[IR] Reformulate LLVM's EH funclet IR
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolutionExpander.cpp
index 8dc8eb68ff4d84711b5392e28d31a826cbb84cdb..bcbf35b046bad116441284f350277da90d204199 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/LLVMContext.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/Target/TargetLowering.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 
 using namespace llvm;
+using namespace PatternMatch;
 
 /// ReuseOrCreateCast - Arrange for there to be a cast of V to Ty at IP,
 /// reusing an existing cast if a suitable one exists, moving an existing
@@ -31,34 +38,76 @@ using namespace llvm;
 Value *SCEVExpander::ReuseOrCreateCast(Value *V, Type *Ty,
                                        Instruction::CastOps Op,
                                        BasicBlock::iterator IP) {
+  // This function must be called with the builder having a valid insertion
+  // point. It doesn't need to be the actual IP where the uses of the returned
+  // cast will be added, but it must dominate such IP.
+  // We use this precondition to produce a cast that will dominate all its
+  // uses. In particular, this is crucial for the case where the builder's
+  // insertion point *is* the point where we were asked to put the cast.
+  // Since we don't know the builder's insertion point is actually
+  // where the uses will be added (only that it dominates it), we are
+  // not allowed to move it.
+  BasicBlock::iterator BIP = Builder.GetInsertPoint();
+
+  Instruction *Ret = nullptr;
+
   // Check to see if there is already a cast!
-  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    User *U = *UI;
+  for (User *U : V->users())
     if (U->getType() == Ty)
       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U))
         if (CI->getOpcode() == Op) {
-          // If the cast isn't where we want it, fix it.
-          if (BasicBlock::iterator(CI) != IP) {
+          // If the cast isn't where we want it, create a new cast at IP.
+          // Likewise, do not reuse a cast at BIP because it must dominate
+          // instructions that might be inserted before BIP.
+          if (BasicBlock::iterator(CI) != IP || BIP == IP) {
             // Create a new cast, and leave the old cast in place in case
             // it is being used as an insert point. Clear its operand
             // so that it doesn't hold anything live.
-            Instruction *NewCI = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", IP);
-            NewCI->takeName(CI);
-            CI->replaceAllUsesWith(NewCI);
+            Ret = CastInst::Create(Op, V, Ty, "", &*IP);
+            Ret->takeName(CI);
+            CI->replaceAllUsesWith(Ret);
             CI->setOperand(0, UndefValue::get(V->getType()));
-            rememberInstruction(NewCI);
-            return NewCI;
+            break;
           }
-          rememberInstruction(CI);
-          return CI;
+          Ret = CI;
+          break;
         }
-  }
 
   // Create a new cast.
-  Instruction *I = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), IP);
-  rememberInstruction(I);
-  return I;
+  if (!Ret)
+    Ret = CastInst::Create(Op, V, Ty, V->getName(), &*IP);
+
+  // We assert at the end of the function since IP might point to an
+  // instruction with different dominance properties than a cast
+  // (an invoke for example) and not dominate BIP (but the cast does).
+  assert(SE.DT.dominates(Ret, &*BIP));
+
+  rememberInstruction(Ret);
+  return Ret;
+}
+
+static BasicBlock::iterator findInsertPointAfter(Instruction *I,
+                                                 BasicBlock *MustDominate) {
+  BasicBlock::iterator IP = ++I->getIterator();
+  if (auto *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
+    IP = II->getNormalDest()->begin();
+
+  while (isa<PHINode>(IP))
+    ++IP;
+
+  while (IP->isEHPad()) {
+    if (isa<FuncletPadInst>(IP) || isa<LandingPadInst>(IP)) {
+      ++IP;
+    } else if (auto *TPI = dyn_cast<TerminatePadInst>(IP)) {
+      IP = TPI->getUnwindDest()->getFirstNonPHI()->getIterator();
+    } else if (isa<CatchSwitchInst>(IP)) {
+      IP = MustDominate->getFirstInsertionPt();
+    } else {
+      llvm_unreachable("unexpected eh pad!");
+    }
+  }
+
+  return IP;
 }
 
 /// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
@@ -110,20 +159,14 @@ Value *SCEVExpander::InsertNoopCastOfTo(Value *V, Type *Ty) {
     while ((isa<BitCastInst>(IP) &&
             isa<Argument>(cast<BitCastInst>(IP)->getOperand(0)) &&
             cast<BitCastInst>(IP)->getOperand(0) != A) ||
-           isa<DbgInfoIntrinsic>(IP) ||
-           isa<LandingPadInst>(IP))
+           isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
       ++IP;
     return ReuseOrCreateCast(A, Ty, Op, IP);
   }
 
   // Cast the instruction immediately after the instruction.
   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
-  BasicBlock::iterator IP = I; ++IP;
-  if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
-    IP = II->getNormalDest()->begin();
-  while (isa<PHINode>(IP) || isa<DbgInfoIntrinsic>(IP) ||
-         isa<LandingPadInst>(IP))
-    ++IP;
+  BasicBlock::iterator IP = findInsertPointAfter(I, Builder.GetInsertBlock());
   return ReuseOrCreateCast(I, Ty, Op, IP);
 }
 
@@ -150,34 +193,30 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
         ScanLimit++;
       if (IP->getOpcode() == (unsigned)Opcode && IP->getOperand(0) == LHS &&
           IP->getOperand(1) == RHS)
-        return IP;
+        return &*IP;
       if (IP == BlockBegin) break;
     }
   }
 
   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  DebugLoc Loc = Builder.GetInsertPoint()->getDebugLoc();
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
 
   // Move the insertion point out of as many loops as we can.
-  while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
+  while (const Loop *L = SE.LI.getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
     if (!L->isLoopInvariant(LHS) || !L->isLoopInvariant(RHS)) break;
     BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
     if (!Preheader) break;
 
     // Ok, move up a level.
-    Builder.SetInsertPoint(Preheader, Preheader->getTerminator());
+    Builder.SetInsertPoint(Preheader->getTerminator());
   }
 
   // If we haven't found this binop, insert it.
   Instruction *BO = cast<Instruction>(Builder.CreateBinOp(Opcode, LHS, RHS));
-  BO->setDebugLoc(SaveInsertPt->getDebugLoc());
+  BO->setDebugLoc(Loc);
   rememberInstruction(BO);
 
-  // Restore the original insert point.
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
-
   return BO;
 }
 
@@ -188,11 +227,9 @@ Value *SCEVExpander::InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode,
 /// 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(const SCEV *&S,
-                              const SCEV *&Remainder,
-                              const SCEV *Factor,
-                              ScalarEvolution &SE,
-                              const TargetData *TD) {
+static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S, const SCEV *&Remainder,
+                              const SCEV *Factor, ScalarEvolution &SE,
+                              const DataLayout &DL) {
   // Everything is divisible by one.
   if (Factor->isOne())
     return true;
@@ -232,50 +269,32 @@ static bool FactorOutConstant(const SCEV *&S,
   // 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 (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())) {
-          SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(M->op_begin(), M->op_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.getConstant(SOp->getType(), 0);
-        if (FactorOutConstant(SOp, Remainder, Factor, SE, TD) &&
-            Remainder->isZero()) {
-          SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(M->op_begin(), M->op_end());
-          NewMulOps[i] = SOp;
-          S = SE.getMulExpr(NewMulOps);
-          return true;
-        }
+    // 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())) {
+        SmallVector<const SCEV *, 4> NewMulOps(M->op_begin(), M->op_end());
+        NewMulOps[0] = SE.getConstant(
+            C->getValue()->getValue().sdiv(FC->getValue()->getValue()));
+        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)) {
     const SCEV *Step = A->getStepRecurrence(SE);
     const SCEV *StepRem = SE.getConstant(Step->getType(), 0);
-    if (!FactorOutConstant(Step, StepRem, Factor, SE, TD))
+    if (!FactorOutConstant(Step, StepRem, Factor, SE, DL))
       return false;
     if (!StepRem->isZero())
       return false;
     const SCEV *Start = A->getStart();
-    if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE, TD))
+    if (!FactorOutConstant(Start, Remainder, Factor, SE, DL))
       return false;
-    // FIXME: can use A->getNoWrapFlags(FlagNW)
-    S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop(), SCEV::FlagAnyWrap);
+    S = SE.getAddRecExpr(Start, Step, A->getLoop(),
+                         A->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW));
     return true;
   }
 
@@ -328,8 +347,7 @@ static void SplitAddRecs(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
       AddRecs.push_back(SE.getAddRecExpr(Zero,
                                          A->getStepRecurrence(SE),
                                          A->getLoop(),
-                                         // FIXME: A->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                         SCEV::FlagAnyWrap));
+                                         A->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
       if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Start)) {
         Ops[i] = Zero;
         Ops.append(Add->op_begin(), Add->op_end());
@@ -378,7 +396,8 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
                                     PointerType *PTy,
                                     Type *Ty,
                                     Value *V) {
-  Type *ElTy = PTy->getElementType();
+  Type *OriginalElTy = PTy->getElementType();
+  Type *ElTy = OriginalElTy;
   SmallVector<Value *, 4> GepIndices;
   SmallVector<const SCEV *, 8> Ops(op_begin, op_end);
   bool AnyNonZeroIndices = false;
@@ -387,6 +406,8 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
   // without the other.
   SplitAddRecs(Ops, Ty, SE);
 
+  Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(PTy);
+
   // 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
@@ -397,13 +418,12 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     // array indexing.
     SmallVector<const SCEV *, 8> ScaledOps;
     if (ElTy->isSized()) {
-      const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(ElTy);
+      const SCEV *ElSize = SE.getSizeOfExpr(IntPtrTy, ElTy);
       if (!ElSize->isZero()) {
         SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
-        for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
-          const SCEV *Op = Ops[i];
+        for (const SCEV *Op : Ops) {
           const SCEV *Remainder = SE.getConstant(Ty, 0);
-          if (FactorOutConstant(Op, Remainder, ElSize, SE, SE.TD)) {
+          if (FactorOutConstant(Op, Remainder, ElSize, SE, DL)) {
             // Op now has ElSize factored out.
             ScaledOps.push_back(Op);
             if (!Remainder->isZero())
@@ -412,7 +432,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
           } else {
             // The operand was not divisible, so add it to the list of operands
             // we'll scan next iteration.
-            NewOps.push_back(Ops[i]);
+            NewOps.push_back(Op);
           }
         }
         // If we made any changes, update Ops.
@@ -437,43 +457,25 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
       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::getInt32Ty(Ty->getContext()), ElIdx));
-              ElTy = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
-              Ops[0] =
+      // 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 = *DL.getStructLayout(STy);
+          uint64_t FullOffset = C->getValue()->getZExtValue();
+          if (FullOffset < SL.getSizeInBytes()) {
+            unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(FullOffset);
+            GepIndices.push_back(
+                ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()), ElIdx));
+            ElTy = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
+            Ops[0] =
                 SE.getConstant(Ty, FullOffset - SL.getElementOffset(ElIdx));
-              AnyNonZeroIndices = true;
-              FoundFieldNo = true;
-            }
-          }
-      } 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])) {
-            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;
-            }
+            AnyNonZeroIndices = true;
+            FoundFieldNo = true;
           }
-      }
+        }
       // If no struct field offsets were found, tentatively assume that
       // field zero was selected (since the zero offset would obviously
       // be folded away).
@@ -498,13 +500,17 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     V = InsertNoopCastOfTo(V,
        Type::getInt8PtrTy(Ty->getContext(), PTy->getAddressSpace()));
 
+    assert(!isa<Instruction>(V) ||
+           SE.DT.dominates(cast<Instruction>(V), &*Builder.GetInsertPoint()));
+
     // 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))
       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Idx))
-        return ConstantExpr::getGetElementPtr(CLHS, CRHS);
+        return ConstantExpr::getGetElementPtr(Type::getInt8Ty(Ty->getContext()),
+                                              CLHS, CRHS);
 
     // Do a quick scan to see if we have this GEP nearby.  If so, reuse it.
     unsigned ScanLimit = 6;
@@ -520,51 +526,42 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
           ScanLimit++;
         if (IP->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
             IP->getOperand(0) == V && IP->getOperand(1) == Idx)
-          return IP;
+          return &*IP;
         if (IP == BlockBegin) break;
       }
     }
 
     // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+    BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
 
     // Move the insertion point out of as many loops as we can.
-    while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
+    while (const Loop *L = SE.LI.getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
       if (!L->isLoopInvariant(V) || !L->isLoopInvariant(Idx)) break;
       BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
       if (!Preheader) break;
 
       // Ok, move up a level.
-      Builder.SetInsertPoint(Preheader, Preheader->getTerminator());
+      Builder.SetInsertPoint(Preheader->getTerminator());
     }
 
     // Emit a GEP.
-    Value *GEP = Builder.CreateGEP(V, Idx, "uglygep");
+    Value *GEP = Builder.CreateGEP(Builder.getInt8Ty(), V, Idx, "uglygep");
     rememberInstruction(GEP);
 
-    // Restore the original insert point.
-    if (SaveInsertBB)
-      restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
-
     return GEP;
   }
 
   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BuilderType::InsertPoint SaveInsertPt = Builder.saveIP();
 
   // Move the insertion point out of as many loops as we can.
-  while (const Loop *L = SE.LI->getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
+  while (const Loop *L = SE.LI.getLoopFor(Builder.GetInsertBlock())) {
     if (!L->isLoopInvariant(V)) break;
 
-    bool AnyIndexNotLoopInvariant = false;
-    for (SmallVectorImpl<Value *>::const_iterator I = GepIndices.begin(),
-         E = GepIndices.end(); I != E; ++I)
-      if (!L->isLoopInvariant(*I)) {
-        AnyIndexNotLoopInvariant = true;
-        break;
-      }
+    bool AnyIndexNotLoopInvariant =
+        std::any_of(GepIndices.begin(), GepIndices.end(),
+                    [L](Value *Op) { return !L->isLoopInvariant(Op); });
+
     if (AnyIndexNotLoopInvariant)
       break;
 
@@ -572,7 +569,7 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
     if (!Preheader) break;
 
     // Ok, move up a level.
-    Builder.SetInsertPoint(Preheader, Preheader->getTerminator());
+    Builder.SetInsertPoint(Preheader->getTerminator());
   }
 
   // Insert a pretty getelementptr. Note that this GEP is not marked inbounds,
@@ -581,15 +578,12 @@ Value *SCEVExpander::expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
   Value *Casted = V;
   if (V->getType() != PTy)
     Casted = InsertNoopCastOfTo(Casted, PTy);
-  Value *GEP = Builder.CreateGEP(Casted,
-                                 GepIndices,
-                                 "scevgep");
+  Value *GEP = Builder.CreateGEP(OriginalElTy, Casted, GepIndices, "scevgep");
   Ops.push_back(SE.getUnknown(GEP));
   rememberInstruction(GEP);
 
   // Restore the original insert point.
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+  Builder.restoreIP(SaveInsertPt);
 
   return expand(SE.getAddExpr(Ops));
 }
@@ -612,27 +606,25 @@ static const Loop *PickMostRelevantLoop(const Loop *A, const Loop *B,
 /// expression, according to PickMostRelevantLoop.
 const Loop *SCEVExpander::getRelevantLoop(const SCEV *S) {
   // Test whether we've already computed the most relevant loop for this SCEV.
-  std::pair<DenseMap<const SCEV *, const Loop *>::iterator, bool> Pair =
-    RelevantLoops.insert(std::make_pair(S, static_cast<const Loop *>(0)));
+  auto Pair = RelevantLoops.insert(std::make_pair(S, nullptr));
   if (!Pair.second)
     return Pair.first->second;
 
   if (isa<SCEVConstant>(S))
     // A constant has no relevant loops.
-    return 0;
+    return nullptr;
   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
     if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U->getValue()))
-      return Pair.first->second = SE.LI->getLoopFor(I->getParent());
+      return Pair.first->second = SE.LI.getLoopFor(I->getParent());
     // A non-instruction has no relevant loops.
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
   if (const SCEVNAryExpr *N = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(S)) {
-    const Loop *L = 0;
+    const Loop *L = nullptr;
     if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
       L = AR->getLoop();
-    for (SCEVNAryExpr::op_iterator I = N->op_begin(), E = N->op_end();
-         I != E; ++I)
-      L = PickMostRelevantLoop(L, getRelevantLoop(*I), *SE.DT);
+    for (const SCEV *Op : N->operands())
+      L = PickMostRelevantLoop(L, getRelevantLoop(Op), SE.DT);
     return RelevantLoops[N] = L;
   }
   if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S)) {
@@ -640,14 +632,11 @@ const Loop *SCEVExpander::getRelevantLoop(const SCEV *S) {
     return RelevantLoops[C] = Result;
   }
   if (const SCEVUDivExpr *D = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
-    const Loop *Result =
-      PickMostRelevantLoop(getRelevantLoop(D->getLHS()),
-                           getRelevantLoop(D->getRHS()),
-                           *SE.DT);
+    const Loop *Result = PickMostRelevantLoop(
+        getRelevantLoop(D->getLHS()), getRelevantLoop(D->getRHS()), SE.DT);
     return RelevantLoops[D] = Result;
   }
   llvm_unreachable("Unexpected SCEV type!");
-  return 0;
 }
 
 namespace {
@@ -699,13 +688,12 @@ Value *SCEVExpander::visitAddExpr(const SCEVAddExpr *S) {
 
   // Sort by loop. Use a stable sort so that constants follow non-constants and
   // pointer operands precede non-pointer operands.
-  std::stable_sort(OpsAndLoops.begin(), OpsAndLoops.end(), LoopCompare(*SE.DT));
+  std::stable_sort(OpsAndLoops.begin(), OpsAndLoops.end(), LoopCompare(SE.DT));
 
   // Emit instructions to add all the operands. Hoist as much as possible
   // out of loops, and form meaningful getelementptrs where possible.
-  Value *Sum = 0;
-  for (SmallVectorImpl<std::pair<const Loop *, const SCEV *> >::iterator
-       I = OpsAndLoops.begin(), E = OpsAndLoops.end(); I != E; ) {
+  Value *Sum = nullptr;
+  for (auto I = OpsAndLoops.begin(), E = OpsAndLoops.end(); I != E;) {
     const Loop *CurLoop = I->first;
     const SCEV *Op = I->second;
     if (!Sum) {
@@ -767,31 +755,35 @@ Value *SCEVExpander::visitMulExpr(const SCEVMulExpr *S) {
     OpsAndLoops.push_back(std::make_pair(getRelevantLoop(*I), *I));
 
   // Sort by loop. Use a stable sort so that constants follow non-constants.
-  std::stable_sort(OpsAndLoops.begin(), OpsAndLoops.end(), LoopCompare(*SE.DT));
+  std::stable_sort(OpsAndLoops.begin(), OpsAndLoops.end(), LoopCompare(SE.DT));
 
   // Emit instructions to mul all the operands. Hoist as much as possible
   // out of loops.
-  Value *Prod = 0;
-  for (SmallVectorImpl<std::pair<const Loop *, const SCEV *> >::iterator
-       I = OpsAndLoops.begin(), E = OpsAndLoops.end(); I != E; ) {
-    const SCEV *Op = I->second;
+  Value *Prod = nullptr;
+  for (const auto &I : OpsAndLoops) {
+    const SCEV *Op = I.second;
     if (!Prod) {
       // This is the first operand. Just expand it.
       Prod = expand(Op);
-      ++I;
     } else if (Op->isAllOnesValue()) {
       // Instead of doing a multiply by negative one, just do a negate.
       Prod = InsertNoopCastOfTo(Prod, Ty);
       Prod = InsertBinop(Instruction::Sub, Constant::getNullValue(Ty), Prod);
-      ++I;
     } else {
       // A simple mul.
       Value *W = expandCodeFor(Op, Ty);
       Prod = InsertNoopCastOfTo(Prod, Ty);
       // Canonicalize a constant to the RHS.
       if (isa<Constant>(Prod)) std::swap(Prod, W);
-      Prod = InsertBinop(Instruction::Mul, Prod, W);
-      ++I;
+      const APInt *RHS;
+      if (match(W, m_Power2(RHS))) {
+        // Canonicalize Prod*(1<<C) to Prod<<C.
+        assert(!Ty->isVectorTy() && "vector types are not SCEVable");
+        Prod = InsertBinop(Instruction::Shl, Prod,
+                           ConstantInt::get(Ty, RHS->logBase2()));
+      } else {
+        Prod = InsertBinop(Instruction::Mul, Prod, W);
+      }
     }
   }
 
@@ -824,8 +816,7 @@ static void ExposePointerBase(const SCEV *&Base, const SCEV *&Rest,
                          SE.getAddRecExpr(SE.getConstant(A->getType(), 0),
                                           A->getStepRecurrence(SE),
                                           A->getLoop(),
-                                          // FIXME: A->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                          SCEV::FlagAnyWrap));
+                                          A->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
   }
   if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Base)) {
     Base = A->getOperand(A->getNumOperands()-1);
@@ -850,7 +841,7 @@ bool SCEVExpander::isNormalAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
     for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin()+1,
            OE = IncV->op_end(); OI != OE; ++OI)
       if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI))
-        if (!SE.DT->dominates(OInst, IVIncInsertPos))
+        if (!SE.DT.dominates(OInst, IVIncInsertPos))
           return false;
   }
   // Advance to the next instruction.
@@ -867,61 +858,110 @@ bool SCEVExpander::isNormalAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
   return isNormalAddRecExprPHI(PN, IncV, L);
 }
 
-/// Determine if this cyclic phi is in a form that would have been generated by
-/// LSR. We don't care if the phi was actually expanded in this pass, as long
-/// as it is in a low-cost form, for example, no implied multiplication. This
-/// should match any patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
-/// expandAddtoGEP.
-bool SCEVExpander::isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
-                                           const Loop *L) {
-  if (ChainedPhis.count(PN))
-    return true;
+/// getIVIncOperand returns an induction variable increment's induction
+/// variable operand.
+///
+/// If allowScale is set, any type of GEP is allowed as long as the nonIV
+/// operands dominate InsertPos.
+///
+/// If allowScale is not set, ensure that a GEP increment conforms to one of the
+/// simple patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
+/// expandAddtoGEP. If the pattern isn't recognized, return NULL.
+Instruction *SCEVExpander::getIVIncOperand(Instruction *IncV,
+                                           Instruction *InsertPos,
+                                           bool allowScale) {
+  if (IncV == InsertPos)
+    return nullptr;
 
   switch (IncV->getOpcode()) {
+  default:
+    return nullptr;
   // Check for a simple Add/Sub or GEP of a loop invariant step.
   case Instruction::Add:
-  case Instruction::Sub:
-    return IncV->getOperand(0) == PN
-      && L->isLoopInvariant(IncV->getOperand(1));
+  case Instruction::Sub: {
+    Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(1));
+    if (!OInst || SE.DT.dominates(OInst, InsertPos))
+      return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
+    return nullptr;
+  }
   case Instruction::BitCast:
-    IncV = dyn_cast<GetElementPtrInst>(IncV->getOperand(0));
-    if (!IncV)
-      return false;
-    // fall-thru to GEP handling
-  case Instruction::GetElementPtr: {
-    // This must be a pointer addition of constants (pretty) or some number of
-    // address-size elements (ugly).
-    for (Instruction::op_iterator I = IncV->op_begin()+1, E = IncV->op_end();
-         I != E; ++I) {
+    return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
+  case Instruction::GetElementPtr:
+    for (auto I = IncV->op_begin() + 1, E = IncV->op_end(); I != E; ++I) {
       if (isa<Constant>(*I))
         continue;
-      // ugly geps have 2 operands.
-      // i1* is used by the expander to represent an address-size element.
+      if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(*I)) {
+        if (!SE.DT.dominates(OInst, InsertPos))
+          return nullptr;
+      }
+      if (allowScale) {
+        // allow any kind of GEP as long as it can be hoisted.
+        continue;
+      }
+      // This must be a pointer addition of constants (pretty), which is already
+      // handled, or some number of address-size elements (ugly). Ugly geps
+      // have 2 operands. i1* is used by the expander to represent an
+      // address-size element.
       if (IncV->getNumOperands() != 2)
-        return false;
+        return nullptr;
       unsigned AS = cast<PointerType>(IncV->getType())->getAddressSpace();
       if (IncV->getType() != Type::getInt1PtrTy(SE.getContext(), AS)
           && IncV->getType() != Type::getInt8PtrTy(SE.getContext(), AS))
-        return false;
-      // Ensure the operands dominate the insertion point. I don't know of a
-      // case when this would not be true, so this is somewhat untested.
-      if (L == IVIncInsertLoop) {
-        for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin()+1,
-               OE = IncV->op_end(); OI != OE; ++OI)
-          if (Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI))
-            if (!SE.DT->dominates(OInst, IVIncInsertPos))
-              return false;
-      }
+        return nullptr;
       break;
     }
-    IncV = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
-    if (IncV && IncV->getOpcode() == Instruction::BitCast)
-      IncV = dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
-    return IncV == PN;
+    return dyn_cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
   }
-  default:
+}
+
+/// hoistStep - Attempt to hoist a simple IV increment above InsertPos to make
+/// it available to other uses in this loop. Recursively hoist any operands,
+/// until we reach a value that dominates InsertPos.
+bool SCEVExpander::hoistIVInc(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos) {
+  if (SE.DT.dominates(IncV, InsertPos))
+      return true;
+
+  // InsertPos must itself dominate IncV so that IncV's new position satisfies
+  // its existing users.
+  if (isa<PHINode>(InsertPos) ||
+      !SE.DT.dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
+    return false;
+
+  if (!SE.LI.movementPreservesLCSSAForm(IncV, InsertPos))
     return false;
+
+  // Check that the chain of IV operands leading back to Phi can be hoisted.
+  SmallVector<Instruction*, 4> IVIncs;
+  for(;;) {
+    Instruction *Oper = getIVIncOperand(IncV, InsertPos, /*allowScale*/true);
+    if (!Oper)
+      return false;
+    // IncV is safe to hoist.
+    IVIncs.push_back(IncV);
+    IncV = Oper;
+    if (SE.DT.dominates(IncV, InsertPos))
+      break;
+  }
+  for (auto I = IVIncs.rbegin(), E = IVIncs.rend(); I != E; ++I) {
+    (*I)->moveBefore(InsertPos);
   }
+  return true;
+}
+
+/// Determine if this cyclic phi is in a form that would have been generated by
+/// LSR. We don't care if the phi was actually expanded in this pass, as long
+/// as it is in a low-cost form, for example, no implied multiplication. This
+/// should match any patterns generated by getAddRecExprPHILiterally and
+/// expandAddtoGEP.
+bool SCEVExpander::isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV,
+                                           const Loop *L) {
+  for(Instruction *IVOper = IncV;
+      (IVOper = getIVIncOperand(IVOper, L->getLoopPreheader()->getTerminator(),
+                                /*allowScale=*/false));) {
+    if (IVOper == PN)
+      return true;
+  }
+  return false;
 }
 
 /// expandIVInc - Expand an IV increment at Builder's current InsertPos.
@@ -954,6 +994,82 @@ Value *SCEVExpander::expandIVInc(PHINode *PN, Value *StepV, const Loop *L,
   return IncV;
 }
 
+/// \brief Hoist the addrec instruction chain rooted in the loop phi above the
+/// position. This routine assumes that this is possible (has been checked).
+static void hoistBeforePos(DominatorTree *DT, Instruction *InstToHoist,
+                           Instruction *Pos, PHINode *LoopPhi) {
+  do {
+    if (DT->dominates(InstToHoist, Pos))
+      break;
+    // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
+    // down past a potential existing post-inc user.
+    InstToHoist->moveBefore(Pos);
+    Pos = InstToHoist;
+    InstToHoist = cast<Instruction>(InstToHoist->getOperand(0));
+  } while (InstToHoist != LoopPhi);
+}
+
+/// \brief Check whether we can cheaply express the requested SCEV in terms of
+/// the available PHI SCEV by truncation and/or inversion of the step.
+static bool canBeCheaplyTransformed(ScalarEvolution &SE,
+                                    const SCEVAddRecExpr *Phi,
+                                    const SCEVAddRecExpr *Requested,
+                                    bool &InvertStep) {
+  Type *PhiTy = SE.getEffectiveSCEVType(Phi->getType());
+  Type *RequestedTy = SE.getEffectiveSCEVType(Requested->getType());
+
+  if (RequestedTy->getIntegerBitWidth() > PhiTy->getIntegerBitWidth())
+    return false;
+
+  // Try truncate it if necessary.
+  Phi = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getTruncateOrNoop(Phi, RequestedTy));
+  if (!Phi)
+    return false;
+
+  // Check whether truncation will help.
+  if (Phi == Requested) {
+    InvertStep = false;
+    return true;
+  }
+
+  // Check whether inverting will help: {R,+,-1} == R - {0,+,1}.
+  if (SE.getAddExpr(Requested->getStart(),
+                    SE.getNegativeSCEV(Requested)) == Phi) {
+    InvertStep = true;
+    return true;
+  }
+
+  return false;
+}
+
+static bool IsIncrementNSW(ScalarEvolution &SE, const SCEVAddRecExpr *AR) {
+  if (!isa<IntegerType>(AR->getType()))
+    return false;
+
+  unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(AR->getType())->getBitWidth();
+  Type *WideTy = IntegerType::get(AR->getType()->getContext(), BitWidth * 2);
+  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(SE);
+  const SCEV *OpAfterExtend = SE.getAddExpr(SE.getSignExtendExpr(Step, WideTy),
+                                            SE.getSignExtendExpr(AR, WideTy));
+  const SCEV *ExtendAfterOp =
+    SE.getSignExtendExpr(SE.getAddExpr(AR, Step), WideTy);
+  return ExtendAfterOp == OpAfterExtend;
+}
+
+static bool IsIncrementNUW(ScalarEvolution &SE, const SCEVAddRecExpr *AR) {
+  if (!isa<IntegerType>(AR->getType()))
+    return false;
+
+  unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(AR->getType())->getBitWidth();
+  Type *WideTy = IntegerType::get(AR->getType()->getContext(), BitWidth * 2);
+  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(SE);
+  const SCEV *OpAfterExtend = SE.getAddExpr(SE.getZeroExtendExpr(Step, WideTy),
+                                            SE.getZeroExtendExpr(AR, WideTy));
+  const SCEV *ExtendAfterOp =
+    SE.getZeroExtendExpr(SE.getAddExpr(AR, Step), WideTy);
+  return ExtendAfterOp == OpAfterExtend;
+}
+
 /// getAddRecExprPHILiterally - Helper for expandAddRecExprLiterally. Expand
 /// the base addrec, which is the addrec without any non-loop-dominating
 /// values, and return the PHI.
@@ -961,53 +1077,93 @@ PHINode *
 SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
                                         const Loop *L,
                                         Type *ExpandTy,
-                                        Type *IntTy) {
+                                        Type *IntTy,
+                                        Type *&TruncTy,
+                                        bool &InvertStep) {
   assert((!IVIncInsertLoop||IVIncInsertPos) && "Uninitialized insert position");
 
   // Reuse a previously-inserted PHI, if present.
   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
   if (LatchBlock) {
-    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)
+    PHINode *AddRecPhiMatch = nullptr;
+    Instruction *IncV = nullptr;
+    TruncTy = nullptr;
+    InvertStep = false;
+
+    // Only try partially matching scevs that need truncation and/or
+    // step-inversion if we know this loop is outside the current loop.
+    bool TryNonMatchingSCEV =
+        IVIncInsertLoop &&
+        SE.DT.properlyDominates(LatchBlock, IVIncInsertLoop->getHeader());
+
+    for (auto &I : *L->getHeader()) {
+      auto *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
+      if (!PN || !SE.isSCEVable(PN->getType()))
         continue;
 
-      Instruction *IncV =
-        cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
+      const SCEVAddRecExpr *PhiSCEV = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getSCEV(PN));
+      if (!PhiSCEV)
+        continue;
 
+      bool IsMatchingSCEV = PhiSCEV == Normalized;
+      // We only handle truncation and inversion of phi recurrences for the
+      // expanded expression if the expanded expression's loop dominates the
+      // loop we insert to. Check now, so we can bail out early.
+      if (!IsMatchingSCEV && !TryNonMatchingSCEV)
+          continue;
+
+      Instruction *TempIncV =
+          cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
+
+      // Check whether we can reuse this PHI node.
       if (LSRMode) {
-        if (!isExpandedAddRecExprPHI(PN, IncV, L))
+        if (!isExpandedAddRecExprPHI(PN, TempIncV, L))
           continue;
-      }
-      else {
-        if (!isNormalAddRecExprPHI(PN, IncV, L))
+        if (L == IVIncInsertLoop && !hoistIVInc(TempIncV, IVIncInsertPos))
+          continue;
+      } else {
+        if (!isNormalAddRecExprPHI(PN, TempIncV, L))
           continue;
       }
+
+      // Stop if we have found an exact match SCEV.
+      if (IsMatchingSCEV) {
+        IncV = TempIncV;
+        TruncTy = nullptr;
+        InvertStep = false;
+        AddRecPhiMatch = PN;
+        break;
+      }
+
+      // Try whether the phi can be translated into the requested form
+      // (truncated and/or offset by a constant).
+      if ((!TruncTy || InvertStep) &&
+          canBeCheaplyTransformed(SE, PhiSCEV, Normalized, InvertStep)) {
+        // Record the phi node. But don't stop we might find an exact match
+        // later.
+        AddRecPhiMatch = PN;
+        IncV = TempIncV;
+        TruncTy = SE.getEffectiveSCEVType(Normalized->getType());
+      }
+    }
+
+    if (AddRecPhiMatch) {
+      // Potentially, move the increment. We have made sure in
+      // isExpandedAddRecExprPHI or hoistIVInc that this is possible.
+      if (L == IVIncInsertLoop)
+        hoistBeforePos(&SE.DT, IncV, IVIncInsertPos, AddRecPhiMatch);
+
       // Ok, the add recurrence looks usable.
       // Remember this PHI, even in post-inc mode.
-      InsertedValues.insert(PN);
+      InsertedValues.insert(AddRecPhiMatch);
       // Remember the increment.
       rememberInstruction(IncV);
-      if (L == IVIncInsertLoop)
-        do {
-          if (SE.DT->dominates(IncV, IVIncInsertPos))
-            break;
-          // Make sure the increment is where we want it. But don't move it
-          // down past a potential existing post-inc user.
-          IncV->moveBefore(IVIncInsertPos);
-          IVIncInsertPos = IncV;
-          IncV = cast<Instruction>(IncV->getOperand(0));
-        } while (IncV != PN);
-      return PN;
+      return AddRecPhiMatch;
     }
   }
 
   // Save the original insertion point so we can restore it when we're done.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
 
   // Another AddRec may need to be recursively expanded below. For example, if
   // this AddRec is quadratic, the StepV may itself be an AddRec in this
@@ -1020,13 +1176,13 @@ SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
   PostIncLoops.clear();
 
   // Expand code for the start value.
-  Value *StartV = expandCodeFor(Normalized->getStart(), ExpandTy,
-                                L->getHeader()->begin());
+  Value *StartV =
+      expandCodeFor(Normalized->getStart(), ExpandTy, &L->getHeader()->front());
 
   // StartV must be hoisted into L's preheader to dominate the new phi.
   assert(!isa<Instruction>(StartV) ||
-         SE.DT->properlyDominates(cast<Instruction>(StartV)->getParent(),
-                                  L->getHeader()));
+         SE.DT.properlyDominates(cast<Instruction>(StartV)->getParent(),
+                                 L->getHeader()));
 
   // Expand code for the step value. Do this before creating the PHI so that PHI
   // reuse code doesn't see an incomplete PHI.
@@ -1038,7 +1194,13 @@ SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
   if (useSubtract)
     Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
   // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
-  Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
+  Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, &L->getHeader()->front());
+
+  // The no-wrap behavior proved by IsIncrement(NUW|NSW) is only applicable if
+  // we actually do emit an addition.  It does not apply if we emit a
+  // subtraction.
+  bool IncrementIsNUW = !useSubtract && IsIncrementNUW(SE, Normalized);
+  bool IncrementIsNSW = !useSubtract && IsIncrementNSW(SE, Normalized);
 
   // Create the PHI.
   BasicBlock *Header = L->getHeader();
@@ -1066,13 +1228,15 @@ SCEVExpander::getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
     Builder.SetInsertPoint(InsertPos);
     Value *IncV = expandIVInc(PN, StepV, L, ExpandTy, IntTy, useSubtract);
 
+    if (isa<OverflowingBinaryOperator>(IncV)) {
+      if (IncrementIsNUW)
+        cast<BinaryOperator>(IncV)->setHasNoUnsignedWrap();
+      if (IncrementIsNSW)
+        cast<BinaryOperator>(IncV)->setHasNoSignedWrap();
+    }
     PN->addIncoming(IncV, Pred);
   }
 
-  // Restore the original insert point.
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
-
   // After expanding subexpressions, restore the PostIncLoops set so the caller
   // can ensure that IVIncrement dominates the current uses.
   PostIncLoops = SavedPostIncLoops;
@@ -1094,42 +1258,43 @@ Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
   if (PostIncLoops.count(L)) {
     PostIncLoopSet Loops;
     Loops.insert(L);
-    Normalized =
-      cast<SCEVAddRecExpr>(TransformForPostIncUse(Normalize, S, 0, 0,
-                                                  Loops, SE, *SE.DT));
+    Normalized = cast<SCEVAddRecExpr>(TransformForPostIncUse(
+        Normalize, S, nullptr, nullptr, Loops, SE, SE.DT));
   }
 
   // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec start.
   const SCEV *Start = Normalized->getStart();
-  const SCEV *PostLoopOffset = 0;
+  const SCEV *PostLoopOffset = nullptr;
   if (!SE.properlyDominates(Start, L->getHeader())) {
     PostLoopOffset = Start;
     Start = SE.getConstant(Normalized->getType(), 0);
     Normalized = cast<SCEVAddRecExpr>(
       SE.getAddRecExpr(Start, Normalized->getStepRecurrence(SE),
                        Normalized->getLoop(),
-                       // FIXME: Normalized->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                       SCEV::FlagAnyWrap));
+                       Normalized->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
   }
 
   // Strip off any non-loop-dominating component from the addrec step.
   const SCEV *Step = Normalized->getStepRecurrence(SE);
-  const SCEV *PostLoopScale = 0;
+  const SCEV *PostLoopScale = nullptr;
   if (!SE.dominates(Step, L->getHeader())) {
     PostLoopScale = Step;
     Step = SE.getConstant(Normalized->getType(), 1);
     Normalized =
-      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(Start, Step,
-                                            Normalized->getLoop(),
-                                            // FIXME: Normalized
-                                            // ->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                            SCEV::FlagAnyWrap));
+      cast<SCEVAddRecExpr>(SE.getAddRecExpr(
+                             Start, Step, Normalized->getLoop(),
+                             Normalized->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
   }
 
   // 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.
   Type *ExpandTy = PostLoopScale ? IntTy : STy;
-  PHINode *PN = getAddRecExprPHILiterally(Normalized, L, ExpandTy, IntTy);
+  // In some cases, we decide to reuse an existing phi node but need to truncate
+  // it and/or invert the step.
+  Type *TruncTy = nullptr;
+  bool InvertStep = false;
+  PHINode *PN = getAddRecExprPHILiterally(Normalized, L, ExpandTy, IntTy,
+                                          TruncTy, InvertStep);
 
   // Accommodate post-inc mode, if necessary.
   Value *Result;
@@ -1144,9 +1309,9 @@ Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
     // For an expansion to use the postinc form, the client must call
     // expandCodeFor with an InsertPoint that is either outside the PostIncLoop
     // or dominated by IVIncInsertPos.
-    if (isa<Instruction>(Result)
-        && !SE.DT->dominates(cast<Instruction>(Result),
-                             Builder.GetInsertPoint())) {
+    if (isa<Instruction>(Result) &&
+        !SE.DT.dominates(cast<Instruction>(Result),
+                         &*Builder.GetInsertPoint())) {
       // The induction variable's postinc expansion does not dominate this use.
       // IVUsers tries to prevent this case, so it is rare. However, it can
       // happen when an IVUser outside the loop is not dominated by the latch
@@ -1160,19 +1325,39 @@ Value *SCEVExpander::expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *S) {
         !ExpandTy->isPointerTy() && Step->isNonConstantNegative();
       if (useSubtract)
         Step = SE.getNegativeSCEV(Step);
-      // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
-      BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-      BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
-      Value *StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, L->getHeader()->begin());
-      // Restore the insertion point to the place where the caller has
-      // determined dominates all uses.
-      restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+      Value *StepV;
+      {
+        // Expand the step somewhere that dominates the loop header.
+        BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
+        StepV = expandCodeFor(Step, IntTy, &L->getHeader()->front());
+      }
       Result = expandIVInc(PN, StepV, L, ExpandTy, IntTy, useSubtract);
     }
   }
 
+  // We have decided to reuse an induction variable of a dominating loop. Apply
+  // truncation and/or invertion of the step.
+  if (TruncTy) {
+    Type *ResTy = Result->getType();
+    // Normalize the result type.
+    if (ResTy != SE.getEffectiveSCEVType(ResTy))
+      Result = InsertNoopCastOfTo(Result, SE.getEffectiveSCEVType(ResTy));
+    // Truncate the result.
+    if (TruncTy != Result->getType()) {
+      Result = Builder.CreateTrunc(Result, TruncTy);
+      rememberInstruction(Result);
+    }
+    // Invert the result.
+    if (InvertStep) {
+      Result = Builder.CreateSub(expandCodeFor(Normalized->getStart(), TruncTy),
+                                 Result);
+      rememberInstruction(Result);
+    }
+  }
+
   // Re-apply any non-loop-dominating scale.
   if (PostLoopScale) {
+    assert(S->isAffine() && "Can't linearly scale non-affine recurrences.");
     Result = InsertNoopCastOfTo(Result, IntTy);
     Result = Builder.CreateMul(Result,
                                expandCodeFor(PostLoopScale, IntTy));
@@ -1202,7 +1387,7 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
   const Loop *L = S->getLoop();
 
   // First check for an existing canonical IV in a suitable type.
-  PHINode *CanonicalIV = 0;
+  PHINode *CanonicalIV = nullptr;
   if (PHINode *PN = L->getCanonicalInductionVariable())
     if (SE.getTypeSizeInBits(PN->getType()) >= SE.getTypeSizeInBits(Ty))
       CanonicalIV = PN;
@@ -1216,18 +1401,11 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
     for (unsigned i = 0, e = S->getNumOperands(); i != e; ++i)
       NewOps[i] = SE.getAnyExtendExpr(S->op_begin()[i], CanonicalIV->getType());
     Value *V = expand(SE.getAddRecExpr(NewOps, S->getLoop(),
-                                       // FIXME: S->getNoWrapFlags(FlagNW)
-                                       SCEV::FlagAnyWrap));
-    BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-    BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+                                       S->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)));
     BasicBlock::iterator NewInsertPt =
-      llvm::next(BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(V)));
-    while (isa<PHINode>(NewInsertPt) || isa<DbgInfoIntrinsic>(NewInsertPt) ||
-           isa<LandingPadInst>(NewInsertPt))
-      ++NewInsertPt;
-    V = expandCodeFor(SE.getTruncateExpr(SE.getUnknown(V), Ty), 0,
-                      NewInsertPt);
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+        findInsertPointAfter(cast<Instruction>(V), Builder.GetInsertBlock());
+    V = expandCodeFor(SE.getTruncateExpr(SE.getUnknown(V), Ty), nullptr,
+                      &*NewInsertPt);
     return V;
   }
 
@@ -1235,8 +1413,8 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
   if (!S->getStart()->isZero()) {
     SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(S->op_begin(), S->op_end());
     NewOps[0] = SE.getConstant(Ty, 0);
-    // FIXME: can use S->getNoWrapFlags()
-    const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L, SCEV::FlagAnyWrap);
+    const SCEV *Rest = SE.getAddRecExpr(NewOps, L,
+                                        S->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW));
 
     // Turn things like ptrtoint+arithmetic+inttoptr into GEP. See the
     // comments on expandAddToGEP for details.
@@ -1268,12 +1446,20 @@ Value *SCEVExpander::visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S) {
     BasicBlock *Header = L->getHeader();
     pred_iterator HPB = pred_begin(Header), HPE = pred_end(Header);
     CanonicalIV = PHINode::Create(Ty, std::distance(HPB, HPE), "indvar",
-                                  Header->begin());
+                                  &Header->front());
     rememberInstruction(CanonicalIV);
 
+    SmallSet<BasicBlock *, 4> PredSeen;
     Constant *One = ConstantInt::get(Ty, 1);
     for (pred_iterator HPI = HPB; HPI != HPE; ++HPI) {
       BasicBlock *HP = *HPI;
+      if (!PredSeen.insert(HP).second) {
+        // There must be an incoming value for each predecessor, even the
+        // duplicates!
+        CanonicalIV->addIncoming(CanonicalIV->getIncomingValueForBlock(HP), HP);
+        continue;
+      }
+
       if (L->contains(HP)) {
         // Insert a unit add instruction right before the terminator
         // corresponding to the back-edge.
@@ -1404,11 +1590,9 @@ Value *SCEVExpander::visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S) {
 }
 
 Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty,
-                                   Instruction *I) {
-  BasicBlock::iterator IP = I;
-  while (isInsertedInstruction(IP) || isa<DbgInfoIntrinsic>(IP))
-    ++IP;
-  Builder.SetInsertPoint(IP->getParent(), IP);
+                                   Instruction *IP) {
+  assert(IP);
+  Builder.SetInsertPoint(IP);
   return expandCodeFor(SH, Ty);
 }
 
@@ -1426,8 +1610,8 @@ Value *SCEVExpander::expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty) {
 Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *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()); ;
+  Instruction *InsertPt = &*Builder.GetInsertPoint();
+  for (Loop *L = SE.LI.getLoopFor(Builder.GetInsertBlock());;
        L = L->getParentLoop())
     if (SE.isLoopInvariant(S, L)) {
       if (!L) break;
@@ -1437,29 +1621,29 @@ Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
         // LSR sets the insertion point for AddRec start/step values to the
         // block start to simplify value reuse, even though it's an invalid
         // position. SCEVExpander must correct for this in all cases.
-        InsertPt = L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
+        InsertPt = &*L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
       }
     } 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 && SE.hasComputableLoopEvolution(S, L) && !PostIncLoops.count(L))
-        InsertPt = L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
-      while (isInsertedInstruction(InsertPt) || isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPt))
-        InsertPt = llvm::next(BasicBlock::iterator(InsertPt));
+        InsertPt = &*L->getHeader()->getFirstInsertionPt();
+      while (InsertPt != Builder.GetInsertPoint()
+             && (isInsertedInstruction(InsertPt)
+                 || isa<DbgInfoIntrinsic>(InsertPt))) {
+        InsertPt = &*std::next(InsertPt->getIterator());
+      }
       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));
+  auto 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);
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
+  Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
 
   // Expand the expression into instructions.
   Value *V = visit(S);
@@ -1468,11 +1652,9 @@ Value *SCEVExpander::expand(const SCEV *S) {
   //
   // This is independent of PostIncLoops. The mapped value simply materializes
   // the expression at this insertion point. If the mapped value happened to be
-  // a postinc expansion, it could be reused by a non postinc user, but only if
+  // a postinc expansion, it could be reused by a non-postinc user, but only if
   // its insertion point was already at the head of the loop.
   InsertedExpressions[std::make_pair(S, InsertPt)] = V;
-
-  restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
   return V;
 }
 
@@ -1481,24 +1663,6 @@ void SCEVExpander::rememberInstruction(Value *I) {
     InsertedPostIncValues.insert(I);
   else
     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) ||
-                        isa<DbgInfoIntrinsic>(It));
-    Builder.SetInsertPoint(Builder.GetInsertBlock(), It);
-  }
-}
-
-void SCEVExpander::restoreInsertPoint(BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator I) {
-  // If we acquired more instructions since the old insert point was saved,
-  // advance past them.
-  while (isInsertedInstruction(I) || isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) ++I;
-
-  Builder.SetInsertPoint(BB, I);
 }
 
 /// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
@@ -1516,60 +1680,13 @@ SCEVExpander::getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L,
                                    SE.getConstant(Ty, 1), L, SCEV::FlagAnyWrap);
 
   // Emit code for it.
-  BasicBlock *SaveInsertBB = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock::iterator SaveInsertPt = Builder.GetInsertPoint();
-  PHINode *V = cast<PHINode>(expandCodeFor(H, 0, L->getHeader()->begin()));
-  if (SaveInsertBB)
-    restoreInsertPoint(SaveInsertBB, SaveInsertPt);
+  BuilderType::InsertPointGuard Guard(Builder);
+  PHINode *V =
+      cast<PHINode>(expandCodeFor(H, nullptr, &L->getHeader()->front()));
 
   return V;
 }
 
-/// hoistStep - Attempt to hoist an IV increment above a potential use.
-///
-/// To successfully hoist, two criteria must be met:
-/// - IncV operands dominate InsertPos and
-/// - InsertPos dominates IncV
-///
-/// Meeting the second condition means that we don't need to check all of IncV's
-/// existing uses (it's moving up in the domtree).
-///
-/// This does not yet recursively hoist the operands, although that would
-/// not be difficult.
-///
-/// This does not require a SCEVExpander instance and could be replaced by a
-/// general code-insertion helper.
-bool SCEVExpander::hoistStep(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos,
-                             const DominatorTree *DT) {
-  if (DT->dominates(IncV, InsertPos))
-    return true;
-
-  if (!DT->dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
-    return false;
-
-  if (IncV->mayHaveSideEffects())
-    return false;
-
-  // Attempt to hoist IncV
-  for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin(), OE = IncV->op_end();
-       OI != OE; ++OI) {
-    Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI);
-    if (OInst && (OInst == InsertPos || !DT->dominates(OInst, InsertPos)))
-      return false;
-  }
-  IncV->moveBefore(InsertPos);
-  return true;
-}
-
-/// Sort values by integer width for replaceCongruentIVs.
-static bool width_descending(Value *lhs, Value *rhs) {
-  // Put pointers at the back and make sure pointer < pointer = false.
-  if (!lhs->getType()->isIntegerTy() || !rhs->getType()->isIntegerTy())
-    return rhs->getType()->isIntegerTy() && !lhs->getType()->isIntegerTy();
-  return rhs->getType()->getPrimitiveSizeInBits()
-    < lhs->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
-}
-
 /// replaceCongruentIVs - Check for congruent phis in this loop header and
 /// replace them with their most canonical representative. Return the number of
 /// phis eliminated.
@@ -1578,23 +1695,53 @@ static bool width_descending(Value *lhs, Value *rhs) {
 /// the same context that SCEVExpander is used.
 unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
                                            SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
-                                           const TargetLowering *TLI) {
+                                           const TargetTransformInfo *TTI) {
   // Find integer phis in order of increasing width.
   SmallVector<PHINode*, 8> Phis;
-  for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
-       PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
-    Phis.push_back(Phi);
+  for (auto &I : *L->getHeader()) {
+    if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(&I))
+      Phis.push_back(PN);
+    else
+      break;
   }
-  if (TLI)
-    std::sort(Phis.begin(), Phis.end(), width_descending);
+
+  if (TTI)
+    std::sort(Phis.begin(), Phis.end(), [](Value *LHS, Value *RHS) {
+      // Put pointers at the back and make sure pointer < pointer = false.
+      if (!LHS->getType()->isIntegerTy() || !RHS->getType()->isIntegerTy())
+        return RHS->getType()->isIntegerTy() && !LHS->getType()->isIntegerTy();
+      return RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
+             LHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+    });
 
   unsigned NumElim = 0;
   DenseMap<const SCEV *, PHINode *> ExprToIVMap;
-  // Process phis from wide to narrow. Mapping wide phis to the their truncation
+  // Process phis from wide to narrow. Map wide phis to their truncation
   // so narrow phis can reuse them.
-  for (SmallVectorImpl<PHINode*>::const_iterator PIter = Phis.begin(),
-         PEnd = Phis.end(); PIter != PEnd; ++PIter) {
-    PHINode *Phi = *PIter;
+  for (PHINode *Phi : Phis) {
+    auto SimplifyPHINode = [&](PHINode *PN) -> Value * {
+      if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL, &SE.TLI, &SE.DT, &SE.AC))
+        return V;
+      if (!SE.isSCEVable(PN->getType()))
+        return nullptr;
+      auto *Const = dyn_cast<SCEVConstant>(SE.getSCEV(PN));
+      if (!Const)
+        return nullptr;
+      return Const->getValue();
+    };
+
+    // Fold constant phis. They may be congruent to other constant phis and
+    // would confuse the logic below that expects proper IVs.
+    if (Value *V = SimplifyPHINode(Phi)) {
+      if (V->getType() != Phi->getType())
+        continue;
+      Phi->replaceAllUsesWith(V);
+      DeadInsts.emplace_back(Phi);
+      ++NumElim;
+      DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
+                      << "INDVARS: Eliminated constant iv: " << *Phi << '\n');
+      continue;
+    }
 
     if (!SE.isSCEVable(Phi->getType()))
       continue;
@@ -1602,8 +1749,8 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
     PHINode *&OrigPhiRef = ExprToIVMap[SE.getSCEV(Phi)];
     if (!OrigPhiRef) {
       OrigPhiRef = Phi;
-      if (Phi->getType()->isIntegerTy() && TLI
-          && TLI->isTruncateFree(Phi->getType(), Phis.back()->getType())) {
+      if (Phi->getType()->isIntegerTy() && TTI
+          && TTI->isTruncateFree(Phi->getType(), Phis.back()->getType())) {
         // This phi can be freely truncated to the narrowest phi type. Map the
         // truncated expression to it so it will be reused for narrow types.
         const SCEV *TruncExpr =
@@ -1625,10 +1772,13 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
         cast<Instruction>(Phi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
 
       // If this phi has the same width but is more canonical, replace the
-      // original with it.
+      // original with it. As part of the "more canonical" determination,
+      // respect a prior decision to use an IV chain.
       if (OrigPhiRef->getType() == Phi->getType()
-          && !isExpandedAddRecExprPHI(OrigPhiRef, OrigInc, L)
-          && isExpandedAddRecExprPHI(Phi, IsomorphicInc, L)) {
+          && !(ChainedPhis.count(Phi)
+               || isExpandedAddRecExprPHI(OrigPhiRef, OrigInc, L))
+          && (ChainedPhis.count(Phi)
+              || isExpandedAddRecExprPHI(Phi, IsomorphicInc, L))) {
         std::swap(OrigPhiRef, Phi);
         std::swap(OrigInc, IsomorphicInc);
       }
@@ -1642,19 +1792,26 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
                                                    IsomorphicInc->getType());
       if (OrigInc != IsomorphicInc
           && TruncExpr == SE.getSCEV(IsomorphicInc)
-          && hoistStep(OrigInc, IsomorphicInc, DT)) {
+          && ((isa<PHINode>(OrigInc) && isa<PHINode>(IsomorphicInc))
+              || hoistIVInc(OrigInc, IsomorphicInc))) {
         DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
                         << "INDVARS: Eliminated congruent iv.inc: "
                         << *IsomorphicInc << '\n');
         Value *NewInc = OrigInc;
         if (OrigInc->getType() != IsomorphicInc->getType()) {
-          IRBuilder<> Builder(OrigInc->getNextNode());
+          Instruction *IP = nullptr;
+          if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(OrigInc))
+            IP = &*PN->getParent()->getFirstInsertionPt();
+          else
+            IP = OrigInc->getNextNode();
+
+          IRBuilder<> Builder(IP);
           Builder.SetCurrentDebugLocation(IsomorphicInc->getDebugLoc());
           NewInc = Builder.
             CreateTruncOrBitCast(OrigInc, IsomorphicInc->getType(), IVName);
         }
         IsomorphicInc->replaceAllUsesWith(NewInc);
-        DeadInsts.push_back(IsomorphicInc);
+        DeadInsts.emplace_back(IsomorphicInc);
       }
     }
     DEBUG_WITH_TYPE(DebugType, dbgs()
@@ -1662,12 +1819,215 @@ unsigned SCEVExpander::replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
     ++NumElim;
     Value *NewIV = OrigPhiRef;
     if (OrigPhiRef->getType() != Phi->getType()) {
-      IRBuilder<> Builder(L->getHeader()->getFirstInsertionPt());
+      IRBuilder<> Builder(&*L->getHeader()->getFirstInsertionPt());
       Builder.SetCurrentDebugLocation(Phi->getDebugLoc());
       NewIV = Builder.CreateTruncOrBitCast(OrigPhiRef, Phi->getType(), IVName);
     }
     Phi->replaceAllUsesWith(NewIV);
-    DeadInsts.push_back(Phi);
+    DeadInsts.emplace_back(Phi);
   }
   return NumElim;
 }
+
+Value *SCEVExpander::findExistingExpansion(const SCEV *S,
+                                           const Instruction *At, Loop *L) {
+  using namespace llvm::PatternMatch;
+
+  SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
+  L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+
+  // Look for suitable value in simple conditions at the loop exits.
+  for (BasicBlock *BB : ExitingBlocks) {
+    ICmpInst::Predicate Pred;
+    Instruction *LHS, *RHS;
+    BasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
+
+    if (!match(BB->getTerminator(),
+               m_Br(m_ICmp(Pred, m_Instruction(LHS), m_Instruction(RHS)),
+                    TrueBB, FalseBB)))
+      continue;
+
+    if (SE.getSCEV(LHS) == S && SE.DT.dominates(LHS, At))
+      return LHS;
+
+    if (SE.getSCEV(RHS) == S && SE.DT.dominates(RHS, At))
+      return RHS;
+  }
+
+  // There is potential to make this significantly smarter, but this simple
+  // heuristic already gets some interesting cases.
+
+  // Can not find suitable value.
+  return nullptr;
+}
+
+bool SCEVExpander::isHighCostExpansionHelper(
+    const SCEV *S, Loop *L, const Instruction *At,
+    SmallPtrSetImpl<const SCEV *> &Processed) {
+
+  // If we can find an existing value for this scev avaliable at the point "At"
+  // then consider the expression cheap.
+  if (At && findExistingExpansion(S, At, L) != nullptr)
+    return false;
+
+  // Zero/One operand expressions
+  switch (S->getSCEVType()) {
+  case scUnknown:
+  case scConstant:
+    return false;
+  case scTruncate:
+    return isHighCostExpansionHelper(cast<SCEVTruncateExpr>(S)->getOperand(),
+                                     L, At, Processed);
+  case scZeroExtend:
+    return isHighCostExpansionHelper(cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)->getOperand(),
+                                     L, At, Processed);
+  case scSignExtend:
+    return isHighCostExpansionHelper(cast<SCEVSignExtendExpr>(S)->getOperand(),
+                                     L, At, Processed);
+  }
+
+  if (!Processed.insert(S).second)
+    return false;
+
+  if (auto *UDivExpr = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
+    // If the divisor is a power of two and the SCEV type fits in a native
+    // integer, consider the division cheap irrespective of whether it occurs in
+    // the user code since it can be lowered into a right shift.
+    if (auto *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(UDivExpr->getRHS()))
+      if (SC->getValue()->getValue().isPowerOf2()) {
+        const DataLayout &DL =
+            L->getHeader()->getParent()->getParent()->getDataLayout();
+        unsigned Width = cast<IntegerType>(UDivExpr->getType())->getBitWidth();
+        return DL.isIllegalInteger(Width);
+      }
+
+    // UDivExpr is very likely a UDiv that ScalarEvolution's HowFarToZero or
+    // HowManyLessThans produced to compute a precise expression, rather than a
+    // UDiv from the user's code. If we can't find a UDiv in the code with some
+    // simple searching, assume the former consider UDivExpr expensive to
+    // compute.
+    BasicBlock *ExitingBB = L->getExitingBlock();
+    if (!ExitingBB)
+      return true;
+
+    // At the beginning of this function we already tried to find existing value
+    // for plain 'S'. Now try to lookup 'S + 1' since it is common pattern
+    // involving division. This is just a simple search heuristic.
+    if (!At)
+      At = &ExitingBB->back();
+    if (!findExistingExpansion(
+            SE.getAddExpr(S, SE.getConstant(S->getType(), 1)), At, L))
+      return true;
+  }
+
+  // HowManyLessThans uses a Max expression whenever the loop is not guarded by
+  // the exit condition.
+  if (isa<SCEVSMaxExpr>(S) || isa<SCEVUMaxExpr>(S))
+    return true;
+
+  // Recurse past nary expressions, which commonly occur in the
+  // BackedgeTakenCount. They may already exist in program code, and if not,
+  // they are not too expensive rematerialize.
+  if (const SCEVNAryExpr *NAry = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(S)) {
+    for (auto *Op : NAry->operands())
+      if (isHighCostExpansionHelper(Op, L, At, Processed))
+        return true;
+  }
+
+  // If we haven't recognized an expensive SCEV pattern, assume it's an
+  // expression produced by program code.
+  return false;
+}
+
+Value *SCEVExpander::expandCodeForPredicate(const SCEVPredicate *Pred,
+                                            Instruction *IP) {
+  assert(IP);
+  switch (Pred->getKind()) {
+  case SCEVPredicate::P_Union:
+    return expandUnionPredicate(cast<SCEVUnionPredicate>(Pred), IP);
+  case SCEVPredicate::P_Equal:
+    return expandEqualPredicate(cast<SCEVEqualPredicate>(Pred), IP);
+  }
+  llvm_unreachable("Unknown SCEV predicate type");
+}
+
+Value *SCEVExpander::expandEqualPredicate(const SCEVEqualPredicate *Pred,
+                                          Instruction *IP) {
+  Value *Expr0 = expandCodeFor(Pred->getLHS(), Pred->getLHS()->getType(), IP);
+  Value *Expr1 = expandCodeFor(Pred->getRHS(), Pred->getRHS()->getType(), IP);
+
+  Builder.SetInsertPoint(IP);
+  auto *I = Builder.CreateICmpNE(Expr0, Expr1, "ident.check");
+  return I;
+}
+
+Value *SCEVExpander::expandUnionPredicate(const SCEVUnionPredicate *Union,
+                                          Instruction *IP) {
+  auto *BoolType = IntegerType::get(IP->getContext(), 1);
+  Value *Check = ConstantInt::getNullValue(BoolType);
+
+  // Loop over all checks in this set.
+  for (auto Pred : Union->getPredicates()) {
+    auto *NextCheck = expandCodeForPredicate(Pred, IP);
+    Builder.SetInsertPoint(IP);
+    Check = Builder.CreateOr(Check, NextCheck);
+  }
+
+  return Check;
+}
+
+namespace {
+// Search for a SCEV subexpression that is not safe to expand.  Any expression
+// that may expand to a !isSafeToSpeculativelyExecute value is unsafe, namely
+// UDiv expressions. We don't know if the UDiv is derived from an IR divide
+// instruction, but the important thing is that we prove the denominator is
+// nonzero before expansion.
+//
+// IVUsers already checks that IV-derived expressions are safe. So this check is
+// only needed when the expression includes some subexpression that is not IV
+// derived.
+//
+// Currently, we only allow division by a nonzero constant here. If this is
+// inadequate, we could easily allow division by SCEVUnknown by using
+// ValueTracking to check isKnownNonZero().
+//
+// We cannot generally expand recurrences unless the step dominates the loop
+// header. The expander handles the special case of affine recurrences by
+// scaling the recurrence outside the loop, but this technique isn't generally
+// applicable. Expanding a nested recurrence outside a loop requires computing
+// binomial coefficients. This could be done, but the recurrence has to be in a
+// perfectly reduced form, which can't be guaranteed.
+struct SCEVFindUnsafe {
+  ScalarEvolution &SE;
+  bool IsUnsafe;
+
+  SCEVFindUnsafe(ScalarEvolution &se): SE(se), IsUnsafe(false) {}
+
+  bool follow(const SCEV *S) {
+    if (const SCEVUDivExpr *D = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
+      const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(D->getRHS());
+      if (!SC || SC->getValue()->isZero()) {
+        IsUnsafe = true;
+        return false;
+      }
+    }
+    if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
+      const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(SE);
+      if (!AR->isAffine() && !SE.dominates(Step, AR->getLoop()->getHeader())) {
+        IsUnsafe = true;
+        return false;
+      }
+    }
+    return true;
+  }
+  bool isDone() const { return IsUnsafe; }
+};
+}
+
+namespace llvm {
+bool isSafeToExpand(const SCEV *S, ScalarEvolution &SE) {
+  SCEVFindUnsafe Search(SE);
+  visitAll(S, Search);
+  return !Search.IsUnsafe;
+}
+}