
 
-  for (unsigned I = 0; I < NumPointers; ++I)
-    for (unsigned J = I + 1; J < NumPointers; ++J)
-      if (needsChecking(I, J, PtrPartition))
-        return true;
-  return false;
+  OS.indent(Depth) << "Run-time memory checks:\n";
+  printChecks(OS, Checks, Depth);
+
+  OS.indent(Depth) << "Grouped accesses:\n";
+  for (unsigned I = 0; I < CheckingGroups.size(); ++I) {
+    const auto &CG = CheckingGroups[I];
+
+    OS.indent(Depth + 2) << "Group " << &CG << ":\n";
+    OS.indent(Depth + 4) << "(Low: " << *CG.Low << " High: " << *CG.High
+                         << ")\n";
+    for (unsigned J = 0; J < CG.Members.size(); ++J) {
+      OS.indent(Depth + 6) << "Member: " << *Pointers[CG.Members[J]].Expr
+                           << "\n";
+    }
+  }
 }
 
 namespace {
@@ -200,29 +423,32 @@ public:
   typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
 
   AccessAnalysis(const DataLayout &Dl, AliasAnalysis *AA, LoopInfo *LI,
-                 MemoryDepChecker::DepCandidates &DA)
-      : DL(Dl), AST(*AA), LI(LI), DepCands(DA), IsRTCheckNeeded(false) {}
+                 MemoryDepChecker::DepCandidates &DA, SCEVUnionPredicate &Preds)
+      : DL(Dl), AST(*AA), LI(LI), DepCands(DA), IsRTCheckAnalysisNeeded(false),
+        Preds(Preds) {}
 
   /// \brief Register a load  and whether it is only read from.
-  void addLoad(AliasAnalysis::Location &Loc, bool IsReadOnly) {
+  void addLoad(MemoryLocation &Loc, bool IsReadOnly) {
     Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
-    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
+    AST.add(Ptr, MemoryLocation::UnknownSize, Loc.AATags);
     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, false));
     if (IsReadOnly)
       ReadOnlyPtr.insert(Ptr);
   }
 
   /// \brief Register a store.
-  void addStore(AliasAnalysis::Location &Loc) {
+  void addStore(MemoryLocation &Loc) {
     Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
-    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
+    AST.add(Ptr, MemoryLocation::UnknownSize, Loc.AATags);
     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, true));
   }
 
   /// \brief Check whether we can check the pointers at runtime for
   /// non-intersection.
-  bool canCheckPtrAtRT(LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck &RtCheck,
-                       unsigned &NumComparisons, ScalarEvolution *SE,
+  ///
+  /// Returns true if we need no check or if we do and we can generate them
+  /// (i.e. the pointers have computable bounds).
+  bool canCheckPtrAtRT(RuntimePointerChecking &RtCheck, ScalarEvolution *SE,
                        Loop *TheLoop, const ValueToValueMap &Strides,
                        bool ShouldCheckStride = false);
 
@@ -232,10 +458,18 @@ public:
     processMemAccesses();
   }
 
-  bool isRTCheckNeeded() { return IsRTCheckNeeded; }
-
+  /// \brief Initial processing of memory accesses determined that we need to
+  /// perform dependency checking.
+  ///
+  /// Note that this can later be cleared if we retry memcheck analysis without
+  /// dependency checking (i.e. ShouldRetryWithRuntimeCheck).
   bool isDependencyCheckNeeded() { return !CheckDeps.empty(); }
-  void resetDepChecks() { CheckDeps.clear(); }
+
+  /// We decided that no dependence analysis would be used.  Reset the state.
+  void resetDepChecks(MemoryDepChecker &DepChecker) {
+    CheckDeps.clear();
+    DepChecker.clearDependences();
+  }
 
   MemAccessInfoSet &getDependenciesToCheck() { return CheckDeps; }
 
@@ -243,7 +477,7 @@ private:
   typedef SetVector<MemAccessInfo> PtrAccessSet;
 
   /// \brief Go over all memory access and check whether runtime pointer checks
-  /// are needed /// and build sets of dependency check candidates.
+  /// are needed and build sets of dependency check candidates.
   void processMemAccesses();
 
   /// Set of all accesses.
@@ -268,15 +502,26 @@ private:
   /// dependence check.
   MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands;
 
-  bool IsRTCheckNeeded;
+  /// \brief Initial processing of memory accesses determined that we may need
+  /// to add memchecks.  Perform the analysis to determine the necessary checks.
+  ///
+  /// Note that, this is different from isDependencyCheckNeeded.  When we retry
+  /// memcheck analysis without dependency checking
+  /// (i.e. ShouldRetryWithRuntimeCheck), isDependencyCheckNeeded is cleared
+  /// while this remains set if we have potentially dependent accesses.
+  bool IsRTCheckAnalysisNeeded;
+
+  /// The SCEV predicate containing all the SCEV-related assumptions.
+  SCEVUnionPredicate &Preds;
 };
 
 } // end anonymous namespace
 
 /// \brief Check whether a pointer can participate in a runtime bounds check.
 static bool hasComputableBounds(ScalarEvolution *SE,
-                                const ValueToValueMap &Strides, Value *Ptr) {
-  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
+                                const ValueToValueMap &Strides, Value *Ptr,
+                                Loop *L, SCEVUnionPredicate &Preds) {
+  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Preds, Ptr);
   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
   if (!AR)
     return false;
@@ -284,28 +529,25 @@ static bool hasComputableBounds(ScalarEvolution *SE,
   return AR->isAffine();
 }
 
-/// \brief Check the stride of the pointer and ensure that it does not wrap in
-/// the address space.
-static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
-                        const ValueToValueMap &StridesMap);
-
-bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
-    LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck &RtCheck, unsigned &NumComparisons,
-    ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop, const ValueToValueMap &StridesMap,
-    bool ShouldCheckStride) {
+bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(RuntimePointerChecking &RtCheck,
+                                     ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop,
+                                     const ValueToValueMap &StridesMap,
+                                     bool ShouldCheckStride) {
   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
   // to place a runtime bound check.
   bool CanDoRT = true;
 
+  bool NeedRTCheck = false;
+  if (!IsRTCheckAnalysisNeeded) return true;
+
   bool IsDepCheckNeeded = isDependencyCheckNeeded();
-  NumComparisons = 0;
 
   // We assign a consecutive id to access from different alias sets.
   // Accesses between different groups doesn't need to be checked.
   unsigned ASId = 1;
   for (auto &AS : AST) {
-    unsigned NumReadPtrChecks = 0;
-    unsigned NumWritePtrChecks = 0;
+    int NumReadPtrChecks = 0;
+    int NumWritePtrChecks = 0;
 
     // We assign consecutive id to access from different dependence sets.
     // Accesses within the same set don't need a runtime check.
@@ -322,11 +564,11 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
       else
         ++NumReadPtrChecks;
 
-      if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr) &&
+      if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr, TheLoop, Preds) &&
           // When we run after a failing dependency check we have to make sure
           // we don't have wrapping pointers.
           (!ShouldCheckStride ||
-           isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, StridesMap) == 1)) {
+           isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, StridesMap, Preds) == 1)) {
         // The id of the dependence set.
         unsigned DepId;
 
@@ -340,7 +582,7 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
           // Each access has its own dependence set.
           DepId = RunningDepId++;
 
-        RtCheck.insert(SE, TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, ASId, StridesMap);
+        RtCheck.insert(TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, ASId, StridesMap, Preds);
 
         DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a runtime check ptr:" << *Ptr << '\n');
       } else {
@@ -349,12 +591,17 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
       }
     }
 
-    if (IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2)
-      NumComparisons += 0; // Only one dependence set.
-    else {
-      NumComparisons += (NumWritePtrChecks * (NumReadPtrChecks +
-                                              NumWritePtrChecks - 1));
-    }
+    // If we have at least two writes or one write and a read then we need to
+    // check them.  But there is no need to checks if there is only one
+    // dependence set for this alias set.
+    //
+    // Note that this function computes CanDoRT and NeedRTCheck independently.
+    // For example CanDoRT=false, NeedRTCheck=false means that we have a pointer
+    // for which we couldn't find the bounds but we don't actually need to emit
+    // any checks so it does not matter.
+    if (!(IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2))
+      NeedRTCheck |= (NumWritePtrChecks >= 2 || (NumReadPtrChecks >= 1 &&
+                                                 NumWritePtrChecks >= 1));
 
     ++ASId;
   }
@@ -368,14 +615,15 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
     for (unsigned j = i + 1; j < NumPointers; ++j) {
       // Only need to check pointers between two different dependency sets.
-      if (RtCheck.DependencySetId[i] == RtCheck.DependencySetId[j])
+      if (RtCheck.Pointers[i].DependencySetId ==
+          RtCheck.Pointers[j].DependencySetId)
        continue;
       // Only need to check pointers in the same alias set.
-      if (RtCheck.AliasSetId[i] != RtCheck.AliasSetId[j])
+      if (RtCheck.Pointers[i].AliasSetId != RtCheck.Pointers[j].AliasSetId)
         continue;
 
-      Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i];
-      Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j];
+      Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i].PointerValue;
+      Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j].PointerValue;
 
       unsigned ASi = PtrI->getType()->getPointerAddressSpace();
       unsigned ASj = PtrJ->getType()->getPointerAddressSpace();
@@ -387,7 +635,18 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
     }
   }
 
-  return CanDoRT;
+  if (NeedRTCheck && CanDoRT)
+    RtCheck.generateChecks(DepCands, IsDepCheckNeeded);
+
+  DEBUG(dbgs() << "LAA: We need to do " << RtCheck.getNumberOfChecks()
+               << " pointer comparisons.\n");
+
+  RtCheck.Need = NeedRTCheck;
+
+  bool CanDoRTIfNeeded = !NeedRTCheck || CanDoRT;
+  if (!CanDoRTIfNeeded)
+    RtCheck.reset();
+  return CanDoRTIfNeeded;
 }
 
 void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
@@ -470,7 +729,7 @@ void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
           // catch "a[i] = a[i] + " without having to do a dependence check).
           if ((IsWrite || IsReadOnlyPtr) && SetHasWrite) {
             CheckDeps.insert(Access);
-            IsRTCheckNeeded = true;
+            IsRTCheckAnalysisNeeded = true;
           }
 
           if (IsWrite)
@@ -484,6 +743,11 @@ void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
           GetUnderlyingObjects(Ptr, TempObjects, DL, LI);
           DEBUG(dbgs() << "Underlying objects for pointer " << *Ptr << "\n");
           for (Value *UnderlyingObj : TempObjects) {
+            // nullptr never alias, don't join sets for pointer that have "null"
+            // in their UnderlyingObjects list.
+            if (isa<ConstantPointerNull>(UnderlyingObj))
+              continue;
+
             UnderlyingObjToAccessMap::iterator Prev =
                 ObjToLastAccess.find(UnderlyingObj);
             if (Prev != ObjToLastAccess.end())
@@ -504,21 +768,70 @@ static bool isInBoundsGep(Value *Ptr) {
   return false;
 }
 
+/// \brief Return true if an AddRec pointer \p Ptr is unsigned non-wrapping,
+/// i.e. monotonically increasing/decreasing.
+static bool isNoWrapAddRec(Value *Ptr, const SCEVAddRecExpr *AR,
+                           ScalarEvolution *SE, const Loop *L) {
+  // FIXME: This should probably only return true for NUW.
+  if (AR->getNoWrapFlags(SCEV::NoWrapMask))
+    return true;
+
+  // Scalar evolution does not propagate the non-wrapping flags to values that
+  // are derived from a non-wrapping induction variable because non-wrapping
+  // could be flow-sensitive.
+  //
+  // Look through the potentially overflowing instruction to try to prove
+  // non-wrapping for the *specific* value of Ptr.
+
+  // The arithmetic implied by an inbounds GEP can't overflow.
+  auto *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
+  if (!GEP || !GEP->isInBounds())
+    return false;
+
+  // Make sure there is only one non-const index and analyze that.
+  Value *NonConstIndex = nullptr;
+  for (auto Index = GEP->idx_begin(); Index != GEP->idx_end(); ++Index)
+    if (!isa<ConstantInt>(*Index)) {
+      if (NonConstIndex)
+        return false;
+      NonConstIndex = *Index;
+    }
+  if (!NonConstIndex)
+    // The recurrence is on the pointer, ignore for now.
+    return false;
+
+  // The index in GEP is signed.  It is non-wrapping if it's derived from a NSW
+  // AddRec using a NSW operation.
+  if (auto *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(NonConstIndex))
+    if (OBO->hasNoSignedWrap() &&
+        // Assume constant for other the operand so that the AddRec can be
+        // easily found.
+        isa<ConstantInt>(OBO->getOperand(1))) {
+      auto *OpScev = SE->getSCEV(OBO->getOperand(0));
+
+      if (auto *OpAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(OpScev))
+        return OpAR->getLoop() == L && OpAR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
+    }
+
+  return false;
+}
+
 /// \brief Check whether the access through \p Ptr has a constant stride.
-static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
-                        const ValueToValueMap &StridesMap) {
-  const Type *Ty = Ptr->getType();
+int llvm::isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
+                       const ValueToValueMap &StridesMap,
+                       SCEVUnionPredicate &Preds) {
+  Type *Ty = Ptr->getType();
   assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
 
   // Make sure that the pointer does not point to aggregate types.
-  const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ty);
+  auto *PtrTy = cast<PointerType>(Ty);
   if (PtrTy->getElementType()->isAggregateType()) {
     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not a pointer to a scalar type"
           << *Ptr << "\n");
     return 0;
   }
 
-  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, StridesMap, Ptr);
+  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, StridesMap, Preds, Ptr);
 
   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
   if (!AR) {
@@ -541,7 +854,7 @@ static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
   // to access the pointer value "0" which is undefined behavior in address
   // space 0, therefore we can also vectorize this case.
   bool IsInBoundsGEP = isInBoundsGep(Ptr);
-  bool IsNoWrapAddRec = AR->getNoWrapFlags(SCEV::NoWrapMask);
+  bool IsNoWrapAddRec = isNoWrapAddRec(Ptr, AR, SE, Lp);
   bool IsInAddressSpaceZero = PtrTy->getAddressSpace() == 0;
   if (!IsNoWrapAddRec && !IsInBoundsGEP && !IsInAddressSpaceZero) {
     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Pointer may wrap in the address space "
@@ -552,7 +865,7 @@ static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
   // Check the step is constant.
   const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
 
-  // Calculate the pointer stride and check if it is consecutive.
+  // Calculate the pointer stride and check if it is constant.
   const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
   if (!C) {
     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not a constant strided " << *Ptr <<
@@ -602,15 +915,15 @@ bool MemoryDepChecker::Dependence::isSafeForVectorization(DepType Type) {
   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
 }
 
-bool MemoryDepChecker::Dependence::isInterestingDependence(DepType Type) {
+bool MemoryDepChecker::Dependence::isBackward() const {
   switch (Type) {
   case NoDep:
   case Forward:
+  case ForwardButPreventsForwarding:
+  case Unknown:
     return false;
 
   case BackwardVectorizable:
-  case Unknown:
-  case ForwardButPreventsForwarding:
   case Backward:
   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
     return true;
@@ -619,17 +932,21 @@ bool MemoryDepChecker::Dependence::isInterestingDependence(DepType Type) {
 }
 
 bool MemoryDepChecker::Dependence::isPossiblyBackward() const {
+  return isBackward() || Type == Unknown;
+}
+
+bool MemoryDepChecker::Dependence::isForward() const {
   switch (Type) {
-  case NoDep:
   case Forward:
   case ForwardButPreventsForwarding:
-    return false;
+    return true;
 
+  case NoDep:
   case Unknown:
   case BackwardVectorizable:
   case Backward:
   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
-    return true;
+    return false;
   }
   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
 }
@@ -673,6 +990,42 @@ bool MemoryDepChecker::couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance,
   return false;
 }
 
+/// \brief Check the dependence for two accesses with the same stride \p Stride.
+/// \p Distance is the positive distance and \p TypeByteSize is type size in
+/// bytes.
+///
+/// \returns true if they are independent.
+static bool areStridedAccessesIndependent(unsigned Distance, unsigned Stride,
+                                          unsigned TypeByteSize) {
+  assert(Stride > 1 && "The stride must be greater than 1");
+  assert(TypeByteSize > 0 && "The type size in byte must be non-zero");
+  assert(Distance > 0 && "The distance must be non-zero");
+
+  // Skip if the distance is not multiple of type byte size.
+  if (Distance % TypeByteSize)
+    return false;
+
+  unsigned ScaledDist = Distance / TypeByteSize;
+
+  // No dependence if the scaled distance is not multiple of the stride.
+  // E.g.
+  //      for (i = 0; i < 1024 ; i += 4)
+  //        A[i+2] = A[i] + 1;
+  //
+  // Two accesses in memory (scaled distance is 2, stride is 4):
+  //     | A[0] |      |      |      | A[4] |      |      |      |
+  //     |      |      | A[2] |      |      |      | A[6] |      |
+  //
+  // E.g.
+  //      for (i = 0; i < 1024 ; i += 3)
+  //        A[i+4] = A[i] + 1;
+  //
+  // Two accesses in memory (scaled distance is 4, stride is 3):
+  //     | A[0] |      |      | A[3] |      |      | A[6] |      |      |
+  //     |      |      |      |      | A[4] |      |      | A[7] |      |
+  return ScaledDist % Stride;
+}
+
 MemoryDepChecker::Dependence::DepType
 MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
                               const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
@@ -693,11 +1046,11 @@ MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
       BPtr->getType()->getPointerAddressSpace())
     return Dependence::Unknown;
 
-  const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, APtr);
-  const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, BPtr);
+  const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Preds, APtr);
+  const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Preds, BPtr);
 
-  int StrideAPtr = isStridedPtr(SE, APtr, InnermostLoop, Strides);
-  int StrideBPtr = isStridedPtr(SE, BPtr, InnermostLoop, Strides);
+  int StrideAPtr = isStridedPtr(SE, APtr, InnermostLoop, Strides, Preds);
+  int StrideBPtr = isStridedPtr(SE, BPtr, InnermostLoop, Strides, Preds);
 
   const SCEV *Src = AScev;
   const SCEV *Sink = BScev;
@@ -721,11 +1074,11 @@ MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
   DEBUG(dbgs() << "LAA: Distance for " << *InstMap[AIdx] << " to "
         << *InstMap[BIdx] << ": " << *Dist << "\n");
 
-  // Need consecutive accesses. We don't want to vectorize
+  // Need accesses with constant stride. We don't want to vectorize
   // "A[B[i]] += ..." and similar code or pointer arithmetic that could wrap in
   // the address space.
   if (!StrideAPtr || !StrideBPtr || StrideAPtr != StrideBPtr){
-    DEBUG(dbgs() << "Non-consecutive pointer access\n");
+    DEBUG(dbgs() << "Pointer access with non-constant stride\n");
     return Dependence::Unknown;
   }
 
@@ -758,7 +1111,7 @@ MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
   // Could be improved to assert type sizes are the same (i32 == float, etc).
   if (Val == 0) {
     if (ATy == BTy)
-      return Dependence::NoDep;
+      return Dependence::Forward;
     DEBUG(dbgs() << "LAA: Zero dependence difference but different types\n");
     return Dependence::Unknown;
   }
@@ -773,34 +1126,89 @@ MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
 
   unsigned Distance = (unsigned) Val.getZExtValue();
 
+  unsigned Stride = std::abs(StrideAPtr);
+  if (Stride > 1 &&
+      areStridedAccessesIndependent(Distance, Stride, TypeByteSize)) {
+    DEBUG(dbgs() << "LAA: Strided accesses are independent\n");
+    return Dependence::NoDep;
+  }
+
   // Bail out early if passed-in parameters make vectorization not feasible.
   unsigned ForcedFactor = (VectorizerParams::VectorizationFactor ?
                            VectorizerParams::VectorizationFactor : 1);
   unsigned ForcedUnroll = (VectorizerParams::VectorizationInterleave ?
                            VectorizerParams::VectorizationInterleave : 1);
+  // The minimum number of iterations for a vectorized/unrolled version.
+  unsigned MinNumIter = std::max(ForcedFactor * ForcedUnroll, 2U);
+
+  // It's not vectorizable if the distance is smaller than the minimum distance
+  // needed for a vectroized/unrolled version. Vectorizing one iteration in
+  // front needs TypeByteSize * Stride. Vectorizing the last iteration needs
+  // TypeByteSize (No need to plus the last gap distance).
+  //
+  // E.g. Assume one char is 1 byte in memory and one int is 4 bytes.
+  //      foo(int *A) {
+  //        int *B = (int *)((char *)A + 14);
+  //        for (i = 0 ; i < 1024 ; i += 2)
+  //          B[i] = A[i] + 1;
+  //      }
+  //
+  // Two accesses in memory (stride is 2):
+  //     | A[0] |      | A[2] |      | A[4] |      | A[6] |      |
+  //                              | B[0] |      | B[2] |      | B[4] |
+  //
+  // Distance needs for vectorizing iterations except the last iteration:
+  // 4 * 2 * (MinNumIter - 1). Distance needs for the last iteration: 4.
+  // So the minimum distance needed is: 4 * 2 * (MinNumIter - 1) + 4.
+  //
+  // If MinNumIter is 2, it is vectorizable as the minimum distance needed is
+  // 12, which is less than distance.
+  //
+  // If MinNumIter is 4 (Say if a user forces the vectorization factor to be 4),
+  // the minimum distance needed is 28, which is greater than distance. It is
+  // not safe to do vectorization.
+  unsigned MinDistanceNeeded =
+      TypeByteSize * Stride * (MinNumIter - 1) + TypeByteSize;
+  if (MinDistanceNeeded > Distance) {
+    DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because of positive distance " << Distance
+                 << '\n');
+    return Dependence::Backward;
+  }
 
-  // The distance must be bigger than the size needed for a vectorized version
-  // of the operation and the size of the vectorized operation must not be
-  // bigger than the currrent maximum size.
-  if (Distance < 2*TypeByteSize ||
-      2*TypeByteSize > MaxSafeDepDistBytes ||
-      Distance < TypeByteSize * ForcedUnroll * ForcedFactor) {
-    DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because of Positive distance "
-        << Val.getSExtValue() << '\n');
+  // Unsafe if the minimum distance needed is greater than max safe distance.
+  if (MinDistanceNeeded > MaxSafeDepDistBytes) {
+    DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because it needs at least "
+                 << MinDistanceNeeded << " size in bytes");
     return Dependence::Backward;
   }
 
   // Positive distance bigger than max vectorization factor.
-  MaxSafeDepDistBytes = Distance < MaxSafeDepDistBytes ?
-    Distance : MaxSafeDepDistBytes;
+  // FIXME: Should use max factor instead of max distance in bytes, which could
+  // not handle different types.
+  // E.g. Assume one char is 1 byte in memory and one int is 4 bytes.
+  //      void foo (int *A, char *B) {
+  //        for (unsigned i = 0; i < 1024; i++) {
+  //          A[i+2] = A[i] + 1;
+  //          B[i+2] = B[i] + 1;
+  //        }
+  //      }
+  //
+  // This case is currently unsafe according to the max safe distance. If we
+  // analyze the two accesses on array B, the max safe dependence distance
+  // is 2. Then we analyze the accesses on array A, the minimum distance needed
+  // is 8, which is less than 2 and forbidden vectorization, But actually
+  // both A and B could be vectorized by 2 iterations.
+  MaxSafeDepDistBytes =
+      Distance < MaxSafeDepDistBytes ? Distance : MaxSafeDepDistBytes;
 
   bool IsTrueDataDependence = (!AIsWrite && BIsWrite);
   if (IsTrueDataDependence &&
       couldPreventStoreLoadForward(Distance, TypeByteSize))
     return Dependence::BackwardVectorizableButPreventsForwarding;
 
-  DEBUG(dbgs() << "LAA: Positive distance " << Val.getSExtValue() <<
-        " with max VF = " << MaxSafeDepDistBytes / TypeByteSize << '\n');
+  DEBUG(dbgs() << "LAA: Positive distance " << Val.getSExtValue()
+               << " with max VF = "
+               << MaxSafeDepDistBytes / (TypeByteSize * Stride) << '\n');
 
   return Dependence::BackwardVectorizable;
 }
@@ -842,22 +1250,21 @@ bool MemoryDepChecker::areDepsSafe(DepCandidates &AccessSets,
                 isDependent(*A.first, A.second, *B.first, B.second, Strides);
             SafeForVectorization &= Dependence::isSafeForVectorization(Type);
 
-            // Gather dependences unless we accumulated MaxInterestingDependence
+            // Gather dependences unless we accumulated MaxDependences
             // dependences.  In that case return as soon as we find the first
             // unsafe dependence.  This puts a limit on this quadratic
             // algorithm.
-            if (RecordInterestingDependences) {
-              if (Dependence::isInterestingDependence(Type))
-                InterestingDependences.push_back(
-                    Dependence(A.second, B.second, Type));
-
-              if (InterestingDependences.size() >= MaxInterestingDependence) {
-                RecordInterestingDependences = false;
-                InterestingDependences.clear();
+            if (RecordDependences) {
+              if (Type != Dependence::NoDep)
+                Dependences.push_back(Dependence(A.second, B.second, Type));
+
+              if (Dependences.size() >= MaxDependences) {
+                RecordDependences = false;
+                Dependences.clear();
                 DEBUG(dbgs() << "Too many dependences, stopped recording\n");
               }
             }
-            if (!RecordInterestingDependences && !SafeForVectorization)
+            if (!RecordDependences && !SafeForVectorization)
               return false;
           }
         ++OI;
@@ -866,8 +1273,7 @@ bool MemoryDepChecker::areDepsSafe(DepCandidates &AccessSets,
     }
   }
 
-  DEBUG(dbgs() << "Total Interesting Dependences: "
-               << InterestingDependences.size() << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "Total Dependences: " << Dependences.size() << "\n");
   return SafeForVectorization;
 }
 
@@ -961,8 +1367,8 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
   unsigned NumReads = 0;
   unsigned NumReadWrites = 0;
 
-  PtrRtCheck.Pointers.clear();
-  PtrRtCheck.Need = false;
+  PtrRtChecking.Pointers.clear();
+  PtrRtChecking.Need = false;
 
   const bool IsAnnotatedParallel = TheLoop->isAnnotatedParallel();
 
@@ -1009,7 +1415,7 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
       if (it->mayWriteToMemory()) {
         StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
         if (!St) {
-          emitAnalysis(LoopAccessReport(it) <<
+          emitAnalysis(LoopAccessReport(&*it) <<
                        "instruction cannot be vectorized");
           CanVecMem = false;
           return;
@@ -1041,7 +1447,7 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
 
   MemoryDepChecker::DepCandidates DependentAccesses;
   AccessAnalysis Accesses(TheLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout(),
-                          AA, LI, DependentAccesses);
+                          AA, LI, DependentAccesses, Preds);
 
   // Holds the analyzed pointers. We don't want to call GetUnderlyingObjects
   // multiple times on the same object. If the ptr is accessed twice, once
@@ -1061,7 +1467,7 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
     if (Seen.insert(Ptr).second) {
       ++NumReadWrites;
 
-      AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(ST);
+      MemoryLocation Loc = MemoryLocation::get(ST);
       // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
       // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
       // need runtime pointer checks.
@@ -1092,12 +1498,13 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
     // read a few words, modify, and write a few words, and some of the
     // words may be written to the same address.
     bool IsReadOnlyPtr = false;
-    if (Seen.insert(Ptr).second || !isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, Strides)) {
+    if (Seen.insert(Ptr).second ||
+        !isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, Strides, Preds)) {
       ++NumReads;
       IsReadOnlyPtr = true;
     }
 
-    AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(LD);
+    MemoryLocation Loc = MemoryLocation::get(LD);
     // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
     // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
     // need runtime pointer checks.
@@ -1118,36 +1525,20 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
   // Build dependence sets and check whether we need a runtime pointer bounds
   // check.
   Accesses.buildDependenceSets();
-  bool NeedRTCheck = Accesses.isRTCheckNeeded();
 
   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
   // to place a runtime bound check.
-  bool CanDoRT = false;
-  if (NeedRTCheck)
-    CanDoRT = Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, NumComparisons, SE, TheLoop,
-                                       Strides);
-
-  DEBUG(dbgs() << "LAA: We need to do " << NumComparisons <<
-        " pointer comparisons.\n");
-
-  // If we only have one set of dependences to check pointers among we don't
-  // need a runtime check.
-  if (NumComparisons == 0 && NeedRTCheck)
-    NeedRTCheck = false;
-
-  // Check that we found the bounds for the pointer.
-  if (CanDoRT)
-    DEBUG(dbgs() << "LAA: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
-  else if (NeedRTCheck) {
+  bool CanDoRTIfNeeded =
+      Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtChecking, SE, TheLoop, Strides);
+  if (!CanDoRTIfNeeded) {
     emitAnalysis(LoopAccessReport() << "cannot identify array bounds");
-    DEBUG(dbgs() << "LAA: We can't vectorize because we can't find " <<
-          "the array bounds.\n");
-    PtrRtCheck.reset();
+    DEBUG(dbgs() << "LAA: We can't vectorize because we can't find "
+                 << "the array bounds.\n");
     CanVecMem = false;
     return;
   }
 
-  PtrRtCheck.Need = NeedRTCheck;
+  DEBUG(dbgs() << "LAA: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
 
   CanVecMem = true;
   if (Accesses.isDependencyCheckNeeded()) {
@@ -1158,22 +1549,21 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
 
     if (!CanVecMem && DepChecker.shouldRetryWithRuntimeCheck()) {
       DEBUG(dbgs() << "LAA: Retrying with memory checks\n");
-      NeedRTCheck = true;
 
       // Clear the dependency checks. We assume they are not needed.
-      Accesses.resetDepChecks();
+      Accesses.resetDepChecks(DepChecker);
 
-      PtrRtCheck.reset();
-      PtrRtCheck.Need = true;
+      PtrRtChecking.reset();
+      PtrRtChecking.Need = true;
+
+      CanDoRTIfNeeded =
+          Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtChecking, SE, TheLoop, Strides, true);
 
-      CanDoRT = Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, NumComparisons, SE,
-                                         TheLoop, Strides, true);
       // Check that we found the bounds for the pointer.
-      if (!CanDoRT && NumComparisons > 0) {
+      if (!CanDoRTIfNeeded) {
         emitAnalysis(LoopAccessReport()
                      << "cannot check memory dependencies at runtime");
         DEBUG(dbgs() << "LAA: Can't vectorize with memory checks\n");
-        PtrRtCheck.reset();
         CanVecMem = false;
         return;
       }
@@ -1184,8 +1574,8 @@ void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
 
   if (CanVecMem)
     DEBUG(dbgs() << "LAA: No unsafe dependent memory operations in loop.  We"
-                 << (NeedRTCheck ? "" : " don't")
-                 << " need a runtime memory check.\n");
+                 << (PtrRtChecking.Need ? "" : " don't")
+                 << " need runtime memory checks.\n");
   else {
     emitAnalysis(LoopAccessReport() <<
                  "unsafe dependent memory operations in loop");
@@ -1222,78 +1612,115 @@ static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
   return nullptr;
 }
 
-std::pair<Instruction *, Instruction *> LoopAccessInfo::addRuntimeCheck(
-    Instruction *Loc, const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
-  if (!PtrRtCheck.Need)
-    return std::make_pair(nullptr, nullptr);
+namespace {
+/// \brief IR Values for the lower and upper bounds of a pointer evolution.  We
+/// need to use value-handles because SCEV expansion can invalidate previously
+/// expanded values.  Thus expansion of a pointer can invalidate the bounds for
+/// a previous one.
+struct PointerBounds {
+  TrackingVH<Value> Start;
+  TrackingVH<Value> End;
+};
+} // end anonymous namespace
 
-  unsigned NumPointers = PtrRtCheck.Pointers.size();
-  SmallVector<TrackingVH<Value> , 2> Starts;
-  SmallVector<TrackingVH<Value> , 2> Ends;
+/// \brief Expand code for the lower and upper bound of the pointer group \p CG
+/// in \p TheLoop.  \return the values for the bounds.
+static PointerBounds
+expandBounds(const RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup *CG, Loop *TheLoop,
+             Instruction *Loc, SCEVExpander &Exp, ScalarEvolution *SE,
+             const RuntimePointerChecking &PtrRtChecking) {
+  Value *Ptr = PtrRtChecking.Pointers[CG->Members[0]].PointerValue;
+  const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
+
+  if (SE->isLoopInvariant(Sc, TheLoop)) {
+    DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for a loop invariant ptr:" << *Ptr
+                 << "\n");
+    return {Ptr, Ptr};
+  } else {
+    unsigned AS = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
+    LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
+
+    // Use this type for pointer arithmetic.
+    Type *PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS);
+    Value *Start = nullptr, *End = nullptr;
+
+    DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for range:\n");
+    Start = Exp.expandCodeFor(CG->Low, PtrArithTy, Loc);
+    End = Exp.expandCodeFor(CG->High, PtrArithTy, Loc);
+    DEBUG(dbgs() << "Start: " << *CG->Low << " End: " << *CG->High << "\n");
+    return {Start, End};
+  }
+}
 
-  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
-  SCEVExpander Exp(*SE, DL, "induction");
-  Instruction *FirstInst = nullptr;
+/// \brief Turns a collection of checks into a collection of expanded upper and
+/// lower bounds for both pointers in the check.
+static SmallVector<std::pair<PointerBounds, PointerBounds>, 4> expandBounds(
+    const SmallVectorImpl<RuntimePointerChecking::PointerCheck> &PointerChecks,
+    Loop *L, Instruction *Loc, ScalarEvolution *SE, SCEVExpander &Exp,
+    const RuntimePointerChecking &PtrRtChecking) {
+  SmallVector<std::pair<PointerBounds, PointerBounds>, 4> ChecksWithBounds;
+
+  // Here we're relying on the SCEV Expander's cache to only emit code for the
+  // same bounds once.
+  std::transform(
+      PointerChecks.begin(), PointerChecks.end(),
+      std::back_inserter(ChecksWithBounds),
+      [&](const RuntimePointerChecking::PointerCheck &Check) {
+        PointerBounds
+          First = expandBounds(Check.first, L, Loc, Exp, SE, PtrRtChecking),
+          Second = expandBounds(Check.second, L, Loc, Exp, SE, PtrRtChecking);
+        return std::make_pair(First, Second);
+      });
+
+  return ChecksWithBounds;
+}
 
-  for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
-    Value *Ptr = PtrRtCheck.Pointers[i];
-    const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
-
-    if (SE->isLoopInvariant(Sc, TheLoop)) {
-      DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for a loop invariant ptr:" <<
-            *Ptr <<"\n");
-      Starts.push_back(Ptr);
-      Ends.push_back(Ptr);
-    } else {
-      DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for range:" << *Ptr << '\n');
-      unsigned AS = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
-
-      // Use this type for pointer arithmetic.
-      Type *PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS);
-
-      Value *Start = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck.Starts[i], PtrArithTy, Loc);
-      Value *End = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck.Ends[i], PtrArithTy, Loc);
-      Starts.push_back(Start);
-      Ends.push_back(End);
-    }
-  }
+std::pair<Instruction *, Instruction *> LoopAccessInfo::addRuntimeChecks(
+    Instruction *Loc,
+    const SmallVectorImpl<RuntimePointerChecking::PointerCheck> &PointerChecks)
+    const {
+
+  SCEVExpander Exp(*SE, DL, "induction");
+  auto ExpandedChecks =
+      expandBounds(PointerChecks, TheLoop, Loc, SE, Exp, PtrRtChecking);
 
+  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
+  Instruction *FirstInst = nullptr;
   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
   // Our instructions might fold to a constant.
   Value *MemoryRuntimeCheck = nullptr;
-  for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
-    for (unsigned j = i+1; j < NumPointers; ++j) {
-      if (!PtrRtCheck.needsChecking(i, j, PtrPartition))
-        continue;
 
-      unsigned AS0 = Starts[i]->getType()->getPointerAddressSpace();
-      unsigned AS1 = Starts[j]->getType()->getPointerAddressSpace();
-
-      assert((AS0 == Ends[j]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
-             (AS1 == Ends[i]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
-             "Trying to bounds check pointers with different address spaces");
-
-      Type *PtrArithTy0 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS0);
-      Type *PtrArithTy1 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS1);
-
-      Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy0, "bc");
-      Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy1, "bc");
-      Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy1, "bc");
-      Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy0, "bc");
-
-      Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
-      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp0, Loc);
-      Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
-      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp1, Loc);
-      Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
+  for (const auto &Check : ExpandedChecks) {
+    const PointerBounds &A = Check.first, &B = Check.second;
+    // Check if two pointers (A and B) conflict where conflict is computed as:
+    // start(A) <= end(B) && start(B) <= end(A)
+    unsigned AS0 = A.Start->getType()->getPointerAddressSpace();
+    unsigned AS1 = B.Start->getType()->getPointerAddressSpace();
+
+    assert((AS0 == B.End->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
+           (AS1 == A.End->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
+           "Trying to bounds check pointers with different address spaces");
+
+    Type *PtrArithTy0 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS0);
+    Type *PtrArithTy1 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS1);
+
+    Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(A.Start, PtrArithTy0, "bc");
+    Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(B.Start, PtrArithTy1, "bc");
+    Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(A.End,   PtrArithTy1, "bc");
+    Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(B.End,   PtrArithTy0, "bc");
+
+    Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
+    FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp0, Loc);
+    Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
+    FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp1, Loc);
+    Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
+    FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
+    if (MemoryRuntimeCheck) {
+      IsConflict =
+          ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict, "conflict.rdx");
       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
-      if (MemoryRuntimeCheck) {
-        IsConflict = ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict,
-                                         "conflict.rdx");
-        FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
-      }
-      MemoryRuntimeCheck = IsConflict;
     }
+    MemoryRuntimeCheck = IsConflict;
   }
 
   if (!MemoryRuntimeCheck)
@@ -1309,12 +1736,20 @@ std::pair<Instruction *, Instruction *> LoopAccessInfo::addRuntimeCheck(
   return std::make_pair(FirstInst, Check);
 }
 
+std::pair<Instruction *, Instruction *>
+LoopAccessInfo::addRuntimeChecks(Instruction *Loc) const {
+  if (!PtrRtChecking.Need)
+    return std::make_pair(nullptr, nullptr);
+
+  return addRuntimeChecks(Loc, PtrRtChecking.getChecks());
+}
+
 LoopAccessInfo::LoopAccessInfo(Loop *L, ScalarEvolution *SE,
                                const DataLayout &DL,
                                const TargetLibraryInfo *TLI, AliasAnalysis *AA,
                                DominatorTree *DT, LoopInfo *LI,
                                const ValueToValueMap &Strides)
-    : DepChecker(SE, L), NumComparisons(0), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL),
+    : PtrRtChecking(SE), DepChecker(SE, L, Preds), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL),
       TLI(TLI), AA(AA), DT(DT), LI(LI), NumLoads(0), NumStores(0),
       MaxSafeDepDistBytes(-1U), CanVecMem(false),
       StoreToLoopInvariantAddress(false) {
@@ -1324,31 +1759,34 @@ LoopAccessInfo::LoopAccessInfo(Loop *L, ScalarEvolution *SE,
 
 void LoopAccessInfo::print(raw_ostream &OS, unsigned Depth) const {
   if (CanVecMem) {
-    if (PtrRtCheck.Need)
+    if (PtrRtChecking.Need)
       OS.indent(Depth) << "Memory dependences are safe with run-time checks\n";
     else
       OS.indent(Depth) << "Memory dependences are safe\n";
   }
 
-  OS.indent(Depth) << "Store to invariant address was "
-                   << (StoreToLoopInvariantAddress ? "" : "not ")
-                   << "found in loop.\n";
-
   if (Report)
     OS.indent(Depth) << "Report: " << Report->str() << "\n";
 
-  if (auto *InterestingDependences = DepChecker.getInterestingDependences()) {
-    OS.indent(Depth) << "Interesting Dependences:\n";
-    for (auto &Dep : *InterestingDependences) {
+  if (auto *Dependences = DepChecker.getDependences()) {
+    OS.indent(Depth) << "Dependences:\n";
+    for (auto &Dep : *Dependences) {
       Dep.print(OS, Depth + 2, DepChecker.getMemoryInstructions());
       OS << "\n";
     }
   } else
-    OS.indent(Depth) << "Too many interesting dependences, not recorded\n";
+    OS.indent(Depth) << "Too many dependences, not recorded\n";
 
   // List the pair of accesses need run-time checks to prove independence.
-  PtrRtCheck.print(OS, Depth);
+  PtrRtChecking.print(OS, Depth);
   OS << "\n";
+
+  OS.indent(Depth) << "Store to invariant address was "
+                   << (StoreToLoopInvariantAddress ? "" : "not ")
+                   << "found in loop.\n";
+
+  OS.indent(Depth) << "SCEV assumptions:\n";
+  Preds.print(OS, Depth);
 }
 
 const LoopAccessInfo &
@@ -1362,8 +1800,8 @@ LoopAccessAnalysis::getInfo(Loop *L, const ValueToValueMap &Strides) {
 
   if (!LAI) {
     const DataLayout &DL = L->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
-    LAI = llvm::make_unique<LoopAccessInfo>(L, SE, DL, TLI, AA, DT, LI,
-                                            Strides);
+    LAI =
+        llvm::make_unique<LoopAccessInfo>(L, SE, DL, TLI, AA, DT, LI, Strides);
 #ifndef NDEBUG
     LAI->NumSymbolicStrides = Strides.size();
 #endif
@@ -1385,10 +1823,10 @@ void LoopAccessAnalysis::print(raw_ostream &OS, const Module *M) const {
 }
 
 bool LoopAccessAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
-  SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
   auto *TLIP = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
   TLI = TLIP ? &TLIP->getTLI() : nullptr;
-  AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+  AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
   LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
 
@@ -1396,8 +1834,8 @@ bool LoopAccessAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
 }
 
 void LoopAccessAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    AU.addRequired<ScalarEvolution>();
-    AU.addRequired<AliasAnalysis>();
+    AU.addRequired<ScalarEvolutionWrapperPass>();
+    AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
     AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
 
@@ -1409,8 +1847,8 @@ static const char laa_name[] = "Loop Access Analysis";
 #define LAA_NAME "loop-accesses"
 
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopAccessAnalysis, LAA_NAME, laa_name, false, true)
-INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolutionWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_END(LoopAccessAnalysis, LAA_NAME, laa_name, false, true)