Uniformize the names of type predicates: rather than having isFloatTy and
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolutionExpander.cpp
index 4e2600986b1b60a2fbd8b6c2afbec7b00f9d53f4..b026a3bee0a5c073f430da643efe147d75bfe4f8 100644 (file)
 
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 using namespace llvm;
 
-/// InsertCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type, doing what
-/// we can to share the casts.
-Value *SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::CastOps opcode, Value *V, 
-                                    const Type *Ty) {
+/// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
+/// which must be possible with a noop cast, doing what we can to share
+/// the casts.
+Value *SCEVExpander::InsertNoopCastOfTo(Value *V, const Type *Ty) {
+  Instruction::CastOps Op = CastInst::getCastOpcode(V, false, Ty, false);
+  assert((Op == Instruction::BitCast ||
+          Op == Instruction::PtrToInt ||
+          Op == Instruction::IntToPtr) &&
+         "InsertNoopCastOfTo cannot perform non-noop casts!");
+  assert(SE.getTypeSizeInBits(V->getType()) == SE.getTypeSizeInBits(Ty) &&
+         "InsertNoopCastOfTo cannot change sizes!");
+
   // Short-circuit unnecessary bitcasts.
-  if (opcode == Instruction::BitCast && V->getType() == Ty)
+  if (Op == Instruction::BitCast && V->getType() == Ty)
     return V;
 
   // Short-circuit unnecessary inttoptr<->ptrtoint casts.
-  if ((opcode == Instruction::PtrToInt || opcode == Instruction::IntToPtr) &&
+  if ((Op == Instruction::PtrToInt || Op == Instruction::IntToPtr) &&
       SE.getTypeSizeInBits(Ty) == SE.getTypeSizeInBits(V->getType())) {
     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
       if ((CI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
@@ -43,31 +53,35 @@ Value *SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::CastOps opcode, Value *V,
         return CE->getOperand(0);
   }
 
-  // FIXME: keep track of the cast instruction.
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
-    return ConstantExpr::getCast(opcode, C, Ty);
-  
+    return ConstantExpr::getCast(Op, C, Ty);
+
   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
     // Check to see if there is already a cast!
     for (Value::use_iterator UI = A->use_begin(), E = A->use_end();
-         UI != E; ++UI) {
+         UI != E; ++UI)
       if ((*UI)->getType() == Ty)
         if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(cast<Instruction>(*UI)))
-          if (CI->getOpcode() == opcode) {
+          if (CI->getOpcode() == Op) {
             // If the cast isn't the first instruction of the function, move it.
-            if (BasicBlock::iterator(CI) != 
+            if (BasicBlock::iterator(CI) !=
                 A->getParent()->getEntryBlock().begin()) {
-              // If the CastInst is the insert point, change the insert point.
-              if (CI == InsertPt) ++InsertPt;
-              // Splice the cast at the beginning of the entry block.
-              CI->moveBefore(A->getParent()->getEntryBlock().begin());
+              // Recreate the cast at the beginning of the entry block.
+              // The old cast is left in place in case it is being used
+              // as an insert point.
+              Instruction *NewCI =
+                CastInst::Create(Op, V, Ty, "",
+                                 A->getParent()->getEntryBlock().begin());
+              NewCI->takeName(CI);
+              CI->replaceAllUsesWith(NewCI);
+              return NewCI;
             }
             return CI;
           }
-    }
-    Instruction *I = CastInst::Create(opcode, V, Ty, V->getName(),
+
+    Instruction *I = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(),
                                       A->getParent()->getEntryBlock().begin());
-    InsertedValues.insert(I);
+    rememberInstruction(I);
     return I;
   }
 
@@ -78,17 +92,22 @@ Value *SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::CastOps opcode, Value *V,
        UI != E; ++UI) {
     if ((*UI)->getType() == Ty)
       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(cast<Instruction>(*UI)))
-        if (CI->getOpcode() == opcode) {
+        if (CI->getOpcode() == Op) {
           BasicBlock::iterator It = I; ++It;
           if (isa<InvokeInst>(I))
             It = cast<InvokeInst>(I)->getNormalDest()->begin();
           while (isa<PHINode>(It)) ++It;
           if (It != BasicBlock::iterator(CI)) {
-            // If the CastInst is the insert point, change the insert point.
-            if (CI == InsertPt) ++InsertPt;
-            // Splice the cast immediately after the operand in question.
-            CI->moveBefore(It);
+            // Recreate the cast after the user.
+            // The old cast is left in place in case it is being used
+            // as an insert point.
+            Instruction *NewCI = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", It);
+            NewCI->takeName(CI);
+            CI->replaceAllUsesWith(NewCI);
+            rememberInstruction(NewCI);
+            return NewCI;
           }
+          rememberInstruction(CI);
           return CI;
         }
   }
@@ -96,28 +115,15 @@ Value *SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::CastOps opcode, Value *V,
   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
     IP = II->getNormalDest()->begin();
   while (isa<PHINode>(IP)) ++IP;
-  Instruction *CI = CastInst::Create(opcode, V, Ty, V->getName(), IP);
-  InsertedValues.insert(CI);
+  Instruction *CI = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), IP);
+  rememberInstruction(CI);
   return CI;
 }
 
-/// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
-/// which must be possible with a noop cast.
-Value *SCEVExpander::InsertNoopCastOfTo(Value *V, const Type *Ty) {
-  Instruction::CastOps Op = CastInst::getCastOpcode(V, false, Ty, false);
-  assert((Op == Instruction::BitCast ||
-          Op == Instruction::PtrToInt ||
-          Op == Instruction::IntToPtr) &&
-         "InsertNoopCastOfTo cannot perform non-noop casts!");
-  assert(SE.getTypeSizeInBits(V->getType()) == SE.getTypeSizeInBits(Ty) &&
-         "InsertNoopCastOfTo cannot change sizes!");
-  return InsertCastOfTo(Op, V, Ty);
-}
-
 /// InsertBinop - Insert the specified binary operator, doing a small amount
 /// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
-Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
-                                 Value *RHS, BasicBlock::iterator InsertPt) {
+Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
+                                 Value *LHS, Value *RHS) {
   // Fold a binop with constant operands.
   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
@@ -125,10 +131,10 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
 
   // Do a quick scan to see if we have this binop nearby.  If so, reuse it.
   unsigned ScanLimit = 6;
-  BasicBlock::iterator BlockBegin = InsertPt->getParent()->begin();
-  if (InsertPt != BlockBegin) {
-    // Scanning starts from the last instruction before InsertPt.
-    BasicBlock::iterator IP = InsertPt;
+  BasicBlock::iterator BlockBegin = Builder.GetInsertBlock()->begin();
+  // Scanning starts from the last instruction before the insertion point.
+  BasicBlock::iterator IP = Builder.GetInsertPoint();
+  if (IP != BlockBegin) {
     --IP;
     for (; ScanLimit; --IP, --ScanLimit) {
       if (IP->getOpcode() == (unsigned)Opcode && IP->getOperand(0) == LHS &&
@@ -137,10 +143,10 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
       if (IP == BlockBegin) break;
     }
   }
-  
+
   // If we haven't found this binop, insert it.
-  Instruction *BO = BinaryOperator::Create(Opcode, LHS, RHS, "tmp", InsertPt);
-  InsertedValues.insert(BO);
+  Value *BO = Builder.CreateBinOp(Opcode, LHS, RHS, "tmp");
+  rememberInstruction(BO);
   return BO;
 }
 
@@ -151,53 +157,95 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
 /// TODO: When ScalarEvolution gets a SCEVSDivExpr, this can be made
 /// unnecessary; in its place, just signed-divide Ops[i] by the scale and
 /// check to see if the divide was folded.
-static bool FactorOutConstant(SCEVHandle &S,
-                              SCEVHandle &Remainder,
-                              const APInt &Factor,
-                              ScalarEvolution &SE) {
+static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
+                              const SCEV *&Remainder,
+                              const SCEV *Factor,
+                              ScalarEvolution &SE,
+                              const TargetData *TD) {
   // Everything is divisible by one.
-  if (Factor == 1)
+  if (Factor->isOne())
+    return true;
+
+  // x/x == 1.
+  if (S == Factor) {
+    S = SE.getIntegerSCEV(1, S->getType());
     return true;
+  }
 
   // For a Constant, check for a multiple of the given factor.
   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
-    ConstantInt *CI =
-      ConstantInt::get(C->getValue()->getValue().sdiv(Factor));
-    // If the quotient is zero and the remainder is non-zero, reject
-    // the value at this scale. It will be considered for subsequent
-    // smaller scales.
-    if (C->isZero() || !CI->isZero()) {
-      SCEVHandle Div = SE.getConstant(CI);
-      S = Div;
-      Remainder =
-        SE.getAddExpr(Remainder,
-                      SE.getConstant(C->getValue()->getValue().srem(Factor)));
+    // 0/x == 0.
+    if (C->isZero())
       return true;
+    // Check for divisibility.
+    if (const SCEVConstant *FC = dyn_cast<SCEVConstant>(Factor)) {
+      ConstantInt *CI =
+        ConstantInt::get(SE.getContext(),
+                         C->getValue()->getValue().sdiv(
+                                                   FC->getValue()->getValue()));
+      // If the quotient is zero and the remainder is non-zero, reject
+      // the value at this scale. It will be considered for subsequent
+      // smaller scales.
+      if (!CI->isZero()) {
+        const SCEV *Div = SE.getConstant(CI);
+        S = Div;
+        Remainder =
+          SE.getAddExpr(Remainder,
+                        SE.getConstant(C->getValue()->getValue().srem(
+                                                  FC->getValue()->getValue())));
+        return true;
+      }
     }
   }
 
   // In a Mul, check if there is a constant operand which is a multiple
   // of the given factor.
-  if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S))
-    if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0)))
-      if (!C->getValue()->getValue().srem(Factor)) {
-        std::vector<SCEVHandle> NewMulOps(M->getOperands());
-        NewMulOps[0] =
-          SE.getConstant(C->getValue()->getValue().sdiv(Factor));
-        S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
-        return true;
+  if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
+    if (TD) {
+      // With TargetData, the size is known. Check if there is a constant
+      // operand which is a multiple of the given factor. If so, we can
+      // factor it.
+      const SCEVConstant *FC = cast<SCEVConstant>(Factor);
+      if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0)))
+        if (!C->getValue()->getValue().srem(FC->getValue()->getValue())) {
+          const SmallVectorImpl<const SCEV *> &MOperands = M->getOperands();
+          SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(MOperands.begin(),
+                                                 MOperands.end());
+          NewMulOps[0] =
+            SE.getConstant(C->getValue()->getValue().sdiv(
+                                                   FC->getValue()->getValue()));
+          S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
+          return true;
+        }
+    } else {
+      // Without TargetData, check if Factor can be factored out of any of the
+      // Mul's operands. If so, we can just remove it.
+      for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        const SCEV *SOp = M->getOperand(i);
+        const SCEV *Remainder = SE.getIntegerSCEV(0, SOp->getType());
+        if (FactorOutConstant(SOp, Remainder, Factor, SE, TD) &&
+            Remainder->isZero()) {
+          const SmallVectorImpl<const SCEV *> &MOperands = M->getOperands();
+          SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(MOperands.begin(),
+                                                 MOperands.end());
+          NewMulOps[i] = SOp;
+          S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
+          return true;
+        }
       }
+    }
+  }
 
   // In an AddRec, check if both start and step are divisible.
   if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
-    SCEVHandle Step = A->getStepRecurrence(SE);
-    SCEVHandle StepRem = SE.getIntegerSCEV(0, Step->getType());
-    if (!FactorOutConstant(Step, StepRem, Factor, SE))
+    const SCEV *Step = A->getStepRecurrence(SE);
+    const SCEV *StepRem = SE.getIntegerSCEV(0, Step->getType());
+    if (!FactorOutConstant(Step, StepRem, Factor, SE, TD))
       return false;
     if (!StepRem->isZero())
       return false;
-    SCEVHandle Start = A->getStart();
-    if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE))
+    const SCEV *Start = A->getStart();
+    if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE, TD))
       return false;
     S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop());
     return true;
@@ -206,15 +254,81 @@ static bool FactorOutConstant(SCEVHandle &S,
   return false;
 }
 
-/// expandAddToGEP - Expand a SCEVAddExpr with a pointer type into a GEP
-/// instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr. This helps
-/// BasicAliasAnalysis analyze the result. However, it suffers from the
-/// underlying bug described in PR2831. Addition in LLVM currently always
-/// has two's complement wrapping guaranteed. However, the semantics for
-/// getelementptr overflow are ambiguous. In the common case though, this
-/// expansion gets used when a GEP in the original code has been converted
-/// into integer arithmetic, in which case the resulting code will be no
-/// more undefined than it was originally.
+/// SimplifyAddOperands - Sort and simplify a list of add operands. NumAddRecs
+/// is the number of SCEVAddRecExprs present, which are kept at the end of
+/// the list.
+///
+static void SimplifyAddOperands(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                                const Type *Ty,
+                                ScalarEvolution &SE) {
+  unsigned NumAddRecs = 0;
+  for (unsigned i = Ops.size(); i > 0 && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[i-1]); --i)
+    ++NumAddRecs;
+  // Group Ops into non-addrecs and addrecs.
+  SmallVector<const SCEV *, 8> NoAddRecs(Ops.begin(), Ops.end() - NumAddRecs);
+  SmallVector<const SCEV *, 8> AddRecs(Ops.end() - NumAddRecs, Ops.end());
+  // Let ScalarEvolution sort and simplify the non-addrecs list.
+  const SCEV *Sum = NoAddRecs.empty() ?
+                    SE.getIntegerSCEV(0, Ty) :
+                    SE.getAddExpr(NoAddRecs);
+  // If it returned an add, use the operands. Otherwise it simplified
+  // the sum into a single value, so just use that.
+  if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Sum))
+    Ops = Add->getOperands();
+  else {
+    Ops.clear();
+    if (!Sum->isZero())
+      Ops.push_back(Sum);
+  }
+  // Then append the addrecs.
+  Ops.insert(Ops.end(), AddRecs.begin(), AddRecs.end());
+}
+
+/// SplitAddRecs - Flatten a list of add operands, moving addrec start values
+/// out to the top level. For example, convert {a + b,+,c} to a, b, {0,+,d}.
+/// This helps expose more opportunities for folding parts of the expressions
+/// into GEP indices.
+///
+static void SplitAddRecs(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                         const Type *Ty,
+                         ScalarEvolution &SE) {
+  // Find the addrecs.
+  SmallVector<const SCEV *, 8> AddRecs;
+  for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
+    while (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[i])) {
+      const SCEV *Start = A->getStart();
+      if (Start->isZero()) break;
+      const SCEV *Zero = SE.getIntegerSCEV(0, Ty);
+      AddRecs.push_back(SE.getAddRecExpr(Zero,
+                                         A->getStepRecurrence(SE),
+                                         A->getLoop()));
+      if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start)) {
+        Ops[i] = Zero;
+        Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
+        e += Add->getNumOperands();
+      } else {
+        Ops[i] = Start;
+      }
+    }
+  if (!AddRecs.empty()) {
+    // Add the addrecs onto the end of the list.
+    Ops.insert(Ops.end(), AddRecs.begin(), AddRecs.end());
+    // Resort the operand list, moving any constants to the front.
+    SimplifyAddOperands(Ops, Ty, SE);
+  }
+}
+
+/// expandAddToGEP - Expand an addition expression with a pointer type into
+/// a GEP instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr. This helps
+/// BasicAliasAnalysis and other passes analyze the result. See the rules
+/// for getelementptr vs. inttoptr in
+/// http://llvm.org/docs/LangRef.html#pointeraliasing
+/// for details.
+///
+/// Design note: The correctness of using getelementptr here depends on
+/// ScalarEvolution not recognizing inttoptr and ptrtoint operators, as
+/// they may introduce pointer arithmetic which may not be safely converted
+/// into getelementptr.
 ///
 /// Design note: It might seem desirable for this function to be more
 /// loop-aware. If some of the indices are loop-invariant while others
@@ -231,96 +345,133 @@ static bool FactorOutConstant(SCEVHandle &S,
 /// loop-invariant portions of expressions, after considering what
 /// can be folded using target addressing modes.
 ///
-Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEVHandle *op_begin,
-                                    const SCEVHandle *op_end,
+Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
+                                    const SCEV *const *op_end,
                                     const PointerType *PTy,
                                     const Type *Ty,
                                     Value *V) {
   const Type *ElTy = PTy->getElementType();
   SmallVector<Value *, 4> GepIndices;
-  std::vector<SCEVHandle> Ops(op_begin, op_end);
+  SmallVector<const SCEV *, 8> Ops(op_begin, op_end);
   bool AnyNonZeroIndices = false;
 
-  // Decend down the pointer's type and attempt to convert the other
+  // Split AddRecs up into parts as either of the parts may be usable
+  // without the other.
+  SplitAddRecs(Ops, Ty, SE);
+
+  // Descend down the pointer's type and attempt to convert the other
   // operands into GEP indices, at each level. The first index in a GEP
   // indexes into the array implied by the pointer operand; the rest of
   // the indices index into the element or field type selected by the
   // preceding index.
   for (;;) {
-    APInt ElSize = APInt(SE.getTypeSizeInBits(Ty),
-                         ElTy->isSized() ?  SE.TD->getTypeAllocSize(ElTy) : 0);
-    std::vector<SCEVHandle> NewOps;
-    std::vector<SCEVHandle> ScaledOps;
-    for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
-      // Split AddRecs up into parts as either of the parts may be usable
-      // without the other.
-      if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[i]))
-        if (!A->getStart()->isZero()) {
-          SCEVHandle Start = A->getStart();
-          Ops.push_back(SE.getAddRecExpr(SE.getIntegerSCEV(0, A->getType()),
-                                         A->getStepRecurrence(SE),
-                                         A->getLoop()));
-          Ops[i] = Start;
-          ++e;
+    // If the scale size is not 0, attempt to factor out a scale for
+    // array indexing.
+    SmallVector<const SCEV *, 8> ScaledOps;
+    if (ElTy->isSized()) {
+      const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(ElTy);
+      if (!ElSize->isZero()) {
+        SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
+        for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
+          const SCEV *Op = Ops[i];
+          const SCEV *Remainder = SE.getIntegerSCEV(0, Ty);
+          if (FactorOutConstant(Op, Remainder, ElSize, SE, SE.TD)) {
+            // Op now has ElSize factored out.
+            ScaledOps.push_back(Op);
+            if (!Remainder->isZero())
+              NewOps.push_back(Remainder);
+            AnyNonZeroIndices = true;
+          } else {
+            // The operand was not divisible, so add it to the list of operands
+            // we'll scan next iteration.
+            NewOps.push_back(Ops[i]);
+          }
         }
-      // If the scale size is not 0, attempt to factor out a scale.
-      if (ElSize != 0) {
-        SCEVHandle Op = Ops[i];
-        SCEVHandle Remainder = SE.getIntegerSCEV(0, Op->getType());
-        if (FactorOutConstant(Op, Remainder, ElSize, SE)) {
-          ScaledOps.push_back(Op); // Op now has ElSize factored out.
-          NewOps.push_back(Remainder);
-          continue;
+        // If we made any changes, update Ops.
+        if (!ScaledOps.empty()) {
+          Ops = NewOps;
+          SimplifyAddOperands(Ops, Ty, SE);
         }
       }
-      // If the operand was not divisible, add it to the list of operands
-      // we'll scan next iteration.
-      NewOps.push_back(Ops[i]);
     }
-    Ops = NewOps;
-    AnyNonZeroIndices |= !ScaledOps.empty();
+
+    // Record the scaled array index for this level of the type. If
+    // we didn't find any operands that could be factored, tentatively
+    // assume that element zero was selected (since the zero offset
+    // would obviously be folded away).
     Value *Scaled = ScaledOps.empty() ?
                     Constant::getNullValue(Ty) :
                     expandCodeFor(SE.getAddExpr(ScaledOps), Ty);
     GepIndices.push_back(Scaled);
 
     // Collect struct field index operands.
-    if (!Ops.empty())
-      while (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElTy)) {
+    while (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElTy)) {
+      bool FoundFieldNo = false;
+      // An empty struct has no fields.
+      if (STy->getNumElements() == 0) break;
+      if (SE.TD) {
+        // With TargetData, field offsets are known. See if a constant offset
+        // falls within any of the struct fields.
+        if (Ops.empty()) break;
         if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0]))
           if (SE.getTypeSizeInBits(C->getType()) <= 64) {
             const StructLayout &SL = *SE.TD->getStructLayout(STy);
             uint64_t FullOffset = C->getValue()->getZExtValue();
             if (FullOffset < SL.getSizeInBytes()) {
               unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(FullOffset);
-              GepIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ElIdx));
+              GepIndices.push_back(
+                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()), ElIdx));
               ElTy = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
               Ops[0] =
-                SE.getConstant(ConstantInt::get(Ty,
-                                                FullOffset -
-                                                  SL.getElementOffset(ElIdx)));
+                SE.getConstant(Ty, FullOffset - SL.getElementOffset(ElIdx));
               AnyNonZeroIndices = true;
-              continue;
+              FoundFieldNo = true;
             }
           }
-        break;
+      } else {
+        // Without TargetData, just check for an offsetof expression of the
+        // appropriate struct type.
+        for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
+          if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(Ops[i])) {
+            const Type *CTy;
+            Constant *FieldNo;
+            if (U->isOffsetOf(CTy, FieldNo) && CTy == STy) {
+              GepIndices.push_back(FieldNo);
+              ElTy =
+                STy->getTypeAtIndex(cast<ConstantInt>(FieldNo)->getZExtValue());
+              Ops[i] = SE.getConstant(Ty, 0);
+              AnyNonZeroIndices = true;
+              FoundFieldNo = true;
+              break;
+            }
+          }
+      }
+      // If no struct field offsets were found, tentatively assume that
+      // field zero was selected (since the zero offset would obviously
+      // be folded away).
+      if (!FoundFieldNo) {
+        ElTy = STy->getTypeAtIndex(0u);
+        GepIndices.push_back(
+          Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Ty->getContext())));
       }
+    }
 
-    if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(ElTy)) {
+    if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(ElTy))
       ElTy = ATy->getElementType();
-      continue;
-    }
-    break;
+    else
+      break;
   }
 
   // If none of the operands were convertable to proper GEP indices, cast
   // the base to i8* and do an ugly getelementptr with that. It's still
   // better than ptrtoint+arithmetic+inttoptr at least.
   if (!AnyNonZeroIndices) {
+    // Cast the base to i8*.
     V = InsertNoopCastOfTo(V,
-                           Type::Int8Ty->getPointerTo(PTy->getAddressSpace()));
-    Value *Idx = expand(SE.getAddExpr(Ops));
-    Idx = InsertNoopCastOfTo(Idx, Ty);
+       Type::getInt8PtrTy(Ty->getContext(), PTy->getAddressSpace()));
+
+    // Expand the operands for a plain byte offset.
+    Value *Idx = expandCodeFor(SE.getAddExpr(Ops), Ty);
 
     // Fold a GEP with constant operands.
     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(V))
@@ -329,10 +480,10 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEVHandle *op_begin,
 
     // Do a quick scan to see if we have this GEP nearby.  If so, reuse it.
     unsigned ScanLimit = 6;
-    BasicBlock::iterator BlockBegin = InsertPt->getParent()->begin();
-    if (InsertPt != BlockBegin) {
-      // Scanning starts from the last instruction before InsertPt.
-      BasicBlock::iterator IP = InsertPt;
+    BasicBlock::iterator BlockBegin = Builder.GetInsertBlock()->begin();
+    // Scanning starts from the last instruction before the insertion point.
+    BasicBlock::iterator IP = Builder.GetInsertPoint();
+    if (IP != BlockBegin) {
       --IP;
       for (; ScanLimit; --IP, --ScanLimit) {
         if (IP->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
@@ -342,41 +493,81 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEVHandle *op_begin,
       }
     }
 
-    Value *GEP = GetElementPtrInst::Create(V, Idx, "scevgep", InsertPt);
-    InsertedValues.insert(GEP);
+    // Emit a GEP.
+    Value *GEP = Builder.CreateGEP(V, Idx, "uglygep");
+    rememberInstruction(GEP);
     return GEP;
   }
 
-  // Insert a pretty getelementptr.
-  Value *GEP = GetElementPtrInst::Create(V,
-                                         GepIndices.begin(),
-                                         GepIndices.end(),
-                                         "scevgep", InsertPt);
+  // Insert a pretty getelementptr. Note that this GEP is not marked inbounds,
+  // because ScalarEvolution may have changed the address arithmetic to
+  // compute a value which is beyond the end of the allocated object.
+  Value *Casted = V;
+  if (V->getType() != PTy)
+    Casted = InsertNoopCastOfTo(Casted, PTy);
+  Value *GEP = Builder.CreateGEP(Casted,
+                                 GepIndices.begin(),
+                                 GepIndices.end(),
+                                 "scevgep");
   Ops.push_back(SE.getUnknown(GEP));
-  InsertedValues.insert(GEP);
+  rememberInstruction(GEP);
   return expand(SE.getAddExpr(Ops));
 }
 
+/// isNonConstantNegative - Return true if the specified scev is negated, but
+/// not a constant.
+static bool isNonConstantNegative(const SCEV *F) {
+  const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(F);
+  if (!Mul) return false;
+
+  // If there is a constant factor, it will be first.
+  const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0));
+  if (!SC) return false;
+
+  // Return true if the value is negative, this matches things like (-42 * V).
+  return SC->getValue()->getValue().isNegative();
+}
+
 Value *SCEVExpander::visitAddExpr(const SCEVAddExpr *S) {
+  int NumOperands = S->getNumOperands();
   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
-  Value *V = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
+
+  // Find the index of an operand to start with. Choose the operand with
+  // pointer type, if there is one, or the last operand otherwise.
+  int PIdx = 0;
+  for (; PIdx != NumOperands - 1; ++PIdx)
+    if (isa<PointerType>(S->getOperand(PIdx)->getType())) break;
+
+  // Expand code for the operand that we chose.
+  Value *V = expand(S->getOperand(PIdx));
 
   // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
   // comments on expandAddToGEP for details.
-  if (SE.TD)
-    if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(V->getType())) {
-      const std::vector<SCEVHandle> &Ops = S->getOperands();
-      return expandAddToGEP(&Ops[0], &Ops[Ops.size() - 1],
-                            PTy, Ty, V);
-    }
+  if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(V->getType())) {
+    // Take the operand at PIdx out of the list.
+    const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops = S->getOperands();
+    SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
+    NewOps.insert(NewOps.end(), Ops.begin(), Ops.begin() + PIdx);
+    NewOps.insert(NewOps.end(), Ops.begin() + PIdx + 1, Ops.end());
+    // Make a GEP.
+    return expandAddToGEP(NewOps.begin(), NewOps.end(), PTy, Ty, V);
+  }
 
+  // Otherwise, we'll expand the rest of the SCEVAddExpr as plain integer
+  // arithmetic.
   V = InsertNoopCastOfTo(V, Ty);
 
   // Emit a bunch of add instructions
-  for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
-    Value *W = expand(S->getOperand(i));
-    W = InsertNoopCastOfTo(W, Ty);
-    V = InsertBinop(Instruction::Add, V, W, InsertPt);
+  for (int i = NumOperands-1; i >= 0; --i) {
+    if (i == PIdx) continue;
+    const SCEV *Op = S->getOperand(i);
+    if (isNonConstantNegative(Op)) {
+      Value *W = expandCodeFor(SE.getNegativeSCEV(Op), Ty);
+      V = InsertBinop(Instruction::Sub, V, W);
+    } else {
+      Value *W = expandCodeFor(Op, Ty);
+      V = InsertBinop(Instruction::Add, V, W);
+    }
   }
   return V;
 }
@@ -389,44 +580,39 @@ Value *SCEVExpander::visitMulExpr(const SCEVMulExpr *S) {
       FirstOp = 1;
 
   int i = S->getNumOperands()-2;
-  Value *V = expand(S->getOperand(i+1));
-  V = InsertNoopCastOfTo(V, Ty);
+  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(i+1), Ty);
 
   // Emit a bunch of multiply instructions
   for (; i >= FirstOp; --i) {
-    Value *W = expand(S->getOperand(i));
-    W = InsertNoopCastOfTo(W, Ty);
-    V = InsertBinop(Instruction::Mul, V, W, InsertPt);
+    Value *W = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
+    V = InsertBinop(Instruction::Mul, V, W);
   }
 
   // -1 * ...  --->  0 - ...
   if (FirstOp == 1)
-    V = InsertBinop(Instruction::Sub, Constant::getNullValue(Ty), V, InsertPt);
+    V = InsertBinop(Instruction::Sub, Constant::getNullValue(Ty), V);
   return V;
 }
 
 Value *SCEVExpander::visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *S) {
   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
 
-  Value *LHS = expand(S->getLHS());
-  LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
+  Value *LHS = expandCodeFor(S->getLHS(), Ty);
   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(S->getRHS())) {
     const APInt &RHS = SC->getValue()->getValue();
     if (RHS.isPowerOf2())
       return InsertBinop(Instruction::LShr, LHS,
-                         ConstantInt::get(Ty, RHS.logBase2()),
-                         InsertPt);
+                         ConstantInt::get(Ty, RHS.logBase2()));
   }
 
-  Value *RHS = expand(S->getRHS());
-  RHS = InsertNoopCastOfTo(RHS, Ty);
-  return InsertBinop(Instruction::UDiv, LHS, RHS, InsertPt);
+  Value *RHS = expandCodeFor(S->getRHS(), Ty);
+  return InsertBinop(Instruction::UDiv, LHS, RHS);
 }
 
 /// Move parts of Base into Rest to leave Base with the minimal
 /// expression that provides a pointer operand suitable for a
 /// GEP expansion.
-static void ExposePointerBase(SCEVHandle &Base, SCEVHandle &Rest,
+static void ExposePointerBase(const SCEV *&Base, const SCEV *&Rest,
                               ScalarEvolution &SE) {
   while (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Base)) {
     Base = A->getStart();
@@ -437,192 +623,405 @@ static void ExposePointerBase(SCEVHandle &Base, SCEVHandle &Rest,
   }
   if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Base)) {
     Base = A->getOperand(A->getNumOperands()-1);
-    std::vector<SCEVHandle> NewAddOps(A->op_begin(), A->op_end());
+    SmallVector<const SCEV *, 8> NewAddOps(A->op_begin(), A->op_end());
     NewAddOps.back() = Rest;
     Rest = SE.getAddExpr(NewAddOps);
     ExposePointerBase(Base, Rest, SE);
   }
 }
 
+/// getAddRecExprPHILiterally - Helper for expandAddRecExprLiterally. Expand
+/// the base addrec, which is the addrec without any non-loop-dominating
+/// values, and return the PHI.
+PHINode *
+SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
+                                        const Loop *L,
+                                        const Type *ExpandTy,
+                                        const Type *IntTy) {
+  // Reuse a previously-inserted PHI, if present.
+  for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
+       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
+    if (SE.isSCEVable(PN->getType()) &&
+        (SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType()) ==
+         SE.getEffectiveSCEVType(Normalized->getType())) &&
+        SE.getSCEV(PN) == Normalized)
+      if (BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch()) {
+        // Remember this PHI, even in post-inc mode.
+        InsertedValues.insert(PN);
+        // Remember the increment.
+        Instruction *IncV =
+          cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock)
+                                  ->stripPointerCasts());
+        rememberInstruction(IncV);
+        // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
+        // down past a potential existing post-inc user.
+        if (L == IVIncInsertLoop && !SE.DT->dominates(IncV, IVIncInsertPos))
+          IncV->moveBefore(IVIncInsertPos);
+        return PN;
+      }
+
+  // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
+  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
+  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+
+  // Expand code for the start value.
+  Value *StartV = expandCodeFor(Normalized->getStart(), ExpandTy,
+                                L->getHeader()->begin());
+
+  // Expand code for the step value. Insert instructions right before the
+  // terminator corresponding to the back-edge. Do this before creating the PHI
+  // so that PHI reuse code doesn't see an incomplete PHI. If the stride is
+  // negative, insert a sub instead of an add for the increment (unless it's a
+  // constant, because subtracts of constants are canonicalized to adds).
+  const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
+  bool isPointer = isa<PointerType>(ExpandTy);
+  bool isNegative = !isPointer && isNonConstantNegative(Step);
+  if (isNegative)
+    Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
+  Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
+
+  // Create the PHI.
+  Builder.SetInsertPoint(L->getHeader(), L->getHeader()->begin());
+  PHINode *PN = Builder.CreatePHI(ExpandTy, "lsr.iv");
+  rememberInstruction(PN);
+
+  // Create the step instructions and populate the PHI.
+  BasicBlock *Header = L->getHeader();
+  for (pred_iterator HPI = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
+       HPI != HPE; ++HPI) {
+    BasicBlock *Pred = *HPI;
+
+    // Add a start value.
+    if (!L->contains(Pred)) {
+      PN->addIncoming(StartV, Pred);
+      continue;
+    }
+
+    // Create a step value and add it to the PHI. If IVIncInsertLoop is
+    // non-null and equal to the addrec's loop, insert the instructions
+    // at IVIncInsertPos.
+    Instruction *InsertPos = L == IVIncInsertLoop ?
+      IVIncInsertPos : Pred->getTerminator();
+    Builder.SetInsertPoint(InsertPos->getParent(), InsertPos);
+    Value *IncV;
+    // If the PHI is a pointer, use a GEP, otherwise use an add or sub.
+    if (isPointer) {
+      const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(ExpandTy);
+      // If the step isn't constant, don't use an implicitly scaled GEP, because
+      // that would require a multiply inside the loop.
+      if (!isa<ConstantInt>(StepV))
+        GEPPtrTy = PointerType::get(Type::getInt1Ty(SE.getContext()),
+                                    GEPPtrTy->getAddressSpace());
+      const SCEV *const StepArray[1] = { SE.getSCEV(StepV) };
+      IncV = expandAddToGEP(StepArray, StepArray+1, GEPPtrTy, IntTy, PN);
+      if (IncV->getType() != PN->getType()) {
+        IncV = Builder.CreateBitCast(IncV, PN->getType(), "tmp");
+        rememberInstruction(IncV);
+      }
+    } else {
+      IncV = isNegative ?
+        Builder.CreateSub(PN, StepV, "lsr.iv.next") :
+        Builder.CreateAdd(PN, StepV, "lsr.iv.next");
+      rememberInstruction(IncV);
+    }
+    PN->addIncoming(IncV, Pred);
+  }
+
+  // Restore the original insert point.
+  if (SaveInsertBB)
+    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+
+  // Remember this PHI, even in post-inc mode.
+  InsertedValues.insert(PN);
+
+  return PN;
+}
+
+Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
+  const Type *STy = S->getType();
+  const Type *IntTy = SE.getEffectiveSCEVType(STy);
+  const Loop *L = S->getLoop();
+
+  // Determine a normalized form of this expression, which is the expression
+  // before any post-inc adjustment is made.
+  const SCEVAddRecExpr *Normalized = S;
+  if (L == PostIncLoop) {
+    const SCEV *Step = S->getStepRecurrence(SE);
+    Normalized = cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getMinusSCEV(S, Step));
+  }
+
+  // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec start.
+  const SCEV *Start = Normalized->getStart();
+  const SCEV *PostLoopOffset = 0;
+  if (!Start->properlyDominates(L->getHeader(), SE.DT)) {
+    PostLoopOffset = Start;
+    Start = SE.getIntegerSCEV(0, Normalized->getType());
+    Normalized =
+      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start,
+                                            Normalized->getStepRecurrence(SE),
+                                            Normalized->getLoop()));
+  }
+
+  // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec step.
+  const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
+  const SCEV *PostLoopScale = 0;
+  if (!Step->hasComputableLoopEvolution(L) &&
+      !Step->dominates(L->getHeader(), SE.DT)) {
+    PostLoopScale = Step;
+    Step = SE.getIntegerSCEV(1, Normalized->getType());
+    Normalized =
+      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start, Step,
+                                            Normalized->getLoop()));
+  }
+
+  // Expand the core addrec. If we need post-loop scaling, force it to
+  // expand to an integer type to avoid the need for additional casting.
+  const Type *ExpandTy = PostLoopScale ? IntTy : STy;
+  PHINode *PN = getAddRecExprPHILiterally(Normalized, L, ExpandTy, IntTy);
+
+  // Accomodate post-inc mode, if necessary.
+  Value *Result;
+  if (L != PostIncLoop)
+    Result = PN;
+  else {
+    // In PostInc mode, use the post-incremented value.
+    BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
+    assert(LatchBlock && "PostInc mode requires a unique loop latch!");
+    Result = PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock);
+  }
+
+  // Re-apply any non-loop-dominating scale.
+  if (PostLoopScale) {
+    Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
+    Result = Builder.CreateMul(Result,
+                               expandCodeFor(PostLoopScale, IntTy));
+    rememberInstruction(Result);
+  }
+
+  // Re-apply any non-loop-dominating offset.
+  if (PostLoopOffset) {
+    if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(ExpandTy)) {
+      const SCEV *const OffsetArray[1] = { PostLoopOffset };
+      Result = expandAddToGEP(OffsetArray, OffsetArray+1, PTy, IntTy, Result);
+    } else {
+      Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
+      Result = Builder.CreateAdd(Result,
+                                 expandCodeFor(PostLoopOffset, IntTy));
+      rememberInstruction(Result);
+    }
+  }
+
+  return Result;
+}
+
 Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
+  if (!CanonicalMode) return expandAddRecExprLiterally(S);
+
   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
   const Loop *L = S->getLoop();
 
+  // First check for an existing canonical IV in a suitable type.
+  PHINode *CanonicalIV = 0;
+  if (PHINode *PN = L->getCanonicalInductionVariable())
+    if (SE.isSCEVable(PN->getType()) &&
+        isa<IntegerType>(SE.getEffectiveSCEVType(PN->getType())) &&
+        SE.getTypeSizeInBits(PN->getType()) >= SE.getTypeSizeInBits(Ty))
+      CanonicalIV = PN;
+
+  // Rewrite an AddRec in terms of the canonical induction variable, if
+  // its type is more narrow.
+  if (CanonicalIV &&
+      SE.getTypeSizeInBits(CanonicalIV->getType()) >
+      SE.getTypeSizeInBits(Ty)) {
+    const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops = S->getOperands();
+    SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(Ops.size());
+    for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
+      NewOps[i] = SE.getAnyExtendExpr(Ops[i], CanonicalIV->getType());
+    Value *V = expand(SE.getAddRecExpr(NewOps, S->getLoop()));
+    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
+    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+    BasicBlock::iterator NewInsertPt =
+      llvm::next(BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(V)));
+    while (isa<PHINode>(NewInsertPt)) ++NewInsertPt;
+    V = expandCodeFor(SE.getTruncateExpr(SE.getUnknown(V), Ty), 0,
+                      NewInsertPt);
+    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+    return V;
+  }
+
   // {X,+,F} --> X + {0,+,F}
   if (!S->getStart()->isZero()) {
-    std::vector<SCEVHandle> NewOps(S->getOperands());
+    const SmallVectorImpl<const SCEV *> &SOperands = S->getOperands();
+    SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(SOperands.begin(), SOperands.end());
     NewOps[0] = SE.getIntegerSCEV(0, Ty);
-    SCEVHandle Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L);
+    const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L);
 
     // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
     // comments on expandAddToGEP for details.
-    if (SE.TD) {
-      SCEVHandle Base = S->getStart();
-      SCEVHandle RestArray[1] = Rest;
-      // Dig into the expression to find the pointer base for a GEP.
-      ExposePointerBase(Base, RestArray[0], SE);
-      // If we found a pointer, expand the AddRec with a GEP.
-      if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Base->getType())) {
-        // Make sure the Base isn't something exotic, such as a multiplied
-        // or divided pointer value. In those cases, the result type isn't
-        // actually a pointer type.
-        if (!isa<SCEVMulExpr>(Base) && !isa<SCEVUDivExpr>(Base)) {
-          Value *StartV = expand(Base);
-          assert(StartV->getType() == PTy && "Pointer type mismatch for GEP!");
-          return expandAddToGEP(RestArray, RestArray+1, PTy, Ty, StartV);
-        }
+    const SCEV *Base = S->getStart();
+    const SCEV *RestArray[1] = { Rest };
+    // Dig into the expression to find the pointer base for a GEP.
+    ExposePointerBase(Base, RestArray[0], SE);
+    // If we found a pointer, expand the AddRec with a GEP.
+    if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Base->getType())) {
+      // Make sure the Base isn't something exotic, such as a multiplied
+      // or divided pointer value. In those cases, the result type isn't
+      // actually a pointer type.
+      if (!isa<SCEVMulExpr>(Base) && !isa<SCEVUDivExpr>(Base)) {
+        Value *StartV = expand(Base);
+        assert(StartV->getType() == PTy && "Pointer type mismatch for GEP!");
+        return expandAddToGEP(RestArray, RestArray+1, PTy, Ty, StartV);
       }
     }
 
-    Value *RestV = expand(Rest);
-    return expand(SE.getAddExpr(S->getStart(), SE.getUnknown(RestV)));
+    // Just do a normal add. Pre-expand the operands to suppress folding.
+    return expand(SE.getAddExpr(SE.getUnknown(expand(S->getStart())),
+                                SE.getUnknown(expand(Rest))));
   }
 
   // {0,+,1} --> Insert a canonical induction variable into the loop!
   if (S->isAffine() &&
       S->getOperand(1) == SE.getIntegerSCEV(1, Ty)) {
+    // If there's a canonical IV, just use it.
+    if (CanonicalIV) {
+      assert(Ty == SE.getEffectiveSCEVType(CanonicalIV->getType()) &&
+             "IVs with types different from the canonical IV should "
+             "already have been handled!");
+      return CanonicalIV;
+    }
+
     // Create and insert the PHI node for the induction variable in the
     // specified loop.
     BasicBlock *Header = L->getHeader();
     PHINode *PN = PHINode::Create(Ty, "indvar", Header->begin());
-    InsertedValues.insert(PN);
-    PN->addIncoming(Constant::getNullValue(Ty), L->getLoopPreheader());
+    rememberInstruction(PN);
 
-    pred_iterator HPI = pred_begin(Header);
-    assert(HPI != pred_end(Header) && "Loop with zero preds???");
-    if (!L->contains(*HPI)) ++HPI;
-    assert(HPI != pred_end(Header) && L->contains(*HPI) &&
-           "No backedge in loop?");
-
-    // Insert a unit add instruction right before the terminator corresponding
-    // to the back-edge.
     Constant *One = ConstantInt::get(Ty, 1);
-    Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(PN, One, "indvar.next",
-                                                 (*HPI)->getTerminator());
-    InsertedValues.insert(Add);
-
-    pred_iterator PI = pred_begin(Header);
-    if (*PI == L->getLoopPreheader())
-      ++PI;
-    PN->addIncoming(Add, *PI);
-    return PN;
+    for (pred_iterator HPI = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
+         HPI != HPE; ++HPI)
+      if (L->contains(*HPI)) {
+        // Insert a unit add instruction right before the terminator
+        // corresponding to the back-edge.
+        Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(PN, One, "indvar.next",
+                                                     (*HPI)->getTerminator());
+        rememberInstruction(Add);
+        PN->addIncoming(Add, *HPI);
+      } else {
+        PN->addIncoming(Constant::getNullValue(Ty), *HPI);
+      }
   }
 
+  // {0,+,F} --> {0,+,1} * F
   // Get the canonical induction variable I for this loop.
-  Value *I = getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, Ty);
+  Value *I = CanonicalIV ?
+             CanonicalIV :
+             getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, Ty);
 
   // If this is a simple linear addrec, emit it now as a special case.
-  if (S->isAffine()) {   // {0,+,F} --> i*F
-    Value *F = expand(S->getOperand(1));
-    F = InsertNoopCastOfTo(F, Ty);
-    
-    // IF the step is by one, just return the inserted IV.
-    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(F))
-      if (CI->getValue() == 1)
-        return I;
-    
-    // If the insert point is directly inside of the loop, emit the multiply at
-    // the insert point.  Otherwise, L is a loop that is a parent of the insert
-    // point loop.  If we can, move the multiply to the outer most loop that it
-    // is safe to be in.
-    BasicBlock::iterator MulInsertPt = getInsertionPoint();
-    Loop *InsertPtLoop = SE.LI->getLoopFor(MulInsertPt->getParent());
-    if (InsertPtLoop != L && InsertPtLoop &&
-        L->contains(InsertPtLoop->getHeader())) {
-      do {
-        // If we cannot hoist the multiply out of this loop, don't.
-        if (!InsertPtLoop->isLoopInvariant(F)) break;
-
-        BasicBlock *InsertPtLoopPH = InsertPtLoop->getLoopPreheader();
-
-        // If this loop hasn't got a preheader, we aren't able to hoist the
-        // multiply.
-        if (!InsertPtLoopPH)
-          break;
-
-        // Otherwise, move the insert point to the preheader.
-        MulInsertPt = InsertPtLoopPH->getTerminator();
-        InsertPtLoop = InsertPtLoop->getParentLoop();
-      } while (InsertPtLoop != L);
-    }
-    
-    return InsertBinop(Instruction::Mul, I, F, MulInsertPt);
-  }
+  if (S->isAffine())    // {0,+,F} --> i*F
+    return
+      expand(SE.getTruncateOrNoop(
+        SE.getMulExpr(SE.getUnknown(I),
+                      SE.getNoopOrAnyExtend(S->getOperand(1),
+                                            I->getType())),
+        Ty));
 
   // If this is a chain of recurrences, turn it into a closed form, using the
   // folders, then expandCodeFor the closed form.  This allows the folders to
   // simplify the expression without having to build a bunch of special code
   // into this folder.
-  SCEVHandle IH = SE.getUnknown(I);   // Get I as a "symbolic" SCEV.
+  const SCEV *IH = SE.getUnknown(I);   // Get I as a "symbolic" SCEV.
 
-  SCEVHandle V = S->evaluateAtIteration(IH, SE);
+  // Promote S up to the canonical IV type, if the cast is foldable.
+  const SCEV *NewS = S;
+  const SCEV *Ext = SE.getNoopOrAnyExtend(S, I->getType());
+  if (isa<SCEVAddRecExpr>(Ext))
+    NewS = Ext;
+
+  const SCEV *V = cast<SCEVAddRecExpr>(NewS)->evaluateAtIteration(IH, SE);
   //cerr << "Evaluated: " << *this << "\n     to: " << *V << "\n";
 
-  return expand(V);
+  // Truncate the result down to the original type, if needed.
+  const SCEV *T = SE.getTruncateOrNoop(V, Ty);
+  return expand(T);
 }
 
 Value *SCEVExpander::visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *S) {
   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
-  Value *V = expand(S->getOperand());
-  V = InsertNoopCastOfTo(V, SE.getEffectiveSCEVType(V->getType()));
-  Instruction *I = new TruncInst(V, Ty, "tmp.", InsertPt);
-  InsertedValues.insert(I);
+  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
+                           SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
+  Value *I = Builder.CreateTrunc(V, Ty, "tmp");
+  rememberInstruction(I);
   return I;
 }
 
 Value *SCEVExpander::visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *S) {
   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
-  Value *V = expand(S->getOperand());
-  V = InsertNoopCastOfTo(V, SE.getEffectiveSCEVType(V->getType()));
-  Instruction *I = new ZExtInst(V, Ty, "tmp.", InsertPt);
-  InsertedValues.insert(I);
+  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
+                           SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
+  Value *I = Builder.CreateZExt(V, Ty, "tmp");
+  rememberInstruction(I);
   return I;
 }
 
 Value *SCEVExpander::visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *S) {
   const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
-  Value *V = expand(S->getOperand());
-  V = InsertNoopCastOfTo(V, SE.getEffectiveSCEVType(V->getType()));
-  Instruction *I = new SExtInst(V, Ty, "tmp.", InsertPt);
-  InsertedValues.insert(I);
+  Value *V = expandCodeFor(S->getOperand(),
+                           SE.getEffectiveSCEVType(S->getOperand()->getType()));
+  Value *I = Builder.CreateSExt(V, Ty, "tmp");
+  rememberInstruction(I);
   return I;
 }
 
 Value *SCEVExpander::visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *S) {
-  const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
-  Value *LHS = expand(S->getOperand(0));
-  LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
-  for (unsigned i = 1; i < S->getNumOperands(); ++i) {
-    Value *RHS = expand(S->getOperand(i));
-    RHS = InsertNoopCastOfTo(RHS, Ty);
-    Instruction *ICmp =
-      new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS, "tmp", InsertPt);
-    InsertedValues.insert(ICmp);
-    Instruction *Sel = SelectInst::Create(ICmp, LHS, RHS, "smax", InsertPt);
-    InsertedValues.insert(Sel);
+  Value *LHS = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
+  const Type *Ty = LHS->getType();
+  for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
+    // In the case of mixed integer and pointer types, do the
+    // rest of the comparisons as integer.
+    if (S->getOperand(i)->getType() != Ty) {
+      Ty = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
+      LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
+    }
+    Value *RHS = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
+    Value *ICmp = Builder.CreateICmpSGT(LHS, RHS, "tmp");
+    rememberInstruction(ICmp);
+    Value *Sel = Builder.CreateSelect(ICmp, LHS, RHS, "smax");
+    rememberInstruction(Sel);
     LHS = Sel;
   }
+  // In the case of mixed integer and pointer types, cast the
+  // final result back to the pointer type.
+  if (LHS->getType() != S->getType())
+    LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, S->getType());
   return LHS;
 }
 
 Value *SCEVExpander::visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S) {
-  const Type *Ty = SE.getEffectiveSCEVType(S->getType());
-  Value *LHS = expand(S->getOperand(0));
-  LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
-  for (unsigned i = 1; i < S->getNumOperands(); ++i) {
-    Value *RHS = expand(S->getOperand(i));
-    RHS = InsertNoopCastOfTo(RHS, Ty);
-    Instruction *ICmp =
-      new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS, "tmp", InsertPt);
-    InsertedValues.insert(ICmp);
-    Instruction *Sel = SelectInst::Create(ICmp, LHS, RHS, "umax", InsertPt);
-    InsertedValues.insert(Sel);
+  Value *LHS = expand(S->getOperand(S->getNumOperands()-1));
+  const Type *Ty = LHS->getType();
+  for (int i = S->getNumOperands()-2; i >= 0; --i) {
+    // In the case of mixed integer and pointer types, do the
+    // rest of the comparisons as integer.
+    if (S->getOperand(i)->getType() != Ty) {
+      Ty = SE.getEffectiveSCEVType(Ty);
+      LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, Ty);
+    }
+    Value *RHS = expandCodeFor(S->getOperand(i), Ty);
+    Value *ICmp = Builder.CreateICmpUGT(LHS, RHS, "tmp");
+    rememberInstruction(ICmp);
+    Value *Sel = Builder.CreateSelect(ICmp, LHS, RHS, "umax");
+    rememberInstruction(Sel);
     LHS = Sel;
   }
+  // In the case of mixed integer and pointer types, cast the
+  // final result back to the pointer type.
+  if (LHS->getType() != S->getType())
+    LHS = InsertNoopCastOfTo(LHS, S->getType());
   return LHS;
 }
 
-Value *SCEVExpander::expandCodeFor(SCEVHandle SH, const Type *Ty) {
+Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, const Type *Ty) {
   // Expand the code for this SCEV.
   Value *V = expand(SH);
   if (Ty) {
@@ -634,13 +1033,84 @@ Value *SCEVExpander::expandCodeFor(SCEVHandle SH, const Type *Ty) {
 }
 
 Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
-  // Check to see if we already expanded this.
-  std::map<SCEVHandle, AssertingVH<Value> >::iterator I =
-    InsertedExpressions.find(S);
+  // Compute an insertion point for this SCEV object. Hoist the instructions
+  // as far out in the loop nest as possible.
+  Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  for (Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock()); ;
+       L = L->getParentLoop())
+    if (S->isLoopInvariant(L)) {
+      if (!L) break;
+      if (BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader())
+        InsertPt = Preheader->getTerminator();
+    } else {
+      // If the SCEV is computable at this level, insert it into the header
+      // after the PHIs (and after any other instructions that we've inserted
+      // there) so that it is guaranteed to dominate any user inside the loop.
+      if (L && S->hasComputableLoopEvolution(L))
+        InsertPt = L->getHeader()->getFirstNonPHI();
+      while (isInsertedInstruction(InsertPt))
+        InsertPt = llvm::next(BasicBlock::iterator(InsertPt));
+      break;
+    }
+
+  // Check to see if we already expanded this here.
+  std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>,
+           AssertingVH<Value> >::iterator I =
+    InsertedExpressions.find(std::make_pair(S, InsertPt));
   if (I != InsertedExpressions.end())
     return I->second;
-  
+
+  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
+  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt->getParent(), InsertPt);
+
+  // Expand the expression into instructions.
   Value *V = visit(S);
-  InsertedExpressions[S] = V;
+
+  // Remember the expanded value for this SCEV at this location.
+  if (!PostIncLoop)
+    InsertedExpressions[std::make_pair(S, InsertPt)] = V;
+
+  restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+  return V;
+}
+
+void SCEVExpander::rememberInstruction(Value *I) {
+  if (!PostIncLoop)
+    InsertedValues.insert(I);
+
+  // If we just claimed an existing instruction and that instruction had
+  // been the insert point, adjust the insert point forward so that 
+  // subsequently inserted code will be dominated.
+  if (Builder.GetInsertPoint() == I) {
+    BasicBlock::iterator It = cast<Instruction>(I);
+    do { ++It; } while (isInsertedInstruction(It));
+    Builder.SetInsertPoint(Builder.GetInsertBlock(), It);
+  }
+}
+
+void SCEVExpander::restoreInsertPoint(BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator I) {
+  // If we aquired more instructions since the old insert point was saved,
+  // advance past them.
+  while (isInsertedInstruction(I)) ++I;
+
+  Builder.SetInsertPoint(BB, I);
+}
+
+/// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
+/// canonical induction variable of the specified type for the specified
+/// loop (inserting one if there is none).  A canonical induction variable
+/// starts at zero and steps by one on each iteration.
+Value *
+SCEVExpander::getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L,
+                                                    const Type *Ty) {
+  assert(Ty->isIntegerTy() && "Can only insert integer induction variables!");
+  const SCEV *H = SE.getAddRecExpr(SE.getIntegerSCEV(0, Ty),
+                                   SE.getIntegerSCEV(1, Ty), L);
+  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
+  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  Value *V = expandCodeFor(H, 0, L->getHeader()->begin());
+  if (SaveInsertBB)
+    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
   return V;
 }