Constant propagation after hiting llvm.assume
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / IndVarSimplify.cpp
index 95cb670d90400461d842bfb565c0adf5fb5de696..66f8aef98d4c160a9259ec89ed0733eff49cbb0f 100644 (file)
@@ -24,7 +24,6 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "indvars"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 #include "llvm/IR/Type.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyIndVar.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "indvars"
+
 STATISTIC(NumWidened     , "Number of indvars widened");
 STATISTIC(NumReplaced    , "Number of exit values replaced");
 STATISTIC(NumLFTR        , "Number of loop exit tests replaced");
@@ -66,40 +69,56 @@ static cl::opt<bool> VerifyIndvars(
 static cl::opt<bool> ReduceLiveIVs("liv-reduce", cl::Hidden,
   cl::desc("Reduce live induction variables."));
 
+enum ReplaceExitVal { NeverRepl, OnlyCheapRepl, AlwaysRepl };
+
+static cl::opt<ReplaceExitVal> ReplaceExitValue(
+    "replexitval", cl::Hidden, cl::init(OnlyCheapRepl),
+    cl::desc("Choose the strategy to replace exit value in IndVarSimplify"),
+    cl::values(clEnumValN(NeverRepl, "never", "never replace exit value"),
+               clEnumValN(OnlyCheapRepl, "cheap",
+                          "only replace exit value when the cost is cheap"),
+               clEnumValN(AlwaysRepl, "always",
+                          "always replace exit value whenever possible"),
+               clEnumValEnd));
+
+namespace {
+struct RewritePhi;
+}
+
 namespace {
   class IndVarSimplify : public LoopPass {
-    LoopInfo        *LI;
-    ScalarEvolution *SE;
-    DominatorTree   *DT;
-    const DataLayout *DL;
-    TargetLibraryInfo *TLI;
+    LoopInfo                  *LI;
+    ScalarEvolution           *SE;
+    DominatorTree             *DT;
+    TargetLibraryInfo         *TLI;
+    const TargetTransformInfo *TTI;
 
     SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
     bool Changed;
   public:
 
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    IndVarSimplify() : LoopPass(ID), LI(0), SE(0), DT(0), DL(0),
-                       Changed(false) {
+    IndVarSimplify()
+        : LoopPass(ID), LI(nullptr), SE(nullptr), DT(nullptr), Changed(false) {
       initializeIndVarSimplifyPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
     }
 
-    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
+    bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) override;
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
-      AU.addRequired<LoopInfo>();
-      AU.addRequired<ScalarEvolution>();
+      AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
+      AU.addRequired<ScalarEvolutionWrapperPass>();
       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
       AU.addRequiredID(LCSSAID);
-      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
+      AU.addPreserved<ScalarEvolutionWrapperPass>();
       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
       AU.addPreservedID(LCSSAID);
       AU.setPreservesCFG();
     }
 
   private:
-    virtual void releaseMemory() {
+    void releaseMemory() override {
       DeadInsts.clear();
     }
 
@@ -110,12 +129,16 @@ namespace {
 
     void SimplifyAndExtend(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter, LPPassManager &LPM);
 
+    bool CanLoopBeDeleted(Loop *L, SmallVector<RewritePhi, 8> &RewritePhiSet);
     void RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
 
     Value *LinearFunctionTestReplace(Loop *L, const SCEV *BackedgeTakenCount,
                                      PHINode *IndVar, SCEVExpander &Rewriter);
 
     void SinkUnusedInvariants(Loop *L);
+
+    Value *ExpandSCEVIfNeeded(SCEVExpander &Rewriter, const SCEV *S, Loop *L,
+                              Instruction *InsertPt, Type *Ty);
   };
 }
 
@@ -123,8 +146,8 @@ char IndVarSimplify::ID = 0;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(IndVarSimplify, "indvars",
                 "Induction Variable Simplification", false, false)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolutionWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
 INITIALIZE_PASS_END(IndVarSimplify, "indvars",
@@ -196,7 +219,7 @@ static Instruction *getInsertPointForUses(Instruction *User, Value *Def,
   if (!PHI)
     return User;
 
-  Instruction *InsertPt = 0;
+  Instruction *InsertPt = nullptr;
   for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
     if (PHI->getIncomingValue(i) != Def)
       continue;
@@ -257,34 +280,34 @@ void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PN) {
   // an add or increment value can not be represented by an integer.
   BinaryOperator *Incr =
     dyn_cast<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(BackEdge));
-  if (Incr == 0 || Incr->getOpcode() != Instruction::FAdd) return;
+  if (Incr == nullptr || 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 ||
+  if (IncValueVal == nullptr || Incr->getOperand(0) != PN ||
       !ConvertToSInt(IncValueVal->getValueAPF(), IncValue))
     return;
 
   // 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();
+  Value::user_iterator IncrUse = Incr->user_begin();
   Instruction *U1 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
-  if (IncrUse == Incr->use_end()) return;
+  if (IncrUse == Incr->user_end()) return;
   Instruction *U2 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
-  if (IncrUse != Incr->use_end()) return;
+  if (IncrUse != Incr->user_end()) return;
 
   // 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()))
+  if (!Compare || !Compare->hasOneUse() ||
+      !isa<BranchInst>(Compare->user_back()))
     return;
 
-  BranchInst *TheBr = cast<BranchInst>(Compare->use_back());
+  BranchInst *TheBr = cast<BranchInst>(Compare->user_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.
@@ -301,7 +324,7 @@ void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PN) {
   // transform it.
   ConstantFP *ExitValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Compare->getOperand(1));
   int64_t ExitValue;
-  if (ExitValueVal == 0 ||
+  if (ExitValueVal == nullptr ||
       !ConvertToSInt(ExitValueVal->getValueAPF(), ExitValue))
     return;
 
@@ -462,6 +485,33 @@ void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
     SE->forgetLoop(L);
 }
 
+namespace {
+// Collect information about PHI nodes which can be transformed in
+// RewriteLoopExitValues.
+struct RewritePhi {
+  PHINode *PN;
+  unsigned Ith;  // Ith incoming value.
+  Value *Val;    // Exit value after expansion.
+  bool HighCost; // High Cost when expansion.
+  bool SafePhi;  // LCSSASafePhiForRAUW.
+
+  RewritePhi(PHINode *P, unsigned I, Value *V, bool H, bool S)
+      : PN(P), Ith(I), Val(V), HighCost(H), SafePhi(S) {}
+};
+}
+
+Value *IndVarSimplify::ExpandSCEVIfNeeded(SCEVExpander &Rewriter, const SCEV *S,
+                                          Loop *L, Instruction *InsertPt,
+                                          Type *ResultTy) {
+  // Before expanding S into an expensive LLVM expression, see if we can use an
+  // already existing value as the expansion for S.
+  if (Value *RetValue = Rewriter.findExistingExpansion(S, InsertPt, L))
+    return RetValue;
+
+  // We didn't find anything, fall back to using SCEVExpander.
+  return Rewriter.expandCodeFor(S, ResultTy, InsertPt);
+}
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // RewriteLoopExitValues - Optimize IV users outside the loop.
 // As a side effect, reduces the amount of IV processing within the loop.
@@ -484,6 +534,7 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
 
+  SmallVector<RewritePhi, 8> RewritePhiSet;
   // 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
   // the exit blocks of the loop to find them.
@@ -563,8 +614,8 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
           unsigned NumHardInternalUses = 0;
           unsigned NumSoftExternalUses = 0;
           unsigned NumUses = 0;
-          for (Value::use_iterator IB=Inst->use_begin(), IE=Inst->use_end();
-               IB!=IE && NumUses<=6 ; ++IB) {
+          for (auto IB = Inst->user_begin(), IE = Inst->user_end();
+               IB != IE && NumUses <= 6; ++IB) {
             Instruction *UseInstr = cast<Instruction>(*IB);
             unsigned Opc = UseInstr->getOpcode();
             NumUses++;
@@ -576,9 +627,9 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
                 // Do not count the Phi as a use. LCSSA may have inserted
                 // plenty of trivial ones.
                 NumUses--;
-                for (Value::use_iterator PB=UseInstr->use_begin(),
-                                         PE=UseInstr->use_end();
-                     PB!=PE && NumUses<=6 ; ++PB, ++NumUses) {
+                for (auto PB = UseInstr->user_begin(),
+                          PE = UseInstr->user_end();
+                     PB != PE && NumUses <= 6; ++PB, ++NumUses) {
                   unsigned PhiOpc = cast<Instruction>(*PB)->getOpcode();
                   if (PhiOpc != Instruction::Call && PhiOpc != Instruction::Ret)
                     NumSoftExternalUses++;
@@ -593,7 +644,9 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
             continue;
         }
 
-        Value *ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, PN->getType(), Inst);
+        bool HighCost = Rewriter.isHighCostExpansion(ExitValue, L, Inst);
+        Value *ExitVal =
+            ExpandSCEVIfNeeded(Rewriter, ExitValue, L, Inst, PN->getType());
 
         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal << '\n'
                      << "  LoopVal = " << *Inst << "\n");
@@ -602,34 +655,43 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
           DeadInsts.push_back(ExitVal);
           continue;
         }
-        Changed = true;
-        ++NumReplaced;
 
-        PN->setIncomingValue(i, ExitVal);
+        // Collect all the candidate PHINodes to be rewritten.
+        RewritePhiSet.push_back(
+            RewritePhi(PN, i, ExitVal, HighCost, LCSSASafePhiForRAUW));
+      }
+    }
+  }
 
-        // If this instruction is dead now, delete it. Don't do it now to avoid
-        // invalidating iterators.
-        if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI))
-          DeadInsts.push_back(Inst);
+  bool LoopCanBeDel = CanLoopBeDeleted(L, RewritePhiSet);
 
-        // If we determined that this PHI is safe to replace even if an LCSSA
-        // PHI, do so.
-        if (LCSSASafePhiForRAUW) {
-          PN->replaceAllUsesWith(ExitVal);
-          PN->eraseFromParent();
-        }
-      }
+  // Transformation.
+  for (const RewritePhi &Phi : RewritePhiSet) {
+    PHINode *PN = Phi.PN;
+    Value *ExitVal = Phi.Val;
 
-      // If we were unable to completely replace the PHI node, clone the PHI
-      // and delete the original one. This lets IVUsers and any other maps
-      // purge the original user from their records.
-      if (!LCSSASafePhiForRAUW) {
-        PHINode *NewPN = cast<PHINode>(PN->clone());
-        NewPN->takeName(PN);
-        NewPN->insertBefore(PN);
-        PN->replaceAllUsesWith(NewPN);
-        PN->eraseFromParent();
-      }
+    // Only do the rewrite when the ExitValue can be expanded cheaply.
+    // If LoopCanBeDel is true, rewrite exit value aggressively.
+    if (ReplaceExitValue == OnlyCheapRepl && !LoopCanBeDel && Phi.HighCost) {
+      DeadInsts.push_back(ExitVal);
+      continue;
+    }
+
+    Changed = true;
+    ++NumReplaced;
+    Instruction *Inst = cast<Instruction>(PN->getIncomingValue(Phi.Ith));
+    PN->setIncomingValue(Phi.Ith, ExitVal);
+
+    // If this instruction is dead now, delete it. Don't do it now to avoid
+    // invalidating iterators.
+    if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI))
+      DeadInsts.push_back(Inst);
+
+    // If we determined that this PHI is safe to replace even if an LCSSA
+    // PHI, do so.
+    if (Phi.SafePhi) {
+      PN->replaceAllUsesWith(ExitVal);
+      PN->eraseFromParent();
     }
   }
 
@@ -638,6 +700,65 @@ void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
   Rewriter.clearInsertPoint();
 }
 
+/// CanLoopBeDeleted - Check whether it is possible to delete the loop after
+/// rewriting exit value. If it is possible, ignore ReplaceExitValue and
+/// do rewriting aggressively.
+bool IndVarSimplify::CanLoopBeDeleted(
+    Loop *L, SmallVector<RewritePhi, 8> &RewritePhiSet) {
+
+  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+  // If there is no preheader, the loop will not be deleted.
+  if (!Preheader)
+    return false;
+
+  // In LoopDeletion pass Loop can be deleted when ExitingBlocks.size() > 1.
+  // We obviate multiple ExitingBlocks case for simplicity.
+  // TODO: If we see testcase with multiple ExitingBlocks can be deleted
+  // after exit value rewriting, we can enhance the logic here.
+  SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
+  L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+  SmallVector<BasicBlock *, 8> ExitBlocks;
+  L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
+  if (ExitBlocks.size() > 1 || ExitingBlocks.size() > 1)
+    return false;
+
+  BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[0];
+  BasicBlock::iterator BI = ExitBlock->begin();
+  while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
+    Value *Incoming = P->getIncomingValueForBlock(ExitingBlocks[0]);
+
+    // If the Incoming value of P is found in RewritePhiSet, we know it
+    // could be rewritten to use a loop invariant value in transformation
+    // phase later. Skip it in the loop invariant check below.
+    bool found = false;
+    for (const RewritePhi &Phi : RewritePhiSet) {
+      unsigned i = Phi.Ith;
+      if (Phi.PN == P && (Phi.PN)->getIncomingValue(i) == Incoming) {
+        found = true;
+        break;
+      }
+    }
+
+    Instruction *I;
+    if (!found && (I = dyn_cast<Instruction>(Incoming)))
+      if (!L->hasLoopInvariantOperands(I))
+        return false;
+
+    ++BI;
+  }
+
+  for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
+       LI != LE; ++LI) {
+    for (BasicBlock::iterator BI = (*LI)->begin(), BE = (*LI)->end(); BI != BE;
+         ++BI) {
+      if (BI->mayHaveSideEffects())
+        return false;
+    }
+  }
+
+  return true;
+}
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  IV Widening - Extend the width of an IV to cover its widest uses.
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -649,9 +770,10 @@ namespace {
   struct WideIVInfo {
     PHINode *NarrowIV;
     Type *WidestNativeType; // Widest integer type created [sz]ext
-    bool IsSigned;          // Was an sext user seen before a zext?
+    bool IsSigned;          // Was a sext user seen before a zext?
 
-    WideIVInfo() : NarrowIV(0), WidestNativeType(0), IsSigned(false) {}
+    WideIVInfo() : NarrowIV(nullptr), WidestNativeType(nullptr),
+                   IsSigned(false) {}
   };
 }
 
@@ -659,16 +781,29 @@ namespace {
 /// extended by this sign or zero extend operation. This is used to determine
 /// the final width of the IV before actually widening it.
 static void visitIVCast(CastInst *Cast, WideIVInfo &WI, ScalarEvolution *SE,
-                        const DataLayout *DL) {
+                        const TargetTransformInfo *TTI) {
   bool IsSigned = Cast->getOpcode() == Instruction::SExt;
   if (!IsSigned && Cast->getOpcode() != Instruction::ZExt)
     return;
 
   Type *Ty = Cast->getType();
   uint64_t Width = SE->getTypeSizeInBits(Ty);
-  if (DL && !DL->isLegalInteger(Width))
+  if (!Cast->getModule()->getDataLayout().isLegalInteger(Width))
     return;
 
+  // Cast is either an sext or zext up to this point.
+  // We should not widen an indvar if arithmetics on the wider indvar are more
+  // expensive than those on the narrower indvar. We check only the cost of ADD
+  // because at least an ADD is required to increment the induction variable. We
+  // could compute more comprehensively the cost of all instructions on the
+  // induction variable when necessary.
+  if (TTI &&
+      TTI->getArithmeticInstrCost(Instruction::Add, Ty) >
+          TTI->getArithmeticInstrCost(Instruction::Add,
+                                      Cast->getOperand(0)->getType())) {
+    return;
+  }
+
   if (!WI.WidestNativeType) {
     WI.WidestNativeType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
     WI.IsSigned = IsSigned;
@@ -693,7 +828,7 @@ struct NarrowIVDefUse {
   Instruction *NarrowUse;
   Instruction *WideDef;
 
-  NarrowIVDefUse(): NarrowDef(0), NarrowUse(0), WideDef(0) {}
+  NarrowIVDefUse(): NarrowDef(nullptr), NarrowUse(nullptr), WideDef(nullptr) {}
 
   NarrowIVDefUse(Instruction *ND, Instruction *NU, Instruction *WD):
     NarrowDef(ND), NarrowUse(NU), WideDef(WD) {}
@@ -736,9 +871,9 @@ public:
     L(LI->getLoopFor(OrigPhi->getParent())),
     SE(SEv),
     DT(DTree),
-    WidePhi(0),
-    WideInc(0),
-    WideIncExpr(0),
+    WidePhi(nullptr),
+    WideInc(nullptr),
+    WideIncExpr(nullptr),
     DeadInsts(DI) {
     assert(L->getHeader() == OrigPhi->getParent() && "Phi must be an IV");
   }
@@ -755,8 +890,13 @@ protected:
 
   const SCEVAddRecExpr* GetExtendedOperandRecurrence(NarrowIVDefUse DU);
 
+  const SCEV *GetSCEVByOpCode(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                              unsigned OpCode) const;
+
   Instruction *WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter);
 
+  bool WidenLoopCompare(NarrowIVDefUse DU);
+
   void pushNarrowIVUsers(Instruction *NarrowDef, Instruction *WideDef);
 };
 } // anonymous namespace
@@ -793,7 +933,7 @@ Instruction *WidenIV::CloneIVUser(NarrowIVDefUse DU) {
   unsigned Opcode = DU.NarrowUse->getOpcode();
   switch (Opcode) {
   default:
-    return 0;
+    return nullptr;
   case Instruction::Add:
   case Instruction::Mul:
   case Instruction::UDiv:
@@ -831,21 +971,38 @@ Instruction *WidenIV::CloneIVUser(NarrowIVDefUse DU) {
   }
 }
 
+const SCEV *WidenIV::GetSCEVByOpCode(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                     unsigned OpCode) const {
+  if (OpCode == Instruction::Add)
+    return SE->getAddExpr(LHS, RHS);
+  if (OpCode == Instruction::Sub)
+    return SE->getMinusSCEV(LHS, RHS);
+  if (OpCode == Instruction::Mul)
+    return SE->getMulExpr(LHS, RHS);
+
+  llvm_unreachable("Unsupported opcode.");
+}
+
 /// No-wrap operations can transfer sign extension of their result to their
 /// operands. Generate the SCEV value for the widened operation without
 /// actually modifying the IR yet. If the expression after extending the
 /// operands is an AddRec for this loop, return it.
 const SCEVAddRecExpr* WidenIV::GetExtendedOperandRecurrence(NarrowIVDefUse DU) {
+
   // Handle the common case of add<nsw/nuw>
-  if (DU.NarrowUse->getOpcode() != Instruction::Add)
-    return 0;
+  const unsigned OpCode = DU.NarrowUse->getOpcode();
+  // Only Add/Sub/Mul instructions supported yet.
+  if (OpCode != Instruction::Add && OpCode != Instruction::Sub &&
+      OpCode != Instruction::Mul)
+    return nullptr;
 
   // One operand (NarrowDef) has already been extended to WideDef. Now determine
   // if extending the other will lead to a recurrence.
-  unsigned ExtendOperIdx = DU.NarrowUse->getOperand(0) == DU.NarrowDef ? 1 : 0;
+  const unsigned ExtendOperIdx =
+      DU.NarrowUse->getOperand(0) == DU.NarrowDef ? 1 : 0;
   assert(DU.NarrowUse->getOperand(1-ExtendOperIdx) == DU.NarrowDef && "bad DU");
 
-  const SCEV *ExtendOperExpr = 0;
+  const SCEV *ExtendOperExpr = nullptr;
   const OverflowingBinaryOperator *OBO =
     cast<OverflowingBinaryOperator>(DU.NarrowUse);
   if (IsSigned && OBO->hasNoSignedWrap())
@@ -855,36 +1012,43 @@ const SCEVAddRecExpr* WidenIV::GetExtendedOperandRecurrence(NarrowIVDefUse DU) {
     ExtendOperExpr = SE->getZeroExtendExpr(
       SE->getSCEV(DU.NarrowUse->getOperand(ExtendOperIdx)), WideType);
   else
-    return 0;
+    return nullptr;
 
-  // When creating this AddExpr, don't apply the current operations NSW or NUW
+  // When creating this SCEV expr, don't apply the current operations NSW or NUW
   // flags. This instruction may be guarded by control flow that the no-wrap
   // behavior depends on. Non-control-equivalent instructions can be mapped to
   // the same SCEV expression, and it would be incorrect to transfer NSW/NUW
   // semantics to those operations.
-  const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(
-    SE->getAddExpr(SE->getSCEV(DU.WideDef), ExtendOperExpr));
+  const SCEV *lhs = SE->getSCEV(DU.WideDef);
+  const SCEV *rhs = ExtendOperExpr;
+
+  // Let's swap operands to the initial order for the case of non-commutative
+  // operations, like SUB. See PR21014.
+  if (ExtendOperIdx == 0)
+    std::swap(lhs, rhs);
+  const SCEVAddRecExpr *AddRec =
+      dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(GetSCEVByOpCode(lhs, rhs, OpCode));
 
   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
-    return 0;
+    return nullptr;
   return AddRec;
 }
 
-/// GetWideRecurrence - Is this instruction potentially interesting from
-/// IVUsers' perspective after widening it's type? In other words, can the
+/// GetWideRecurrence - Is this instruction potentially interesting for further
+/// simplification after widening it's type? In other words, can the
 /// extend be safely hoisted out of the loop with SCEV reducing the value to a
 /// recurrence on the same loop. If so, return the sign or zero extended
 /// recurrence. Otherwise return NULL.
 const SCEVAddRecExpr *WidenIV::GetWideRecurrence(Instruction *NarrowUse) {
   if (!SE->isSCEVable(NarrowUse->getType()))
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   const SCEV *NarrowExpr = SE->getSCEV(NarrowUse);
   if (SE->getTypeSizeInBits(NarrowExpr->getType())
       >= SE->getTypeSizeInBits(WideType)) {
     // NarrowUse implicitly widens its operand. e.g. a gep with a narrow
     // index. So don't follow this use.
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
 
   const SCEV *WideExpr = IsSigned ?
@@ -892,7 +1056,7 @@ const SCEVAddRecExpr *WidenIV::GetWideRecurrence(Instruction *NarrowUse) {
     SE->getZeroExtendExpr(NarrowExpr, WideType);
   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(WideExpr);
   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
-    return 0;
+    return nullptr;
   return AddRec;
 }
 
@@ -906,6 +1070,35 @@ static void truncateIVUse(NarrowIVDefUse DU, DominatorTree *DT) {
   DU.NarrowUse->replaceUsesOfWith(DU.NarrowDef, Trunc);
 }
 
+/// If the narrow use is a compare instruction, then widen the compare
+//  (and possibly the other operand).  The extend operation is hoisted into the
+// loop preheader as far as possible.
+bool WidenIV::WidenLoopCompare(NarrowIVDefUse DU) {
+  ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(DU.NarrowUse);
+  if (!Cmp)
+    return false;
+
+  // Sign of IV user and compare must match.
+  if (IsSigned != CmpInst::isSigned(Cmp->getPredicate()))
+    return false;
+
+  Value *Op = Cmp->getOperand(Cmp->getOperand(0) == DU.NarrowDef ? 1 : 0);
+  unsigned CastWidth = SE->getTypeSizeInBits(Op->getType());
+  unsigned IVWidth = SE->getTypeSizeInBits(WideType);
+  assert (CastWidth <= IVWidth && "Unexpected width while widening compare.");
+
+  // Widen the compare instruction.
+  IRBuilder<> Builder(getInsertPointForUses(DU.NarrowUse, DU.NarrowDef, DT));
+  DU.NarrowUse->replaceUsesOfWith(DU.NarrowDef, DU.WideDef);
+
+  // Widen the other operand of the compare, if necessary.
+  if (CastWidth < IVWidth) {
+    Value *ExtOp = getExtend(Op, WideType, IsSigned, Cmp);
+    DU.NarrowUse->replaceUsesOfWith(Op, ExtOp);
+  }
+  return true;
+}
+
 /// WidenIVUse - Determine whether an individual user of the narrow IV can be
 /// widened. If so, return the wide clone of the user.
 Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
@@ -926,11 +1119,11 @@ Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
         IRBuilder<> Builder(WidePhi->getParent()->getFirstInsertionPt());
         Value *Trunc = Builder.CreateTrunc(WidePhi, DU.NarrowDef->getType());
         UsePhi->replaceAllUsesWith(Trunc);
-        DeadInsts.push_back(UsePhi);
+        DeadInsts.emplace_back(UsePhi);
         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Widen lcssa phi " << *UsePhi
               << " to " << *WidePhi << "\n");
       }
-      return 0;
+      return nullptr;
     }
   }
   // Our raison d'etre! Eliminate sign and zero extension.
@@ -959,7 +1152,7 @@ Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
             << " replaced by " << *DU.WideDef << "\n");
       ++NumElimExt;
       DU.NarrowUse->replaceAllUsesWith(NewDef);
-      DeadInsts.push_back(DU.NarrowUse);
+      DeadInsts.emplace_back(DU.NarrowUse);
     }
     // Now that the extend is gone, we want to expose it's uses for potential
     // further simplification. We don't need to directly inform SimplifyIVUsers
@@ -968,20 +1161,25 @@ Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
     // push the uses of WideDef here.
 
     // No further widening is needed. The deceased [sz]ext had done it for us.
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
 
   // Does this user itself evaluate to a recurrence after widening?
   const SCEVAddRecExpr *WideAddRec = GetWideRecurrence(DU.NarrowUse);
+  if (!WideAddRec)
+    WideAddRec = GetExtendedOperandRecurrence(DU);
+
   if (!WideAddRec) {
-      WideAddRec = GetExtendedOperandRecurrence(DU);
-  }
-  if (!WideAddRec) {
+    // If use is a loop condition, try to promote the condition instead of
+    // truncating the IV first.
+    if (WidenLoopCompare(DU))
+      return nullptr;
+
     // This user does not evaluate to a recurence after widening, so don't
     // follow it. Instead insert a Trunc to kill off the original use,
     // eventually isolating the original narrow IV so it can be removed.
     truncateIVUse(DU, DT);
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
   // Assume block terminators cannot evaluate to a recurrence. We can't to
   // insert a Trunc after a terminator if there happens to be a critical edge.
@@ -990,14 +1188,14 @@ Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
 
   // Reuse the IV increment that SCEVExpander created as long as it dominates
   // NarrowUse.
-  Instruction *WideUse = 0;
+  Instruction *WideUse = nullptr;
   if (WideAddRec == WideIncExpr
       && Rewriter.hoistIVInc(WideInc, DU.NarrowUse))
     WideUse = WideInc;
   else {
     WideUse = CloneIVUser(DU);
     if (!WideUse)
-      return 0;
+      return nullptr;
   }
   // Evaluation of WideAddRec ensured that the narrow expression could be
   // extended outside the loop without overflow. This suggests that the wide use
@@ -1007,8 +1205,8 @@ Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
   if (WideAddRec != SE->getSCEV(WideUse)) {
     DEBUG(dbgs() << "Wide use expression mismatch: " << *WideUse
           << ": " << *SE->getSCEV(WideUse) << " != " << *WideAddRec << "\n");
-    DeadInsts.push_back(WideUse);
-    return 0;
+    DeadInsts.emplace_back(WideUse);
+    return nullptr;
   }
 
   // Returning WideUse pushes it on the worklist.
@@ -1018,15 +1216,14 @@ Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU, SCEVExpander &Rewriter) {
 /// pushNarrowIVUsers - Add eligible users of NarrowDef to NarrowIVUsers.
 ///
 void WidenIV::pushNarrowIVUsers(Instruction *NarrowDef, Instruction *WideDef) {
-  for (Value::use_iterator UI = NarrowDef->use_begin(),
-         UE = NarrowDef->use_end(); UI != UE; ++UI) {
-    Instruction *NarrowUse = cast<Instruction>(*UI);
+  for (User *U : NarrowDef->users()) {
+    Instruction *NarrowUser = cast<Instruction>(U);
 
     // Handle data flow merges and bizarre phi cycles.
-    if (!Widened.insert(NarrowUse))
+    if (!Widened.insert(NarrowUser).second)
       continue;
 
-    NarrowIVUsers.push_back(NarrowIVDefUse(NarrowDef, NarrowUse, WideDef));
+    NarrowIVUsers.push_back(NarrowIVDefUse(NarrowDef, NarrowUser, WideDef));
   }
 }
 
@@ -1044,7 +1241,7 @@ PHINode *WidenIV::CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter) {
   // Is this phi an induction variable?
   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(OrigPhi));
   if (!AddRec)
-    return NULL;
+    return nullptr;
 
   // Widen the induction variable expression.
   const SCEV *WideIVExpr = IsSigned ?
@@ -1057,7 +1254,7 @@ PHINode *WidenIV::CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter) {
   // Can the IV be extended outside the loop without overflow?
   AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(WideIVExpr);
   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
-    return NULL;
+    return nullptr;
 
   // An AddRec must have loop-invariant operands. Since this AddRec is
   // materialized by a loop header phi, the expression cannot have any post-loop
@@ -1105,7 +1302,7 @@ PHINode *WidenIV::CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter) {
 
     // WidenIVUse may have removed the def-use edge.
     if (DU.NarrowDef->use_empty())
-      DeadInsts.push_back(DU.NarrowDef);
+      DeadInsts.emplace_back(DU.NarrowDef);
   }
   return WidePhi;
 }
@@ -1122,15 +1319,16 @@ PHINode *WidenIV::CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter) {
 namespace {
   class IndVarSimplifyVisitor : public IVVisitor {
     ScalarEvolution *SE;
-    const DataLayout *DL;
+    const TargetTransformInfo *TTI;
     PHINode *IVPhi;
 
   public:
     WideIVInfo WI;
 
     IndVarSimplifyVisitor(PHINode *IV, ScalarEvolution *SCEV,
-                          const DataLayout *DL, const DominatorTree *DTree):
-      SE(SCEV), DL(DL), IVPhi(IV) {
+                          const TargetTransformInfo *TTI,
+                          const DominatorTree *DTree)
+        : SE(SCEV), TTI(TTI), IVPhi(IV) {
       DT = DTree;
       WI.NarrowIV = IVPhi;
       if (ReduceLiveIVs)
@@ -1138,7 +1336,7 @@ namespace {
     }
 
     // Implement the interface used by simplifyUsersOfIV.
-    virtual void visitCast(CastInst *Cast) { visitIVCast(Cast, WI, SE, DL); }
+    void visitCast(CastInst *Cast) override { visitIVCast(Cast, WI, SE, TTI); }
   };
 }
 
@@ -1172,7 +1370,7 @@ void IndVarSimplify::SimplifyAndExtend(Loop *L,
       PHINode *CurrIV = LoopPhis.pop_back_val();
 
       // Information about sign/zero extensions of CurrIV.
-      IndVarSimplifyVisitor Visitor(CurrIV, SE, DL, DT);
+      IndVarSimplifyVisitor Visitor(CurrIV, SE, TTI, DT);
 
       Changed |= simplifyUsersOfIV(CurrIV, SE, &LPM, DeadInsts, &Visitor);
 
@@ -1195,55 +1393,6 @@ void IndVarSimplify::SimplifyAndExtend(Loop *L,
 //  LinearFunctionTestReplace and its kin. Rewrite the loop exit condition.
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-/// Check for expressions that ScalarEvolution generates to compute
-/// BackedgeTakenInfo. If these expressions have not been reduced, then
-/// expanding them may incur additional cost (albeit in the loop preheader).
-static bool isHighCostExpansion(const SCEV *S, BranchInst *BI,
-                                SmallPtrSet<const SCEV*, 8> &Processed,
-                                ScalarEvolution *SE) {
-  if (!Processed.insert(S))
-    return false;
-
-  // If the backedge-taken count is a UDiv, it's 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 and
-  // forego rewriting the loop.
-  if (isa<SCEVUDivExpr>(S)) {
-    ICmpInst *OrigCond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
-    if (!OrigCond) return true;
-    const SCEV *R = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(1));
-    R = SE->getMinusSCEV(R, SE->getConstant(R->getType(), 1));
-    if (R != S) {
-      const SCEV *L = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(0));
-      L = SE->getMinusSCEV(L, SE->getConstant(L->getType(), 1));
-      if (L != S)
-        return true;
-    }
-  }
-
-  // Recurse past add 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 SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
-    for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
-         I != E; ++I) {
-      if (isHighCostExpansion(*I, BI, Processed, SE))
-        return true;
-    }
-    return false;
-  }
-
-  // HowManyLessThans uses a Max expression whenever the loop is not guarded by
-  // the exit condition.
-  if (isa<SCEVSMaxExpr>(S) || isa<SCEVUMaxExpr>(S))
-    return true;
-
-  // If we haven't recognized an expensive SCEV pattern, assume it's an
-  // expression produced by program code.
-  return false;
-}
-
 /// canExpandBackedgeTakenCount - Return true if this loop's backedge taken
 /// count expression can be safely and cheaply expanded into an instruction
 /// sequence that can be used by LinearFunctionTestReplace.
@@ -1257,7 +1406,8 @@ static bool isHighCostExpansion(const SCEV *S, BranchInst *BI,
 /// used by ABI constrained operation, as opposed to inttoptr/ptrtoint).
 /// However, we don't yet have a strong motivation for converting loop tests
 /// into inequality tests.
-static bool canExpandBackedgeTakenCount(Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
+static bool canExpandBackedgeTakenCount(Loop *L, ScalarEvolution *SE,
+                                        SCEVExpander &Rewriter) {
   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) ||
       BackedgeTakenCount->isZero())
@@ -1267,12 +1417,10 @@ static bool canExpandBackedgeTakenCount(Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
     return false;
 
   // Can't rewrite non-branch yet.
-  BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
-  if (!BI)
+  if (!isa<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator()))
     return false;
 
-  SmallPtrSet<const SCEV*, 8> Processed;
-  if (isHighCostExpansion(BackedgeTakenCount, BI, Processed, SE))
+  if (Rewriter.isHighCostExpansion(BackedgeTakenCount, L))
     return false;
 
   return true;
@@ -1283,7 +1431,7 @@ static bool canExpandBackedgeTakenCount(Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
 static PHINode *getLoopPhiForCounter(Value *IncV, Loop *L, DominatorTree *DT) {
   Instruction *IncI = dyn_cast<Instruction>(IncV);
   if (!IncI)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   switch (IncI->getOpcode()) {
   case Instruction::Add:
@@ -1294,17 +1442,17 @@ static PHINode *getLoopPhiForCounter(Value *IncV, Loop *L, DominatorTree *DT) {
     if (IncI->getNumOperands() == 2)
       break;
   default:
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
 
   PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(IncI->getOperand(0));
   if (Phi && Phi->getParent() == L->getHeader()) {
     if (isLoopInvariant(IncI->getOperand(1), L, DT))
       return Phi;
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
   if (IncI->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   // Allow add/sub to be commuted.
   Phi = dyn_cast<PHINode>(IncI->getOperand(1));
@@ -1312,7 +1460,7 @@ static PHINode *getLoopPhiForCounter(Value *IncV, Loop *L, DominatorTree *DT) {
     if (isLoopInvariant(IncI->getOperand(0), L, DT))
       return Phi;
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// Return the compare guarding the loop latch, or NULL for unrecognized tests.
@@ -1322,7 +1470,7 @@ static ICmpInst *getLoopTest(Loop *L) {
   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
   // Don't bother with LFTR if the loop is not properly simplified.
   if (!LatchBlock)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
   assert(BI && "expected exit branch");
@@ -1372,7 +1520,7 @@ static bool needsLFTR(Loop *L, DominatorTree *DT) {
 /// Recursive helper for hasConcreteDef(). Unfortunately, this currently boils
 /// down to checking that all operands are constant and listing instructions
 /// that may hide undef.
-static bool hasConcreteDefImpl(Value *V, SmallPtrSet<Value*, 8> &Visited,
+static bool hasConcreteDefImpl(Value *V, SmallPtrSetImpl<Value*> &Visited,
                                unsigned Depth) {
   if (isa<Constant>(V))
     return !isa<UndefValue>(V);
@@ -1392,7 +1540,7 @@ static bool hasConcreteDefImpl(Value *V, SmallPtrSet<Value*, 8> &Visited,
 
   // Optimistically handle other instructions.
   for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI) {
-    if (!Visited.insert(*OI))
+    if (!Visited.insert(*OI).second)
       continue;
     if (!hasConcreteDefImpl(*OI, Visited, Depth+1))
       return false;
@@ -1417,15 +1565,11 @@ static bool AlmostDeadIV(PHINode *Phi, BasicBlock *LatchBlock, Value *Cond) {
   int LatchIdx = Phi->getBasicBlockIndex(LatchBlock);
   Value *IncV = Phi->getIncomingValue(LatchIdx);
 
-  for (Value::use_iterator UI = Phi->use_begin(), UE = Phi->use_end();
-       UI != UE; ++UI) {
-    if (*UI != Cond && *UI != IncV) return false;
-  }
+  for (User *U : Phi->users())
+    if (U != Cond && U != IncV) return false;
 
-  for (Value::use_iterator UI = IncV->use_begin(), UE = IncV->use_end();
-       UI != UE; ++UI) {
-    if (*UI != Cond && *UI != Phi) return false;
-  }
+  for (User *U : IncV->users())
+    if (U != Cond && U != Phi) return false;
   return true;
 }
 
@@ -1442,17 +1586,16 @@ static bool AlmostDeadIV(PHINode *Phi, BasicBlock *LatchBlock, Value *Cond) {
 /// FIXME: Accept non-unit stride as long as SCEV can reduce BECount * Stride.
 /// This is difficult in general for SCEV because of potential overflow. But we
 /// could at least handle constant BECounts.
-static PHINode *
-FindLoopCounter(Loop *L, const SCEV *BECount,
-                ScalarEvolution *SE, DominatorTree *DT, const DataLayout *DL) {
+static PHINode *FindLoopCounter(Loop *L, const SCEV *BECount,
+                                ScalarEvolution *SE, DominatorTree *DT) {
   uint64_t BCWidth = SE->getTypeSizeInBits(BECount->getType());
 
   Value *Cond =
     cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator())->getCondition();
 
   // Loop over all of the PHI nodes, looking for a simple counter.
-  PHINode *BestPhi = 0;
-  const SCEV *BestInit = 0;
+  PHINode *BestPhi = nullptr;
+  const SCEV *BestInit = nullptr;
   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
   assert(LatchBlock && "needsLFTR should guarantee a loop latch");
 
@@ -1473,7 +1616,8 @@ FindLoopCounter(Loop *L, const SCEV *BECount,
     // AR may be wider than BECount. With eq/ne tests overflow is immaterial.
     // AR may not be a narrower type, or we may never exit.
     uint64_t PhiWidth = SE->getTypeSizeInBits(AR->getType());
-    if (PhiWidth < BCWidth || (DL && !DL->isLegalInteger(PhiWidth)))
+    if (PhiWidth < BCWidth ||
+        !L->getHeader()->getModule()->getDataLayout().isLegalInteger(PhiWidth))
       continue;
 
     const SCEV *Step = dyn_cast<SCEVConstant>(AR->getStepRecurrence(*SE));
@@ -1562,7 +1706,7 @@ static Value *genLoopLimit(PHINode *IndVar, const SCEV *IVCount, Loop *L,
            && "unit stride pointer IV must be i8*");
 
     IRBuilder<> Builder(L->getLoopPreheader()->getTerminator());
-    return Builder.CreateGEP(GEPBase, GEPOffset, "lftr.limit");
+    return Builder.CreateGEP(nullptr, GEPBase, GEPOffset, "lftr.limit");
   }
   else {
     // In any other case, convert both IVInit and IVCount to integers before
@@ -1576,7 +1720,7 @@ static Value *genLoopLimit(PHINode *IndVar, const SCEV *IVCount, Loop *L,
     // IVInit integer and IVCount pointer would only occur if a canonical IV
     // were generated on top of case #2, which is not expected.
 
-    const SCEV *IVLimit = 0;
+    const SCEV *IVLimit = nullptr;
     // For unit stride, IVCount = Start + BECount with 2's complement overflow.
     // For non-zero Start, compute IVCount here.
     if (AR->getStart()->isZero())
@@ -1616,7 +1760,7 @@ LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
                           const SCEV *BackedgeTakenCount,
                           PHINode *IndVar,
                           SCEVExpander &Rewriter) {
-  assert(canExpandBackedgeTakenCount(L, SE) && "precondition");
+  assert(canExpandBackedgeTakenCount(L, SE, Rewriter) && "precondition");
 
   // Initialize CmpIndVar and IVCount to their preincremented values.
   Value *CmpIndVar = IndVar;
@@ -1755,13 +1899,12 @@ void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L) {
     // 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) {
-      User *U = *UI;
-      BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(U)->getParent();
-      if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(U)) {
+    for (Use &U : I->uses()) {
+      Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
+      BasicBlock *UseBB = User->getParent();
+      if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(User)) {
         unsigned i =
-          PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo());
+          PHINode::getIncomingValueNumForOperand(U.getOperandNo());
         UseBB = P->getIncomingBlock(i);
       }
       if (UseBB == Preheader || L->contains(UseBB)) {
@@ -1815,11 +1958,14 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   if (!L->isLoopSimplifyForm())
     return false;
 
-  LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
+  SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
-  DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
-  TLI = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfo>();
+  auto *TLIP = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+  TLI = TLIP ? &TLIP->getTLI() : nullptr;
+  auto *TTIP = getAnalysisIfAvailable<TargetTransformInfoWrapperPass>();
+  TTI = TTIP ? &TTIP->getTTI(*L->getHeader()->getParent()) : nullptr;
+  const DataLayout &DL = L->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
 
   DeadInsts.clear();
   Changed = false;
@@ -1831,7 +1977,7 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
 
   // Create a rewriter object which we'll use to transform the code with.
-  SCEVExpander Rewriter(*SE, "indvars");
+  SCEVExpander Rewriter(*SE, DL, "indvars");
 #ifndef NDEBUG
   Rewriter.setDebugType(DEBUG_TYPE);
 #endif
@@ -1851,7 +1997,8 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   // loop into any instructions outside of the loop that use the final values of
   // the current expressions.
   //
-  if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
+  if (ReplaceExitValue != NeverRepl &&
+      !isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
     RewriteLoopExitValues(L, Rewriter);
 
   // Eliminate redundant IV cycles.
@@ -1859,8 +2006,8 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 
   // 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.
-  if (canExpandBackedgeTakenCount(L, SE) && needsLFTR(L, DT)) {
-    PHINode *IndVar = FindLoopCounter(L, BackedgeTakenCount, SE, DT, DL);
+  if (canExpandBackedgeTakenCount(L, SE, Rewriter) && needsLFTR(L, DT)) {
+    PHINode *IndVar = FindLoopCounter(L, BackedgeTakenCount, SE, DT);
     if (IndVar) {
       // Check preconditions for proper SCEVExpander operation. SCEV does not
       // express SCEVExpander's dependencies, such as LoopSimplify. Instead any
@@ -1885,7 +2032,7 @@ bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   // which are now dead.
   while (!DeadInsts.empty())
     if (Instruction *Inst =
-          dyn_cast_or_null<Instruction>(&*DeadInsts.pop_back_val()))
+            dyn_cast_or_null<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val()))
       RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst, TLI);
 
   // The Rewriter may not be used from this point on.