[SCEV] Recognize simple br-phi patterns
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
index 6edd8621ab3fff400882b9c27a1d98e5a6205559..55b633e554507b1ad96df40a8ca94fd311f589b2 100644 (file)
@@ -88,6 +88,7 @@
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Support/SaveAndRestore.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
@@ -114,16 +115,6 @@ static cl::opt<bool>
 VerifySCEV("verify-scev",
            cl::desc("Verify ScalarEvolution's backedge taken counts (slow)"));
 
-INITIALIZE_PASS_BEGIN(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
-                "Scalar Evolution Analysis", false, true)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_END(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
-                "Scalar Evolution Analysis", false, true)
-char ScalarEvolution::ID = 0;
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //                           SCEV class definitions
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -726,6 +717,13 @@ public:
       return;
     }
 
+    // A simple case when N/1. The quotient is N.
+    if (Denominator->isOne()) {
+      *Quotient = Numerator;
+      *Remainder = D.Zero;
+      return;
+    }
+
     // Split the Denominator when it is a product.
     if (const SCEVMulExpr *T = dyn_cast<const SCEVMulExpr>(Denominator)) {
       const SCEV *Q, *R;
@@ -785,9 +783,15 @@ public:
 
   void visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *Numerator) {
     const SCEV *StartQ, *StartR, *StepQ, *StepR;
-    assert(Numerator->isAffine() && "Numerator should be affine");
+    if (!Numerator->isAffine())
+      return cannotDivide(Numerator);
     divide(SE, Numerator->getStart(), Denominator, &StartQ, &StartR);
     divide(SE, Numerator->getStepRecurrence(SE), Denominator, &StepQ, &StepR);
+    // Bail out if the types do not match.
+    Type *Ty = Denominator->getType();
+    if (Ty != StartQ->getType() || Ty != StartR->getType() ||
+        Ty != StepQ->getType() || Ty != StepR->getType())
+      return cannotDivide(Numerator);
     Quotient = SE.getAddRecExpr(StartQ, StepQ, Numerator->getLoop(),
                                 Numerator->getNoWrapFlags());
     Remainder = SE.getAddRecExpr(StartR, StepR, Numerator->getLoop(),
@@ -803,11 +807,8 @@ public:
       divide(SE, Op, Denominator, &Q, &R);
 
       // Bail out if types do not match.
-      if (Ty != Q->getType() || Ty != R->getType()) {
-        Quotient = Zero;
-        Remainder = Numerator;
-        return;
-      }
+      if (Ty != Q->getType() || Ty != R->getType())
+        return cannotDivide(Numerator);
 
       Qs.push_back(Q);
       Rs.push_back(R);
@@ -830,11 +831,8 @@ public:
     bool FoundDenominatorTerm = false;
     for (const SCEV *Op : Numerator->operands()) {
       // Bail out if types do not match.
-      if (Ty != Op->getType()) {
-        Quotient = Zero;
-        Remainder = Numerator;
-        return;
-      }
+      if (Ty != Op->getType())
+        return cannotDivide(Numerator);
 
       if (FoundDenominatorTerm) {
         Qs.push_back(Op);
@@ -850,11 +848,8 @@ public:
       }
 
       // Bail out if types do not match.
-      if (Ty != Q->getType()) {
-        Quotient = Zero;
-        Remainder = Numerator;
-        return;
-      }
+      if (Ty != Q->getType())
+        return cannotDivide(Numerator);
 
       FoundDenominatorTerm = true;
       Qs.push_back(Q);
@@ -869,11 +864,8 @@ public:
       return;
     }
 
-    if (!isa<SCEVUnknown>(Denominator)) {
-      Quotient = Zero;
-      Remainder = Numerator;
-      return;
-    }
+    if (!isa<SCEVUnknown>(Denominator))
+      return cannotDivide(Numerator);
 
     // The Remainder is obtained by replacing Denominator by 0 in Numerator.
     ValueToValueMap RewriteMap;
@@ -893,15 +885,12 @@ public:
     // Quotient is (Numerator - Remainder) divided by Denominator.
     const SCEV *Q, *R;
     const SCEV *Diff = SE.getMinusSCEV(Numerator, Remainder);
-    if (sizeOfSCEV(Diff) > sizeOfSCEV(Numerator)) {
-      // This SCEV does not seem to simplify: fail the division here.
-      Quotient = Zero;
-      Remainder = Numerator;
-      return;
-    }
+    // This SCEV does not seem to simplify: fail the division here.
+    if (sizeOfSCEV(Diff) > sizeOfSCEV(Numerator))
+      return cannotDivide(Numerator);
     divide(SE, Diff, Denominator, &Q, &R);
-    assert(R == Zero &&
-           "(Numerator - Remainder) should evenly divide Denominator");
+    if (R != Zero)
+      return cannotDivide(Numerator);
     Quotient = Q;
   }
 
@@ -909,11 +898,18 @@ private:
   SCEVDivision(ScalarEvolution &S, const SCEV *Numerator,
                const SCEV *Denominator)
       : SE(S), Denominator(Denominator) {
-    Zero = SE.getConstant(Denominator->getType(), 0);
-    One = SE.getConstant(Denominator->getType(), 1);
+    Zero = SE.getZero(Denominator->getType());
+    One = SE.getOne(Denominator->getType());
+
+    // We generally do not know how to divide Expr by Denominator. We
+    // initialize the division to a "cannot divide" state to simplify the rest
+    // of the code.
+    cannotDivide(Numerator);
+  }
 
-    // By default, we don't know how to divide Expr by Denominator.
-    // Providing the default here simplifies the rest of the code.
+  // Convenience function for giving up on the division. We set the quotient to
+  // be equal to zero and the remainder to be equal to the numerator.
+  void cannotDivide(const SCEV *Numerator) {
     Quotient = Zero;
     Remainder = Numerator;
   }
@@ -1102,13 +1098,14 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
     return getTruncateOrZeroExtend(SZ->getOperand(), Ty);
 
   // trunc(x1+x2+...+xN) --> trunc(x1)+trunc(x2)+...+trunc(xN) if we can
-  // eliminate all the truncates.
+  // eliminate all the truncates, or we replace other casts with truncates.
   if (const SCEVAddExpr *SA = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Op)) {
     SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
     bool hasTrunc = false;
     for (unsigned i = 0, e = SA->getNumOperands(); i != e && !hasTrunc; ++i) {
       const SCEV *S = getTruncateExpr(SA->getOperand(i), Ty);
-      hasTrunc = isa<SCEVTruncateExpr>(S);
+      if (!isa<SCEVCastExpr>(SA->getOperand(i)))
+        hasTrunc = isa<SCEVTruncateExpr>(S);
       Operands.push_back(S);
     }
     if (!hasTrunc)
@@ -1117,13 +1114,14 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
   }
 
   // trunc(x1*x2*...*xN) --> trunc(x1)*trunc(x2)*...*trunc(xN) if we can
-  // eliminate all the truncates.
+  // eliminate all the truncates, or we replace other casts with truncates.
   if (const SCEVMulExpr *SM = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Op)) {
     SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
     bool hasTrunc = false;
     for (unsigned i = 0, e = SM->getNumOperands(); i != e && !hasTrunc; ++i) {
       const SCEV *S = getTruncateExpr(SM->getOperand(i), Ty);
-      hasTrunc = isa<SCEVTruncateExpr>(S);
+      if (!isa<SCEVCastExpr>(SM->getOperand(i)))
+        hasTrunc = isa<SCEVTruncateExpr>(S);
       Operands.push_back(S);
     }
     if (!hasTrunc)
@@ -1148,6 +1146,262 @@ 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 +1455,9 @@ 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 +1494,9 @@ 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 +1509,9 @@ 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 +1529,9 @@ 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 +1544,19 @@ 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.
@@ -1307,121 +1568,6 @@ 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));
-
-  // WARNING: FIXME: the optimization below assumes that a sign-overflowing nsw
-  // operation is undefined behavior.  This is strictly more aggressive than the
-  // interpretation of nsw in other parts of LLVM (for instance, they may
-  // unconditionally hoist nsw arithmetic through control flow).  This logic
-  // needs to be revisited once we have a consistent semantics for poison
-  // values.
-  //
-  // "{S,+,X} is <nsw>" and "{S,+,X} is evaluated at least once" implies "S+X
-  // does not sign-overflow" (we'd have undefined behavior if it did).  If
-  // `L->getExitingBlock() == L->getLoopLatch()` then `PreAR` (= {S,+,X}<nsw>)
-  // is evaluated every-time `AR` (= {S+X,+,X}) is evaluated, and hence within
-  // `AR` we are safe to assume that "S+X" will not sign-overflow.
-  //
-
-  BasicBlock *ExitingBlock = L->getExitingBlock();
-  BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
-  if (PreAR && PreAR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW) &&
-      ExitingBlock != nullptr && ExitingBlock == LatchBlock)
-    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) &&
@@ -1500,9 +1646,9 @@ 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
@@ -1539,9 +1685,9 @@ 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.
@@ -1561,9 +1707,9 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
             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());
           }
         }
 
@@ -1572,7 +1718,8 @@ 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) &&
@@ -1580,9 +1727,9 @@ 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
@@ -1596,11 +1743,18 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
         if (C1.isStrictlyPositive() && C2.isStrictlyPositive() && C2.ugt(C1) &&
             C2.isPowerOf2()) {
           Start = getSignExtendExpr(Start, Ty);
-          const SCEV *NewAR = getAddRecExpr(getConstant(AR->getType(), 0), Step,
-                                            L, AR->getNoWrapFlags());
+          const SCEV *NewAR = getAddRecExpr(getZero(AR->getType()), Step, L,
+                                            AR->getNoWrapFlags());
           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.
@@ -1725,8 +1879,7 @@ CollectAddOperandsWithScales(DenseMap<const SCEV *, APInt> &M,
         // the map.
         SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin()+1, Mul->op_end());
         const SCEV *Key = SE.getMulExpr(MulOps);
-        std::pair<DenseMap<const SCEV *, APInt>::iterator, bool> Pair =
-          M.insert(std::make_pair(Key, NewScale));
+        auto Pair = M.insert(std::make_pair(Key, NewScale));
         if (Pair.second) {
           NewOps.push_back(Pair.first->first);
         } else {
@@ -1810,7 +1963,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   Flags = StrengthenNoWrapFlags(this, scAddExpr, Ops, Flags);
 
   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
-  GroupByComplexity(Ops, LI);
+  GroupByComplexity(Ops, &LI);
 
   // If there are any constants, fold them together.
   unsigned Idx = 0;
@@ -1967,7 +2120,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
           Ops.push_back(getMulExpr(getConstant(I->first),
                                    getAddExpr(I->second)));
       if (Ops.empty())
-        return getConstant(Ty, 0);
+        return getZero(Ty);
       if (Ops.size() == 1)
         return Ops[0];
       return getAddExpr(Ops);
@@ -1995,7 +2148,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
             MulOps.append(Mul->op_begin()+MulOp+1, Mul->op_end());
             InnerMul = getMulExpr(MulOps);
           }
-          const SCEV *One = getConstant(Ty, 1);
+          const SCEV *One = getOne(Ty);
           const SCEV *AddOne = getAddExpr(One, InnerMul);
           const SCEV *OuterMul = getMulExpr(AddOne, MulOpSCEV);
           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
@@ -2218,7 +2371,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
   Flags = StrengthenNoWrapFlags(this, scMulExpr, Ops, Flags);
 
   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
-  GroupByComplexity(Ops, LI);
+  GroupByComplexity(Ops, &LI);
 
   // If there are any constants, fold them together.
   unsigned Idx = 0;
@@ -2387,7 +2540,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
       SmallVector<const SCEV*, 7> AddRecOps;
       for (int x = 0, xe = AddRec->getNumOperands() +
              OtherAddRec->getNumOperands() - 1; x != xe && !Overflow; ++x) {
-        const SCEV *Term = getConstant(Ty, 0);
+        const SCEV *Term = getZero(Ty);
         for (int y = x, ye = 2*x+1; y != ye && !Overflow; ++y) {
           uint64_t Coeff1 = Choose(x, 2*x - y, Overflow);
           for (int z = std::max(y-x, y-(int)AddRec->getNumOperands()+1),
@@ -2686,10 +2839,10 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
   if (const SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
     const Loop *NestedLoop = NestedAR->getLoop();
-    if (L->contains(NestedLoop) ?
-        (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth()) :
-        (!NestedLoop->contains(L) &&
-         DT->dominates(L->getHeader(), NestedLoop->getHeader()))) {
+    if (L->contains(NestedLoop)
+            ? (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth())
+            : (!NestedLoop->contains(L) &&
+               DT.dominates(L->getHeader(), NestedLoop->getHeader()))) {
       SmallVector<const SCEV *, 4> NestedOperands(NestedAR->op_begin(),
                                                   NestedAR->op_end());
       Operands[0] = NestedAR->getStart();
@@ -2753,6 +2906,57 @@ ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
   return S;
 }
 
+const SCEV *
+ScalarEvolution::getGEPExpr(Type *PointeeType, const SCEV *BaseExpr,
+                            const SmallVectorImpl<const SCEV *> &IndexExprs,
+                            bool InBounds) {
+  // getSCEV(Base)->getType() has the same address space as Base->getType()
+  // because SCEV::getType() preserves the address space.
+  Type *IntPtrTy = getEffectiveSCEVType(BaseExpr->getType());
+  // FIXME(PR23527): Don't blindly transfer the inbounds flag from the GEP
+  // instruction to its SCEV, because the Instruction may be guarded by control
+  // flow and the no-overflow bits may not be valid for the expression in any
+  // context. This can be fixed similarly to how these flags are handled for
+  // adds.
+  SCEV::NoWrapFlags Wrap = InBounds ? SCEV::FlagNSW : SCEV::FlagAnyWrap;
+
+  const SCEV *TotalOffset = getZero(IntPtrTy);
+  // The address space is unimportant. The first thing we do on CurTy is getting
+  // its element type.
+  Type *CurTy = PointerType::getUnqual(PointeeType);
+  for (const SCEV *IndexExpr : IndexExprs) {
+    // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
+    if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(CurTy)) {
+      // For a struct, add the member offset.
+      ConstantInt *Index = cast<SCEVConstant>(IndexExpr)->getValue();
+      unsigned FieldNo = Index->getZExtValue();
+      const SCEV *FieldOffset = getOffsetOfExpr(IntPtrTy, STy, FieldNo);
+
+      // Add the field offset to the running total offset.
+      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, FieldOffset);
+
+      // Update CurTy to the type of the field at Index.
+      CurTy = STy->getTypeAtIndex(Index);
+    } else {
+      // Update CurTy to its element type.
+      CurTy = cast<SequentialType>(CurTy)->getElementType();
+      // For an array, add the element offset, explicitly scaled.
+      const SCEV *ElementSize = getSizeOfExpr(IntPtrTy, CurTy);
+      // Getelementptr indices are signed.
+      IndexExpr = getTruncateOrSignExtend(IndexExpr, IntPtrTy);
+
+      // Multiply the index by the element size to compute the element offset.
+      const SCEV *LocalOffset = getMulExpr(IndexExpr, ElementSize, Wrap);
+
+      // Add the element offset to the running total offset.
+      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, LocalOffset);
+    }
+  }
+
+  // Add the total offset from all the GEP indices to the base.
+  return getAddExpr(BaseExpr, TotalOffset, Wrap);
+}
+
 const SCEV *ScalarEvolution::getSMaxExpr(const SCEV *LHS,
                                          const SCEV *RHS) {
   SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
@@ -2773,7 +2977,7 @@ ScalarEvolution::getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
 #endif
 
   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
-  GroupByComplexity(Ops, LI);
+  GroupByComplexity(Ops, &LI);
 
   // If there are any constants, fold them together.
   unsigned Idx = 0;
@@ -2877,7 +3081,7 @@ ScalarEvolution::getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
 #endif
 
   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
-  GroupByComplexity(Ops, LI);
+  GroupByComplexity(Ops, &LI);
 
   // If there are any constants, fold them together.
   unsigned Idx = 0;
@@ -2974,39 +3178,23 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getUMinExpr(const SCEV *LHS,
 }
 
 const SCEV *ScalarEvolution::getSizeOfExpr(Type *IntTy, Type *AllocTy) {
-  // If we have DataLayout, we can bypass creating a target-independent
+  // We can bypass creating a target-independent
   // constant expression and then folding it back into a ConstantInt.
   // This is just a compile-time optimization.
-  if (DL)
-    return getConstant(IntTy, DL->getTypeAllocSize(AllocTy));
-
-  Constant *C = ConstantExpr::getSizeOf(AllocTy);
-  if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
-    if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI))
-      C = Folded;
-  Type *Ty = getEffectiveSCEVType(PointerType::getUnqual(AllocTy));
-  assert(Ty == IntTy && "Effective SCEV type doesn't match");
-  return getTruncateOrZeroExtend(getSCEV(C), Ty);
+  return getConstant(IntTy,
+                     F.getParent()->getDataLayout().getTypeAllocSize(AllocTy));
 }
 
 const SCEV *ScalarEvolution::getOffsetOfExpr(Type *IntTy,
                                              StructType *STy,
                                              unsigned FieldNo) {
-  // If we have DataLayout, we can bypass creating a target-independent
+  // We can bypass creating a target-independent
   // constant expression and then folding it back into a ConstantInt.
   // This is just a compile-time optimization.
-  if (DL) {
-    return getConstant(IntTy,
-                       DL->getStructLayout(STy)->getElementOffset(FieldNo));
-  }
-
-  Constant *C = ConstantExpr::getOffsetOf(STy, FieldNo);
-  if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
-    if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI))
-      C = Folded;
-
-  Type *Ty = getEffectiveSCEVType(PointerType::getUnqual(STy));
-  return getTruncateOrZeroExtend(getSCEV(C), Ty);
+  return getConstant(
+      IntTy,
+      F.getParent()->getDataLayout().getStructLayout(STy)->getElementOffset(
+          FieldNo));
 }
 
 const SCEV *ScalarEvolution::getUnknown(Value *V) {
@@ -3048,19 +3236,7 @@ bool ScalarEvolution::isSCEVable(Type *Ty) const {
 /// for which isSCEVable must return true.
 uint64_t ScalarEvolution::getTypeSizeInBits(Type *Ty) const {
   assert(isSCEVable(Ty) && "Type is not SCEVable!");
-
-  // If we have a DataLayout, use it!
-  if (DL)
-    return DL->getTypeSizeInBits(Ty);
-
-  // Integer types have fixed sizes.
-  if (Ty->isIntegerTy())
-    return Ty->getPrimitiveSizeInBits();
-
-  // The only other support type is pointer. Without DataLayout, conservatively
-  // assume pointers are 64-bit.
-  assert(Ty->isPointerTy() && "isSCEVable permitted a non-SCEVable type!");
-  return 64;
+  return F.getParent()->getDataLayout().getTypeSizeInBits(Ty);
 }
 
 /// getEffectiveSCEVType - Return a type with the same bitwidth as
@@ -3076,16 +3252,11 @@ Type *ScalarEvolution::getEffectiveSCEVType(Type *Ty) const {
 
   // The only other support type is pointer.
   assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-pointer non-integer type!");
-
-  if (DL)
-    return DL->getIntPtrType(Ty);
-
-  // Without DataLayout, conservatively assume pointers are 64-bit.
-  return Type::getInt64Ty(getContext());
+  return F.getParent()->getDataLayout().getIntPtrType(Ty);
 }
 
 const SCEV *ScalarEvolution::getCouldNotCompute() {
-  return &CouldNotCompute;
+  return CouldNotCompute.get();
 }
 
 namespace {
@@ -3125,35 +3296,39 @@ bool ScalarEvolution::checkValidity(const SCEV *S) const {
 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) {
   assert(isSCEVable(V->getType()) && "Value is not SCEVable!");
 
+  const SCEV *S = getExistingSCEV(V);
+  if (S == nullptr) {
+    S = createSCEV(V);
+    ValueExprMap.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(V, this), S));
+  }
+  return S;
+}
+
+const SCEV *ScalarEvolution::getExistingSCEV(Value *V) {
+  assert(isSCEVable(V->getType()) && "Value is not SCEVable!");
+
   ValueExprMapType::iterator I = ValueExprMap.find_as(V);
   if (I != ValueExprMap.end()) {
     const SCEV *S = I->second;
     if (checkValidity(S))
       return S;
-    else
-      ValueExprMap.erase(I);
+    ValueExprMap.erase(I);
   }
-  const SCEV *S = createSCEV(V);
-
-  // The process of creating a SCEV for V may have caused other SCEVs
-  // to have been created, so it's necessary to insert the new entry
-  // from scratch, rather than trying to remember the insert position
-  // above.
-  ValueExprMap.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(V, this), S));
-  return S;
+  return nullptr;
 }
 
 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
 ///
-const SCEV *ScalarEvolution::getNegativeSCEV(const SCEV *V) {
+const SCEV *ScalarEvolution::getNegativeSCEV(const SCEV *V,
+                                             SCEV::NoWrapFlags Flags) {
   if (const SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
     return getConstant(
                cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(VC->getValue())));
 
   Type *Ty = V->getType();
   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
-  return getMulExpr(V,
-                  getConstant(cast<ConstantInt>(Constant::getAllOnesValue(Ty))));
+  return getMulExpr(
+      V, getConstant(cast<ConstantInt>(Constant::getAllOnesValue(Ty))), Flags);
 }
 
 /// getNotSCEV - Return a SCEV corresponding to ~V = -1-V
@@ -3172,15 +3347,40 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getNotSCEV(const SCEV *V) {
 /// getMinusSCEV - Return LHS-RHS.  Minus is represented in SCEV as A+B*-1.
 const SCEV *ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
                                           SCEV::NoWrapFlags Flags) {
-  assert(!maskFlags(Flags, SCEV::FlagNUW) && "subtraction does not have NUW");
-
   // Fast path: X - X --> 0.
   if (LHS == RHS)
-    return getConstant(LHS->getType(), 0);
+    return getZero(LHS->getType());
+
+  // We represent LHS - RHS as LHS + (-1)*RHS. This transformation
+  // makes it so that we cannot make much use of NUW.
+  auto AddFlags = SCEV::FlagAnyWrap;
+  const bool RHSIsNotMinSigned =
+      !getSignedRange(RHS).getSignedMin().isMinSignedValue();
+  if (maskFlags(Flags, SCEV::FlagNSW) == SCEV::FlagNSW) {
+    // Let M be the minimum representable signed value. Then (-1)*RHS
+    // signed-wraps if and only if RHS is M. That can happen even for
+    // a NSW subtraction because e.g. (-1)*M signed-wraps even though
+    // -1 - M does not. So to transfer NSW from LHS - RHS to LHS +
+    // (-1)*RHS, we need to prove that RHS != M.
+    //
+    // If LHS is non-negative and we know that LHS - RHS does not
+    // signed-wrap, then RHS cannot be M. So we can rule out signed-wrap
+    // either by proving that RHS > M or that LHS >= 0.
+    if (RHSIsNotMinSigned || isKnownNonNegative(LHS)) {
+      AddFlags = SCEV::FlagNSW;
+    }
+  }
 
-  // X - Y --> X + -Y.
-  // X -(nsw || nuw) Y --> X + -Y.
-  return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
+  // FIXME: Find a correct way to transfer NSW to (-1)*M when LHS -
+  // RHS is NSW and LHS >= 0.
+  //
+  // The difficulty here is that the NSW flag may have been proven
+  // relative to a loop that is to be found in a recurrence in LHS and
+  // not in RHS. Applying NSW to (-1)*M may then let the NSW have a
+  // larger scope than intended.
+  auto NegFlags = RHSIsNotMinSigned ? SCEV::FlagNSW : SCEV::FlagAnyWrap;
+
+  return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS, NegFlags), AddFlags);
 }
 
 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
@@ -3397,212 +3597,415 @@ ScalarEvolution::ForgetSymbolicName(Instruction *PN, const SCEV *SymName) {
   }
 }
 
-/// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
-/// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
-///
-const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
-  if (const Loop *L = LI->getLoopFor(PN->getParent()))
-    if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
-      // The loop may have multiple entrances or multiple exits; we can analyze
-      // this phi as an addrec if it has a unique entry value and a unique
-      // backedge value.
-      Value *BEValueV = nullptr, *StartValueV = nullptr;
-      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-        Value *V = PN->getIncomingValue(i);
-        if (L->contains(PN->getIncomingBlock(i))) {
-          if (!BEValueV) {
-            BEValueV = V;
-          } else if (BEValueV != V) {
-            BEValueV = nullptr;
+const SCEV *ScalarEvolution::createAddRecFromPHI(PHINode *PN) {
+  const Loop *L = LI.getLoopFor(PN->getParent());
+  if (!L || L->getHeader() != PN->getParent())
+    return nullptr;
+
+  // The loop may have multiple entrances or multiple exits; we can analyze
+  // this phi as an addrec if it has a unique entry value and a unique
+  // backedge value.
+  Value *BEValueV = nullptr, *StartValueV = nullptr;
+  for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+    Value *V = PN->getIncomingValue(i);
+    if (L->contains(PN->getIncomingBlock(i))) {
+      if (!BEValueV) {
+        BEValueV = V;
+      } else if (BEValueV != V) {
+        BEValueV = nullptr;
+        break;
+      }
+    } else if (!StartValueV) {
+      StartValueV = V;
+    } else if (StartValueV != V) {
+      StartValueV = nullptr;
+      break;
+    }
+  }
+  if (BEValueV && StartValueV) {
+    // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
+    const SCEV *SymbolicName = getUnknown(PN);
+    assert(ValueExprMap.find_as(PN) == ValueExprMap.end() &&
+           "PHI node already processed?");
+    ValueExprMap.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(PN, this), SymbolicName));
+
+    // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
+    // the back-edge.
+    const SCEV *BEValue = getSCEV(BEValueV);
+
+    // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
+    // has a special value for the first iteration of the loop.
+
+    // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
+    // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
+    if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
+      // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
+      // with a recurrence.
+      unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
+      for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
+          if (FoundIndex == e) {
+            FoundIndex = i;
             break;
           }
-        } else if (!StartValueV) {
-          StartValueV = V;
-        } else if (StartValueV != V) {
-          StartValueV = nullptr;
-          break;
-        }
-      }
-      if (BEValueV && StartValueV) {
-        // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
-        const SCEV *SymbolicName = getUnknown(PN);
-        assert(ValueExprMap.find_as(PN) == ValueExprMap.end() &&
-               "PHI node already processed?");
-        ValueExprMap.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(PN, this), SymbolicName));
-
-        // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
-        // the back-edge.
-        const SCEV *BEValue = getSCEV(BEValueV);
-
-        // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
-        // has a special value for the first iteration of the loop.
-
-        // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
-        // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
-        if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
-          // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
-          // with a recurrence.
-          unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
-          for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
-            if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
-              if (FoundIndex == e) {
-                FoundIndex = i;
-                break;
-              }
-
-          if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
-            // Create an add with everything but the specified operand.
-            SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
-            for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
-              if (i != FoundIndex)
-                Ops.push_back(Add->getOperand(i));
-            const SCEV *Accum = getAddExpr(Ops);
-
-            // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
-            // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
-            if (isLoopInvariant(Accum, L) ||
-                (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
-                 cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
-              SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap;
-
-              // If the increment doesn't overflow, then neither the addrec nor
-              // the post-increment will overflow.
-              if (const AddOperator *OBO = dyn_cast<AddOperator>(BEValueV)) {
-                if (OBO->hasNoUnsignedWrap())
-                  Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
-                if (OBO->hasNoSignedWrap())
-                  Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNSW);
-              } else if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(BEValueV)) {
-                // If the increment is an inbounds GEP, then we know the address
-                // space cannot be wrapped around. We cannot make any guarantee
-                // about signed or unsigned overflow because pointers are
-                // unsigned but we may have a negative index from the base
-                // pointer. We can guarantee that no unsigned wrap occurs if the
-                // indices form a positive value.
-                if (GEP->isInBounds()) {
-                  Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNW);
-
-                  const SCEV *Ptr = getSCEV(GEP->getPointerOperand());
-                  if (isKnownPositive(getMinusSCEV(getSCEV(GEP), Ptr)))
-                    Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
-                }
-
-                // 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);
-              const SCEV *PHISCEV = getAddRecExpr(StartVal, Accum, L, Flags);
-
-              // Since the no-wrap flags are on the increment, they apply to the
-              // post-incremented value as well.
-              if (isLoopInvariant(Accum, L))
-                (void)getAddRecExpr(getAddExpr(StartVal, Accum),
-                                    Accum, L, Flags);
-
-              // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
-              // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
-              // entries for the scalars that use the symbolic expression.
-              ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
-              ValueExprMap[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
-              return PHISCEV;
+      if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
+        // Create an add with everything but the specified operand.
+        SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
+        for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
+          if (i != FoundIndex)
+            Ops.push_back(Add->getOperand(i));
+        const SCEV *Accum = getAddExpr(Ops);
+
+        // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
+        // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
+        if (isLoopInvariant(Accum, L) ||
+            (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
+             cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
+          SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap;
+
+          // If the increment doesn't overflow, then neither the addrec nor
+          // the post-increment will overflow.
+          if (const AddOperator *OBO = dyn_cast<AddOperator>(BEValueV)) {
+            if (OBO->getOperand(0) == PN) {
+              if (OBO->hasNoUnsignedWrap())
+                Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
+              if (OBO->hasNoSignedWrap())
+                Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNSW);
             }
-          }
-        } else if (const SCEVAddRecExpr *AddRec =
-                     dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
-          // Otherwise, this could be a loop like this:
-          //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
-          // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
-          // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
-          // i really is an addrec evolution.
-          if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
-            const SCEV *StartVal = getSCEV(StartValueV);
-
-            // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
-            // initial step of the addrec evolution.
-            if (StartVal == getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
-                                         AddRec->getOperand(1))) {
-              // FIXME: For constant StartVal, we should be able to infer
-              // no-wrap flags.
-              const SCEV *PHISCEV =
-                getAddRecExpr(StartVal, AddRec->getOperand(1), L,
-                              SCEV::FlagAnyWrap);
-
-              // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
-              // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
-              // entries for the scalars that use the symbolic expression.
-              ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
-              ValueExprMap[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
-              return PHISCEV;
+          } else if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(BEValueV)) {
+            // If the increment is an inbounds GEP, then we know the address
+            // space cannot be wrapped around. We cannot make any guarantee
+            // about signed or unsigned overflow because pointers are
+            // unsigned but we may have a negative index from the base
+            // pointer. We can guarantee that no unsigned wrap occurs if the
+            // indices form a positive value.
+            if (GEP->isInBounds() && GEP->getOperand(0) == PN) {
+              Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNW);
+
+              const SCEV *Ptr = getSCEV(GEP->getPointerOperand());
+              if (isKnownPositive(getMinusSCEV(getSCEV(GEP), Ptr)))
+                Flags = setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
             }
+
+            // 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);
+          const SCEV *PHISCEV = getAddRecExpr(StartVal, Accum, L, Flags);
+
+          // Since the no-wrap flags are on the increment, they apply to the
+          // post-incremented value as well.
+          if (isLoopInvariant(Accum, L))
+            (void)getAddRecExpr(getAddExpr(StartVal, Accum), Accum, L, Flags);
+
+          // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
+          // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
+          // entries for the scalars that use the symbolic expression.
+          ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
+          ValueExprMap[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
+          return PHISCEV;
         }
       }
+    } else if (const SCEVAddRecExpr *AddRec =
+                   dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
+      // Otherwise, this could be a loop like this:
+      //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
+      // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
+      // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
+      // i really is an addrec evolution.
+      if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
+        const SCEV *StartVal = getSCEV(StartValueV);
+
+        // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
+        // initial step of the addrec evolution.
+        if (StartVal ==
+            getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0), AddRec->getOperand(1))) {
+          // FIXME: For constant StartVal, we should be able to infer
+          // no-wrap flags.
+          const SCEV *PHISCEV = getAddRecExpr(StartVal, AddRec->getOperand(1),
+                                              L, SCEV::FlagAnyWrap);
+
+          // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
+          // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
+          // entries for the scalars that use the symbolic expression.
+          ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
+          ValueExprMap[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
+          return PHISCEV;
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
+const SCEV *ScalarEvolution::createNodeFromSelectLikePHI(PHINode *PN) {
+  const Loop *L = LI.getLoopFor(PN->getParent());
+
+  // Try to match a control flow sequence that branches out at BI and merges
+  // back at Merge into a "C ? LHS : RHS" select pattern.  Return true on a
+  // successful match.
+  auto BrPHIToSelect = [&](BranchInst *BI, PHINode *Merge, Value *&C,
+                           Value *&LHS, Value *&RHS) {
+    C = BI->getCondition();
+
+    BasicBlockEdge LeftEdge(BI->getParent(), BI->getSuccessor(0));
+    BasicBlockEdge RightEdge(BI->getParent(), BI->getSuccessor(1));
+
+    if (!LeftEdge.isSingleEdge())
+      return false;
+
+    assert(RightEdge.isSingleEdge() && "Follows from LeftEdge.isSingleEdge()");
+
+    Use &LeftUse = Merge->getOperandUse(0);
+    Use &RightUse = Merge->getOperandUse(1);
+
+    if (DT.dominates(LeftEdge, LeftUse) && DT.dominates(RightEdge, RightUse)) {
+      LHS = LeftUse;
+      RHS = RightUse;
+      return true;
     }
 
+    if (DT.dominates(LeftEdge, RightUse) && DT.dominates(RightEdge, LeftUse)) {
+      LHS = RightUse;
+      RHS = LeftUse;
+      return true;
+    }
+
+    return false;
+  };
+
+  // Checks if the SCEV S is available at BB.  S is considered available at BB
+  // if S can be materialized at BB without introducing a fault.
+  auto IsAvailableOnEntry = [&](const SCEV *S, BasicBlock *BB) {
+    struct CheckAvailable {
+      bool TraversalDone = false;
+      bool Available = true;
+
+      const Loop *L = nullptr;  // The loop BB is in (can be nullptr)
+      BasicBlock *BB = nullptr;
+      DominatorTree &DT;
+
+      CheckAvailable(const Loop *L, BasicBlock *BB, DominatorTree &DT)
+          : L(L), BB(BB), DT(DT) {}
+
+      bool setUnavailable() {
+        TraversalDone = true;
+        Available = false;
+        return false;
+      }
+
+      bool follow(const SCEV *S) {
+        switch (S->getSCEVType()) {
+        case scConstant: case scTruncate: case scZeroExtend: case scSignExtend:
+        case scAddExpr: case scMulExpr: case scUMaxExpr: case scSMaxExpr:
+          // These expressions are available if their operand(s) is/are.
+          return true;
+
+        case scAddRecExpr: {
+          // We allow add recurrences that are on the loop BB is in, or some
+          // outer loop.  This guarantees availability because the value of the
+          // add recurrence at BB is simply the "current" value of the induction
+          // variable.  We can relax this in the future; for instance an add
+          // recurrence on a sibling dominating loop is also available at BB.
+          const auto *ARLoop = cast<SCEVAddRecExpr>(S)->getLoop();
+          if (L && (ARLoop == L || ARLoop->contains(L)))
+            return true;
+
+          return setUnavailable();
+        }
+
+        case scUnknown: {
+          // For SCEVUnknown, we check for simple dominance.
+          const auto *SU = cast<SCEVUnknown>(S);
+          Value *V = SU->getValue();
+
+          if (isa<Argument>(V))
+            return false;
+
+          if (isa<Instruction>(V) && DT.dominates(cast<Instruction>(V), BB))
+            return false;
+
+          return setUnavailable();
+        }
+
+        case scUDivExpr:
+        case scCouldNotCompute:
+          // We do not try to smart about these at all.
+          return setUnavailable();
+        }
+        llvm_unreachable("switch should be fully covered!");
+      }
+
+      bool isDone() { return TraversalDone; }
+    };
+
+    CheckAvailable CA(L, BB, DT);
+    SCEVTraversal<CheckAvailable> ST(CA);
+
+    ST.visitAll(S);
+    return CA.Available;
+  };
+
+  if (PN->getNumIncomingValues() == 2) {
+    // Try to match
+    //
+    //  br %cond, label %left, label %right
+    // left:
+    //  br label %merge
+    // right:
+    //  br label %merge
+    // merge:
+    //  V = phi [ %x, %left ], [ %y, %right ]
+    //
+    // as "select %cond, %x, %y"
+
+    BasicBlock *IDom = DT[PN->getParent()]->getIDom()->getBlock();
+    assert(IDom && "At least the entry block should dominate PN");
+
+    auto *BI = dyn_cast<BranchInst>(IDom->getTerminator());
+    Value *Cond = nullptr, *LHS = nullptr, *RHS = nullptr;
+
+    if (BI && BI->isConditional() && BrPHIToSelect(BI, PN, Cond, LHS, RHS) &&
+        IsAvailableOnEntry(getSCEV(LHS), PN->getParent()) &&
+        IsAvailableOnEntry(getSCEV(RHS), PN->getParent()))
+      return createNodeForSelectOrPHI(PN, Cond, LHS, RHS);
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
+const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
+  if (const SCEV *S = createAddRecFromPHI(PN))
+    return S;
+
+  if (const SCEV *S = createNodeFromSelectLikePHI(PN))
+    return S;
+
   // If the PHI has a single incoming value, follow that value, unless the
   // 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, AC))
-    if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(PN, V))
+  if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, F.getParent()->getDataLayout(), &TLI,
+                                     &DT, &AC))
+    if (LI.replacementPreservesLCSSAForm(PN, V))
       return getSCEV(V);
 
   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
   return getUnknown(PN);
 }
 
+const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForSelectOrPHI(Instruction *I,
+                                                      Value *Cond,
+                                                      Value *TrueVal,
+                                                      Value *FalseVal) {
+  // Try to match some simple smax or umax patterns.
+  auto *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Cond);
+  if (!ICI)
+    return getUnknown(I);
+
+  Value *LHS = ICI->getOperand(0);
+  Value *RHS = ICI->getOperand(1);
+
+  switch (ICI->getPredicate()) {
+  case ICmpInst::ICMP_SLT:
+  case ICmpInst::ICMP_SLE:
+    std::swap(LHS, RHS);
+  // fall through
+  case ICmpInst::ICMP_SGT:
+  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 (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <= getTypeSizeInBits(I->getType())) {
+      const SCEV *LS = getNoopOrSignExtend(getSCEV(LHS), I->getType());
+      const SCEV *RS = getNoopOrSignExtend(getSCEV(RHS), I->getType());
+      const SCEV *LA = getSCEV(TrueVal);
+      const SCEV *RA = getSCEV(FalseVal);
+      const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
+      const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, RS);
+      if (LDiff == RDiff)
+        return getAddExpr(getSMaxExpr(LS, RS), LDiff);
+      LDiff = getMinusSCEV(LA, RS);
+      RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
+      if (LDiff == RDiff)
+        return getAddExpr(getSMinExpr(LS, RS), LDiff);
+    }
+    break;
+  case ICmpInst::ICMP_ULT:
+  case ICmpInst::ICMP_ULE:
+    std::swap(LHS, RHS);
+  // fall through
+  case ICmpInst::ICMP_UGT:
+  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 (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <= getTypeSizeInBits(I->getType())) {
+      const SCEV *LS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(LHS), I->getType());
+      const SCEV *RS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(RHS), I->getType());
+      const SCEV *LA = getSCEV(TrueVal);
+      const SCEV *RA = getSCEV(FalseVal);
+      const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
+      const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, RS);
+      if (LDiff == RDiff)
+        return getAddExpr(getUMaxExpr(LS, RS), LDiff);
+      LDiff = getMinusSCEV(LA, RS);
+      RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
+      if (LDiff == RDiff)
+        return getAddExpr(getUMinExpr(LS, RS), LDiff);
+    }
+    break;
+  case ICmpInst::ICMP_NE:
+    // n != 0 ? n+x : 1+x  ->  umax(n, 1)+x
+    if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <= getTypeSizeInBits(I->getType()) &&
+        isa<ConstantInt>(RHS) && cast<ConstantInt>(RHS)->isZero()) {
+      const SCEV *One = getOne(I->getType());
+      const SCEV *LS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(LHS), I->getType());
+      const SCEV *LA = getSCEV(TrueVal);
+      const SCEV *RA = getSCEV(FalseVal);
+      const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, LS);
+      const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, One);
+      if (LDiff == RDiff)
+        return getAddExpr(getUMaxExpr(One, LS), LDiff);
+    }
+    break;
+  case ICmpInst::ICMP_EQ:
+    // n == 0 ? 1+x : n+x  ->  umax(n, 1)+x
+    if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <= getTypeSizeInBits(I->getType()) &&
+        isa<ConstantInt>(RHS) && cast<ConstantInt>(RHS)->isZero()) {
+      const SCEV *One = getOne(I->getType());
+      const SCEV *LS = getNoopOrZeroExtend(getSCEV(LHS), I->getType());
+      const SCEV *LA = getSCEV(TrueVal);
+      const SCEV *RA = getSCEV(FalseVal);
+      const SCEV *LDiff = getMinusSCEV(LA, One);
+      const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
+      if (LDiff == RDiff)
+        return getAddExpr(getUMaxExpr(One, LS), LDiff);
+    }
+    break;
+  default:
+    break;
+  }
+
+  return getUnknown(I);
+}
+
 /// createNodeForGEP - Expand GEP instructions into add and multiply
 /// operations. This allows them to be analyzed by regular SCEV code.
 ///
 const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForGEP(GEPOperator *GEP) {
-  Type *IntPtrTy = getEffectiveSCEVType(GEP->getType());
   Value *Base = GEP->getOperand(0);
   // Don't attempt to analyze GEPs over unsized objects.
   if (!Base->getType()->getPointerElementType()->isSized())
     return getUnknown(GEP);
 
-  // Don't blindly transfer the inbounds flag from the GEP instruction to the
-  // Add expression, because the Instruction may be guarded by control flow
-  // and the no-overflow bits may not be valid for the expression in any
-  // context.
-  SCEV::NoWrapFlags Wrap = GEP->isInBounds() ? SCEV::FlagNSW : SCEV::FlagAnyWrap;
-
-  const SCEV *TotalOffset = getConstant(IntPtrTy, 0);
-  gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
-  for (GetElementPtrInst::op_iterator I = std::next(GEP->op_begin()),
-                                      E = GEP->op_end();
-       I != E; ++I) {
-    Value *Index = *I;
-    // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
-    if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
-      // For a struct, add the member offset.
-      unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
-      const SCEV *FieldOffset = getOffsetOfExpr(IntPtrTy, STy, FieldNo);
-
-      // Add the field offset to the running total offset.
-      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, FieldOffset);
-    } else {
-      // For an array, add the element offset, explicitly scaled.
-      const SCEV *ElementSize = getSizeOfExpr(IntPtrTy, *GTI);
-      const SCEV *IndexS = getSCEV(Index);
-      // Getelementptr indices are signed.
-      IndexS = getTruncateOrSignExtend(IndexS, IntPtrTy);
-
-      // Multiply the index by the element size to compute the element offset.
-      const SCEV *LocalOffset = getMulExpr(IndexS, ElementSize, Wrap);
-
-      // Add the element offset to the running total offset.
-      TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, LocalOffset);
-    }
-  }
-
-  // Get the SCEV for the GEP base.
-  const SCEV *BaseS = getSCEV(Base);
-
-  // Add the total offset from all the GEP indices to the base.
-  return getAddExpr(BaseS, TotalOffset, Wrap);
+  SmallVector<const SCEV *, 4> IndexExprs;
+  for (auto Index = GEP->idx_begin(); Index != GEP->idx_end(); ++Index)
+    IndexExprs.push_back(getSCEV(*Index));
+  return getGEPExpr(GEP->getSourceElementType(), getSCEV(Base), IndexExprs,
+                    GEP->isInBounds());
 }
 
 /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S is
@@ -3677,7 +4080,8 @@ 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, AC, nullptr, DT);
+    computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, F.getParent()->getDataLayout(),
+                     0, &AC, nullptr, &DT);
     return Zeros.countTrailingOnes();
   }
 
@@ -3712,79 +4116,93 @@ static Optional<ConstantRange> GetRangeFromMetadata(Value *V) {
   return None;
 }
 
-/// getUnsignedRange - Determine the unsigned range for a particular SCEV.
+/// getRange - Determine the range for a particular SCEV.  If SignHint is
+/// HINT_RANGE_UNSIGNED (resp. HINT_RANGE_SIGNED) then getRange prefers ranges
+/// with a "cleaner" unsigned (resp. signed) representation.
 ///
 ConstantRange
-ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
+ScalarEvolution::getRange(const SCEV *S,
+                          ScalarEvolution::RangeSignHint SignHint) {
+  DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> &Cache =
+      SignHint == ScalarEvolution::HINT_RANGE_UNSIGNED ? UnsignedRanges
+                                                       : SignedRanges;
+
   // See if we've computed this range already.
-  DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator I = UnsignedRanges.find(S);
-  if (I != UnsignedRanges.end())
+  DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator I = Cache.find(S);
+  if (I != Cache.end())
     return I->second;
 
   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
-    return setUnsignedRange(C, ConstantRange(C->getValue()->getValue()));
+    return setRange(C, SignHint, ConstantRange(C->getValue()->getValue()));
 
   unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(S->getType());
   ConstantRange ConservativeResult(BitWidth, /*isFullSet=*/true);
 
-  // If the value has known zeros, the maximum unsigned value will have those
-  // known zeros as well.
+  // If the value has known zeros, the maximum value will have those known zeros
+  // as well.
   uint32_t TZ = GetMinTrailingZeros(S);
-  if (TZ != 0)
-    ConservativeResult =
-      ConstantRange(APInt::getMinValue(BitWidth),
-                    APInt::getMaxValue(BitWidth).lshr(TZ).shl(TZ) + 1);
+  if (TZ != 0) {
+    if (SignHint == ScalarEvolution::HINT_RANGE_UNSIGNED)
+      ConservativeResult =
+          ConstantRange(APInt::getMinValue(BitWidth),
+                        APInt::getMaxValue(BitWidth).lshr(TZ).shl(TZ) + 1);
+    else
+      ConservativeResult = ConstantRange(
+          APInt::getSignedMinValue(BitWidth),
+          APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(TZ).shl(TZ) + 1);
+  }
 
   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(Add->getOperand(0));
+    ConstantRange X = getRange(Add->getOperand(0), SignHint);
     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.add(getUnsignedRange(Add->getOperand(i)));
-    return setUnsignedRange(Add, ConservativeResult.intersectWith(X));
+      X = X.add(getRange(Add->getOperand(i), SignHint));
+    return setRange(Add, SignHint, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(Mul->getOperand(0));
+    ConstantRange X = getRange(Mul->getOperand(0), SignHint);
     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.multiply(getUnsignedRange(Mul->getOperand(i)));
-    return setUnsignedRange(Mul, ConservativeResult.intersectWith(X));
+      X = X.multiply(getRange(Mul->getOperand(i), SignHint));
+    return setRange(Mul, SignHint, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(SMax->getOperand(0));
+    ConstantRange X = getRange(SMax->getOperand(0), SignHint);
     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.smax(getUnsignedRange(SMax->getOperand(i)));
-    return setUnsignedRange(SMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
+      X = X.smax(getRange(SMax->getOperand(i), SignHint));
+    return setRange(SMax, SignHint, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(UMax->getOperand(0));
+    ConstantRange X = getRange(UMax->getOperand(0), SignHint);
     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.umax(getUnsignedRange(UMax->getOperand(i)));
-    return setUnsignedRange(UMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
+      X = X.umax(getRange(UMax->getOperand(i), SignHint));
+    return setRange(UMax, SignHint, ConservativeResult.intersectWith(X));
   }
 
   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(UDiv->getLHS());
-    ConstantRange Y = getUnsignedRange(UDiv->getRHS());
-    return setUnsignedRange(UDiv, ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y)));
+    ConstantRange X = getRange(UDiv->getLHS(), SignHint);
+    ConstantRange Y = getRange(UDiv->getRHS(), SignHint);
+    return setRange(UDiv, SignHint,
+                    ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y)));
   }
 
   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(ZExt->getOperand());
-    return setUnsignedRange(ZExt,
-      ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth)));
+    ConstantRange X = getRange(ZExt->getOperand(), SignHint);
+    return setRange(ZExt, SignHint,
+                    ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(SExt->getOperand());
-    return setUnsignedRange(SExt,
-      ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth)));
+    ConstantRange X = getRange(SExt->getOperand(), SignHint);
+    return setRange(SExt, SignHint,
+                    ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getUnsignedRange(Trunc->getOperand());
-    return setUnsignedRange(Trunc,
-      ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth)));
+    ConstantRange X = getRange(Trunc->getOperand(), SignHint);
+    return setRange(Trunc, SignHint,
+                    ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth)));
   }
 
   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
@@ -3797,143 +4215,6 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
             ConservativeResult.intersectWith(
               ConstantRange(C->getValue()->getValue(), APInt(BitWidth, 0)));
 
-    // TODO: non-affine addrec
-    if (AddRec->isAffine()) {
-      Type *Ty = AddRec->getType();
-      const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
-      if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount) &&
-          getTypeSizeInBits(MaxBECount->getType()) <= BitWidth) {
-        MaxBECount = getNoopOrZeroExtend(MaxBECount, Ty);
-
-        const SCEV *Start = AddRec->getStart();
-        const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
-
-        ConstantRange StartRange = getUnsignedRange(Start);
-        ConstantRange StepRange = getSignedRange(Step);
-        ConstantRange MaxBECountRange = getUnsignedRange(MaxBECount);
-        ConstantRange EndRange =
-          StartRange.add(MaxBECountRange.multiply(StepRange));
-
-        // Check for overflow. This must be done with ConstantRange arithmetic
-        // because we could be called from within the ScalarEvolution overflow
-        // checking code.
-        ConstantRange ExtStartRange = StartRange.zextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        ConstantRange ExtStepRange = StepRange.sextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        ConstantRange ExtMaxBECountRange =
-          MaxBECountRange.zextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        ConstantRange ExtEndRange = EndRange.zextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        if (ExtStartRange.add(ExtMaxBECountRange.multiply(ExtStepRange)) !=
-            ExtEndRange)
-          return setUnsignedRange(AddRec, ConservativeResult);
-
-        APInt Min = APIntOps::umin(StartRange.getUnsignedMin(),
-                                   EndRange.getUnsignedMin());
-        APInt Max = APIntOps::umax(StartRange.getUnsignedMax(),
-                                   EndRange.getUnsignedMax());
-        if (Min.isMinValue() && Max.isMaxValue())
-          return setUnsignedRange(AddRec, ConservativeResult);
-        return setUnsignedRange(AddRec,
-          ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max+1)));
-      }
-    }
-
-    return setUnsignedRange(AddRec, ConservativeResult);
-  }
-
-  if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
-    // Check if the IR explicitly contains !range metadata.
-    Optional<ConstantRange> MDRange = GetRangeFromMetadata(U->getValue());
-    if (MDRange.hasValue())
-      ConservativeResult = ConservativeResult.intersectWith(MDRange.getValue());
-
-    // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
-    APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
-    computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL, 0, AC, nullptr, DT);
-    if (Ones == ~Zeros + 1)
-      return setUnsignedRange(U, ConservativeResult);
-    return setUnsignedRange(U,
-      ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Ones, ~Zeros + 1)));
-  }
-
-  return setUnsignedRange(S, ConservativeResult);
-}
-
-/// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
-///
-ConstantRange
-ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
-  // See if we've computed this range already.
-  DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator I = SignedRanges.find(S);
-  if (I != SignedRanges.end())
-    return I->second;
-
-  if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
-    return setSignedRange(C, ConstantRange(C->getValue()->getValue()));
-
-  unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(S->getType());
-  ConstantRange ConservativeResult(BitWidth, /*isFullSet=*/true);
-
-  // If the value has known zeros, the maximum signed value will have those
-  // known zeros as well.
-  uint32_t TZ = GetMinTrailingZeros(S);
-  if (TZ != 0)
-    ConservativeResult =
-      ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(BitWidth),
-                    APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(TZ).shl(TZ) + 1);
-
-  if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(Add->getOperand(0));
-    for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.add(getSignedRange(Add->getOperand(i)));
-    return setSignedRange(Add, ConservativeResult.intersectWith(X));
-  }
-
-  if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(Mul->getOperand(0));
-    for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.multiply(getSignedRange(Mul->getOperand(i)));
-    return setSignedRange(Mul, ConservativeResult.intersectWith(X));
-  }
-
-  if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(SMax->getOperand(0));
-    for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.smax(getSignedRange(SMax->getOperand(i)));
-    return setSignedRange(SMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
-  }
-
-  if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(UMax->getOperand(0));
-    for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      X = X.umax(getSignedRange(UMax->getOperand(i)));
-    return setSignedRange(UMax, ConservativeResult.intersectWith(X));
-  }
-
-  if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(UDiv->getLHS());
-    ConstantRange Y = getSignedRange(UDiv->getRHS());
-    return setSignedRange(UDiv, ConservativeResult.intersectWith(X.udiv(Y)));
-  }
-
-  if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(ZExt->getOperand());
-    return setSignedRange(ZExt,
-      ConservativeResult.intersectWith(X.zeroExtend(BitWidth)));
-  }
-
-  if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(SExt->getOperand());
-    return setSignedRange(SExt,
-      ConservativeResult.intersectWith(X.signExtend(BitWidth)));
-  }
-
-  if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
-    ConstantRange X = getSignedRange(Trunc->getOperand());
-    return setSignedRange(Trunc,
-      ConservativeResult.intersectWith(X.truncate(BitWidth)));
-  }
-
-  if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
     // If there's no signed wrap, and all the operands have the same sign or
     // zero, the value won't ever change sign.
     if (AddRec->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW)) {
@@ -3959,41 +4240,66 @@ ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount) &&
           getTypeSizeInBits(MaxBECount->getType()) <= BitWidth) {
+
+        // Check for overflow.  This must be done with ConstantRange arithmetic
+        // because we could be called from within the ScalarEvolution overflow
+        // checking code.
+
         MaxBECount = getNoopOrZeroExtend(MaxBECount, Ty);
+        ConstantRange MaxBECountRange = getUnsignedRange(MaxBECount);
+        ConstantRange ZExtMaxBECountRange =
+            MaxBECountRange.zextOrTrunc(BitWidth * 2 + 1);
 
         const SCEV *Start = AddRec->getStart();
         const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
+        ConstantRange StepSRange = getSignedRange(Step);
+        ConstantRange SExtStepSRange = StepSRange.sextOrTrunc(BitWidth * 2 + 1);
+
+        ConstantRange StartURange = getUnsignedRange(Start);
+        ConstantRange EndURange =
+            StartURange.add(MaxBECountRange.multiply(StepSRange));
+
+        // Check for unsigned overflow.
+        ConstantRange ZExtStartURange =
+            StartURange.zextOrTrunc(BitWidth * 2 + 1);
+        ConstantRange ZExtEndURange = EndURange.zextOrTrunc(BitWidth * 2 + 1);
+        if (ZExtStartURange.add(ZExtMaxBECountRange.multiply(SExtStepSRange)) ==
+            ZExtEndURange) {
+          APInt Min = APIntOps::umin(StartURange.getUnsignedMin(),
+                                     EndURange.getUnsignedMin());
+          APInt Max = APIntOps::umax(StartURange.getUnsignedMax(),
+                                     EndURange.getUnsignedMax());
+          bool IsFullRange = Min.isMinValue() && Max.isMaxValue();
+          if (!IsFullRange)
+            ConservativeResult =
+                ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max + 1));
+        }
 
-        ConstantRange StartRange = getSignedRange(Start);
-        ConstantRange StepRange = getSignedRange(Step);
-        ConstantRange MaxBECountRange = getUnsignedRange(MaxBECount);
-        ConstantRange EndRange =
-          StartRange.add(MaxBECountRange.multiply(StepRange));
-
-        // Check for overflow. This must be done with ConstantRange arithmetic
-        // because we could be called from within the ScalarEvolution overflow
-        // checking code.
-        ConstantRange ExtStartRange = StartRange.sextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        ConstantRange ExtStepRange = StepRange.sextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        ConstantRange ExtMaxBECountRange =
-          MaxBECountRange.zextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        ConstantRange ExtEndRange = EndRange.sextOrTrunc(BitWidth*2+1);
-        if (ExtStartRange.add(ExtMaxBECountRange.multiply(ExtStepRange)) !=
-            ExtEndRange)
-          return setSignedRange(AddRec, ConservativeResult);
-
-        APInt Min = APIntOps::smin(StartRange.getSignedMin(),
-                                   EndRange.getSignedMin());
-        APInt Max = APIntOps::smax(StartRange.getSignedMax(),
-                                   EndRange.getSignedMax());
-        if (Min.isMinSignedValue() && Max.isMaxSignedValue())
-          return setSignedRange(AddRec, ConservativeResult);
-        return setSignedRange(AddRec,
-          ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max+1)));
+        ConstantRange StartSRange = getSignedRange(Start);
+        ConstantRange EndSRange =
+            StartSRange.add(MaxBECountRange.multiply(StepSRange));
+
+        // Check for signed overflow. This must be done with ConstantRange
+        // arithmetic because we could be called from within the ScalarEvolution
+        // overflow checking code.
+        ConstantRange SExtStartSRange =
+            StartSRange.sextOrTrunc(BitWidth * 2 + 1);
+        ConstantRange SExtEndSRange = EndSRange.sextOrTrunc(BitWidth * 2 + 1);
+        if (SExtStartSRange.add(ZExtMaxBECountRange.multiply(SExtStepSRange)) ==
+            SExtEndSRange) {
+          APInt Min = APIntOps::smin(StartSRange.getSignedMin(),
+                                     EndSRange.getSignedMin());
+          APInt Max = APIntOps::smax(StartSRange.getSignedMax(),
+                                     EndSRange.getSignedMax());
+          bool IsFullRange = Min.isMinSignedValue() && Max.isMaxSignedValue();
+          if (!IsFullRange)
+            ConservativeResult =
+                ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Min, Max + 1));
+        }
       }
     }
 
-    return setSignedRange(AddRec, ConservativeResult);
+    return setRange(AddRec, SignHint, ConservativeResult);
   }
 
   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
@@ -4002,22 +4308,91 @@ ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
     if (MDRange.hasValue())
       ConservativeResult = ConservativeResult.intersectWith(MDRange.getValue());
 
-    // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
-    if (!U->getValue()->getType()->isIntegerTy() && !DL)
-      return setSignedRange(U, ConservativeResult);
-    unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), DL, 0, AC, nullptr, DT);
-    if (NS <= 1)
-      return setSignedRange(U, ConservativeResult);
-    return setSignedRange(U, ConservativeResult.intersectWith(
-      ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(BitWidth).ashr(NS - 1),
-                    APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(NS - 1)+1)));
+    // Split here to avoid paying the compile-time cost of calling both
+    // computeKnownBits and ComputeNumSignBits.  This restriction can be lifted
+    // if needed.
+    const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
+    if (SignHint == ScalarEvolution::HINT_RANGE_UNSIGNED) {
+      // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
+      APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL, 0, &AC, nullptr, &DT);
+      if (Ones != ~Zeros + 1)
+        ConservativeResult =
+            ConservativeResult.intersectWith(ConstantRange(Ones, ~Zeros + 1));
+    } else {
+      assert(SignHint == ScalarEvolution::HINT_RANGE_SIGNED &&
+             "generalize as needed!");
+      unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), DL, 0, &AC, nullptr, &DT);
+      if (NS > 1)
+        ConservativeResult = ConservativeResult.intersectWith(
+            ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(BitWidth).ashr(NS - 1),
+                          APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(NS - 1) + 1));
+    }
+
+    return setRange(U, SignHint, ConservativeResult);
+  }
+
+  return setRange(S, SignHint, ConservativeResult);
+}
+
+SCEV::NoWrapFlags ScalarEvolution::getNoWrapFlagsFromUB(const Value *V) {
+  if (isa<ConstantExpr>(V)) return SCEV::FlagAnyWrap;
+  const BinaryOperator *BinOp = cast<BinaryOperator>(V);
+
+  // Return early if there are no flags to propagate to the SCEV.
+  SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap;
+  if (BinOp->hasNoUnsignedWrap())
+    Flags = ScalarEvolution::setFlags(Flags, SCEV::FlagNUW);
+  if (BinOp->hasNoSignedWrap())
+    Flags = ScalarEvolution::setFlags(Flags, SCEV::FlagNSW);
+  if (Flags == SCEV::FlagAnyWrap) {
+    return SCEV::FlagAnyWrap;
+  }
+
+  // Here we check that BinOp is in the header of the innermost loop
+  // containing BinOp, since we only deal with instructions in the loop
+  // header. The actual loop we need to check later will come from an add
+  // recurrence, but getting that requires computing the SCEV of the operands,
+  // which can be expensive. This check we can do cheaply to rule out some
+  // cases early.
+  Loop *innermostContainingLoop = LI.getLoopFor(BinOp->getParent());
+  if (innermostContainingLoop == nullptr ||
+      innermostContainingLoop->getHeader() != BinOp->getParent())
+    return SCEV::FlagAnyWrap;
+
+  // Only proceed if we can prove that BinOp does not yield poison.
+  if (!isKnownNotFullPoison(BinOp)) return SCEV::FlagAnyWrap;
+
+  // At this point we know that if V is executed, then it does not wrap
+  // according to at least one of NSW or NUW. If V is not executed, then we do
+  // not know if the calculation that V represents would wrap. Multiple
+  // instructions can map to the same SCEV. If we apply NSW or NUW from V to
+  // the SCEV, we must guarantee no wrapping for that SCEV also when it is
+  // derived from other instructions that map to the same SCEV. We cannot make
+  // that guarantee for cases where V is not executed. So we need to find the
+  // loop that V is considered in relation to and prove that V is executed for
+  // every iteration of that loop. That implies that the value that V
+  // calculates does not wrap anywhere in the loop, so then we can apply the
+  // flags to the SCEV.
+  //
+  // We check isLoopInvariant to disambiguate in case we are adding two
+  // recurrences from different loops, so that we know which loop to prove
+  // that V is executed in.
+  for (int OpIndex = 0; OpIndex < 2; ++OpIndex) {
+    const SCEV *Op = getSCEV(BinOp->getOperand(OpIndex));
+    if (auto *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
+      const int OtherOpIndex = 1 - OpIndex;
+      const SCEV *OtherOp = getSCEV(BinOp->getOperand(OtherOpIndex));
+      if (isLoopInvariant(OtherOp, AddRec->getLoop()) &&
+          isGuaranteedToExecuteForEveryIteration(BinOp, AddRec->getLoop()))
+        return Flags;
+    }
   }
-
-  return setSignedRange(S, ConservativeResult);
+  return SCEV::FlagAnyWrap;
 }
 
-/// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
-/// Analyze the expression.
+/// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.  Analyze
+/// the expression.
 ///
 const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
   if (!isSCEVable(V->getType()))
@@ -4031,14 +4406,14 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
     // reachable. Such instructions don't matter, and they aren't required
     // to obey basic rules for definitions dominating uses which this
     // analysis depends on.
-    if (!DT->isReachableFromEntry(I->getParent()))
+    if (!DT.isReachableFromEntry(I->getParent()))
       return getUnknown(V);
   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
     Opcode = CE->getOpcode();
   else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
     return getConstant(CI);
   else if (isa<ConstantPointerNull>(V))
-    return getConstant(V->getType(), 0);
+    return getZero(V->getType());
   else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V))
     return GA->mayBeOverridden() ? getUnknown(V) : getSCEV(GA->getAliasee());
   else
@@ -4053,47 +4428,79 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
     // because it leads to N-1 getAddExpr calls for N ultimate operands.
     // Instead, gather up all the operands and make a single getAddExpr call.
     // LLVM IR canonical form means we need only traverse the left operands.
-    //
-    // Don't apply this instruction's NSW or NUW flags to the new
-    // expression. The instruction may be guarded by control flow that the
-    // no-wrap behavior depends on. Non-control-equivalent instructions can be
-    // mapped to the same SCEV expression, and it would be incorrect to transfer
-    // NSW/NUW semantics to those operations.
     SmallVector<const SCEV *, 4> AddOps;
-    AddOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(1)));
-    for (Value *Op = U->getOperand(0); ; Op = U->getOperand(0)) {
-      unsigned Opcode = Op->getValueID() - Value::InstructionVal;
-      if (Opcode != Instruction::Add && Opcode != Instruction::Sub)
+    for (Value *Op = U;; Op = U->getOperand(0)) {
+      U = dyn_cast<Operator>(Op);
+      unsigned Opcode = U ? U->getOpcode() : 0;
+      if (!U || (Opcode != Instruction::Add && Opcode != Instruction::Sub)) {
+        assert(Op != V && "V should be an add");
+        AddOps.push_back(getSCEV(Op));
+        break;
+      }
+
+      if (auto *OpSCEV = getExistingSCEV(U)) {
+        AddOps.push_back(OpSCEV);
+        break;
+      }
+
+      // If a NUW or NSW flag can be applied to the SCEV for this
+      // addition, then compute the SCEV for this addition by itself
+      // with a separate call to getAddExpr. We need to do that
+      // instead of pushing the operands of the addition onto AddOps,
+      // since the flags are only known to apply to this particular
+      // addition - they may not apply to other additions that can be
+      // formed with operands from AddOps.
+      const SCEV *RHS = getSCEV(U->getOperand(1));
+      SCEV::NoWrapFlags Flags = getNoWrapFlagsFromUB(U);
+      if (Flags != SCEV::FlagAnyWrap) {
+        const SCEV *LHS = getSCEV(U->getOperand(0));
+        if (Opcode == Instruction::Sub)
+          AddOps.push_back(getMinusSCEV(LHS, RHS, Flags));
+        else
+          AddOps.push_back(getAddExpr(LHS, RHS, Flags));
         break;
-      U = cast<Operator>(Op);
-      const SCEV *Op1 = getSCEV(U->getOperand(1));
+      }
+
       if (Opcode == Instruction::Sub)
-        AddOps.push_back(getNegativeSCEV(Op1));
+        AddOps.push_back(getNegativeSCEV(RHS));
       else
-        AddOps.push_back(Op1);
+        AddOps.push_back(RHS);
     }
-    AddOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(0)));
     return getAddExpr(AddOps);
   }
+
   case Instruction::Mul: {
-    // Don't transfer NSW/NUW for the same reason as AddExpr.
     SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps;
-    MulOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(1)));
-    for (Value *Op = U->getOperand(0);
-         Op->getValueID() == Instruction::Mul + Value::InstructionVal;
-         Op = U->getOperand(0)) {
-      U = cast<Operator>(Op);
+    for (Value *Op = U;; Op = U->getOperand(0)) {
+      U = dyn_cast<Operator>(Op);
+      if (!U || U->getOpcode() != Instruction::Mul) {
+        assert(Op != V && "V should be a mul");
+        MulOps.push_back(getSCEV(Op));
+        break;
+      }
+
+      if (auto *OpSCEV = getExistingSCEV(U)) {
+        MulOps.push_back(OpSCEV);
+        break;
+      }
+
+      SCEV::NoWrapFlags Flags = getNoWrapFlagsFromUB(U);
+      if (Flags != SCEV::FlagAnyWrap) {
+        MulOps.push_back(getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
+                                    getSCEV(U->getOperand(1)), Flags));
+        break;
+      }
+
       MulOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(1)));
     }
-    MulOps.push_back(getSCEV(U->getOperand(0)));
     return getMulExpr(MulOps);
   }
   case Instruction::UDiv:
     return getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
                        getSCEV(U->getOperand(1)));
   case Instruction::Sub:
-    return getMinusSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)),
-                        getSCEV(U->getOperand(1)));
+    return getMinusSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(U->getOperand(1)),
+                        getNoWrapFlagsFromUB(U));
   case Instruction::And:
     // For an expression like x&255 that merely masks off the high bits,
     // use zext(trunc(x)) as the SCEV expression.
@@ -4112,8 +4519,8 @@ 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, AC,
-                       nullptr, DT);
+      computeKnownBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne,
+                       F.getParent()->getDataLayout(), 0, &AC, nullptr, &DT);
 
       APInt EffectiveMask =
           APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - LZ - TZ).shl(TZ);
@@ -4213,9 +4620,18 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
       if (SA->getValue().uge(BitWidth))
         break;
 
+      // It is currently not resolved how to interpret NSW for left
+      // shift by BitWidth - 1, so we avoid applying flags in that
+      // case. Remove this check (or this comment) once the situation
+      // is resolved. See
+      // http://lists.llvm.org/pipermail/llvm-dev/2015-April/084195.html
+      // and http://reviews.llvm.org/D8890 .
+      auto Flags = SCEV::FlagAnyWrap;
+      if (SA->getValue().ult(BitWidth - 1)) Flags = getNoWrapFlagsFromUB(U);
+
       Constant *X = ConstantInt::get(getContext(),
         APInt::getOneBitSet(BitWidth, SA->getZExtValue()));
-      return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
+      return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X), Flags);
     }
     break;
 
@@ -4290,94 +4706,13 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
     return createNodeForPHI(cast<PHINode>(U));
 
   case Instruction::Select:
-    // This could be a smax or umax that was lowered earlier.
-    // Try to recover it.
-    if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U->getOperand(0))) {
-      Value *LHS = ICI->getOperand(0);
-      Value *RHS = ICI->getOperand(1);
-      switch (ICI->getPredicate()) {
-      case ICmpInst::ICMP_SLT:
-      case ICmpInst::ICMP_SLE:
-        std::swap(LHS, RHS);
-        // fall through
-      case ICmpInst::ICMP_SGT:
-      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 (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);
-          const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, RS);
-          if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getSMaxExpr(LS, RS), LDiff);
-          LDiff = getMinusSCEV(LA, RS);
-          RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
-          if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getSMinExpr(LS, RS), LDiff);
-        }
-        break;
-      case ICmpInst::ICMP_ULT:
-      case ICmpInst::ICMP_ULE:
-        std::swap(LHS, RHS);
-        // fall through
-      case ICmpInst::ICMP_UGT:
-      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 (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);
-          const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, RS);
-          if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getUMaxExpr(LS, RS), LDiff);
-          LDiff = getMinusSCEV(LA, RS);
-          RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
-          if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getUMinExpr(LS, RS), LDiff);
-        }
-        break;
-      case ICmpInst::ICMP_NE:
-        // n != 0 ? n+x : 1+x  ->  umax(n, 1)+x
-        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);
-          const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, One);
-          if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getUMaxExpr(One, LS), LDiff);
-        }
-        break;
-      case ICmpInst::ICMP_EQ:
-        // n == 0 ? 1+x : n+x  ->  umax(n, 1)+x
-        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);
-          const SCEV *RDiff = getMinusSCEV(RA, LS);
-          if (LDiff == RDiff)
-            return getAddExpr(getUMaxExpr(One, LS), LDiff);
-        }
-        break;
-      default:
-        break;
-      }
-    }
+    // U can also be a select constant expr, which let fall through.  Since
+    // createNodeForSelect only works for a condition that is an `ICmpInst`, and
+    // constant expressions cannot have instructions as operands, we'd have
+    // returned getUnknown for a select constant expressions anyway.
+    if (isa<Instruction>(U))
+      return createNodeForSelectOrPHI(cast<Instruction>(U), U->getOperand(0),
+                                      U->getOperand(1), U->getOperand(2));
 
   default: // We cannot analyze this expression.
     break;
@@ -4461,8 +4796,7 @@ ScalarEvolution::getSmallConstantTripMultiple(Loop *L,
     return 1;
 
   // Get the trip count from the BE count by adding 1.
-  const SCEV *TCMul = getAddExpr(ExitCount,
-                                 getConstant(ExitCount->getType(), 1));
+  const SCEV *TCMul = getAddExpr(ExitCount, getOne(ExitCount->getType()));
   // FIXME: SCEV distributes multiplication as V1*C1 + V2*C1. We could attempt
   // to factor simple cases.
   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(TCMul))
@@ -4671,12 +5005,12 @@ void ScalarEvolution::forgetValue(Value *V) {
 }
 
 /// getExact - Get the exact loop backedge taken count considering all loop
-/// exits. A computable result can only be return for loops with a single exit.
-/// Returning the minimum taken count among all exits is incorrect because one
-/// of the loop's exit limit's may have been skipped. HowFarToZero assumes that
-/// the limit of each loop test is never skipped. This is a valid assumption as
-/// long as the loop exits via that test. For precise results, it is the
-/// caller's responsibility to specify the relevant loop exit using
+/// exits. A computable result can only be returned for loops with a single
+/// exit.  Returning the minimum taken count among all exits is incorrect
+/// because one of the loop's exit limit's may have been skipped. HowFarToZero
+/// assumes that the limit of each loop test is never skipped. This is a valid
+/// assumption as long as the loop exits via that test. For precise results, it
+/// is the caller's responsibility to specify the relevant loop exit using
 /// getExact(ExitingBlock, SE).
 const SCEV *
 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo::getExact(ScalarEvolution *SE) const {
@@ -4812,7 +5146,7 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
     // MaxBECount is conservatively the maximum EL.Max, where CouldNotCompute is
     // considered greater than any computable EL.Max.
     if (EL.Max != getCouldNotCompute() && Latch &&
-        DT->dominates(ExitBB, Latch)) {
+        DT.dominates(ExitBB, Latch)) {
       if (!MustExitMaxBECount)
         MustExitMaxBECount = EL.Max;
       else {
@@ -4879,8 +5213,7 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock) {
       if (!Pred)
         return getCouldNotCompute();
       TerminatorInst *PredTerm = Pred->getTerminator();
-      for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
-        BasicBlock *PredSucc = PredTerm->getSuccessor(i);
+      for (const BasicBlock *PredSucc : PredTerm->successors()) {
         if (PredSucc == BB)
           continue;
         // If the predecessor has a successor that isn't BB and isn't
@@ -5018,7 +5351,7 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
       return getCouldNotCompute();
     else
       // The backedge is never taken.
-      return getConstant(CI->getType(), 0);
+      return getZero(CI->getType());
   }
 
   // If it's not an integer or pointer comparison then compute it the hard way.
@@ -5264,12 +5597,9 @@ static bool canConstantEvolve(Instruction *I, const Loop *L) {
   if (!L->contains(I)) return false;
 
   if (isa<PHINode>(I)) {
-    if (L->getHeader() == I->getParent())
-      return true;
-    else
-      // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
-      // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
-      return false;
+    // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
+    // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
+    return L->getHeader() == I->getParent();
   }
 
   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
@@ -5340,7 +5670,7 @@ static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
 /// reason, return null.
 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, const Loop *L,
                                     DenseMap<Instruction *, Constant *> &Vals,
-                                    const DataLayout *DL,
+                                    const DataLayout &DL,
                                     const TargetLibraryInfo *TLI) {
   // Convenient constant check, but redundant for recursive calls.
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
@@ -5429,6 +5759,7 @@ ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
 
   unsigned NumIterations = BEs.getZExtValue(); // must be in range
   unsigned IterationNum = 0;
+  const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
   for (; ; ++IterationNum) {
     if (IterationNum == NumIterations)
       return RetVal = CurrentIterVals[PN];  // Got exit value!
@@ -5436,8 +5767,8 @@ ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
     // Compute the value of the PHIs for the next iteration.
     // EvaluateExpression adds non-phi values to the CurrentIterVals map.
     DenseMap<Instruction *, Constant *> NextIterVals;
-    Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL,
-                                           TLI);
+    Constant *NextPHI =
+        EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, &TLI);
     if (!NextPHI)
       return nullptr;        // Couldn't evaluate!
     NextIterVals[PN] = NextPHI;
@@ -5462,7 +5793,7 @@ ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
       Constant *&NextPHI = NextIterVals[PHI];
       if (!NextPHI) {   // Not already computed.
         Value *BEValue = PHI->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
-        NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, TLI);
+        NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, &TLI);
       }
       if (NextPHI != I->second)
         StoppedEvolving = false;
@@ -5513,12 +5844,11 @@ const SCEV *ScalarEvolution::ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
   // "ExitWhen".
-
   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
+  const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxIterations;++IterationNum){
-    ConstantInt *CondVal =
-      dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, L, CurrentIterVals,
-                                                       DL, TLI));
+    ConstantInt *CondVal = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(
+        EvaluateExpression(Cond, L, CurrentIterVals, DL, &TLI));
 
     // Couldn't symbolically evaluate.
     if (!CondVal) return getCouldNotCompute();
@@ -5548,7 +5878,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
       if (NextPHI) continue;    // Already computed!
 
       Value *BEValue = PHI->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
-      NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, TLI);
+      NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, &TLI);
     }
     CurrentIterVals.swap(NextIterVals);
   }
@@ -5649,7 +5979,7 @@ static Constant *BuildConstantFromSCEV(const SCEV *V) {
             if (PTy->getElementType()->isStructTy())
               C2 = ConstantExpr::getIntegerCast(
                   C2, Type::getInt32Ty(C->getContext()), true);
-            C = ConstantExpr::getGetElementPtr(C, C2);
+            C = ConstantExpr::getGetElementPtr(PTy->getElementType(), C, C2);
           } else
             C = ConstantExpr::getAdd(C, C2);
         }
@@ -5693,7 +6023,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::computeSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
   // exit value from the loop without using SCEVs.
   if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
-      const Loop *LI = (*this->LI)[I->getParent()];
+      const Loop *LI = this->LI[I->getParent()];
       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
@@ -5751,16 +6081,16 @@ const SCEV *ScalarEvolution::computeSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
         // Check to see if getSCEVAtScope actually made an improvement.
         if (MadeImprovement) {
           Constant *C = nullptr;
+          const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
           if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
-            C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
-                                                Operands[0], Operands[1], DL,
-                                                TLI);
+            C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Operands[0],
+                                                Operands[1], DL, &TLI);
           else if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
             if (!LI->isVolatile())
               C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(Operands[0], DL);
           } else
-            C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
-                                         Operands, DL, TLI);
+            C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Operands,
+                                         DL, &TLI);
           if (!C) return V;
           return getSCEV(C);
         }
@@ -6042,7 +6372,7 @@ ScalarEvolution::HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool ControlsExit) {
           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_ULT,
                                                       R1->getValue(),
                                                       R2->getValue()))) {
-        if (CB->getZExtValue() == false)
+        if (!CB->getZExtValue())
           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
 
         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
@@ -6120,8 +6450,48 @@ ScalarEvolution::HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool ControlsExit) {
     // also returns true if StepV is maximally negative (eg, INT_MIN), but that
     // case is not handled as this code is guarded by !CountDown.
     if (StepV.isPowerOf2() &&
-        GetMinTrailingZeros(Distance) >= StepV.countTrailingZeros())
-      return getUDivExactExpr(Distance, Step);
+        GetMinTrailingZeros(Distance) >= StepV.countTrailingZeros()) {
+      // Here we've constrained the equation to be of the form
+      //
+      //   2^(N + k) * Distance' = (StepV == 2^N) * X (mod 2^W)  ... (0)
+      //
+      // where we're operating on a W bit wide integer domain and k is
+      // non-negative.  The smallest unsigned solution for X is the trip count.
+      //
+      // (0) is equivalent to:
+      //
+      //      2^(N + k) * Distance' - 2^N * X = L * 2^W
+      // <=>  2^N(2^k * Distance' - X) = L * 2^(W - N) * 2^N
+      // <=>  2^k * Distance' - X = L * 2^(W - N)
+      // <=>  2^k * Distance'     = L * 2^(W - N) + X    ... (1)
+      //
+      // The smallest X satisfying (1) is unsigned remainder of dividing the LHS
+      // by 2^(W - N).
+      //
+      // <=>  X = 2^k * Distance' URem 2^(W - N)   ... (2)
+      //
+      // E.g. say we're solving
+      //
+      //   2 * Val = 2 * X  (in i8)   ... (3)
+      //
+      // then from (2), we get X = Val URem i8 128 (k = 0 in this case).
+      //
+      // Note: It is tempting to solve (3) by setting X = Val, but Val is not
+      // necessarily the smallest unsigned value of X that satisfies (3).
+      // E.g. if Val is i8 -127 then the smallest value of X that satisfies (3)
+      // is i8 1, not i8 -127
+
+      const auto *ModuloResult = getUDivExactExpr(Distance, Step);
+
+      // Since SCEV does not have a URem node, we construct one using a truncate
+      // and a zero extend.
+
+      unsigned NarrowWidth = StepV.getBitWidth() - StepV.countTrailingZeros();
+      auto *NarrowTy = IntegerType::get(getContext(), NarrowWidth);
+      auto *WideTy = Distance->getType();
+
+      return getZeroExtendExpr(getTruncateExpr(ModuloResult, NarrowTy), WideTy);
+    }
   }
 
   // If the condition controls loop exit (the loop exits only if the expression
@@ -6156,7 +6526,7 @@ ScalarEvolution::HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L) {
   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
     if (!C->getValue()->isNullValue())
-      return getConstant(C->getType(), 0);
+      return getZero(C->getType());
     return getCouldNotCompute();  // Otherwise it will loop infinitely.
   }
 
@@ -6181,7 +6551,7 @@ ScalarEvolution::getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB) {
   // A loop's header is defined to be a block that dominates the loop.
   // If the header has a unique predecessor outside the loop, it must be
   // a block that has exactly one successor that can reach the loop.
-  if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
+  if (Loop *L = LI.getLoopFor(BB))
     return std::make_pair(L->getLoopPredecessor(), L->getHeader());
 
   return std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>();
@@ -6197,13 +6567,20 @@ static bool HasSameValue(const SCEV *A, const SCEV *B) {
   // Quick check to see if they are the same SCEV.
   if (A == B) return true;
 
+  auto ComputesEqualValues = [](const Instruction *A, const Instruction *B) {
+    // Not all instructions that are "identical" compute the same value.  For
+    // instance, two distinct alloca instructions allocating the same type are
+    // identical and do not read memory; but compute distinct values.
+    return A->isIdenticalTo(B) && (isa<BinaryOperator>(A) || isa<GetElementPtrInst>(A));
+  };
+
   // Otherwise, if they're both SCEVUnknown, it's possible that they hold
   // two different instructions with the same value. Check for this case.
   if (const SCEVUnknown *AU = dyn_cast<SCEVUnknown>(A))
     if (const SCEVUnknown *BU = dyn_cast<SCEVUnknown>(B))
       if (const Instruction *AI = dyn_cast<Instruction>(AU->getValue()))
         if (const Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(BU->getValue()))
-          if (AI->isIdenticalTo(BI) && !AI->mayReadFromMemory())
+          if (ComputesEqualValues(AI, BI))
             return true;
 
   // Otherwise assume they may have a different value.
@@ -6542,10 +6919,140 @@ bool ScalarEvolution::isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
   if (LeftGuarded && RightGuarded)
     return true;
 
+  if (isKnownPredicateViaSplitting(Pred, LHS, RHS))
+    return true;
+
   // Otherwise see what can be done with known constant ranges.
   return isKnownPredicateWithRanges(Pred, LHS, RHS);
 }
 
+bool ScalarEvolution::isMonotonicPredicate(const SCEVAddRecExpr *LHS,
+                                           ICmpInst::Predicate Pred,
+                                           bool &Increasing) {
+  bool Result = isMonotonicPredicateImpl(LHS, Pred, Increasing);
+
+#ifndef NDEBUG
+  // Verify an invariant: inverting the predicate should turn a monotonically
+  // increasing change to a monotonically decreasing one, and vice versa.
+  bool IncreasingSwapped;
+  bool ResultSwapped = isMonotonicPredicateImpl(
+      LHS, ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred), IncreasingSwapped);
+
+  assert(Result == ResultSwapped && "should be able to analyze both!");
+  if (ResultSwapped)
+    assert(Increasing == !IncreasingSwapped &&
+           "monotonicity should flip as we flip the predicate");
+#endif
+
+  return Result;
+}
+
+bool ScalarEvolution::isMonotonicPredicateImpl(const SCEVAddRecExpr *LHS,
+                                               ICmpInst::Predicate Pred,
+                                               bool &Increasing) {
+
+  // A zero step value for LHS means the induction variable is essentially a
+  // loop invariant value. We don't really depend on the predicate actually
+  // flipping from false to true (for increasing predicates, and the other way
+  // around for decreasing predicates), all we care about is that *if* the
+  // predicate changes then it only changes from false to true.
+  //
+  // A zero step value in itself is not very useful, but there may be places
+  // where SCEV can prove X >= 0 but not prove X > 0, so it is helpful to be
+  // as general as possible.
+
+  switch (Pred) {
+  default:
+    return false; // Conservative answer
+
+  case ICmpInst::ICMP_UGT:
+  case ICmpInst::ICMP_UGE:
+  case ICmpInst::ICMP_ULT:
+  case ICmpInst::ICMP_ULE:
+    if (!LHS->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNUW))
+      return false;
+
+    Increasing = Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE;
+    return true;
+
+  case ICmpInst::ICMP_SGT:
+  case ICmpInst::ICMP_SGE:
+  case ICmpInst::ICMP_SLT:
+  case ICmpInst::ICMP_SLE: {
+    if (!LHS->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW))
+      return false;
+
+    const SCEV *Step = LHS->getStepRecurrence(*this);
+
+    if (isKnownNonNegative(Step)) {
+      Increasing = Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE;
+      return true;
+    }
+
+    if (isKnownNonPositive(Step)) {
+      Increasing = Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
+      return true;
+    }
+
+    return false;
+  }
+
+  }
+
+  llvm_unreachable("switch has default clause!");
+}
+
+bool ScalarEvolution::isLoopInvariantPredicate(
+    ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS, const SCEV *RHS, const Loop *L,
+    ICmpInst::Predicate &InvariantPred, const SCEV *&InvariantLHS,
+    const SCEV *&InvariantRHS) {
+
+  // If there is a loop-invariant, force it into the RHS, otherwise bail out.
+  if (!isLoopInvariant(RHS, L)) {
+    if (!isLoopInvariant(LHS, L))
+      return false;
+
+    std::swap(LHS, RHS);
+    Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
+  }
+
+  const SCEVAddRecExpr *ArLHS = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
+  if (!ArLHS || ArLHS->getLoop() != L)
+    return false;
+
+  bool Increasing;
+  if (!isMonotonicPredicate(ArLHS, Pred, Increasing))
+    return false;
+
+  // If the predicate "ArLHS `Pred` RHS" monotonically increases from false to
+  // true as the loop iterates, and the backedge is control dependent on
+  // "ArLHS `Pred` RHS" == true then we can reason as follows:
+  //
+  //   * if the predicate was false in the first iteration then the predicate
+  //     is never evaluated again, since the loop exits without taking the
+  //     backedge.
+  //   * if the predicate was true in the first iteration then it will
+  //     continue to be true for all future iterations since it is
+  //     monotonically increasing.
+  //
+  // For both the above possibilities, we can replace the loop varying
+  // predicate with its value on the first iteration of the loop (which is
+  // loop invariant).
+  //
+  // A similar reasoning applies for a monotonically decreasing predicate, by
+  // replacing true with false and false with true in the above two bullets.
+
+  auto P = Increasing ? Pred : ICmpInst::getInversePredicate(Pred);
+
+  if (!isLoopBackedgeGuardedByCond(L, P, LHS, RHS))
+    return false;
+
+  InvariantPred = Pred;
+  InvariantLHS = ArLHS->getStart();
+  InvariantRHS = RHS;
+  return true;
+}
+
 bool
 ScalarEvolution::isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
                                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
@@ -6620,6 +7127,31 @@ ScalarEvolution::isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
   return false;
 }
 
+bool ScalarEvolution::isKnownPredicateViaSplitting(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                                   const SCEV *LHS,
+                                                   const SCEV *RHS) {
+  if (ProvingSplitPredicate)
+    return false;
+
+  // Allowing arbitrary number of activations of isKnownPredicateViaSplitting on
+  // the stack can result in exponential time complexity.
+  SaveAndRestore<bool> Restore(ProvingSplitPredicate, true);
+
+  // If L >= 0 then I `ult` L <=> I >= 0 && I `slt` L
+  //
+  // To prove L >= 0 we use isKnownNonNegative whereas to prove I >= 0 we use
+  // isKnownPredicate.  isKnownPredicate is more powerful, but also more
+  // expensive; and using isKnownNonNegative(RHS) is sufficient for most of the
+  // interesting cases seen in practice.  We can consider "upgrading" L >= 0 to
+  // use isKnownPredicate later if needed.
+  if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT && isKnownNonNegative(RHS) &&
+      isKnownPredicate(CmpInst::ICMP_SGE, LHS, getZero(LHS->getType())) &&
+      isKnownPredicate(CmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
 /// isLoopBackedgeGuardedByCond - Test whether the backedge of the loop is
 /// protected by a conditional between LHS and RHS.  This is used to
 /// to eliminate casts.
@@ -6645,18 +7177,80 @@ ScalarEvolution::isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L,
                     LoopContinuePredicate->getSuccessor(0) != L->getHeader()))
     return true;
 
+  // We don't want more than one activation of the following loops on the stack
+  // -- that can lead to O(n!) time complexity.
+  if (WalkingBEDominatingConds)
+    return false;
+
+  SaveAndRestore<bool> ClearOnExit(WalkingBEDominatingConds, true);
+
+  // See if we can exploit a trip count to prove the predicate.
+  const auto &BETakenInfo = getBackedgeTakenInfo(L);
+  const SCEV *LatchBECount = BETakenInfo.getExact(Latch, this);
+  if (LatchBECount != getCouldNotCompute()) {
+    // We know that Latch branches back to the loop header exactly
+    // LatchBECount times.  This means the backdege condition at Latch is
+    // equivalent to  "{0,+,1} u< LatchBECount".
+    Type *Ty = LatchBECount->getType();
+    auto NoWrapFlags = SCEV::NoWrapFlags(SCEV::FlagNUW | SCEV::FlagNW);
+    const SCEV *LoopCounter =
+      getAddRecExpr(getZero(Ty), getOne(Ty), L, NoWrapFlags);
+    if (isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, ICmpInst::ICMP_ULT, LoopCounter,
+                      LatchBECount))
+      return true;
+  }
+
   // Check conditions due to any @llvm.assume intrinsics.
-  for (auto &AssumeVH : AC->assumptions()) {
+  for (auto &AssumeVH : AC.assumptions()) {
     if (!AssumeVH)
       continue;
     auto *CI = cast<CallInst>(AssumeVH);
-    if (!DT->dominates(CI, Latch->getTerminator()))
+    if (!DT.dominates(CI, Latch->getTerminator()))
       continue;
 
     if (isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, CI->getArgOperand(0), false))
       return true;
   }
 
+  // If the loop is not reachable from the entry block, we risk running into an
+  // infinite loop as we walk up into the dom tree.  These loops do not matter
+  // anyway, so we just return a conservative answer when we see them.
+  if (!DT.isReachableFromEntry(L->getHeader()))
+    return false;
+
+  for (DomTreeNode *DTN = DT[Latch], *HeaderDTN = DT[L->getHeader()];
+       DTN != HeaderDTN; DTN = DTN->getIDom()) {
+
+    assert(DTN && "should reach the loop header before reaching the root!");
+
+    BasicBlock *BB = DTN->getBlock();
+    BasicBlock *PBB = BB->getSinglePredecessor();
+    if (!PBB)
+      continue;
+
+    BranchInst *ContinuePredicate = dyn_cast<BranchInst>(PBB->getTerminator());
+    if (!ContinuePredicate || !ContinuePredicate->isConditional())
+      continue;
+
+    Value *Condition = ContinuePredicate->getCondition();
+
+    // If we have an edge `E` within the loop body that dominates the only
+    // latch, the condition guarding `E` also guards the backedge.  This
+    // reasoning works only for loops with a single latch.
+
+    BasicBlockEdge DominatingEdge(PBB, BB);
+    if (DominatingEdge.isSingleEdge()) {
+      // We're constructively (and conservatively) enumerating edges within the
+      // loop body that dominate the latch.  The dominator tree better agree
+      // with us on this:
+      assert(DT.dominates(DominatingEdge, Latch) && "should be!");
+
+      if (isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, Condition,
+                        BB != ContinuePredicate->getSuccessor(0)))
+        return true;
+    }
+  }
+
   return false;
 }
 
@@ -6694,11 +7288,11 @@ ScalarEvolution::isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L,
   }
 
   // Check conditions due to any @llvm.assume intrinsics.
-  for (auto &AssumeVH : AC->assumptions()) {
+  for (auto &AssumeVH : AC.assumptions()) {
     if (!AssumeVH)
       continue;
     auto *CI = cast<CallInst>(AssumeVH);
-    if (!DT->dominates(CI, L->getHeader()))
+    if (!DT.dominates(CI, L->getHeader()))
       continue;
 
     if (isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, CI->getArgOperand(0), false))
@@ -6752,15 +7346,6 @@ bool ScalarEvolution::isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(FoundCondValue);
   if (!ICI) return false;
 
-  // Bail if the ICmp's operands' types are wider than the needed type
-  // before attempting to call getSCEV on them. This avoids infinite
-  // recursion, since the analysis of widening casts can require loop
-  // exit condition information for overflow checking, which would
-  // lead back here.
-  if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <
-      getTypeSizeInBits(ICI->getOperand(0)->getType()))
-    return false;
-
   // Now that we found a conditional branch that dominates the loop or controls
   // the loop latch. Check to see if it is the comparison we are looking for.
   ICmpInst::Predicate FoundPred;
@@ -6772,9 +7357,25 @@ bool ScalarEvolution::isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
   const SCEV *FoundLHS = getSCEV(ICI->getOperand(0));
   const SCEV *FoundRHS = getSCEV(ICI->getOperand(1));
 
-  // Balance the types. The case where FoundLHS' type is wider than
-  // LHS' type is checked for above.
-  if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) >
+  return isImpliedCond(Pred, LHS, RHS, FoundPred, FoundLHS, FoundRHS);
+}
+
+bool ScalarEvolution::isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS,
+                                    const SCEV *RHS,
+                                    ICmpInst::Predicate FoundPred,
+                                    const SCEV *FoundLHS,
+                                    const SCEV *FoundRHS) {
+  // Balance the types.
+  if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <
+      getTypeSizeInBits(FoundLHS->getType())) {
+    if (CmpInst::isSigned(Pred)) {
+      LHS = getSignExtendExpr(LHS, FoundLHS->getType());
+      RHS = getSignExtendExpr(RHS, FoundLHS->getType());
+    } else {
+      LHS = getZeroExtendExpr(LHS, FoundLHS->getType());
+      RHS = getZeroExtendExpr(RHS, FoundLHS->getType());
+    }
+  } else if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) >
       getTypeSizeInBits(FoundLHS->getType())) {
     if (CmpInst::isSigned(FoundPred)) {
       FoundLHS = getSignExtendExpr(FoundLHS, LHS->getType());
@@ -6893,6 +7494,145 @@ bool ScalarEvolution::isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
   return false;
 }
 
+// Return true if More == (Less + C), where C is a constant.
+static bool IsConstDiff(ScalarEvolution &SE, const SCEV *Less, const SCEV *More,
+                        APInt &C) {
+  // We avoid subtracting expressions here because this function is usually
+  // fairly deep in the call stack (i.e. is called many times).
+
+  auto SplitBinaryAdd = [](const SCEV *Expr, const SCEV *&L, const SCEV *&R) {
+    const auto *AE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Expr);
+    if (!AE || AE->getNumOperands() != 2)
+      return false;
+
+    L = AE->getOperand(0);
+    R = AE->getOperand(1);
+    return true;
+  };
+
+  if (isa<SCEVAddRecExpr>(Less) && isa<SCEVAddRecExpr>(More)) {
+    const auto *LAR = cast<SCEVAddRecExpr>(Less);
+    const auto *MAR = cast<SCEVAddRecExpr>(More);
+
+    if (LAR->getLoop() != MAR->getLoop())
+      return false;
+
+    // We look at affine expressions only; not for correctness but to keep
+    // getStepRecurrence cheap.
+    if (!LAR->isAffine() || !MAR->isAffine())
+      return false;
+
+    if (LAR->getStepRecurrence(SE) != MAR->getStepRecurrence(SE))
+      return false;
+
+    Less = LAR->getStart();
+    More = MAR->getStart();
+
+    // fall through
+  }
+
+  if (isa<SCEVConstant>(Less) && isa<SCEVConstant>(More)) {
+    const auto &M = cast<SCEVConstant>(More)->getValue()->getValue();
+    const auto &L = cast<SCEVConstant>(Less)->getValue()->getValue();
+    C = M - L;
+    return true;
+  }
+
+  const SCEV *L, *R;
+  if (SplitBinaryAdd(Less, L, R))
+    if (const auto *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(L))
+      if (R == More) {
+        C = -(LC->getValue()->getValue());
+        return true;
+      }
+
+  if (SplitBinaryAdd(More, L, R))
+    if (const auto *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(L))
+      if (R == Less) {
+        C = LC->getValue()->getValue();
+        return true;
+      }
+
+  return false;
+}
+
+bool ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsViaNoOverflow(
+    ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+    const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS) {
+  if (Pred != CmpInst::ICMP_SLT && Pred != CmpInst::ICMP_ULT)
+    return false;
+
+  const auto *AddRecLHS = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
+  if (!AddRecLHS)
+    return false;
+
+  const auto *AddRecFoundLHS = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(FoundLHS);
+  if (!AddRecFoundLHS)
+    return false;
+
+  // We'd like to let SCEV reason about control dependencies, so we constrain
+  // both the inequalities to be about add recurrences on the same loop.  This
+  // way we can use isLoopEntryGuardedByCond later.
+
+  const Loop *L = AddRecFoundLHS->getLoop();
+  if (L != AddRecLHS->getLoop())
+    return false;
+
+  //  FoundLHS u< FoundRHS u< -C =>  (FoundLHS + C) u< (FoundRHS + C) ... (1)
+  //
+  //  FoundLHS s< FoundRHS s< INT_MIN - C => (FoundLHS + C) s< (FoundRHS + C)
+  //                                                                  ... (2)
+  //
+  // Informal proof for (2), assuming (1) [*]:
+  //
+  // We'll also assume (A s< B) <=> ((A + INT_MIN) u< (B + INT_MIN)) ... (3)[**]
+  //
+  // Then
+  //
+  //       FoundLHS s< FoundRHS s< INT_MIN - C
+  // <=>  (FoundLHS + INT_MIN) u< (FoundRHS + INT_MIN) u< -C   [ using (3) ]
+  // <=>  (FoundLHS + INT_MIN + C) u< (FoundRHS + INT_MIN + C) [ using (1) ]
+  // <=>  (FoundLHS + INT_MIN + C + INT_MIN) s<
+  //                        (FoundRHS + INT_MIN + C + INT_MIN) [ using (3) ]
+  // <=>  FoundLHS + C s< FoundRHS + C
+  //
+  // [*]: (1) can be proved by ruling out overflow.
+  //
+  // [**]: This can be proved by analyzing all the four possibilities:
+  //    (A s< 0, B s< 0), (A s< 0, B s>= 0), (A s>= 0, B s< 0) and
+  //    (A s>= 0, B s>= 0).
+  //
+  // Note:
+  // Despite (2), "FoundRHS s< INT_MIN - C" does not mean that "FoundRHS + C"
+  // will not sign underflow.  For instance, say FoundLHS = (i8 -128), FoundRHS
+  // = (i8 -127) and C = (i8 -100).  Then INT_MIN - C = (i8 -28), and FoundRHS
+  // s< (INT_MIN - C).  Lack of sign overflow / underflow in "FoundRHS + C" is
+  // neither necessary nor sufficient to prove "(FoundLHS + C) s< (FoundRHS +
+  // C)".
+
+  APInt LDiff, RDiff;
+  if (!IsConstDiff(*this, FoundLHS, LHS, LDiff) ||
+      !IsConstDiff(*this, FoundRHS, RHS, RDiff) ||
+      LDiff != RDiff)
+    return false;
+
+  if (LDiff == 0)
+    return true;
+
+  APInt FoundRHSLimit;
+
+  if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT) {
+    FoundRHSLimit = -RDiff;
+  } else {
+    assert(Pred == CmpInst::ICMP_SLT && "Checked above!");
+    FoundRHSLimit = APInt::getSignedMinValue(getTypeSizeInBits(RHS->getType())) - RDiff;
+  }
+
+  // Try to prove (1) or (2), as needed.
+  return isLoopEntryGuardedByCond(L, Pred, FoundRHS,
+                                  getConstant(FoundRHSLimit));
+}
+
 /// isImpliedCondOperands - Test whether the condition described by Pred,
 /// LHS, and RHS is true whenever the condition described by Pred, FoundLHS,
 /// and FoundRHS is true.
@@ -6900,6 +7640,12 @@ bool ScalarEvolution::isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
                                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
                                             const SCEV *FoundLHS,
                                             const SCEV *FoundRHS) {
+  if (isImpliedCondOperandsViaRanges(Pred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS))
+    return true;
+
+  if (isImpliedCondOperandsViaNoOverflow(Pred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS))
+    return true;
+
   return isImpliedCondOperandsHelper(Pred, LHS, RHS,
                                      FoundLHS, FoundRHS) ||
          // ~x < ~y --> x > y
@@ -6953,6 +7699,38 @@ static bool IsMinConsistingOf(ScalarEvolution &SE,
   return IsMaxConsistingOf<MaxExprType>(MaybeMaxExpr, SE.getNotSCEV(Candidate));
 }
 
+static bool IsKnownPredicateViaAddRecStart(ScalarEvolution &SE,
+                                           ICmpInst::Predicate Pred,
+                                           const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
+
+  // If both sides are affine addrecs for the same loop, with equal
+  // steps, and we know the recurrences don't wrap, then we only
+  // need to check the predicate on the starting values.
+
+  if (!ICmpInst::isRelational(Pred))
+    return false;
+
+  const SCEVAddRecExpr *LAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
+  if (!LAR)
+    return false;
+  const SCEVAddRecExpr *RAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(RHS);
+  if (!RAR)
+    return false;
+  if (LAR->getLoop() != RAR->getLoop())
+    return false;
+  if (!LAR->isAffine() || !RAR->isAffine())
+    return false;
+
+  if (LAR->getStepRecurrence(SE) != RAR->getStepRecurrence(SE))
+    return false;
+
+  SCEV::NoWrapFlags NW = ICmpInst::isSigned(Pred) ?
+                         SCEV::FlagNSW : SCEV::FlagNUW;
+  if (!LAR->getNoWrapFlags(NW) || !RAR->getNoWrapFlags(NW))
+    return false;
+
+  return SE.isKnownPredicate(Pred, LAR->getStart(), RAR->getStart());
+}
 
 /// Is LHS `Pred` RHS true on the virtue of LHS or RHS being a Min or Max
 /// expression?
@@ -6998,7 +7776,8 @@ ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
   auto IsKnownPredicateFull =
       [this](ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
     return isKnownPredicateWithRanges(Pred, LHS, RHS) ||
-        IsKnownPredicateViaMinOrMax(*this, Pred, LHS, RHS);
+        IsKnownPredicateViaMinOrMax(*this, Pred, LHS, RHS) ||
+        IsKnownPredicateViaAddRecStart(*this, Pred, LHS, RHS);
   };
 
   switch (Pred) {
@@ -7037,6 +7816,47 @@ ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
   return false;
 }
 
+/// isImpliedCondOperandsViaRanges - helper function for isImpliedCondOperands.
+/// Tries to get cases like "X `sgt` 0 => X - 1 `sgt` -1".
+bool ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsViaRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                                     const SCEV *LHS,
+                                                     const SCEV *RHS,
+                                                     const SCEV *FoundLHS,
+                                                     const SCEV *FoundRHS) {
+  if (!isa<SCEVConstant>(RHS) || !isa<SCEVConstant>(FoundRHS))
+    // The restriction on `FoundRHS` be lifted easily -- it exists only to
+    // reduce the compile time impact of this optimization.
+    return false;
+
+  const SCEVAddExpr *AddLHS = dyn_cast<SCEVAddExpr>(LHS);
+  if (!AddLHS || AddLHS->getOperand(1) != FoundLHS ||
+      !isa<SCEVConstant>(AddLHS->getOperand(0)))
+    return false;
+
+  APInt ConstFoundRHS = cast<SCEVConstant>(FoundRHS)->getValue()->getValue();
+
+  // `FoundLHSRange` is the range we know `FoundLHS` to be in by virtue of the
+  // antecedent "`FoundLHS` `Pred` `FoundRHS`".
+  ConstantRange FoundLHSRange =
+      ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(Pred, ConstFoundRHS);
+
+  // Since `LHS` is `FoundLHS` + `AddLHS->getOperand(0)`, we can compute a range
+  // for `LHS`:
+  APInt Addend =
+      cast<SCEVConstant>(AddLHS->getOperand(0))->getValue()->getValue();
+  ConstantRange LHSRange = FoundLHSRange.add(ConstantRange(Addend));
+
+  // We can also compute the range of values for `LHS` that satisfy the
+  // consequent, "`LHS` `Pred` `RHS`":
+  APInt ConstRHS = cast<SCEVConstant>(RHS)->getValue()->getValue();
+  ConstantRange SatisfyingLHSRange =
+      ConstantRange::makeSatisfyingICmpRegion(Pred, ConstRHS);
+
+  // The antecedent implies the consequent if every value of `LHS` that
+  // satisfies the antecedent also satisfies the consequent.
+  return SatisfyingLHSRange.contains(LHSRange);
+}
+
 // 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.
@@ -7045,7 +7865,7 @@ bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnLT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
   if (NoWrap) return false;
 
   unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(RHS->getType());
-  const SCEV *One = getConstant(Stride->getType(), 1);
+  const SCEV *One = getOne(Stride->getType());
 
   if (IsSigned) {
     APInt MaxRHS = getSignedRange(RHS).getSignedMax();
@@ -7074,7 +7894,7 @@ bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnGT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
   if (NoWrap) return false;
 
   unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(RHS->getType());
-  const SCEV *One = getConstant(Stride->getType(), 1);
+  const SCEV *One = getOne(Stride->getType());
 
   if (IsSigned) {
     APInt MinRHS = getSignedRange(RHS).getSignedMin();
@@ -7099,7 +7919,7 @@ bool ScalarEvolution::doesIVOverflowOnGT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
 // stride and presence of the equality in the comparison.
 const SCEV *ScalarEvolution::computeBECount(const SCEV *Delta, const SCEV *Step,
                                             bool Equality) {
-  const SCEV *One = getConstant(Step->getType(), 1);
+  const SCEV *One = getOne(Step->getType());
   Delta = Equality ? getAddExpr(Delta, Step)
                    : getAddExpr(Delta, getMinusSCEV(Step, One));
   return getUDivExpr(Delta, Step);
@@ -7288,7 +8108,7 @@ const SCEV *SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
     if (!SC->getValue()->isZero()) {
       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands(op_begin(), op_end());
-      Operands[0] = SE.getConstant(SC->getType(), 0);
+      Operands[0] = SE.getZero(SC->getType());
       const SCEV *Shifted = SE.getAddRecExpr(Operands, getLoop(),
                                              getNoWrapFlags(FlagNW));
       if (const SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec =
@@ -7313,7 +8133,7 @@ const SCEV *SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
   // iteration exits.
   unsigned BitWidth = SE.getTypeSizeInBits(getType());
   if (!Range.contains(APInt(BitWidth, 0)))
-    return SE.getConstant(getType(), 0);
+    return SE.getZero(getType());
 
   if (isAffine()) {
     // If this is an affine expression then we have this situation:
@@ -7365,7 +8185,7 @@ const SCEV *SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
       if (ConstantInt *CB =
           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT,
                          R1->getValue(), R2->getValue()))) {
-        if (CB->getZExtValue() == false)
+        if (!CB->getZExtValue())
           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
 
         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
@@ -7475,11 +8295,11 @@ struct SCEVCollectTerms {
 }
 
 /// Find parametric terms in this SCEVAddRecExpr.
-void SCEVAddRecExpr::collectParametricTerms(
-    ScalarEvolution &SE, SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms) const {
+void ScalarEvolution::collectParametricTerms(const SCEV *Expr,
+    SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms) {
   SmallVector<const SCEV *, 4> Strides;
-  SCEVCollectStrides StrideCollector(SE, Strides);
-  visitAll(this, StrideCollector);
+  SCEVCollectStrides StrideCollector(*this, Strides);
+  visitAll(Expr, StrideCollector);
 
   DEBUG({
       dbgs() << "Strides:\n";
@@ -7695,19 +8515,23 @@ void ScalarEvolution::findArrayDimensions(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms,
 
 /// Third step of delinearization: compute the access functions for the
 /// Subscripts based on the dimensions in Sizes.
-void SCEVAddRecExpr::computeAccessFunctions(
-    ScalarEvolution &SE, SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
-    SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes) const {
+void ScalarEvolution::computeAccessFunctions(
+    const SCEV *Expr, SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
+    SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes) {
 
   // Early exit in case this SCEV is not an affine multivariate function.
-  if (Sizes.empty() || !this->isAffine())
+  if (Sizes.empty())
     return;
 
-  const SCEV *Res = this;
+  if (auto AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Expr))
+    if (!AR->isAffine())
+      return;
+
+  const SCEV *Res = Expr;
   int Last = Sizes.size() - 1;
   for (int i = Last; i >= 0; i--) {
     const SCEV *Q, *R;
-    SCEVDivision::divide(SE, Res, Sizes[i], &Q, &R);
+    SCEVDivision::divide(*this, Res, Sizes[i], &Q, &R);
 
     DEBUG({
         dbgs() << "Res: " << *Res << "\n";
@@ -7799,31 +8623,31 @@ void SCEVAddRecExpr::computeAccessFunctions(
 /// asking for the SCEV of the memory access with respect to all enclosing
 /// loops, calling SCEV->delinearize on that and printing the results.
 
-void SCEVAddRecExpr::delinearize(ScalarEvolution &SE,
+void ScalarEvolution::delinearize(const SCEV *Expr,
                                  SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
                                  SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes,
-                                 const SCEV *ElementSize) const {
+                                 const SCEV *ElementSize) {
   // First step: collect parametric terms.
   SmallVector<const SCEV *, 4> Terms;
-  collectParametricTerms(SE, Terms);
+  collectParametricTerms(Expr, Terms);
 
   if (Terms.empty())
     return;
 
   // Second step: find subscript sizes.
-  SE.findArrayDimensions(Terms, Sizes, ElementSize);
+  findArrayDimensions(Terms, Sizes, ElementSize);
 
   if (Sizes.empty())
     return;
 
   // Third step: compute the access functions for each subscript.
-  computeAccessFunctions(SE, Subscripts, Sizes);
+  computeAccessFunctions(Expr, Subscripts, Sizes);
 
   if (Subscripts.empty())
     return;
 
   DEBUG({
-      dbgs() << "succeeded to delinearize " << *this << "\n";
+      dbgs() << "succeeded to delinearize " << *Expr << "\n";
       dbgs() << "ArrayDecl[UnknownSize]";
       for (const SCEV *S : Sizes)
         dbgs() << "[" << *S << "]";
@@ -7883,28 +8707,42 @@ ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *se)
 //                   ScalarEvolution Class Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-ScalarEvolution::ScalarEvolution()
-  : FunctionPass(ID), ValuesAtScopes(64), LoopDispositions(64),
-    BlockDispositions(64), FirstUnknown(nullptr) {
-  initializeScalarEvolutionPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-}
-
-bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
-  this->F = &F;
-  AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
-  LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
-  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
-  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
-  TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
-  DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
-  return false;
-}
-
-void ScalarEvolution::releaseMemory() {
+ScalarEvolution::ScalarEvolution(Function &F, TargetLibraryInfo &TLI,
+                                 AssumptionCache &AC, DominatorTree &DT,
+                                 LoopInfo &LI)
+    : F(F), TLI(TLI), AC(AC), DT(DT), LI(LI),
+      CouldNotCompute(new SCEVCouldNotCompute()),
+      WalkingBEDominatingConds(false), ProvingSplitPredicate(false),
+      ValuesAtScopes(64), LoopDispositions(64), BlockDispositions(64),
+      FirstUnknown(nullptr) {}
+
+ScalarEvolution::ScalarEvolution(ScalarEvolution &&Arg)
+    : F(Arg.F), TLI(Arg.TLI), AC(Arg.AC), DT(Arg.DT), LI(Arg.LI),
+      CouldNotCompute(std::move(Arg.CouldNotCompute)),
+      ValueExprMap(std::move(Arg.ValueExprMap)),
+      WalkingBEDominatingConds(false), ProvingSplitPredicate(false),
+      BackedgeTakenCounts(std::move(Arg.BackedgeTakenCounts)),
+      ConstantEvolutionLoopExitValue(
+          std::move(Arg.ConstantEvolutionLoopExitValue)),
+      ValuesAtScopes(std::move(Arg.ValuesAtScopes)),
+      LoopDispositions(std::move(Arg.LoopDispositions)),
+      BlockDispositions(std::move(Arg.BlockDispositions)),
+      UnsignedRanges(std::move(Arg.UnsignedRanges)),
+      SignedRanges(std::move(Arg.SignedRanges)),
+      UniqueSCEVs(std::move(Arg.UniqueSCEVs)),
+      SCEVAllocator(std::move(Arg.SCEVAllocator)),
+      FirstUnknown(Arg.FirstUnknown) {
+  Arg.FirstUnknown = nullptr;
+}
+
+ScalarEvolution::~ScalarEvolution() {
   // Iterate through all the SCEVUnknown instances and call their
   // destructors, so that they release their references to their values.
-  for (SCEVUnknown *U = FirstUnknown; U; U = U->Next)
-    U->~SCEVUnknown();
+  for (SCEVUnknown *U = FirstUnknown; U;) {
+    SCEVUnknown *Tmp = U;
+    U = U->Next;
+    Tmp->~SCEVUnknown();
+  }
   FirstUnknown = nullptr;
 
   ValueExprMap.clear();
@@ -7918,24 +8756,8 @@ void ScalarEvolution::releaseMemory() {
   }
 
   assert(PendingLoopPredicates.empty() && "isImpliedCond garbage");
-
-  BackedgeTakenCounts.clear();
-  ConstantEvolutionLoopExitValue.clear();
-  ValuesAtScopes.clear();
-  LoopDispositions.clear();
-  BlockDispositions.clear();
-  UnsignedRanges.clear();
-  SignedRanges.clear();
-  UniqueSCEVs.clear();
-  SCEVAllocator.Reset();
-}
-
-void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-  AU.setPreservesAll();
-  AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
-  AU.addRequiredTransitive<LoopInfoWrapperPass>();
-  AU.addRequiredTransitive<DominatorTreeWrapperPass>();
-  AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+  assert(!WalkingBEDominatingConds && "isLoopBackedgeGuardedByCond garbage!");
+  assert(!ProvingSplitPredicate && "ProvingSplitPredicate garbage!");
 }
 
 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
@@ -7977,7 +8799,7 @@ static void PrintLoopInfo(raw_ostream &OS, ScalarEvolution *SE,
   OS << "\n";
 }
 
-void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
+void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS) const {
   // ScalarEvolution's implementation of the print method is to print
   // out SCEV values of all instructions that are interesting. Doing
   // this potentially causes it to create new SCEV objects though,
@@ -7987,7 +8809,7 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
   ScalarEvolution &SE = *const_cast<ScalarEvolution *>(this);
 
   OS << "Classifying expressions for: ";
-  F->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
+  F.printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
   OS << "\n";
   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
     if (isSCEVable(I->getType()) && !isa<CmpInst>(*I)) {
@@ -7995,13 +8817,25 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
       OS << "  -->  ";
       const SCEV *SV = SE.getSCEV(&*I);
       SV->print(OS);
+      if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(SV)) {
+        OS << " U: ";
+        SE.getUnsignedRange(SV).print(OS);
+        OS << " S: ";
+        SE.getSignedRange(SV).print(OS);
+      }
 
-      const Loop *L = LI->getLoopFor((*I).getParent());
+      const Loop *L = LI.getLoopFor((*I).getParent());
 
       const SCEV *AtUse = SE.getSCEVAtScope(SV, L);
       if (AtUse != SV) {
         OS << "  -->  ";
         AtUse->print(OS);
+        if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(AtUse)) {
+          OS << " U: ";
+          SE.getUnsignedRange(AtUse).print(OS);
+          OS << " S: ";
+          SE.getSignedRange(AtUse).print(OS);
+        }
       }
 
       if (L) {
@@ -8018,9 +8852,9 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
     }
 
   OS << "Determining loop execution counts for: ";
-  F->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
+  F.printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
   OS << "\n";
-  for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
+  for (LoopInfo::iterator I = LI.begin(), E = LI.end(); I != E; ++I)
     PrintLoopInfo(OS, &SE, *I);
 }
 
@@ -8164,7 +8998,7 @@ ScalarEvolution::computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
     // produces the addrec's value is a PHI, and a PHI effectively properly
     // dominates its entire containing block.
     const SCEVAddRecExpr *AR = cast<SCEVAddRecExpr>(S);
-    if (!DT->dominates(AR->getLoop()->getHeader(), BB))
+    if (!DT.dominates(AR->getLoop()->getHeader(), BB))
       return DoesNotDominateBlock;
   }
   // FALL THROUGH into SCEVNAryExpr handling.
@@ -8201,7 +9035,7 @@ ScalarEvolution::computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
           dyn_cast<Instruction>(cast<SCEVUnknown>(S)->getValue())) {
       if (I->getParent() == BB)
         return DominatesBlock;
-      if (DT->properlyDominates(I->getParent(), BB))
+      if (DT.properlyDominates(I->getParent(), BB))
         return ProperlyDominatesBlock;
       return DoesNotDominateBlock;
     }
@@ -8295,24 +9129,21 @@ getLoopBackedgeTakenCounts(Loop *L, VerifyMap &Map, ScalarEvolution &SE) {
   }
 }
 
-void ScalarEvolution::verifyAnalysis() const {
-  if (!VerifySCEV)
-    return;
-
+void ScalarEvolution::verify() const {
   ScalarEvolution &SE = *const_cast<ScalarEvolution *>(this);
 
   // Gather stringified backedge taken counts for all loops using SCEV's caches.
   // FIXME: It would be much better to store actual values instead of strings,
   //        but SCEV pointers will change if we drop the caches.
   VerifyMap BackedgeDumpsOld, BackedgeDumpsNew;
-  for (LoopInfo::reverse_iterator I = LI->rbegin(), E = LI->rend(); I != E; ++I)
+  for (LoopInfo::reverse_iterator I = LI.rbegin(), E = LI.rend(); I != E; ++I)
     getLoopBackedgeTakenCounts(*I, BackedgeDumpsOld, SE);
 
-  // Gather stringified backedge taken counts for all loops without using
-  // SCEV's caches.
-  SE.releaseMemory();
-  for (LoopInfo::reverse_iterator I = LI->rbegin(), E = LI->rend(); I != E; ++I)
-    getLoopBackedgeTakenCounts(*I, BackedgeDumpsNew, SE);
+  // Gather stringified backedge taken counts for all loops using a fresh
+  // ScalarEvolution object.
+  ScalarEvolution SE2(F, TLI, AC, DT, LI);
+  for (LoopInfo::reverse_iterator I = LI.rbegin(), E = LI.rend(); I != E; ++I)
+    getLoopBackedgeTakenCounts(*I, BackedgeDumpsNew, SE2);
 
   // Now compare whether they're the same with and without caches. This allows
   // verifying that no pass changed the cache.
@@ -8345,3 +9176,63 @@ void ScalarEvolution::verifyAnalysis() const {
 
   // TODO: Verify more things.
 }
+
+char ScalarEvolutionAnalysis::PassID;
+
+ScalarEvolution ScalarEvolutionAnalysis::run(Function &F,
+                                             AnalysisManager<Function> *AM) {
+  return ScalarEvolution(F, AM->getResult<TargetLibraryAnalysis>(F),
+                         AM->getResult<AssumptionAnalysis>(F),
+                         AM->getResult<DominatorTreeAnalysis>(F),
+                         AM->getResult<LoopAnalysis>(F));
+}
+
+PreservedAnalyses
+ScalarEvolutionPrinterPass::run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM) {
+  AM->getResult<ScalarEvolutionAnalysis>(F).print(OS);
+  return PreservedAnalyses::all();
+}
+
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(ScalarEvolutionWrapperPass, "scalar-evolution",
+                      "Scalar Evolution Analysis", false, true)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_END(ScalarEvolutionWrapperPass, "scalar-evolution",
+                    "Scalar Evolution Analysis", false, true)
+char ScalarEvolutionWrapperPass::ID = 0;
+
+ScalarEvolutionWrapperPass::ScalarEvolutionWrapperPass() : FunctionPass(ID) {
+  initializeScalarEvolutionWrapperPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+}
+
+bool ScalarEvolutionWrapperPass::runOnFunction(Function &F) {
+  SE.reset(new ScalarEvolution(
+      F, getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI(),
+      getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F),
+      getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree(),
+      getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo()));
+  return false;
+}
+
+void ScalarEvolutionWrapperPass::releaseMemory() { SE.reset(); }
+
+void ScalarEvolutionWrapperPass::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
+  SE->print(OS);
+}
+
+void ScalarEvolutionWrapperPass::verifyAnalysis() const {
+  if (!VerifySCEV)
+    return;
+
+  SE->verify();
+}
+
+void ScalarEvolutionWrapperPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.setPreservesAll();
+  AU.addRequiredTransitive<AssumptionCacheTracker>();
+  AU.addRequiredTransitive<LoopInfoWrapperPass>();
+  AU.addRequiredTransitive<DominatorTreeWrapperPass>();
+  AU.addRequiredTransitive<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+}