Revert r110396 to fix buildbots.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / IndVarSimplify.cpp
index 07c7d0071fb6b95df9a9bd06507aad6b8c4b6aaf..13c6a972602f27540b2d0be1bd7e6efb70389016 100644 (file)
 //      which starts at zero and steps by one.
 //   2. The canonical induction variable is guaranteed to be the first PHI node
 //      in the loop header block.
-//   3. Any pointer arithmetic recurrences are raised to use array subscripts.
+//   3. The canonical induction variable is guaranteed to be in a wide enough
+//      type so that IV expressions need not be (directly) zero-extended or
+//      sign-extended.
+//   4. Any pointer arithmetic recurrences are raised to use array subscripts.
 //
 // If the trip count of a loop is computable, this pass also makes the following
 // changes:
@@ -40,6 +43,8 @@
 #include "llvm/BasicBlock.h"
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
-#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
@@ -63,57 +68,57 @@ STATISTIC(NumReplaced, "Number of exit values replaced");
 STATISTIC(NumLFTR    , "Number of loop exit tests replaced");
 
 namespace {
-  class VISIBILITY_HIDDEN IndVarSimplify : public LoopPass {
+  class IndVarSimplify : public LoopPass {
     IVUsers         *IU;
     LoopInfo        *LI;
     ScalarEvolution *SE;
+    DominatorTree   *DT;
     bool Changed;
   public:
 
-   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-   IndVarSimplify() : LoopPass(&ID) {}
-
-   virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
-
-   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-     AU.addRequired<DominatorTree>();
-     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
-     AU.addRequiredID(LCSSAID);
-     AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
-     AU.addRequired<LoopInfo>();
-     AU.addRequired<IVUsers>();
-     AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
-     AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
-     AU.addPreserved<IVUsers>();
-     AU.addPreservedID(LCSSAID);
-     AU.setPreservesCFG();
-   }
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    IndVarSimplify() : LoopPass(&ID) {}
+
+    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
+
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.addRequired<DominatorTree>();
+      AU.addRequired<LoopInfo>();
+      AU.addRequired<ScalarEvolution>();
+      AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
+      AU.addRequiredID(LCSSAID);
+      AU.addRequired<IVUsers>();
+      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
+      AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
+      AU.addPreservedID(LCSSAID);
+      AU.addPreserved<IVUsers>();
+      AU.setPreservesCFG();
+    }
 
   private:
 
+    void EliminateIVComparisons();
+    void EliminateIVRemainders();
     void RewriteNonIntegerIVs(Loop *L);
 
-    ICmpInst *LinearFunctionTestReplace(Loop *L, SCEVHandle BackedgeTakenCount,
-                                   Value *IndVar,
+    ICmpInst *LinearFunctionTestReplace(Loop *L, const SCEV *BackedgeTakenCount,
+                                   PHINode *IndVar,
                                    BasicBlock *ExitingBlock,
                                    BranchInst *BI,
                                    SCEVExpander &Rewriter);
-    void RewriteLoopExitValues(Loop *L, const SCEV *BackedgeTakenCount);
+    void RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
 
-    void RewriteIVExpressions(Loop *L, const Type *LargestType,
-                              SCEVExpander &Rewriter);
+    void RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
 
-    void SinkUnusedInvariants(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
-
-    void FixUsesBeforeDefs(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
+    void SinkUnusedInvariants(Loop *L);
 
     void HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH);
   };
 }
 
 char IndVarSimplify::ID = 0;
-static RegisterPass<IndVarSimplify>
-X("indvars", "Canonicalize Induction Variables");
+INITIALIZE_PASS(IndVarSimplify, "indvars",
+                "Canonicalize Induction Variables", false, false);
 
 Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
   return new IndVarSimplify();
@@ -125,26 +130,44 @@ Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
 /// SCEV analysis can determine a loop-invariant trip count of the loop, which
 /// is actually a much broader range than just linear tests.
 ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
-                                   SCEVHandle BackedgeTakenCount,
-                                   Value *IndVar,
+                                   const SCEV *BackedgeTakenCount,
+                                   PHINode *IndVar,
                                    BasicBlock *ExitingBlock,
                                    BranchInst *BI,
                                    SCEVExpander &Rewriter) {
+  // Special case: If the backedge-taken count is a UDiv, it's very likely a
+  // UDiv that ScalarEvolution produced in order 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 and forego
+  // rewriting the loop.
+  if (isa<SCEVUDivExpr>(BackedgeTakenCount)) {
+    ICmpInst *OrigCond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
+    if (!OrigCond) return 0;
+    const SCEV *R = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(1));
+    R = SE->getMinusSCEV(R, SE->getConstant(R->getType(), 1));
+    if (R != BackedgeTakenCount) {
+      const SCEV *L = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(0));
+      L = SE->getMinusSCEV(L, SE->getConstant(L->getType(), 1));
+      if (L != BackedgeTakenCount)
+        return 0;
+    }
+  }
+
   // If the exiting block is not the same as the backedge block, we must compare
   // against the preincremented value, otherwise we prefer to compare against
   // the post-incremented value.
   Value *CmpIndVar;
-  SCEVHandle RHS = BackedgeTakenCount;
+  const SCEV *RHS = BackedgeTakenCount;
   if (ExitingBlock == L->getLoopLatch()) {
     // Add one to the "backedge-taken" count to get the trip count.
     // If this addition may overflow, we have to be more pessimistic and
     // cast the induction variable before doing the add.
-    SCEVHandle Zero = SE->getIntegerSCEV(0, BackedgeTakenCount->getType());
-    SCEVHandle N =
+    const SCEV *Zero = SE->getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 0);
+    const SCEV *N =
       SE->getAddExpr(BackedgeTakenCount,
-                     SE->getIntegerSCEV(1, BackedgeTakenCount->getType()));
+                     SE->getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 1));
     if ((isa<SCEVConstant>(N) && !N->isZero()) ||
-        SE->isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
+        SE->isLoopEntryGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
       // No overflow. Cast the sum.
       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(N, IndVar->getType());
     } else {
@@ -152,13 +175,13 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
                                         IndVar->getType());
       RHS = SE->getAddExpr(RHS,
-                           SE->getIntegerSCEV(1, IndVar->getType()));
+                           SE->getConstant(IndVar->getType(), 1));
     }
 
     // The BackedgeTaken expression contains the number of times that the
     // backedge branches to the loop header.  This is one less than the
     // number of times the loop executes, so use the incremented indvar.
-    CmpIndVar = L->getCanonicalInductionVariableIncrement();
+    CmpIndVar = IndVar->getIncomingValueForBlock(ExitingBlock);
   } else {
     // We have to use the preincremented value...
     RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
@@ -166,10 +189,10 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
     CmpIndVar = IndVar;
   }
 
-  // Expand the code for the iteration count into the preheader of the loop.
-  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
-  Value *ExitCnt = Rewriter.expandCodeFor(RHS, CmpIndVar->getType(),
-                                          Preheader->getTerminator());
+  // Expand the code for the iteration count.
+  assert(RHS->isLoopInvariant(L) &&
+         "Computed iteration count is not loop invariant!");
+  Value *ExitCnt = Rewriter.expandCodeFor(RHS, IndVar->getType(), BI);
 
   // Insert a new icmp_ne or icmp_eq instruction before the branch.
   ICmpInst::Predicate Opcode;
@@ -178,15 +201,15 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
   else
     Opcode = ICmpInst::ICMP_EQ;
 
-  DOUT << "INDVARS: Rewriting loop exit condition to:\n"
-       << "      LHS:" << *CmpIndVar // includes a newline
-       << "       op:\t"
-       << (Opcode == ICmpInst::ICMP_NE ? "!=" : "==") << "\n"
-       << "      RHS:\t" << *RHS << "\n";
+  DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewriting loop exit condition to:\n"
+               << "      LHS:" << *CmpIndVar << '\n'
+               << "       op:\t"
+               << (Opcode == ICmpInst::ICMP_NE ? "!=" : "==") << "\n"
+               << "      RHS:\t" << *RHS << "\n");
 
-  ICmpInst *Cond = new ICmpInst(Opcode, CmpIndVar, ExitCnt, "exitcond", BI);
+  ICmpInst *Cond = new ICmpInst(BI, Opcode, CmpIndVar, ExitCnt, "exitcond");
 
-  Instruction *OrigCond = cast<Instruction>(BI->getCondition());
+  Value *OrigCond = BI->getCondition();
   // It's tempting to use replaceAllUsesWith here to fully replace the old
   // comparison, but that's not immediately safe, since users of the old
   // comparison may not be dominated by the new comparison. Instead, just
@@ -211,28 +234,12 @@ ICmpInst *IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
 /// able to brute-force evaluate arbitrary instructions as long as they have
 /// constant operands at the beginning of the loop.
 void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L,
-                                           const SCEV *BackedgeTakenCount) {
+                                           SCEVExpander &Rewriter) {
   // Verify the input to the pass in already in LCSSA form.
-  assert(L->isLCSSAForm());
-
-  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
-
-  // Scan all of the instructions in the loop, looking at those that have
-  // extra-loop users and which are recurrences.
-  SCEVExpander Rewriter(*SE);
+  assert(L->isLCSSAForm(*DT));
 
-  // We insert the code into the preheader of the loop if the loop contains
-  // multiple exit blocks, or in the exit block if there is exactly one.
-  BasicBlock *BlockToInsertInto;
   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
-  if (ExitBlocks.size() == 1)
-    BlockToInsertInto = ExitBlocks[0];
-  else
-    BlockToInsertInto = Preheader;
-  BasicBlock::iterator InsertPt = BlockToInsertInto->getFirstNonPHI();
-
-  std::map<Instruction*, Value*> ExitValues;
 
   // Find all values that are computed inside the loop, but used outside of it.
   // Because of LCSSA, these values will only occur in LCSSA PHI Nodes.  Scan
@@ -250,16 +257,26 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L,
     // Iterate over all of the PHI nodes.
     BasicBlock::iterator BBI = ExitBB->begin();
     while ((PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++))) {
+      if (PN->use_empty())
+        continue; // dead use, don't replace it
+
+      // SCEV only supports integer expressions for now.
+      if (!PN->getType()->isIntegerTy() && !PN->getType()->isPointerTy())
+        continue;
+
+      // It's necessary to tell ScalarEvolution about this explicitly so that
+      // it can walk the def-use list and forget all SCEVs, as it may not be
+      // watching the PHI itself. Once the new exit value is in place, there
+      // may not be a def-use connection between the loop and every instruction
+      // which got a SCEVAddRecExpr for that loop.
+      SE->forgetValue(PN);
 
       // Iterate over all of the values in all the PHI nodes.
       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
         // If the value being merged in is not integer or is not defined
         // in the loop, skip it.
         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
-        if (!isa<Instruction>(InVal) ||
-            // SCEV only supports integer expressions for now.
-            (!isa<IntegerType>(InVal->getType()) &&
-             !isa<PointerType>(InVal->getType())))
+        if (!isa<Instruction>(InVal))
           continue;
 
         // If this pred is for a subloop, not L itself, skip it.
@@ -268,48 +285,52 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L,
 
         // Check that InVal is defined in the loop.
         Instruction *Inst = cast<Instruction>(InVal);
-        if (!L->contains(Inst->getParent()))
+        if (!L->contains(Inst))
           continue;
 
         // Okay, this instruction has a user outside of the current loop
         // and varies predictably *inside* the loop.  Evaluate the value it
         // contains when the loop exits, if possible.
-        SCEVHandle SH = SE->getSCEV(Inst);
-        SCEVHandle ExitValue = SE->getSCEVAtScope(SH, L->getParentLoop());
-        if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ExitValue) ||
-            !ExitValue->isLoopInvariant(L))
+        const SCEV *ExitValue = SE->getSCEVAtScope(Inst, L->getParentLoop());
+        if (!ExitValue->isLoopInvariant(L))
           continue;
 
         Changed = true;
         ++NumReplaced;
 
-        // See if we already computed the exit value for the instruction, if so,
-        // just reuse it.
-        Value *&ExitVal = ExitValues[Inst];
-        if (!ExitVal)
-          ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, PN->getType(), InsertPt);
+        Value *ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, PN->getType(), Inst);
 
-        DOUT << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal
-             << "  LoopVal = " << *Inst << "\n";
+        DEBUG(dbgs() << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal << '\n'
+                     << "  LoopVal = " << *Inst << "\n");
 
         PN->setIncomingValue(i, ExitVal);
 
         // If this instruction is dead now, delete it.
         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
 
-        // See if this is a single-entry LCSSA PHI node.  If so, we can (and
-        // have to) remove
-        // the PHI entirely.  This is safe, because the NewVal won't be variant
-        // in the loop, so we don't need an LCSSA phi node anymore.
         if (NumPreds == 1) {
+          // Completely replace a single-pred PHI. This is safe, because the
+          // NewVal won't be variant in the loop, so we don't need an LCSSA phi
+          // node anymore.
           PN->replaceAllUsesWith(ExitVal);
-          Rewriter.clear();
           RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
-          break;
         }
       }
+      if (NumPreds != 1) {
+        // Clone the PHI and delete the original one. This lets IVUsers and
+        // any other maps purge the original user from their records.
+        PHINode *NewPN = cast<PHINode>(PN->clone());
+        NewPN->takeName(PN);
+        NewPN->insertBefore(PN);
+        PN->replaceAllUsesWith(NewPN);
+        PN->eraseFromParent();
+      }
     }
   }
+
+  // The insertion point instruction may have been deleted; clear it out
+  // so that the rewriter doesn't trip over it later.
+  Rewriter.clearInsertPoint();
 }
 
 void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
@@ -332,22 +353,146 @@ void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
   // may not have been able to compute a trip count. Now that we've done some
   // re-writing, the trip count may be computable.
   if (Changed)
-    SE->forgetLoopBackedgeTakenCount(L);
+    SE->forgetLoop(L);
+}
+
+void IndVarSimplify::EliminateIVComparisons() {
+  SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
+
+  // Look for ICmp users.
+  for (IVUsers::iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
+    IVStrideUse &UI = *I;
+    ICmpInst *ICmp = dyn_cast<ICmpInst>(UI.getUser());
+    if (!ICmp) continue;
+
+    bool Swapped = UI.getOperandValToReplace() == ICmp->getOperand(1);
+    ICmpInst::Predicate Pred = ICmp->getPredicate();
+    if (Swapped) Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
+
+    // Get the SCEVs for the ICmp operands.
+    const SCEV *S = IU->getReplacementExpr(UI);
+    const SCEV *X = SE->getSCEV(ICmp->getOperand(!Swapped));
+
+    // Simplify unnecessary loops away.
+    const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(ICmp->getParent());
+    S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
+    X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
+
+    // If the condition is always true or always false, replace it with
+    // a constant value.
+    if (SE->isKnownPredicate(Pred, S, X))
+      ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getTrue(ICmp->getContext()));
+    else if (SE->isKnownPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(Pred), S, X))
+      ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getFalse(ICmp->getContext()));
+    else
+      continue;
+
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated comparison: " << *ICmp << '\n');
+    DeadInsts.push_back(ICmp);
+  }
+
+  // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
+  // which are now dead.
+  while (!DeadInsts.empty())
+    if (Instruction *Inst =
+          dyn_cast_or_null<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val()))
+      RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
+}
+
+void IndVarSimplify::EliminateIVRemainders() {
+  SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
+
+  // Look for SRem and URem users.
+  for (IVUsers::iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
+    IVStrideUse &UI = *I;
+    BinaryOperator *Rem = dyn_cast<BinaryOperator>(UI.getUser());
+    if (!Rem) continue;
+
+    bool isSigned = Rem->getOpcode() == Instruction::SRem;
+    if (!isSigned && Rem->getOpcode() != Instruction::URem)
+      continue;
+
+    // We're only interested in the case where we know something about
+    // the numerator.
+    if (UI.getOperandValToReplace() != Rem->getOperand(0))
+      continue;
+
+    // Get the SCEVs for the ICmp operands.
+    const SCEV *S = SE->getSCEV(Rem->getOperand(0));
+    const SCEV *X = SE->getSCEV(Rem->getOperand(1));
+
+    // Simplify unnecessary loops away.
+    const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(Rem->getParent());
+    S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
+    X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
+
+    // i % n  -->  i  if i is in [0,n).
+    if ((!isSigned || SE->isKnownNonNegative(S)) &&
+        SE->isKnownPredicate(isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
+                             S, X))
+      Rem->replaceAllUsesWith(Rem->getOperand(0));
+    else {
+      // (i+1) % n  -->  (i+1)==n?0:(i+1)  if i is in [0,n).
+      const SCEV *LessOne =
+        SE->getMinusSCEV(S, SE->getConstant(S->getType(), 1));
+      if ((!isSigned || SE->isKnownNonNegative(LessOne)) &&
+          SE->isKnownPredicate(isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
+                               LessOne, X)) {
+        ICmpInst *ICmp = new ICmpInst(Rem, ICmpInst::ICMP_EQ,
+                                      Rem->getOperand(0), Rem->getOperand(1),
+                                      "tmp");
+        SelectInst *Sel =
+          SelectInst::Create(ICmp,
+                             ConstantInt::get(Rem->getType(), 0),
+                             Rem->getOperand(0), "tmp", Rem);
+        Rem->replaceAllUsesWith(Sel);
+      } else
+        continue;
+    }
+
+    // Inform IVUsers about the new users.
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Rem->getOperand(0)))
+      IU->AddUsersIfInteresting(I);
+
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Simplified rem: " << *Rem << '\n');
+    DeadInsts.push_back(Rem);
+  }
+
+  // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
+  // which are now dead.
+  while (!DeadInsts.empty())
+    if (Instruction *Inst =
+          dyn_cast_or_null<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val()))
+      RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
 }
 
 bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
+  // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble. Some notes:
+  //  - LSR currently only supports LoopSimplify-form loops. Indvars'
+  //    canonicalization can be a pessimization without LSR to "clean up"
+  //    afterwards.
+  //  - We depend on having a preheader; in particular,
+  //    Loop::getCanonicalInductionVariable only supports loops with preheaders,
+  //    and we're in trouble if we can't find the induction variable even when
+  //    we've manually inserted one.
+  if (!L->isLoopSimplifyForm())
+    return false;
+
   IU = &getAnalysis<IVUsers>();
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
   Changed = false;
 
   // If there are any floating-point recurrences, attempt to
   // transform them to use integer recurrences.
   RewriteNonIntegerIVs(L);
 
-  BasicBlock *Header       = L->getHeader();
   BasicBlock *ExitingBlock = L->getExitingBlock(); // may be null
-  SCEVHandle BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
+  const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
+
+  // Create a rewriter object which we'll use to transform the code with.
+  SCEVExpander Rewriter(*SE);
 
   // Check to see if this loop has a computable loop-invariant execution count.
   // If so, this means that we can compute the final value of any expressions
@@ -356,7 +501,13 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   // the current expressions.
   //
   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
-    RewriteLoopExitValues(L, BackedgeTakenCount);
+    RewriteLoopExitValues(L, Rewriter);
+
+  // Simplify ICmp IV users.
+  EliminateIVComparisons();
+
+  // Simplify SRem and URem IV users.
+  EliminateIVRemainders();
 
   // Compute the type of the largest recurrence expression, and decide whether
   // a canonical induction variable should be inserted.
@@ -371,39 +522,56 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
     if (ExitingBlock)
       NeedCannIV = true;
   }
-  for (unsigned i = 0, e = IU->StrideOrder.size(); i != e; ++i) {
-    SCEVHandle Stride = IU->StrideOrder[i];
-    const Type *Ty = SE->getEffectiveSCEVType(Stride->getType());
+  for (IVUsers::const_iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
+    const Type *Ty =
+      SE->getEffectiveSCEVType(I->getOperandValToReplace()->getType());
     if (!LargestType ||
         SE->getTypeSizeInBits(Ty) >
           SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
       LargestType = Ty;
-
-    std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride *>::iterator SI =
-      IU->IVUsesByStride.find(IU->StrideOrder[i]);
-    assert(SI != IU->IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
-
-    if (!SI->second->Users.empty())
-      NeedCannIV = true;
+    NeedCannIV = true;
   }
 
-  // Create a rewriter object which we'll use to transform the code with.
-  SCEVExpander Rewriter(*SE);
-
-  // Now that we know the largest of of the induction variable expressions
+  // Now that we know the largest of the induction variable expressions
   // in this loop, insert a canonical induction variable of the largest size.
-  Value *IndVar = 0;
+  PHINode *IndVar = 0;
   if (NeedCannIV) {
-    IndVar = Rewriter.getOrInsertCanonicalInductionVariable(L,LargestType);
+    // Check to see if the loop already has any canonical-looking induction
+    // variables. If any are present and wider than the planned canonical
+    // induction variable, temporarily remove them, so that the Rewriter
+    // doesn't attempt to reuse them.
+    SmallVector<PHINode *, 2> OldCannIVs;
+    while (PHINode *OldCannIV = L->getCanonicalInductionVariable()) {
+      if (SE->getTypeSizeInBits(OldCannIV->getType()) >
+          SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
+        OldCannIV->removeFromParent();
+      else
+        break;
+      OldCannIVs.push_back(OldCannIV);
+    }
+
+    IndVar = Rewriter.getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, LargestType);
+
     ++NumInserted;
     Changed = true;
-    DOUT << "INDVARS: New CanIV: " << *IndVar;
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: New CanIV: " << *IndVar << '\n');
+
+    // Now that the official induction variable is established, reinsert
+    // any old canonical-looking variables after it so that the IR remains
+    // consistent. They will be deleted as part of the dead-PHI deletion at
+    // the end of the pass.
+    while (!OldCannIVs.empty()) {
+      PHINode *OldCannIV = OldCannIVs.pop_back_val();
+      OldCannIV->insertBefore(L->getHeader()->getFirstNonPHI());
+    }
   }
 
   // If we have a trip count expression, rewrite the loop's exit condition
   // using it.  We can currently only handle loops with a single exit.
   ICmpInst *NewICmp = 0;
-  if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) && ExitingBlock) {
+  if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) &&
+      !BackedgeTakenCount->isZero() &&
+      ExitingBlock) {
     assert(NeedCannIV &&
            "LinearFunctionTestReplace requires a canonical induction variable");
     // Can't rewrite non-branch yet.
@@ -412,33 +580,68 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
                                           ExitingBlock, BI, Rewriter);
   }
 
-  Rewriter.setInsertionPoint(Header->getFirstNonPHI());
+  // Rewrite IV-derived expressions. Clears the rewriter cache.
+  RewriteIVExpressions(L, Rewriter);
 
-  // Rewrite IV-derived expressions.
-  RewriteIVExpressions(L, LargestType, Rewriter);
+  // The Rewriter may not be used from this point on.
 
   // Loop-invariant instructions in the preheader that aren't used in the
   // loop may be sunk below the loop to reduce register pressure.
-  SinkUnusedInvariants(L, Rewriter);
+  SinkUnusedInvariants(L);
 
-  // Reorder instructions to avoid use-before-def conditions.
-  FixUsesBeforeDefs(L, Rewriter);
-
-  Rewriter.clear();
   // For completeness, inform IVUsers of the IV use in the newly-created
   // loop exit test instruction.
   if (NewICmp)
     IU->AddUsersIfInteresting(cast<Instruction>(NewICmp->getOperand(0)));
 
   // Clean up dead instructions.
-  DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
+  Changed |= DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
   // Check a post-condition.
-  assert(L->isLCSSAForm() && "Indvars did not leave the loop in lcssa form!");
+  assert(L->isLCSSAForm(*DT) && "Indvars did not leave the loop in lcssa form!");
   return Changed;
 }
 
-void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, const Type *LargestType,
-                                          SCEVExpander &Rewriter) {
+// FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
+// complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
+// polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
+// currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
+// indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
+// it can be expanded to a trivial value.
+static bool isSafe(const SCEV *S, const Loop *L) {
+  // Loop-invariant values are safe.
+  if (S->isLoopInvariant(L)) return true;
+
+  // Affine addrecs are safe. Non-affine are not, because LSR doesn't know how
+  // to transform them into efficient code.
+  if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
+    return AR->isAffine();
+
+  // An add is safe it all its operands are safe.
+  if (const SCEVCommutativeExpr *Commutative = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(S)) {
+    for (SCEVCommutativeExpr::op_iterator I = Commutative->op_begin(),
+         E = Commutative->op_end(); I != E; ++I)
+      if (!isSafe(*I, L)) return false;
+    return true;
+  }
+  
+  // A cast is safe if its operand is.
+  if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S))
+    return isSafe(C->getOperand(), L);
+
+  // A udiv is safe if its operands are.
+  if (const SCEVUDivExpr *UD = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S))
+    return isSafe(UD->getLHS(), L) &&
+           isSafe(UD->getRHS(), L);
+
+  // SCEVUnknown is always safe.
+  if (isa<SCEVUnknown>(S))
+    return true;
+
+  // Nothing else is safe.
+  return false;
+}
+
+void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
   SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
 
   // Rewrite all induction variable expressions in terms of the canonical
@@ -448,164 +651,129 @@ void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, const Type *LargestType,
   // add the offsets to the primary induction variable and cast, avoiding
   // the need for the code evaluation methods to insert induction variables
   // of different sizes.
-  for (unsigned i = 0, e = IU->StrideOrder.size(); i != e; ++i) {
-    SCEVHandle Stride = IU->StrideOrder[i];
-
-    std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride *>::iterator SI =
-      IU->IVUsesByStride.find(IU->StrideOrder[i]);
-    assert(SI != IU->IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
-    ilist<IVStrideUse> &List = SI->second->Users;
-    for (ilist<IVStrideUse>::iterator UI = List.begin(),
-         E = List.end(); UI != E; ++UI) {
-      SCEVHandle Offset = UI->getOffset();
-      Value *Op = UI->getOperandValToReplace();
-      Instruction *User = UI->getUser();
-      bool isSigned = UI->isSigned();
-
-      // Compute the final addrec to expand into code.
-      SCEVHandle AR = IU->getReplacementExpr(*UI);
-
-      // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
-      // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
-      // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
-      // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
-      // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
-      // it can be expanded to a trivial value.
-      if (!Stride->isLoopInvariant(L) &&
-          !isa<SCEVConstant>(AR) &&
-          L->contains(User->getParent()))
-        continue;
+  for (IVUsers::iterator UI = IU->begin(), E = IU->end(); UI != E; ++UI) {
+    Value *Op = UI->getOperandValToReplace();
+    const Type *UseTy = Op->getType();
+    Instruction *User = UI->getUser();
+
+    // Compute the final addrec to expand into code.
+    const SCEV *AR = IU->getReplacementExpr(*UI);
+
+    // Evaluate the expression out of the loop, if possible.
+    if (!L->contains(UI->getUser())) {
+      const SCEV *ExitVal = SE->getSCEVAtScope(AR, L->getParentLoop());
+      if (ExitVal->isLoopInvariant(L))
+        AR = ExitVal;
+    }
 
-      Value *NewVal = 0;
-      if (AR->isLoopInvariant(L)) {
-        BasicBlock::iterator I = Rewriter.getInsertionPoint();
-        // Expand loop-invariant values in the loop preheader. They will
-        // be sunk to the exit block later, if possible.
-        NewVal =
-          Rewriter.expandCodeFor(AR, LargestType,
-                                 L->getLoopPreheader()->getTerminator());
-        Rewriter.setInsertionPoint(I);
-        ++NumReplaced;
-      } else {
-        const Type *IVTy = Offset->getType();
-        const Type *UseTy = Op->getType();
-
-        // Promote the Offset and Stride up to the canonical induction
-        // variable's bit width.
-        SCEVHandle PromotedOffset = Offset;
-        SCEVHandle PromotedStride = Stride;
-        if (SE->getTypeSizeInBits(IVTy) != SE->getTypeSizeInBits(LargestType)) {
-          // It doesn't matter for correctness whether zero or sign extension
-          // is used here, since the value is truncated away below, but if the
-          // value is signed, sign extension is more likely to be folded.
-          if (isSigned) {
-            PromotedOffset = SE->getSignExtendExpr(PromotedOffset, LargestType);
-            PromotedStride = SE->getSignExtendExpr(PromotedStride, LargestType);
-          } else {
-            PromotedOffset = SE->getZeroExtendExpr(PromotedOffset, LargestType);
-            // If the stride is obviously negative, use sign extension to
-            // produce things like x-1 instead of x+255.
-            if (isa<SCEVConstant>(PromotedStride) &&
-                cast<SCEVConstant>(PromotedStride)
-                  ->getValue()->getValue().isNegative())
-              PromotedStride = SE->getSignExtendExpr(PromotedStride,
-                                                     LargestType);
-            else
-              PromotedStride = SE->getZeroExtendExpr(PromotedStride,
-                                                     LargestType);
-          }
-        }
+    // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
+    // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
+    // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
+    // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
+    // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
+    // it can be expanded to a trivial value.
+    if (!isSafe(AR, L))
+      continue;
 
-        // Create the SCEV representing the offset from the canonical
-        // induction variable, still in the canonical induction variable's
-        // type, so that all expanded arithmetic is done in the same type.
-        SCEVHandle NewAR = SE->getAddRecExpr(SE->getIntegerSCEV(0, LargestType),
-                                           PromotedStride, L);
-        // Add the PromotedOffset as a separate step, because it may not be
-        // loop-invariant.
-        NewAR = SE->getAddExpr(NewAR, PromotedOffset);
-
-        // Expand the addrec into instructions.
-        Value *V = Rewriter.expandCodeFor(NewAR);
-
-        // Insert an explicit cast if necessary to truncate the value
-        // down to the original stride type. This is done outside of
-        // SCEVExpander because in SCEV expressions, a truncate of an
-        // addrec is always folded.
-        if (LargestType != IVTy) {
-          if (SE->getTypeSizeInBits(IVTy) != SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
-            NewAR = SE->getTruncateExpr(NewAR, IVTy);
-          if (Rewriter.isInsertedExpression(NewAR))
-            V = Rewriter.expandCodeFor(NewAR);
-          else {
-            V = Rewriter.InsertCastOfTo(CastInst::getCastOpcode(V, false,
-                                                                IVTy, false),
-                                        V, IVTy);
-            assert(!isa<SExtInst>(V) && !isa<ZExtInst>(V) &&
-                   "LargestType wasn't actually the largest type!");
-            // Force the rewriter to use this trunc whenever this addrec
-            // appears so that it doesn't insert new phi nodes or
-            // arithmetic in a different type.
-            Rewriter.addInsertedValue(V, NewAR);
-          }
+    // Determine the insertion point for this user. By default, insert
+    // immediately before the user. The SCEVExpander class will automatically
+    // hoist loop invariants out of the loop. For PHI nodes, there may be
+    // multiple uses, so compute the nearest common dominator for the
+    // incoming blocks.
+    Instruction *InsertPt = User;
+    if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(InsertPt))
+      for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+        if (PHI->getIncomingValue(i) == Op) {
+          if (InsertPt == User)
+            InsertPt = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
+          else
+            InsertPt =
+              DT->findNearestCommonDominator(InsertPt->getParent(),
+                                             PHI->getIncomingBlock(i))
+                    ->getTerminator();
         }
 
-        DOUT << "INDVARS: Made offset-and-trunc IV for offset "
-             << *IVTy << " " << *Offset << ": ";
-        DEBUG(WriteAsOperand(*DOUT, V, false));
-        DOUT << "\n";
-
-        // Now expand it into actual Instructions and patch it into place.
-        NewVal = Rewriter.expandCodeFor(AR, UseTy);
-      }
+    // Now expand it into actual Instructions and patch it into place.
+    Value *NewVal = Rewriter.expandCodeFor(AR, UseTy, InsertPt);
+
+    // Inform ScalarEvolution that this value is changing. The change doesn't
+    // affect its value, but it does potentially affect which use lists the
+    // value will be on after the replacement, which affects ScalarEvolution's
+    // ability to walk use lists and drop dangling pointers when a value is
+    // deleted.
+    SE->forgetValue(User);
+
+    // Patch the new value into place.
+    if (Op->hasName())
+      NewVal->takeName(Op);
+    User->replaceUsesOfWith(Op, NewVal);
+    UI->setOperandValToReplace(NewVal);
+    DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *Op << '\n'
+                 << "   into = " << *NewVal << "\n");
+    ++NumRemoved;
+    Changed = true;
 
-      // Patch the new value into place.
-      if (Op->hasName())
-        NewVal->takeName(Op);
-      User->replaceUsesOfWith(Op, NewVal);
-      UI->setOperandValToReplace(NewVal);
-      DOUT << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *Op
-           << "   into = " << *NewVal << "\n";
-      ++NumRemoved;
-      Changed = true;
-
-      // The old value may be dead now.
-      DeadInsts.push_back(Op);
-    }
+    // The old value may be dead now.
+    DeadInsts.push_back(Op);
   }
 
+  // Clear the rewriter cache, because values that are in the rewriter's cache
+  // can be deleted in the loop below, causing the AssertingVH in the cache to
+  // trigger.
+  Rewriter.clear();
   // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
   // which are now dead.
-  while (!DeadInsts.empty()) {
-    Instruction *Inst = dyn_cast_or_null<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val());
-    if (Inst)
+  while (!DeadInsts.empty())
+    if (Instruction *Inst =
+          dyn_cast_or_null<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val()))
       RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
-  }
 }
 
 /// If there's a single exit block, sink any loop-invariant values that
 /// were defined in the preheader but not used inside the loop into the
 /// exit block to reduce register pressure in the loop.
-void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
+void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L) {
   BasicBlock *ExitBlock = L->getExitBlock();
   if (!ExitBlock) return;
 
-  Instruction *NonPHI = ExitBlock->getFirstNonPHI();
   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+  if (!Preheader) return;
+
+  Instruction *InsertPt = ExitBlock->getFirstNonPHI();
   BasicBlock::iterator I = Preheader->getTerminator();
   while (I != Preheader->begin()) {
     --I;
-    // New instructions were inserted at the end of the preheader. Only
-    // consider those new instructions.
-    if (!Rewriter.isInsertedInstruction(I))
+    // New instructions were inserted at the end of the preheader.
+    if (isa<PHINode>(I))
       break;
+
+    // Don't move instructions which might have side effects, since the side
+    // effects need to complete before instructions inside the loop.  Also don't
+    // move instructions which might read memory, since the loop may modify
+    // memory. Note that it's okay if the instruction might have undefined
+    // behavior: LoopSimplify guarantees that the preheader dominates the exit
+    // block.
+    if (I->mayHaveSideEffects() || I->mayReadFromMemory())
+      continue;
+
+    // Skip debug info intrinsics.
+    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
+      continue;
+
+    // Don't sink static AllocaInsts out of the entry block, which would
+    // turn them into dynamic allocas!
+    if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
+      if (AI->isStaticAlloca())
+        continue;
+
     // Determine if there is a use in or before the loop (direct or
     // otherwise).
     bool UsedInLoop = false;
     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
          UI != UE; ++UI) {
-      BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(UI)->getParent();
-      if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(UI)) {
+      User *U = *UI;
+      BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(U)->getParent();
+      if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(U)) {
         unsigned i =
           PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo());
         UseBB = P->getIncomingBlock(i);
@@ -615,115 +783,45 @@ void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
         break;
       }
     }
+
     // If there is, the def must remain in the preheader.
     if (UsedInLoop)
       continue;
+
     // Otherwise, sink it to the exit block.
     Instruction *ToMove = I;
     bool Done = false;
-    if (I != Preheader->begin())
-      --I;
-    else
-      Done = true;
-    ToMove->moveBefore(NonPHI);
-    if (Done)
-      break;
-  }
-}
 
-/// Re-schedule the inserted instructions to put defs before uses. This
-/// fixes problems that arrise when SCEV expressions contain loop-variant
-/// values unrelated to the induction variable which are defined inside the
-/// loop. FIXME: It would be better to insert instructions in the right
-/// place so that this step isn't needed.
-void IndVarSimplify::FixUsesBeforeDefs(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
-  // Visit all the blocks in the loop in pre-order dom-tree dfs order.
-  DominatorTree *DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
-  std::map<Instruction *, unsigned> NumPredsLeft;
-  SmallVector<DomTreeNode *, 16> Worklist;
-  Worklist.push_back(DT->getNode(L->getHeader()));
-  do {
-    DomTreeNode *Node = Worklist.pop_back_val();
-    for (DomTreeNode::iterator I = Node->begin(), E = Node->end(); I != E; ++I)
-      if (L->contains((*I)->getBlock()))
-        Worklist.push_back(*I);
-    BasicBlock *BB = Node->getBlock();
-    // Visit all the instructions in the block top down.
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
-      // Count the number of operands that aren't properly dominating.
-      unsigned NumPreds = 0;
-      if (Rewriter.isInsertedInstruction(I) && !isa<PHINode>(I))
-        for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
-             OI != OE; ++OI)
-          if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(OI))
-            if (L->contains(Inst->getParent()) && !NumPredsLeft.count(Inst))
-              ++NumPreds;
-      NumPredsLeft[I] = NumPreds;
-      // Notify uses of the position of this instruction, and move the
-      // users (and their dependents, recursively) into place after this
-      // instruction if it is their last outstanding operand.
-      for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
-           UI != UE; ++UI) {
-        Instruction *Inst = cast<Instruction>(UI);
-        std::map<Instruction *, unsigned>::iterator Z = NumPredsLeft.find(Inst);
-        if (Z != NumPredsLeft.end() && Z->second != 0 && --Z->second == 0) {
-          SmallVector<Instruction *, 4> UseWorkList;
-          UseWorkList.push_back(Inst);
-          BasicBlock::iterator InsertPt = I;
-          if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InsertPt))
-            InsertPt = II->getNormalDest()->begin();
-          else
-            ++InsertPt;
-          while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
-          do {
-            Instruction *Use = UseWorkList.pop_back_val();
-            Use->moveBefore(InsertPt);
-            NumPredsLeft.erase(Use);
-            for (Value::use_iterator IUI = Use->use_begin(),
-                 IUE = Use->use_end(); IUI != IUE; ++IUI) {
-              Instruction *IUIInst = cast<Instruction>(IUI);
-              if (L->contains(IUIInst->getParent()) &&
-                  Rewriter.isInsertedInstruction(IUIInst) &&
-                  !isa<PHINode>(IUIInst))
-                UseWorkList.push_back(IUIInst);
-            }
-          } while (!UseWorkList.empty());
-        }
-      }
-    }
-  } while (!Worklist.empty());
-}
-
-/// Return true if it is OK to use SIToFPInst for an inducation variable
-/// with given inital and exit values.
-static bool useSIToFPInst(ConstantFP &InitV, ConstantFP &ExitV,
-                          uint64_t intIV, uint64_t intEV) {
+    if (I != Preheader->begin()) {
+      // Skip debug info intrinsics.
+      do {
+        --I;
+      } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != Preheader->begin());
 
-  if (InitV.getValueAPF().isNegative() || ExitV.getValueAPF().isNegative())
-    return true;
-
-  // If the iteration range can be handled by SIToFPInst then use it.
-  APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(32);
-  if (Max.getZExtValue() > static_cast<uint64_t>(abs64(intEV - intIV)))
-    return true;
+      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I == Preheader->begin())
+        Done = true;
+    } else {
+      Done = true;
+    }
 
-  return false;
+    ToMove->moveBefore(InsertPt);
+    if (Done) break;
+    InsertPt = ToMove;
+  }
 }
 
-/// convertToInt - Convert APF to an integer, if possible.
-static bool convertToInt(const APFloat &APF, uint64_t *intVal) {
-
+/// ConvertToSInt - Convert APF to an integer, if possible.
+static bool ConvertToSInt(const APFloat &APF, int64_t &IntVal) {
   bool isExact = false;
   if (&APF.getSemantics() == &APFloat::PPCDoubleDouble)
     return false;
-  if (APF.convertToInteger(intVal, 32, APF.isNegative(),
-                           APFloat::rmTowardZero, &isExact)
-      != APFloat::opOK)
-    return false;
-  if (!isExact)
+  // See if we can convert this to an int64_t
+  uint64_t UIntVal;
+  if (APF.convertToInteger(&UIntVal, 64, true, APFloat::rmTowardZero,
+                           &isExact) != APFloat::opOK || !isExact)
     return false;
+  IntVal = UIntVal;
   return true;
-
 }
 
 /// HandleFloatingPointIV - If the loop has floating induction variable
@@ -735,140 +833,200 @@ static bool convertToInt(const APFloat &APF, uint64_t *intVal) {
 /// for(int i = 0; i < 10000; ++i)
 ///   bar((double)i);
 ///
-void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH) {
-
-  unsigned IncomingEdge = L->contains(PH->getIncomingBlock(0));
+void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PN) {
+  unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
   unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
 
   // Check incoming value.
-  ConstantFP *InitValue = dyn_cast<ConstantFP>(PH->getIncomingValue(IncomingEdge));
-  if (!InitValue) return;
-  uint64_t newInitValue = Type::Int32Ty->getPrimitiveSizeInBits();
-  if (!convertToInt(InitValue->getValueAPF(), &newInitValue))
+  ConstantFP *InitValueVal =
+    dyn_cast<ConstantFP>(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
+
+  int64_t InitValue;
+  if (!InitValueVal || !ConvertToSInt(InitValueVal->getValueAPF(), InitValue))
     return;
 
-  // Check IV increment. Reject this PH if increement operation is not
+  // Check IV increment. Reject this PN if increment operation is not
   // an add or increment value can not be represented by an integer.
   BinaryOperator *Incr =
-    dyn_cast<BinaryOperator>(PH->getIncomingValue(BackEdge));
-  if (!Incr) return;
-  if (Incr->getOpcode() != Instruction::Add) return;
-  ConstantFP *IncrValue = NULL;
-  unsigned IncrVIndex = 1;
-  if (Incr->getOperand(1) == PH)
-    IncrVIndex = 0;
-  IncrValue = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(IncrVIndex));
-  if (!IncrValue) return;
-  uint64_t newIncrValue = Type::Int32Ty->getPrimitiveSizeInBits();
-  if (!convertToInt(IncrValue->getValueAPF(), &newIncrValue))
+    dyn_cast<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(BackEdge));
+  if (Incr == 0 || Incr->getOpcode() != Instruction::FAdd) return;
+  
+  // If this is not an add of the PHI with a constantfp, or if the constant fp
+  // is not an integer, bail out.
+  ConstantFP *IncValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(1));
+  int64_t IncValue;
+  if (IncValueVal == 0 || Incr->getOperand(0) != PN ||
+      !ConvertToSInt(IncValueVal->getValueAPF(), IncValue))
     return;
 
-  // Check Incr uses. One user is PH and the other users is exit condition used
-  // by the conditional terminator.
+  // Check Incr uses. One user is PN and the other user is an exit condition
+  // used by the conditional terminator.
   Value::use_iterator IncrUse = Incr->use_begin();
-  Instruction *U1 = cast<Instruction>(IncrUse++);
+  Instruction *U1 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
   if (IncrUse == Incr->use_end()) return;
-  Instruction *U2 = cast<Instruction>(IncrUse++);
+  Instruction *U2 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
   if (IncrUse != Incr->use_end()) return;
 
-  // Find exit condition.
-  FCmpInst *EC = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
-  if (!EC)
-    EC = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
-  if (!EC) return;
-
-  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(EC->getParent()->getTerminator())) {
-    if (!BI->isConditional()) return;
-    if (BI->getCondition() != EC) return;
-  }
-
-  // Find exit value. If exit value can not be represented as an interger then
-  // do not handle this floating point PH.
-  ConstantFP *EV = NULL;
-  unsigned EVIndex = 1;
-  if (EC->getOperand(1) == Incr)
-    EVIndex = 0;
-  EV = dyn_cast<ConstantFP>(EC->getOperand(EVIndex));
-  if (!EV) return;
-  uint64_t intEV = Type::Int32Ty->getPrimitiveSizeInBits();
-  if (!convertToInt(EV->getValueAPF(), &intEV))
+  // Find exit condition, which is an fcmp.  If it doesn't exist, or if it isn't
+  // only used by a branch, we can't transform it.
+  FCmpInst *Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
+  if (!Compare)
+    Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
+  if (Compare == 0 || !Compare->hasOneUse() ||
+      !isa<BranchInst>(Compare->use_back()))
     return;
-
+  
+  BranchInst *TheBr = cast<BranchInst>(Compare->use_back());
+
+  // We need to verify that the branch actually controls the iteration count
+  // of the loop.  If not, the new IV can overflow and no one will notice.
+  // The branch block must be in the loop and one of the successors must be out
+  // of the loop.
+  assert(TheBr->isConditional() && "Can't use fcmp if not conditional");
+  if (!L->contains(TheBr->getParent()) ||
+      (L->contains(TheBr->getSuccessor(0)) &&
+       L->contains(TheBr->getSuccessor(1))))
+    return;
+  
+  
+  // If it isn't a comparison with an integer-as-fp (the exit value), we can't
+  // transform it.
+  ConstantFP *ExitValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Compare->getOperand(1));
+  int64_t ExitValue;
+  if (ExitValueVal == 0 ||
+      !ConvertToSInt(ExitValueVal->getValueAPF(), ExitValue))
+    return;
+  
   // Find new predicate for integer comparison.
   CmpInst::Predicate NewPred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
-  switch (EC->getPredicate()) {
+  switch (Compare->getPredicate()) {
+  default: return;  // Unknown comparison.
   case CmpInst::FCMP_OEQ:
-  case CmpInst::FCMP_UEQ:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_EQ;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_UEQ: NewPred = CmpInst::ICMP_EQ; break;
+  case CmpInst::FCMP_ONE:
+  case CmpInst::FCMP_UNE: NewPred = CmpInst::ICMP_NE; break;
   case CmpInst::FCMP_OGT:
-  case CmpInst::FCMP_UGT:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_UGT;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_UGT: NewPred = CmpInst::ICMP_SGT; break;
   case CmpInst::FCMP_OGE:
-  case CmpInst::FCMP_UGE:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_UGE;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_UGE: NewPred = CmpInst::ICMP_SGE; break;
   case CmpInst::FCMP_OLT:
-  case CmpInst::FCMP_ULT:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_ULT;
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_ULT: NewPred = CmpInst::ICMP_SLT; break;
   case CmpInst::FCMP_OLE:
-  case CmpInst::FCMP_ULE:
-    NewPred = CmpInst::ICMP_ULE;
-    break;
-  default:
-    break;
+  case CmpInst::FCMP_ULE: NewPred = CmpInst::ICMP_SLE; break;
   }
-  if (NewPred == CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) return;
+  
+  // We convert the floating point induction variable to a signed i32 value if
+  // we can.  This is only safe if the comparison will not overflow in a way
+  // that won't be trapped by the integer equivalent operations.  Check for this
+  // now.
+  // TODO: We could use i64 if it is native and the range requires it.
+  
+  // The start/stride/exit values must all fit in signed i32.
+  if (!isInt<32>(InitValue) || !isInt<32>(IncValue) || !isInt<32>(ExitValue))
+    return;
+
+  // If not actually striding (add x, 0.0), avoid touching the code.
+  if (IncValue == 0)
+    return;
+
+  // Positive and negative strides have different safety conditions.
+  if (IncValue > 0) {
+    // If we have a positive stride, we require the init to be less than the
+    // exit value and an equality or less than comparison.
+    if (InitValue >= ExitValue ||
+        NewPred == CmpInst::ICMP_SGT || NewPred == CmpInst::ICMP_SGE)
+      return;
+    
+    uint32_t Range = uint32_t(ExitValue-InitValue);
+    if (NewPred == CmpInst::ICMP_SLE) {
+      // Normalize SLE -> SLT, check for infinite loop.
+      if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
+    }
+    
+    unsigned Leftover = Range % uint32_t(IncValue);
+    
+    // If this is an equality comparison, we require that the strided value
+    // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
+    // around and do things the fp IV wouldn't.
+    if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
+        Leftover != 0)
+      return;
+    
+    // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
+    // transform the IV.
+    if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) < ExitValue)
+      return;
+    
+  } else {
+    // If we have a negative stride, we require the init to be greater than the
+    // exit value and an equality or greater than comparison.
+    if (InitValue >= ExitValue ||
+        NewPred == CmpInst::ICMP_SLT || NewPred == CmpInst::ICMP_SLE)
+      return;
+    
+    uint32_t Range = uint32_t(InitValue-ExitValue);
+    if (NewPred == CmpInst::ICMP_SGE) {
+      // Normalize SGE -> SGT, check for infinite loop.
+      if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
+    }
+    
+    unsigned Leftover = Range % uint32_t(-IncValue);
+    
+    // If this is an equality comparison, we require that the strided value
+    // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
+    // around and do things the fp IV wouldn't.
+    if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
+        Leftover != 0)
+      return;
+    
+    // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
+    // transform the IV.
+    if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) > ExitValue)
+      return;
+  }
+  
+  const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(PN->getContext());
 
   // Insert new integer induction variable.
-  PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Type::Int32Ty,
-                                    PH->getName()+".int", PH);
-  NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, newInitValue),
-                      PH->getIncomingBlock(IncomingEdge));
-
-  Value *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI,
-                                            ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
-                                                             newIncrValue),
-                                            Incr->getName()+".int", Incr);
-  NewPHI->addIncoming(NewAdd, PH->getIncomingBlock(BackEdge));
-
-  // The back edge is edge 1 of newPHI, whatever it may have been in the
-  // original PHI.
-  ConstantInt *NewEV = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, intEV);
-  Value *LHS = (EVIndex == 1 ? NewPHI->getIncomingValue(1) : NewEV);
-  Value *RHS = (EVIndex == 1 ? NewEV : NewPHI->getIncomingValue(1));
-  ICmpInst *NewEC = new ICmpInst(NewPred, LHS, RHS, EC->getNameStart(),
-                                 EC->getParent()->getTerminator());
-
-  // In the following deltions, PH may become dead and may be deleted.
+  PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Int32Ty, PN->getName()+".int", PN);
+  NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Int32Ty, InitValue),
+                      PN->getIncomingBlock(IncomingEdge));
+
+  Value *NewAdd =
+    BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI, ConstantInt::get(Int32Ty, IncValue),
+                              Incr->getName()+".int", Incr);
+  NewPHI->addIncoming(NewAdd, PN->getIncomingBlock(BackEdge));
+
+  ICmpInst *NewCompare = new ICmpInst(TheBr, NewPred, NewAdd,
+                                      ConstantInt::get(Int32Ty, ExitValue),
+                                      Compare->getName());
+
+  // In the following deletions, PN may become dead and may be deleted.
   // Use a WeakVH to observe whether this happens.
-  WeakVH WeakPH = PH;
+  WeakVH WeakPH = PN;
 
-  // Delete old, floating point, exit comparision instruction.
-  NewEC->takeName(EC);
-  EC->replaceAllUsesWith(NewEC);
-  RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(EC);
+  // Delete the old floating point exit comparison.  The branch starts using the
+  // new comparison.
+  NewCompare->takeName(Compare);
+  Compare->replaceAllUsesWith(NewCompare);
+  RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Compare);
 
-  // Delete old, floating point, increment instruction.
+  // Delete the old floating point increment.
   Incr->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Incr->getType()));
   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Incr);
 
-  // Replace floating induction variable, if it isn't already deleted.
-  // Give SIToFPInst preference over UIToFPInst because it is faster on
-  // platforms that are widely used.
-  if (WeakPH && !PH->use_empty()) {
-    if (useSIToFPInst(*InitValue, *EV, newInitValue, intEV)) {
-      SIToFPInst *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PH->getType(), "indvar.conv",
-                                        PH->getParent()->getFirstNonPHI());
-      PH->replaceAllUsesWith(Conv);
-    } else {
-      UIToFPInst *Conv = new UIToFPInst(NewPHI, PH->getType(), "indvar.conv",
-                                        PH->getParent()->getFirstNonPHI());
-      PH->replaceAllUsesWith(Conv);
-    }
-    RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PH);
+  // If the FP induction variable still has uses, this is because something else
+  // in the loop uses its value.  In order to canonicalize the induction
+  // variable, we chose to eliminate the IV and rewrite it in terms of an
+  // int->fp cast.
+  //
+  // We give preference to sitofp over uitofp because it is faster on most
+  // platforms.
+  if (WeakPH) {
+    Value *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PN->getType(), "indvar.conv",
+                                 PN->getParent()->getFirstNonPHI());
+    PN->replaceAllUsesWith(Conv);
+    RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
   }
 
   // Add a new IVUsers entry for the newly-created integer PHI.