ScalarEvolution.cpp: Appease g++-4.7. He missed implicit "this" in lambda.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
index 06ae9c16d145c04bf355379872448a60de63ad26..19e3633fcc5cc9fde107506af0a6a283e6b4f520 100644 (file)
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
@@ -87,7 +88,6 @@
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
@@ -116,10 +116,10 @@ VerifySCEV("verify-scev",
 
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
                 "Scalar Evolution Analysis", false, true)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionTracker)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_END(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
                 "Scalar Evolution Analysis", false, true)
 char ScalarEvolution::ID = 0;
@@ -1148,6 +1148,262 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
   return S;
 }
 
+// Get the limit of a recurrence such that incrementing by Step cannot cause
+// signed overflow as long as the value of the recurrence within the
+// loop does not exceed this limit before incrementing.
+static const SCEV *getSignedOverflowLimitForStep(const SCEV *Step,
+                                                 ICmpInst::Predicate *Pred,
+                                                 ScalarEvolution *SE) {
+  unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(Step->getType());
+  if (SE->isKnownPositive(Step)) {
+    *Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
+    return SE->getConstant(APInt::getSignedMinValue(BitWidth) -
+                           SE->getSignedRange(Step).getSignedMax());
+  }
+  if (SE->isKnownNegative(Step)) {
+    *Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
+    return SE->getConstant(APInt::getSignedMaxValue(BitWidth) -
+                           SE->getSignedRange(Step).getSignedMin());
+  }
+  return nullptr;
+}
+
+// Get the limit of a recurrence such that incrementing by Step cannot cause
+// unsigned overflow as long as the value of the recurrence within the loop does
+// not exceed this limit before incrementing.
+static const SCEV *getUnsignedOverflowLimitForStep(const SCEV *Step,
+                                                   ICmpInst::Predicate *Pred,
+                                                   ScalarEvolution *SE) {
+  unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(Step->getType());
+  *Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
+
+  return SE->getConstant(APInt::getMinValue(BitWidth) -
+                         SE->getUnsignedRange(Step).getUnsignedMax());
+}
+
+namespace {
+
+struct ExtendOpTraitsBase {
+  typedef const SCEV *(ScalarEvolution::*GetExtendExprTy)(const SCEV *, Type *);
+};
+
+// Used to make code generic over signed and unsigned overflow.
+template <typename ExtendOp> struct ExtendOpTraits {
+  // Members present:
+  //
+  // static const SCEV::NoWrapFlags WrapType;
+  //
+  // static const ExtendOpTraitsBase::GetExtendExprTy GetExtendExpr;
+  //
+  // static const SCEV *getOverflowLimitForStep(const SCEV *Step,
+  //                                           ICmpInst::Predicate *Pred,
+  //                                           ScalarEvolution *SE);
+};
+
+template <>
+struct ExtendOpTraits<SCEVSignExtendExpr> : public ExtendOpTraitsBase {
+  static const SCEV::NoWrapFlags WrapType = SCEV::FlagNSW;
+
+  static const GetExtendExprTy GetExtendExpr;
+
+  static const SCEV *getOverflowLimitForStep(const SCEV *Step,
+                                             ICmpInst::Predicate *Pred,
+                                             ScalarEvolution *SE) {
+    return getSignedOverflowLimitForStep(Step, Pred, SE);
+  }
+};
+
+const ExtendOpTraitsBase::GetExtendExprTy ExtendOpTraits<
+    SCEVSignExtendExpr>::GetExtendExpr = &ScalarEvolution::getSignExtendExpr;
+
+template <>
+struct ExtendOpTraits<SCEVZeroExtendExpr> : public ExtendOpTraitsBase {
+  static const SCEV::NoWrapFlags WrapType = SCEV::FlagNUW;
+
+  static const GetExtendExprTy GetExtendExpr;
+
+  static const SCEV *getOverflowLimitForStep(const SCEV *Step,
+                                             ICmpInst::Predicate *Pred,
+                                             ScalarEvolution *SE) {
+    return getUnsignedOverflowLimitForStep(Step, Pred, SE);
+  }
+};
+
+const ExtendOpTraitsBase::GetExtendExprTy ExtendOpTraits<
+    SCEVZeroExtendExpr>::GetExtendExpr = &ScalarEvolution::getZeroExtendExpr;
+}
+
+// The recurrence AR has been shown to have no signed/unsigned wrap or something
+// close to it. Typically, if we can prove NSW/NUW for AR, then we can just as
+// easily prove NSW/NUW for its preincrement or postincrement sibling. This
+// allows normalizing a sign/zero extended AddRec as such: {sext/zext(Step +
+// Start),+,Step} => {(Step + sext/zext(Start),+,Step} As a result, the
+// expression "Step + sext/zext(PreIncAR)" is congruent with
+// "sext/zext(PostIncAR)"
+template <typename ExtendOpTy>
+static const SCEV *getPreStartForExtend(const SCEVAddRecExpr *AR, Type *Ty,
+                                        ScalarEvolution *SE) {
+  auto WrapType = ExtendOpTraits<ExtendOpTy>::WrapType;
+  auto GetExtendExpr = ExtendOpTraits<ExtendOpTy>::GetExtendExpr;
+
+  const Loop *L = AR->getLoop();
+  const SCEV *Start = AR->getStart();
+  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
+
+  // Check for a simple looking step prior to loop entry.
+  const SCEVAddExpr *SA = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start);
+  if (!SA)
+    return nullptr;
+
+  // Create an AddExpr for "PreStart" after subtracting Step. Full SCEV
+  // subtraction is expensive. For this purpose, perform a quick and dirty
+  // difference, by checking for Step in the operand list.
+  SmallVector<const SCEV *, 4> DiffOps;
+  for (const SCEV *Op : SA->operands())
+    if (Op != Step)
+      DiffOps.push_back(Op);
+
+  if (DiffOps.size() == SA->getNumOperands())
+    return nullptr;
+
+  // Try to prove `WrapType` (SCEV::FlagNSW or SCEV::FlagNUW) on `PreStart` +
+  // `Step`:
+
+  // 1. NSW/NUW flags on the step increment.
+  const SCEV *PreStart = SE->getAddExpr(DiffOps, SA->getNoWrapFlags());
+  const SCEVAddRecExpr *PreAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(
+      SE->getAddRecExpr(PreStart, Step, L, SCEV::FlagAnyWrap));
+
+  // "{S,+,X} is <nsw>/<nuw>" and "the backedge is taken at least once" implies
+  // "S+X does not sign/unsign-overflow".
+  //
+
+  const SCEV *BECount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
+  if (PreAR && PreAR->getNoWrapFlags(WrapType) &&
+      !isa<SCEVCouldNotCompute>(BECount) && SE->isKnownPositive(BECount))
+    return PreStart;
+
+  // 2. Direct overflow check on the step operation's expression.
+  unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(AR->getType());
+  Type *WideTy = IntegerType::get(SE->getContext(), BitWidth * 2);
+  const SCEV *OperandExtendedStart =
+      SE->getAddExpr((SE->*GetExtendExpr)(PreStart, WideTy),
+                     (SE->*GetExtendExpr)(Step, WideTy));
+  if ((SE->*GetExtendExpr)(Start, WideTy) == OperandExtendedStart) {
+    if (PreAR && AR->getNoWrapFlags(WrapType)) {
+      // If we know `AR` == {`PreStart`+`Step`,+,`Step`} is `WrapType` (FlagNSW
+      // or FlagNUW) and that `PreStart` + `Step` is `WrapType` too, then
+      // `PreAR` == {`PreStart`,+,`Step`} is also `WrapType`.  Cache this fact.
+      const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PreAR)->setNoWrapFlags(WrapType);
+    }
+    return PreStart;
+  }
+
+  // 3. Loop precondition.
+  ICmpInst::Predicate Pred;
+  const SCEV *OverflowLimit =
+      ExtendOpTraits<ExtendOpTy>::getOverflowLimitForStep(Step, &Pred, SE);
+
+  if (OverflowLimit &&
+      SE->isLoopEntryGuardedByCond(L, Pred, PreStart, OverflowLimit)) {
+    return PreStart;
+  }
+  return nullptr;
+}
+
+// Get the normalized zero or sign extended expression for this AddRec's Start.
+template <typename ExtendOpTy>
+static const SCEV *getExtendAddRecStart(const SCEVAddRecExpr *AR, Type *Ty,
+                                        ScalarEvolution *SE) {
+  auto GetExtendExpr = ExtendOpTraits<ExtendOpTy>::GetExtendExpr;
+
+  const SCEV *PreStart = getPreStartForExtend<ExtendOpTy>(AR, Ty, SE);
+  if (!PreStart)
+    return (SE->*GetExtendExpr)(AR->getStart(), Ty);
+
+  return SE->getAddExpr((SE->*GetExtendExpr)(AR->getStepRecurrence(*SE), Ty),
+                        (SE->*GetExtendExpr)(PreStart, Ty));
+}
+
+// Try to prove away overflow by looking at "nearby" add recurrences.  A
+// motivating example for this rule: if we know `{0,+,4}` is `ult` `-1` and it
+// does not itself wrap then we can conclude that `{1,+,4}` is `nuw`.
+//
+// Formally:
+//
+//     {S,+,X} == {S-T,+,X} + T
+//  => Ext({S,+,X}) == Ext({S-T,+,X} + T)
+//
+// If ({S-T,+,X} + T) does not overflow  ... (1)
+//
+//  RHS == Ext({S-T,+,X} + T) == Ext({S-T,+,X}) + Ext(T)
+//
+// If {S-T,+,X} does not overflow  ... (2)
+//
+//  RHS == Ext({S-T,+,X}) + Ext(T) == {Ext(S-T),+,Ext(X)} + Ext(T)
+//      == {Ext(S-T)+Ext(T),+,Ext(X)}
+//
+// If (S-T)+T does not overflow  ... (3)
+//
+//  RHS == {Ext(S-T)+Ext(T),+,Ext(X)} == {Ext(S-T+T),+,Ext(X)}
+//      == {Ext(S),+,Ext(X)} == LHS
+//
+// Thus, if (1), (2) and (3) are true for some T, then
+//   Ext({S,+,X}) == {Ext(S),+,Ext(X)}
+//
+// (3) is implied by (1) -- "(S-T)+T does not overflow" is simply "({S-T,+,X}+T)
+// does not overflow" restricted to the 0th iteration.  Therefore we only need
+// to check for (1) and (2).
+//
+// In the current context, S is `Start`, X is `Step`, Ext is `ExtendOpTy` and T
+// is `Delta` (defined below).
+//
+template <typename ExtendOpTy>
+bool ScalarEvolution::proveNoWrapByVaryingStart(const SCEV *Start,
+                                                const SCEV *Step,
+                                                const Loop *L) {
+  auto WrapType = ExtendOpTraits<ExtendOpTy>::WrapType;
+
+  // We restrict `Start` to a constant to prevent SCEV from spending too much
+  // time here.  It is correct (but more expensive) to continue with a
+  // non-constant `Start` and do a general SCEV subtraction to compute
+  // `PreStart` below.
+  //
+  const SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start);
+  if (!StartC)
+    return false;
+
+  APInt StartAI = StartC->getValue()->getValue();
+
+  for (unsigned Delta : {-2, -1, 1, 2}) {
+    const SCEV *PreStart = getConstant(StartAI - Delta);
+
+    // Give up if we don't already have the add recurrence we need because
+    // actually constructing an add recurrence is relatively expensive.
+    const SCEVAddRecExpr *PreAR = [&]() {
+      FoldingSetNodeID ID;
+      ID.AddInteger(scAddRecExpr);
+      ID.AddPointer(PreStart);
+      ID.AddPointer(Step);
+      ID.AddPointer(L);
+      void *IP = nullptr;
+      return static_cast<SCEVAddRecExpr *>(
+          this->UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP));
+    }();
+
+    if (PreAR && PreAR->getNoWrapFlags(WrapType)) {  // proves (2)
+      const SCEV *DeltaS = getConstant(StartC->getType(), Delta);
+      ICmpInst::Predicate Pred = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
+      const SCEV *Limit = ExtendOpTraits<ExtendOpTy>::getOverflowLimitForStep(
+          DeltaS, &Pred, this);
+      if (Limit && isKnownPredicate(Pred, PreAR, Limit))  // proves (1)
+        return true;
+    }
+  }
+
+  return false;
+}
+
 const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
                                                Type *Ty) {
   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
@@ -1201,9 +1457,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
       // If we have special knowledge that this addrec won't overflow,
       // we don't need to do any further analysis.
       if (AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNUW))
-        return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
-                             getZeroExtendExpr(Step, Ty),
-                             L, AR->getNoWrapFlags());
+        return getAddRecExpr(
+            getExtendAddRecStart<SCEVZeroExtendExpr>(AR, Ty, this),
+            getZeroExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
 
       // Check whether the backedge-taken count is SCEVCouldNotCompute.
       // Note that this serves two purposes: It filters out loops that are
@@ -1240,9 +1496,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
             // Cache knowledge of AR NUW, which is propagated to this AddRec.
             const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNUW);
             // Return the expression with the addrec on the outside.
-            return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
-                                 getZeroExtendExpr(Step, Ty),
-                                 L, AR->getNoWrapFlags());
+            return getAddRecExpr(
+                getExtendAddRecStart<SCEVZeroExtendExpr>(AR, Ty, this),
+                getZeroExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
           }
           // Similar to above, only this time treat the step value as signed.
           // This covers loops that count down.
@@ -1255,9 +1511,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
             // Negative step causes unsigned wrap, but it still can't self-wrap.
             const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNW);
             // Return the expression with the addrec on the outside.
-            return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
-                                 getSignExtendExpr(Step, Ty),
-                                 L, AR->getNoWrapFlags());
+            return getAddRecExpr(
+                getExtendAddRecStart<SCEVZeroExtendExpr>(AR, Ty, this),
+                getSignExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
           }
         }
 
@@ -1275,9 +1531,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
             // Cache knowledge of AR NUW, which is propagated to this AddRec.
             const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNUW);
             // Return the expression with the addrec on the outside.
-            return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
-                                 getZeroExtendExpr(Step, Ty),
-                                 L, AR->getNoWrapFlags());
+            return getAddRecExpr(
+                getExtendAddRecStart<SCEVZeroExtendExpr>(AR, Ty, this),
+                getZeroExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
           }
         } else if (isKnownNegative(Step)) {
           const SCEV *N = getConstant(APInt::getMaxValue(BitWidth) -
@@ -1290,12 +1546,19 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
             // Negative step causes unsigned wrap, but it still can't self-wrap.
             const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNW);
             // Return the expression with the addrec on the outside.
-            return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
-                                 getSignExtendExpr(Step, Ty),
-                                 L, AR->getNoWrapFlags());
+            return getAddRecExpr(
+                getExtendAddRecStart<SCEVZeroExtendExpr>(AR, Ty, this),
+                getSignExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
           }
         }
       }
+
+      if (proveNoWrapByVaryingStart<SCEVZeroExtendExpr>(Start, Step, L)) {
+        const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNUW);
+        return getAddRecExpr(
+            getExtendAddRecStart<SCEVZeroExtendExpr>(AR, Ty, this),
+            getZeroExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
+      }
     }
 
   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
@@ -1307,104 +1570,6 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
   return S;
 }
 
-// Get the limit of a recurrence such that incrementing by Step cannot cause
-// signed overflow as long as the value of the recurrence within the loop does
-// not exceed this limit before incrementing.
-static const SCEV *getOverflowLimitForStep(const SCEV *Step,
-                                           ICmpInst::Predicate *Pred,
-                                           ScalarEvolution *SE) {
-  unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(Step->getType());
-  if (SE->isKnownPositive(Step)) {
-    *Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
-    return SE->getConstant(APInt::getSignedMinValue(BitWidth) -
-                           SE->getSignedRange(Step).getSignedMax());
-  }
-  if (SE->isKnownNegative(Step)) {
-    *Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
-    return SE->getConstant(APInt::getSignedMaxValue(BitWidth) -
-                       SE->getSignedRange(Step).getSignedMin());
-  }
-  return nullptr;
-}
-
-// The recurrence AR has been shown to have no signed wrap. Typically, if we can
-// prove NSW for AR, then we can just as easily prove NSW for its preincrement
-// or postincrement sibling. This allows normalizing a sign extended AddRec as
-// such: {sext(Step + Start),+,Step} => {(Step + sext(Start),+,Step} As a
-// result, the expression "Step + sext(PreIncAR)" is congruent with
-// "sext(PostIncAR)"
-static const SCEV *getPreStartForSignExtend(const SCEVAddRecExpr *AR,
-                                            Type *Ty,
-                                            ScalarEvolution *SE) {
-  const Loop *L = AR->getLoop();
-  const SCEV *Start = AR->getStart();
-  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
-
-  // Check for a simple looking step prior to loop entry.
-  const SCEVAddExpr *SA = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start);
-  if (!SA)
-    return nullptr;
-
-  // Create an AddExpr for "PreStart" after subtracting Step. Full SCEV
-  // subtraction is expensive. For this purpose, perform a quick and dirty
-  // difference, by checking for Step in the operand list.
-  SmallVector<const SCEV *, 4> DiffOps;
-  for (const SCEV *Op : SA->operands())
-    if (Op != Step)
-      DiffOps.push_back(Op);
-
-  if (DiffOps.size() == SA->getNumOperands())
-    return nullptr;
-
-  // This is a postinc AR. Check for overflow on the preinc recurrence using the
-  // same three conditions that getSignExtendedExpr checks.
-
-  // 1. NSW flags on the step increment.
-  const SCEV *PreStart = SE->getAddExpr(DiffOps, SA->getNoWrapFlags());
-  const SCEVAddRecExpr *PreAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(
-    SE->getAddRecExpr(PreStart, Step, L, SCEV::FlagAnyWrap));
-
-  if (PreAR && PreAR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW))
-    return PreStart;
-
-  // 2. Direct overflow check on the step operation's expression.
-  unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(AR->getType());
-  Type *WideTy = IntegerType::get(SE->getContext(), BitWidth * 2);
-  const SCEV *OperandExtendedStart =
-    SE->getAddExpr(SE->getSignExtendExpr(PreStart, WideTy),
-                   SE->getSignExtendExpr(Step, WideTy));
-  if (SE->getSignExtendExpr(Start, WideTy) == OperandExtendedStart) {
-    // Cache knowledge of PreAR NSW.
-    if (PreAR)
-      const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PreAR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
-    // FIXME: this optimization needs a unit test
-    DEBUG(dbgs() << "SCEV: untested prestart overflow check\n");
-    return PreStart;
-  }
-
-  // 3. Loop precondition.
-  ICmpInst::Predicate Pred;
-  const SCEV *OverflowLimit = getOverflowLimitForStep(Step, &Pred, SE);
-
-  if (OverflowLimit &&
-      SE->isLoopEntryGuardedByCond(L, Pred, PreStart, OverflowLimit)) {
-    return PreStart;
-  }
-  return nullptr;
-}
-
-// Get the normalized sign-extended expression for this AddRec's Start.
-static const SCEV *getSignExtendAddRecStart(const SCEVAddRecExpr *AR,
-                                            Type *Ty,
-                                            ScalarEvolution *SE) {
-  const SCEV *PreStart = getPreStartForSignExtend(AR, Ty, SE);
-  if (!PreStart)
-    return SE->getSignExtendExpr(AR->getStart(), Ty);
-
-  return SE->getAddExpr(SE->getSignExtendExpr(AR->getStepRecurrence(*SE), Ty),
-                        SE->getSignExtendExpr(PreStart, Ty));
-}
-
 const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
                                                Type *Ty) {
   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
@@ -1483,9 +1648,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
       // If we have special knowledge that this addrec won't overflow,
       // we don't need to do any further analysis.
       if (AR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW))
-        return getAddRecExpr(getSignExtendAddRecStart(AR, Ty, this),
-                             getSignExtendExpr(Step, Ty),
-                             L, SCEV::FlagNSW);
+        return getAddRecExpr(
+            getExtendAddRecStart<SCEVSignExtendExpr>(AR, Ty, this),
+            getSignExtendExpr(Step, Ty), L, SCEV::FlagNSW);
 
       // Check whether the backedge-taken count is SCEVCouldNotCompute.
       // Note that this serves two purposes: It filters out loops that are
@@ -1522,9 +1687,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
             // Cache knowledge of AR NSW, which is propagated to this AddRec.
             const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
             // Return the expression with the addrec on the outside.
-            return getAddRecExpr(getSignExtendAddRecStart(AR, Ty, this),
-                                 getSignExtendExpr(Step, Ty),
-                                 L, AR->getNoWrapFlags());
+            return getAddRecExpr(
+                getExtendAddRecStart<SCEVSignExtendExpr>(AR, Ty, this),
+                getSignExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
           }
           // Similar to above, only this time treat the step value as unsigned.
           // This covers loops that count up with an unsigned step.
@@ -1533,12 +1698,20 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
                        getMulExpr(WideMaxBECount,
                                   getZeroExtendExpr(Step, WideTy)));
           if (SAdd == OperandExtendedAdd) {
-            // Cache knowledge of AR NSW, which is propagated to this AddRec.
-            const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
+            // If AR wraps around then
+            //
+            //    abs(Step) * MaxBECount > unsigned-max(AR->getType())
+            // => SAdd != OperandExtendedAdd
+            //
+            // Thus (AR is not NW => SAdd != OperandExtendedAdd) <=>
+            // (SAdd == OperandExtendedAdd => AR is NW)
+
+            const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNW);
+
             // Return the expression with the addrec on the outside.
-            return getAddRecExpr(getSignExtendAddRecStart(AR, Ty, this),
-                                 getZeroExtendExpr(Step, Ty),
-                                 L, AR->getNoWrapFlags());
+            return getAddRecExpr(
+                getExtendAddRecStart<SCEVSignExtendExpr>(AR, Ty, this),
+                getZeroExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
           }
         }
 
@@ -1547,7 +1720,8 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
         // with the start value and the backedge is guarded by a comparison
         // with the post-inc value, the addrec is safe.
         ICmpInst::Predicate Pred;
-        const SCEV *OverflowLimit = getOverflowLimitForStep(Step, &Pred, this);
+        const SCEV *OverflowLimit =
+            getSignedOverflowLimitForStep(Step, &Pred, this);
         if (OverflowLimit &&
             (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, Pred, AR, OverflowLimit) ||
              (isLoopEntryGuardedByCond(L, Pred, Start, OverflowLimit) &&
@@ -1555,9 +1729,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
                                           OverflowLimit)))) {
           // Cache knowledge of AR NSW, then propagate NSW to the wide AddRec.
           const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
-          return getAddRecExpr(getSignExtendAddRecStart(AR, Ty, this),
-                               getSignExtendExpr(Step, Ty),
-                               L, AR->getNoWrapFlags());
+          return getAddRecExpr(
+              getExtendAddRecStart<SCEVSignExtendExpr>(AR, Ty, this),
+              getSignExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
         }
       }
       // If Start and Step are constants, check if we can apply this
@@ -1576,6 +1750,13 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
           return getAddExpr(Start, getSignExtendExpr(NewAR, Ty));
         }
       }
+
+      if (proveNoWrapByVaryingStart<SCEVSignExtendExpr>(Start, Step, L)) {
+        const_cast<SCEVAddRecExpr *>(AR)->setNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
+        return getAddRecExpr(
+            getExtendAddRecStart<SCEVSignExtendExpr>(AR, Ty, this),
+            getSignExtendExpr(Step, Ty), L, AR->getNoWrapFlags());
+      }
     }
 
   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
@@ -1737,6 +1918,36 @@ namespace {
   };
 }
 
+// We're trying to construct a SCEV of type `Type' with `Ops' as operands and
+// `OldFlags' as can't-wrap behavior.  Infer a more aggressive set of
+// can't-overflow flags for the operation if possible.
+static SCEV::NoWrapFlags
+StrengthenNoWrapFlags(ScalarEvolution *SE, SCEVTypes Type,
+                      const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                      SCEV::NoWrapFlags OldFlags) {
+  using namespace std::placeholders;
+
+  bool CanAnalyze =
+      Type == scAddExpr || Type == scAddRecExpr || Type == scMulExpr;
+  (void)CanAnalyze;
+  assert(CanAnalyze && "don't call from other places!");
+
+  int SignOrUnsignMask = SCEV::FlagNUW | SCEV::FlagNSW;
+  SCEV::NoWrapFlags SignOrUnsignWrap =
+      ScalarEvolution::maskFlags(OldFlags, SignOrUnsignMask);
+
+  // If FlagNSW is true and all the operands are non-negative, infer FlagNUW.
+  auto IsKnownNonNegative =
+    std::bind(std::mem_fn(&ScalarEvolution::isKnownNonNegative), SE, _1);
+
+  if (SignOrUnsignWrap == SCEV::FlagNSW &&
+      std::all_of(Ops.begin(), Ops.end(), IsKnownNonNegative))
+    return ScalarEvolution::setFlags(OldFlags,
+                                     (SCEV::NoWrapFlags)SignOrUnsignMask);
+
+  return OldFlags;
+}
+
 /// getAddExpr - Get a canonical add expression, or something simpler if
 /// possible.
 const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
@@ -1752,20 +1963,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
            "SCEVAddExpr operand types don't match!");
 #endif
 
-  // If FlagNSW is true and all the operands are non-negative, infer FlagNUW.
-  // And vice-versa.
-  int SignOrUnsignMask = SCEV::FlagNUW | SCEV::FlagNSW;
-  SCEV::NoWrapFlags SignOrUnsignWrap = maskFlags(Flags, SignOrUnsignMask);
-  if (SignOrUnsignWrap && (SignOrUnsignWrap != SignOrUnsignMask)) {
-    bool All = true;
-    for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Ops.begin(),
-         E = Ops.end(); I != E; ++I)
-      if (!isKnownNonNegative(*I)) {
-        All = false;
-        break;
-      }
-    if (All) Flags = setFlags(Flags, (SCEV::NoWrapFlags)SignOrUnsignMask);
-  }
+  Flags = StrengthenNoWrapFlags(this, scAddExpr, Ops, Flags);
 
   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
   GroupByComplexity(Ops, LI);
@@ -2152,8 +2350,7 @@ static bool containsConstantSomewhere(const SCEV *StartExpr) {
 
     if (isa<SCEVAddExpr>(*CurrentExpr) || isa<SCEVMulExpr>(*CurrentExpr)) {
       const auto *CurrentNAry = cast<SCEVNAryExpr>(CurrentExpr);
-      for (const SCEV *Operand : CurrentNAry->operands())
-        Ops.push_back(Operand);
+      Ops.append(CurrentNAry->op_begin(), CurrentNAry->op_end());
     }
   }
   return false;
@@ -2174,20 +2371,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
            "SCEVMulExpr operand types don't match!");
 #endif
 
-  // If FlagNSW is true and all the operands are non-negative, infer FlagNUW.
-  // And vice-versa.
-  int SignOrUnsignMask = SCEV::FlagNUW | SCEV::FlagNSW;
-  SCEV::NoWrapFlags SignOrUnsignWrap = maskFlags(Flags, SignOrUnsignMask);
-  if (SignOrUnsignWrap && (SignOrUnsignWrap != SignOrUnsignMask)) {
-    bool All = true;
-    for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Ops.begin(),
-         E = Ops.end(); I != E; ++I)
-      if (!isKnownNonNegative(*I)) {
-        All = false;
-        break;
-      }
-    if (All) Flags = setFlags(Flags, (SCEV::NoWrapFlags)SignOrUnsignMask);
-  }
+  Flags = StrengthenNoWrapFlags(this, scMulExpr, Ops, Flags);
 
   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
   GroupByComplexity(Ops, LI);
@@ -2653,20 +2837,7 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
   // meaningful BE count at this point (and if we don't, we'd be stuck
   // with a SCEVCouldNotCompute as the cached BE count).
 
-  // If FlagNSW is true and all the operands are non-negative, infer FlagNUW.
-  // And vice-versa.
-  int SignOrUnsignMask = SCEV::FlagNUW | SCEV::FlagNSW;
-  SCEV::NoWrapFlags SignOrUnsignWrap = maskFlags(Flags, SignOrUnsignMask);
-  if (SignOrUnsignWrap && (SignOrUnsignWrap != SignOrUnsignMask)) {
-    bool All = true;
-    for (SmallVectorImpl<const SCEV *>::const_iterator I = Operands.begin(),
-         E = Operands.end(); I != E; ++I)
-      if (!isKnownNonNegative(*I)) {
-        All = false;
-        break;
-      }
-    if (All) Flags = setFlags(Flags, (SCEV::NoWrapFlags)SignOrUnsignMask);
-  }
+  Flags = StrengthenNoWrapFlags(this, scAddRecExpr, Operands, Flags);
 
   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
   if (const SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
@@ -3163,8 +3334,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
   if (LHS == RHS)
     return getConstant(LHS->getType(), 0);
 
-  // X - Y --> X + -Y
-  return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS), Flags);
+  // X - Y --> X + -Y.
+  // X -(nsw || nuw) Y --> X + -Y.
+  return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
 }
 
 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
@@ -3470,12 +3642,10 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
                   if (isKnownPositive(getMinusSCEV(getSCEV(GEP), Ptr)))
                     Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
                 }
-              } else if (const SubOperator *OBO =
-                           dyn_cast<SubOperator>(BEValueV)) {
-                if (OBO->hasNoUnsignedWrap())
-                  Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
-                if (OBO->hasNoSignedWrap())
-                  Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNSW);
+
+                // We cannot transfer nuw and nsw flags from subtraction
+                // operations -- sub nuw X, Y is not the same as add nuw X, -Y
+                // for instance.
               }
 
               const SCEV *StartVal = getSCEV(StartValueV);
@@ -3531,7 +3701,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
   // PHI's incoming blocks are in a different loop, in which case doing so
   // risks breaking LCSSA form. Instcombine would normally zap these, but
   // it doesn't have DominatorTree information, so it may miss cases.
-  if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL, TLI, DT, AT))
+  if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL, TLI, DT, AC))
     if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(PN, V))
       return getSCEV(V);
 
@@ -3663,7 +3833,7 @@ ScalarEvolution::GetMinTrailingZeros(const SCEV *S) {
     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
-    computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL, 0, AT, nullptr, DT);
+    computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL, 0, AC, nullptr, DT);
     return Zeros.countTrailingOnes();
   }
 
@@ -3834,7 +4004,7 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
 
     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
-    computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL, 0, AT, nullptr, DT);
+    computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL, 0, AC, nullptr, DT);
     if (Ones == ~Zeros + 1)
       return setUnsignedRange(U, ConservativeResult);
     return setUnsignedRange(U,
@@ -3991,7 +4161,7 @@ ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
     if (!U->getValue()->getType()->isIntegerTy() && !DL)
       return setSignedRange(U, ConservativeResult);
-    unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), DL, 0, AT, nullptr, DT);
+    unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), DL, 0, AC, nullptr, DT);
     if (NS <= 1)
       return setSignedRange(U, ConservativeResult);
     return setSignedRange(U, ConservativeResult.intersectWith(
@@ -4098,8 +4268,8 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
       unsigned TZ = A.countTrailingZeros();
       unsigned BitWidth = A.getBitWidth();
       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
-      computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL,
-                       0, AT, nullptr, DT);
+      computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL, 0, AC,
+                       nullptr, DT);
 
       APInt EffectiveMask =
           APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - LZ - TZ).shl(TZ);
@@ -4290,9 +4460,10 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
       case ICmpInst::ICMP_SGE:
         // a >s b ? a+x : b+x  ->  smax(a, b)+x
         // a >s b ? b+x : a+x  ->  smin(a, b)+x
-        if (LHS->getType() == U->getType()) {
-          const SCEV *LS = getSCEV(LHS);
-          const SCEV *RS = getSCEV(RHS);
+        if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <=
+            getTypeSizeInBits(U->getType())) {
+          const SCEV *LS = getNoopOrSignExtend(getSCEV(LHS), U->getType());
+          const SCEV *RS = getNoopOrSignExtend(getSCEV(RHS), U->getType());
           const SCEV *LA = getSCEV(U->getOperand(1));
           const SCEV *RA = getSCEV(U->getOperand(2));
           const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
@@ -4313,9 +4484,10 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
       case ICmpInst::ICMP_UGE:
         // a >u b ? a+x : b+x  ->  umax(a, b)+x
         // a >u b ? b+x : a+x  ->  umin(a, b)+x
-        if (LHS->getType() == U->getType()) {
-          const SCEV *LS = getSCEV(LHS);
-          const SCEV *RS = getSCEV(RHS);
+        if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <=
+            getTypeSizeInBits(U->getType())) {
+          const SCEV *LS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(LHS), U->getType());
+          const SCEV *RS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(RHS), U->getType());
           const SCEV *LA = getSCEV(U->getOperand(1));
           const SCEV *RA = getSCEV(U->getOperand(2));
           const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
@@ -4330,11 +4502,11 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
         break;
       case ICmpInst::ICMP_NE:
         // n != 0 ? n+x : 1+x  ->  umax(n, 1)+x
-        if (LHS->getType() == U->getType() &&
-            isa<ConstantInt>(RHS) &&
-            cast<ConstantInt>(RHS)->isZero()) {
-          const SCEV *One = getConstant(LHS->getType(), 1);
-          const SCEV *LS = getSCEV(LHS);
+        if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <=
+                getTypeSizeInBits(U->getType()) &&
+            isa<ConstantInt>(RHS) && cast<ConstantInt>(RHS)->isZero()) {
+          const SCEV *One = getConstant(U->getType(), 1);
+          const SCEV *LS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(LHS), U->getType());
           const SCEV *LA = getSCEV(U->getOperand(1));
           const SCEV *RA = getSCEV(U->getOperand(2));
           const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
@@ -4345,11 +4517,11 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
         break;
       case ICmpInst::ICMP_EQ:
         // n == 0 ? 1+x : n+x  ->  umax(n, 1)+x
-        if (LHS->getType() == U->getType() &&
-            isa<ConstantInt>(RHS) &&
-            cast<ConstantInt>(RHS)->isZero()) {
-          const SCEV *One = getConstant(LHS->getType(), 1);
-          const SCEV *LS = getSCEV(LHS);
+        if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <=
+                getTypeSizeInBits(U->getType()) &&
+            isa<ConstantInt>(RHS) && cast<ConstantInt>(RHS)->isZero()) {
+          const SCEV *One = getConstant(U->getType(), 1);
+          const SCEV *LS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(LHS), U->getType());
           const SCEV *LA = getSCEV(U->getOperand(1));
           const SCEV *RA = getSCEV(U->getOperand(2));
           const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, One);
@@ -6630,7 +6802,10 @@ ScalarEvolution::isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L,
     return true;
 
   // Check conditions due to any @llvm.assume intrinsics.
-  for (auto &CI : AT->assumptions(F)) {
+  for (auto &AssumeVH : AC->assumptions()) {
+    if (!AssumeVH)
+      continue;
+    auto *CI = cast<CallInst>(AssumeVH);
     if (!DT->dominates(CI, Latch->getTerminator()))
       continue;
 
@@ -6675,7 +6850,10 @@ ScalarEvolution::isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L,
   }
 
   // Check conditions due to any @llvm.assume intrinsics.
-  for (auto &CI : AT->assumptions(F)) {
+  for (auto &AssumeVH : AC->assumptions()) {
+    if (!AssumeVH)
+      continue;
+    auto *CI = cast<CallInst>(AssumeVH);
     if (!DT->dominates(CI, L->getHeader()))
       continue;
 
@@ -6886,6 +7064,85 @@ bool ScalarEvolution::isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
                                      getNotSCEV(FoundLHS));
 }
 
+
+/// If Expr computes ~A, return A else return nullptr
+static const SCEV *MatchNotExpr(const SCEV *Expr) {
+  const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Expr);
+  if (!Add || Add->getNumOperands() != 2) return nullptr;
+
+  const SCEVConstant *AddLHS = dyn_cast<SCEVConstant>(Add->getOperand(0));
+  if (!(AddLHS && AddLHS->getValue()->getValue().isAllOnesValue()))
+    return nullptr;
+
+  const SCEVMulExpr *AddRHS = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Add->getOperand(1));
+  if (!AddRHS || AddRHS->getNumOperands() != 2) return nullptr;
+
+  const SCEVConstant *MulLHS = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRHS->getOperand(0));
+  if (!(MulLHS && MulLHS->getValue()->getValue().isAllOnesValue()))
+    return nullptr;
+
+  return AddRHS->getOperand(1);
+}
+
+
+/// Is MaybeMaxExpr an SMax or UMax of Candidate and some other values?
+template<typename MaxExprType>
+static bool IsMaxConsistingOf(const SCEV *MaybeMaxExpr,
+                              const SCEV *Candidate) {
+  const MaxExprType *MaxExpr = dyn_cast<MaxExprType>(MaybeMaxExpr);
+  if (!MaxExpr) return false;
+
+  auto It = std::find(MaxExpr->op_begin(), MaxExpr->op_end(), Candidate);
+  return It != MaxExpr->op_end();
+}
+
+
+/// Is MaybeMinExpr an SMin or UMin of Candidate and some other values?
+template<typename MaxExprType>
+static bool IsMinConsistingOf(ScalarEvolution &SE,
+                              const SCEV *MaybeMinExpr,
+                              const SCEV *Candidate) {
+  const SCEV *MaybeMaxExpr = MatchNotExpr(MaybeMinExpr);
+  if (!MaybeMaxExpr)
+    return false;
+
+  return IsMaxConsistingOf<MaxExprType>(MaybeMaxExpr, SE.getNotSCEV(Candidate));
+}
+
+
+/// Is LHS `Pred` RHS true on the virtue of LHS or RHS being a Min or Max
+/// expression?
+static bool IsKnownPredicateViaMinOrMax(ScalarEvolution &SE,
+                                        ICmpInst::Predicate Pred,
+                                        const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
+  switch (Pred) {
+  default:
+    return false;
+
+  case ICmpInst::ICMP_SGE:
+    std::swap(LHS, RHS);
+    // fall through
+  case ICmpInst::ICMP_SLE:
+    return
+      // min(A, ...) <= A
+      IsMinConsistingOf<SCEVSMaxExpr>(SE, LHS, RHS) ||
+      // A <= max(A, ...)
+      IsMaxConsistingOf<SCEVSMaxExpr>(RHS, LHS);
+
+  case ICmpInst::ICMP_UGE:
+    std::swap(LHS, RHS);
+    // fall through
+  case ICmpInst::ICMP_ULE:
+    return
+      // min(A, ...) <= A
+      IsMinConsistingOf<SCEVUMaxExpr>(SE, LHS, RHS) ||
+      // A <= max(A, ...)
+      IsMaxConsistingOf<SCEVUMaxExpr>(RHS, LHS);
+  }
+
+  llvm_unreachable("covered switch fell through?!");
+}
+
 /// isImpliedCondOperandsHelper - Test whether the condition described by
 /// Pred, LHS, and RHS is true whenever the condition described by Pred,
 /// FoundLHS, and FoundRHS is true.
@@ -6894,6 +7151,12 @@ ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
                                              const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
                                              const SCEV *FoundLHS,
                                              const SCEV *FoundRHS) {
+  auto IsKnownPredicateFull =
+      [this](ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
+    return isKnownPredicateWithRanges(Pred, LHS, RHS) ||
+        IsKnownPredicateViaMinOrMax(*this, Pred, LHS, RHS);
+  };
+
   switch (Pred) {
   default: llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
   case ICmpInst::ICMP_EQ:
@@ -6903,26 +7166,26 @@ ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
     break;
   case ICmpInst::ICMP_SLT:
   case ICmpInst::ICMP_SLE:
-    if (isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, FoundLHS) &&
-        isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_SGE, RHS, FoundRHS))
+    if (IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, FoundLHS) &&
+        IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_SGE, RHS, FoundRHS))
       return true;
     break;
   case ICmpInst::ICMP_SGT:
   case ICmpInst::ICMP_SGE:
-    if (isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, FoundLHS) &&
-        isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_SLE, RHS, FoundRHS))
+    if (IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, FoundLHS) &&
+        IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_SLE, RHS, FoundRHS))
       return true;
     break;
   case ICmpInst::ICMP_ULT:
   case ICmpInst::ICMP_ULE:
-    if (isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, FoundLHS) &&
-        isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_UGE, RHS, FoundRHS))
+    if (IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, FoundLHS) &&
+        IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_UGE, RHS, FoundRHS))
       return true;
     break;
   case ICmpInst::ICMP_UGT:
   case ICmpInst::ICMP_UGE:
-    if (isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, FoundLHS) &&
-        isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::ICMP_ULE, RHS, FoundRHS))
+    if (IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, FoundLHS) &&
+        IsKnownPredicateFull(ICmpInst::ICMP_ULE, RHS, FoundRHS))
       return true;
     break;
   }
@@ -6930,8 +7193,8 @@ ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
   return false;
 }
 
-// Verify if an linear IV with positive stride can overflow when in a 
-// less-than comparison, knowing the invariant term of the comparison, the 
+// Verify if an linear IV with positive stride can overflow when in a
+// less-than comparison, knowing the invariant term of the comparison, the
 // stride and the knowledge of NSW/NUW flags on the recurrence.
 bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnLT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
                                          bool IsSigned, bool NoWrap) {
@@ -6959,7 +7222,7 @@ bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnLT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
   return (MaxValue - MaxStrideMinusOne).ult(MaxRHS);
 }
 
-// Verify if an linear IV with negative stride can overflow when in a 
+// Verify if an linear IV with negative stride can overflow when in a
 // greater-than comparison, knowing the invariant term of the comparison,
 // the stride and the knowledge of NSW/NUW flags on the recurrence.
 bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnGT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
@@ -6990,7 +7253,7 @@ bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnGT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
 
 // Compute the backedge taken count knowing the interval difference, the
 // stride and presence of the equality in the comparison.
-const SCEV *ScalarEvolution::computeBECount(const SCEV *Delta, const SCEV *Step, 
+const SCEV *ScalarEvolution::computeBECount(const SCEV *Delta, const SCEV *Step,
                                             bool Equality) {
   const SCEV *One = getConstant(Step->getType(), 1);
   Delta = Equality ? getAddExpr(Delta, Step)
@@ -7030,7 +7293,7 @@ ScalarEvolution::HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
 
   // Avoid proven overflow cases: this will ensure that the backedge taken count
   // will not generate any unsigned overflow. Relaxed no-overflow conditions
-  // exploit NoWrapFlags, allowing to optimize in presence of undefined 
+  // exploit NoWrapFlags, allowing to optimize in presence of undefined
   // behaviors like the case of C language.
   if (!Stride->isOne() && doesIVOverflowOnLT(RHS, Stride, IsSigned, NoWrap))
     return getCouldNotCompute();
@@ -7110,7 +7373,7 @@ ScalarEvolution::HowManyGreaterThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
 
   // Avoid proven overflow cases: this will ensure that the backedge taken count
   // will not generate any unsigned overflow. Relaxed no-overflow conditions
-  // exploit NoWrapFlags, allowing to optimize in presence of undefined 
+  // exploit NoWrapFlags, allowing to optimize in presence of undefined
   // behaviors like the case of C language.
   if (!Stride->isOne() && doesIVOverflowOnGT(RHS, Stride, IsSigned, NoWrap))
     return getCouldNotCompute();
@@ -7158,7 +7421,7 @@ ScalarEvolution::HowManyGreaterThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
   if (isa<SCEVConstant>(BECount))
     MaxBECount = BECount;
   else
-    MaxBECount = computeBECount(getConstant(MaxStart - MinEnd), 
+    MaxBECount = computeBECount(getConstant(MaxStart - MinEnd),
                                 getConstant(MinStride), false);
 
   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount))
@@ -7784,11 +8047,10 @@ ScalarEvolution::ScalarEvolution()
 
 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
   this->F = &F;
-  AT = &getAnalysis<AssumptionTracker>();
-  LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
-  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
-  TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
+  AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
+  LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
+  DL = &F.getParent()->getDataLayout();
+  TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
   return false;
 }
@@ -7825,10 +8087,10 @@ void ScalarEvolution::releaseMemory() {
 
 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesAll();
-  AU.addRequired<AssumptionTracker>();
-  AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
+  AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
+  AU.addRequiredTransitive<LoopInfoWrapperPass>();
   AU.addRequiredTransitive<DominatorTreeWrapperPass>();
-  AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
+  AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
 }
 
 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
@@ -7919,17 +8181,17 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
 
 ScalarEvolution::LoopDisposition
 ScalarEvolution::getLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L) {
-  SmallVector<std::pair<const Loop *, LoopDisposition>, 2> &Values = LoopDispositions[S];
-  for (unsigned u = 0; u < Values.size(); u++) {
-    if (Values[u].first == L)
-      return Values[u].second;
+  auto &Values = LoopDispositions[S];
+  for (auto &V : Values) {
+    if (V.getPointer() == L)
+      return V.getInt();
   }
-  Values.push_back(std::make_pair(L, LoopVariant));
+  Values.emplace_back(L, LoopVariant);
   LoopDisposition D = computeLoopDisposition(S, L);
-  SmallVector<std::pair<const Loop *, LoopDisposition>, 2> &Values2 = LoopDispositions[S];
-  for (unsigned u = Values2.size(); u > 0; u--) {
-    if (Values2[u - 1].first == L) {
-      Values2[u - 1].second = D;
+  auto &Values2 = LoopDispositions[S];
+  for (auto &V : make_range(Values2.rbegin(), Values2.rend())) {
+    if (V.getPointer() == L) {
+      V.setInt(D);
       break;
     }
   }
@@ -8025,17 +8287,17 @@ bool ScalarEvolution::hasComputableLoopEvolution(const SCEV *S, const Loop *L) {
 
 ScalarEvolution::BlockDisposition
 ScalarEvolution::getBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
-  SmallVector<std::pair<const BasicBlock *, BlockDisposition>, 2> &Values = BlockDispositions[S];
-  for (unsigned u = 0; u < Values.size(); u++) {
-    if (Values[u].first == BB)
-      return Values[u].second;
+  auto &Values = BlockDispositions[S];
+  for (auto &V : Values) {
+    if (V.getPointer() == BB)
+      return V.getInt();
   }
-  Values.push_back(std::make_pair(BB, DoesNotDominateBlock));
+  Values.emplace_back(BB, DoesNotDominateBlock);
   BlockDisposition D = computeBlockDisposition(S, BB);
-  SmallVector<std::pair<const BasicBlock *, BlockDisposition>, 2> &Values2 = BlockDispositions[S];
-  for (unsigned u = Values2.size(); u > 0; u--) {
-    if (Values2[u - 1].first == BB) {
-      Values2[u - 1].second = D;
+  auto &Values2 = BlockDispositions[S];
+  for (auto &V : make_range(Values2.rbegin(), Values2.rend())) {
+    if (V.getPointer() == BB) {
+      V.setInt(D);
       break;
     }
   }