[C++11] Add range based accessors for the Use-Def chain of a Value.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / Reassociate.cpp
index 275d19adbc10256e36f91af40afd99dfe4892fc8..b6b4d973f3a368db123489e5c2cf5d0255295327 100644 (file)
 
 #define DEBUG_TYPE "reassociate"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Assembly/Writer.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/IRBuilder.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
-#include "llvm/ADT/SetVector.h"
-#include "llvm/ADT/SmallMap.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
+#include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
@@ -68,7 +66,7 @@ static void PrintOps(Instruction *I, const SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
        << *Ops[0].Op->getType() << '\t';
   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
     dbgs() << "[ ";
-    WriteAsOperand(dbgs(), Ops[i].Op, false, M);
+    Ops[i].Op->printAsOperand(dbgs(), false, M);
     dbgs() << ", #" << Ops[i].Rank << "] ";
   }
 }
@@ -111,6 +109,50 @@ namespace {
       }
     };
   };
+  
+  /// Utility class representing a non-constant Xor-operand. We classify
+  /// non-constant Xor-Operands into two categories:
+  ///  C1) The operand is in the form "X & C", where C is a constant and C != ~0
+  ///  C2)
+  ///    C2.1) The operand is in the form of "X | C", where C is a non-zero
+  ///          constant.
+  ///    C2.2) Any operand E which doesn't fall into C1 and C2.1, we view this
+  ///          operand as "E | 0"
+  class XorOpnd {
+  public:
+    XorOpnd(Value *V);
+
+    bool isInvalid() const { return SymbolicPart == 0; }
+    bool isOrExpr() const { return isOr; }
+    Value *getValue() const { return OrigVal; }
+    Value *getSymbolicPart() const { return SymbolicPart; }
+    unsigned getSymbolicRank() const { return SymbolicRank; }
+    const APInt &getConstPart() const { return ConstPart; }
+
+    void Invalidate() { SymbolicPart = OrigVal = 0; }
+    void setSymbolicRank(unsigned R) { SymbolicRank = R; }
+
+    // Sort the XorOpnd-Pointer in ascending order of symbolic-value-rank.
+    // The purpose is twofold:
+    // 1) Cluster together the operands sharing the same symbolic-value.
+    // 2) Operand having smaller symbolic-value-rank is permuted earlier, which 
+    //   could potentially shorten crital path, and expose more loop-invariants.
+    //   Note that values' rank are basically defined in RPO order (FIXME). 
+    //   So, if Rank(X) < Rank(Y) < Rank(Z), it means X is defined earlier 
+    //   than Y which is defined earlier than Z. Permute "x | 1", "Y & 2",
+    //   "z" in the order of X-Y-Z is better than any other orders.
+    struct PtrSortFunctor {
+      bool operator()(XorOpnd * const &LHS, XorOpnd * const &RHS) {
+        return LHS->getSymbolicRank() < RHS->getSymbolicRank();
+      }
+    };
+  private:
+    Value *OrigVal;
+    Value *SymbolicPart;
+    APInt ConstPart;
+    unsigned SymbolicRank;
+    bool isOr;
+  };
 }
 
 namespace {
@@ -125,31 +167,62 @@ namespace {
       initializeReassociatePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
     }
 
-    bool runOnFunction(Function &F);
+    bool runOnFunction(Function &F) override;
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.setPreservesCFG();
     }
   private:
     void BuildRankMap(Function &F);
     unsigned getRank(Value *V);
-    Value *ReassociateExpression(BinaryOperator *I);
+    void ReassociateExpression(BinaryOperator *I);
     void RewriteExprTree(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
     Value *OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
                               SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
     Value *OptimizeAdd(Instruction *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
+    Value *OptimizeXor(Instruction *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
+    bool CombineXorOpnd(Instruction *I, XorOpnd *Opnd1, APInt &ConstOpnd,
+                        Value *&Res);
+    bool CombineXorOpnd(Instruction *I, XorOpnd *Opnd1, XorOpnd *Opnd2,
+                        APInt &ConstOpnd, Value *&Res);
     bool collectMultiplyFactors(SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
                                 SmallVectorImpl<Factor> &Factors);
     Value *buildMinimalMultiplyDAG(IRBuilder<> &Builder,
                                    SmallVectorImpl<Factor> &Factors);
     Value *OptimizeMul(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
-    void LinearizeExprTree(BinaryOperator *I, SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops);
     Value *RemoveFactorFromExpression(Value *V, Value *Factor);
     void EraseInst(Instruction *I);
     void OptimizeInst(Instruction *I);
   };
 }
 
+XorOpnd::XorOpnd(Value *V) {
+  assert(!isa<ConstantInt>(V) && "No ConstantInt");
+  OrigVal = V;
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  SymbolicRank = 0;
+
+  if (I && (I->getOpcode() == Instruction::Or ||
+            I->getOpcode() == Instruction::And)) {
+    Value *V0 = I->getOperand(0);
+    Value *V1 = I->getOperand(1);
+    if (isa<ConstantInt>(V0))
+      std::swap(V0, V1);
+
+    if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V1)) {
+      ConstPart = C->getValue();
+      SymbolicPart = V0;
+      isOr = (I->getOpcode() == Instruction::Or);
+      return;
+    }
+  }
+
+  // view the operand as "V | 0"
+  SymbolicPart = V;
+  ConstPart = APInt::getNullValue(V->getType()->getIntegerBitWidth());
+  isOr = true;
+}
+
 char Reassociate::ID = 0;
 INITIALIZE_PASS(Reassociate, "reassociate",
                 "Reassociate expressions", false, false)
@@ -167,21 +240,24 @@ static BinaryOperator *isReassociableOp(Value *V, unsigned Opcode) {
 }
 
 static bool isUnmovableInstruction(Instruction *I) {
-  if (I->getOpcode() == Instruction::PHI ||
-      I->getOpcode() == Instruction::LandingPad ||
-      I->getOpcode() == Instruction::Alloca ||
-      I->getOpcode() == Instruction::Load ||
-      I->getOpcode() == Instruction::Invoke ||
-      (I->getOpcode() == Instruction::Call &&
-       !isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) ||
-      I->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
-      I->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
-      I->getOpcode() == Instruction::FDiv ||
-      I->getOpcode() == Instruction::URem ||
-      I->getOpcode() == Instruction::SRem ||
-      I->getOpcode() == Instruction::FRem)
+  switch (I->getOpcode()) {
+  case Instruction::PHI:
+  case Instruction::LandingPad:
+  case Instruction::Alloca:
+  case Instruction::Load:
+  case Instruction::Invoke:
+  case Instruction::UDiv:
+  case Instruction::SDiv:
+  case Instruction::FDiv:
+  case Instruction::URem:
+  case Instruction::SRem:
+  case Instruction::FRem:
     return true;
-  return false;
+  case Instruction::Call:
+    return !isa<DbgInfoIntrinsic>(I);
+  default:
+    return false;
+  }
 }
 
 void Reassociate::BuildRankMap(Function &F) {
@@ -251,10 +327,116 @@ static BinaryOperator *LowerNegateToMultiply(Instruction *Neg) {
   return Res;
 }
 
+/// CarmichaelShift - Returns k such that lambda(2^Bitwidth) = 2^k, where lambda
+/// is the Carmichael function. This means that x^(2^k) === 1 mod 2^Bitwidth for
+/// every odd x, i.e. x^(2^k) = 1 for every odd x in Bitwidth-bit arithmetic.
+/// Note that 0 <= k < Bitwidth, and if Bitwidth > 3 then x^(2^k) = 0 for every
+/// even x in Bitwidth-bit arithmetic.
+static unsigned CarmichaelShift(unsigned Bitwidth) {
+  if (Bitwidth < 3)
+    return Bitwidth - 1;
+  return Bitwidth - 2;
+}
+
+/// IncorporateWeight - Add the extra weight 'RHS' to the existing weight 'LHS',
+/// reducing the combined weight using any special properties of the operation.
+/// The existing weight LHS represents the computation X op X op ... op X where
+/// X occurs LHS times.  The combined weight represents  X op X op ... op X with
+/// X occurring LHS + RHS times.  If op is "Xor" for example then the combined
+/// operation is equivalent to X if LHS + RHS is odd, or 0 if LHS + RHS is even;
+/// the routine returns 1 in LHS in the first case, and 0 in LHS in the second.
+static void IncorporateWeight(APInt &LHS, const APInt &RHS, unsigned Opcode) {
+  // If we were working with infinite precision arithmetic then the combined
+  // weight would be LHS + RHS.  But we are using finite precision arithmetic,
+  // and the APInt sum LHS + RHS may not be correct if it wraps (it is correct
+  // for nilpotent operations and addition, but not for idempotent operations
+  // and multiplication), so it is important to correctly reduce the combined
+  // weight back into range if wrapping would be wrong.
+
+  // If RHS is zero then the weight didn't change.
+  if (RHS.isMinValue())
+    return;
+  // If LHS is zero then the combined weight is RHS.
+  if (LHS.isMinValue()) {
+    LHS = RHS;
+    return;
+  }
+  // From this point on we know that neither LHS nor RHS is zero.
+
+  if (Instruction::isIdempotent(Opcode)) {
+    // Idempotent means X op X === X, so any non-zero weight is equivalent to a
+    // weight of 1.  Keeping weights at zero or one also means that wrapping is
+    // not a problem.
+    assert(LHS == 1 && RHS == 1 && "Weights not reduced!");
+    return; // Return a weight of 1.
+  }
+  if (Instruction::isNilpotent(Opcode)) {
+    // Nilpotent means X op X === 0, so reduce weights modulo 2.
+    assert(LHS == 1 && RHS == 1 && "Weights not reduced!");
+    LHS = 0; // 1 + 1 === 0 modulo 2.
+    return;
+  }
+  if (Opcode == Instruction::Add) {
+    // TODO: Reduce the weight by exploiting nsw/nuw?
+    LHS += RHS;
+    return;
+  }
+
+  assert(Opcode == Instruction::Mul && "Unknown associative operation!");
+  unsigned Bitwidth = LHS.getBitWidth();
+  // If CM is the Carmichael number then a weight W satisfying W >= CM+Bitwidth
+  // can be replaced with W-CM.  That's because x^W=x^(W-CM) for every Bitwidth
+  // bit number x, since either x is odd in which case x^CM = 1, or x is even in
+  // which case both x^W and x^(W - CM) are zero.  By subtracting off multiples
+  // of CM like this weights can always be reduced to the range [0, CM+Bitwidth)
+  // which by a happy accident means that they can always be represented using
+  // Bitwidth bits.
+  // TODO: Reduce the weight by exploiting nsw/nuw?  (Could do much better than
+  // the Carmichael number).
+  if (Bitwidth > 3) {
+    /// CM - The value of Carmichael's lambda function.
+    APInt CM = APInt::getOneBitSet(Bitwidth, CarmichaelShift(Bitwidth));
+    // Any weight W >= Threshold can be replaced with W - CM.
+    APInt Threshold = CM + Bitwidth;
+    assert(LHS.ult(Threshold) && RHS.ult(Threshold) && "Weights not reduced!");
+    // For Bitwidth 4 or more the following sum does not overflow.
+    LHS += RHS;
+    while (LHS.uge(Threshold))
+      LHS -= CM;
+  } else {
+    // To avoid problems with overflow do everything the same as above but using
+    // a larger type.
+    unsigned CM = 1U << CarmichaelShift(Bitwidth);
+    unsigned Threshold = CM + Bitwidth;
+    assert(LHS.getZExtValue() < Threshold && RHS.getZExtValue() < Threshold &&
+           "Weights not reduced!");
+    unsigned Total = LHS.getZExtValue() + RHS.getZExtValue();
+    while (Total >= Threshold)
+      Total -= CM;
+    LHS = Total;
+  }
+}
+
+typedef std::pair<Value*, APInt> RepeatedValue;
+
 /// LinearizeExprTree - Given an associative binary expression, return the leaf
-/// nodes in Ops.  The original expression is the same as Ops[0] op ... Ops[N].
-/// Note that a node may occur multiple times in Ops, but if so all occurrences
-/// are consecutive in the vector.
+/// nodes in Ops along with their weights (how many times the leaf occurs).  The
+/// original expression is the same as
+///   (Ops[0].first op Ops[0].first op ... Ops[0].first)  <- Ops[0].second times
+/// op
+///   (Ops[1].first op Ops[1].first op ... Ops[1].first)  <- Ops[1].second times
+/// op
+///   ...
+/// op
+///   (Ops[N].first op Ops[N].first op ... Ops[N].first)  <- Ops[N].second times
+///
+/// Note that the values Ops[0].first, ..., Ops[N].first are all distinct.
+///
+/// This routine may modify the function, in which case it returns 'true'.  The
+/// changes it makes may well be destructive, changing the value computed by 'I'
+/// to something completely different.  Thus if the routine returns 'true' then
+/// you MUST either replace I with a new expression computed from the Ops array,
+/// or use RewriteExprTree to put the values back in.
 ///
 /// A leaf node is either not a binary operation of the same kind as the root
 /// node 'I' (i.e. is not a binary operator at all, or is, but with a different
@@ -276,7 +458,7 @@ static BinaryOperator *LowerNegateToMultiply(Instruction *Neg) {
 ///                   +   *      |      F,  G
 ///
 /// The leaf nodes are C, E, F and G.  The Ops array will contain (maybe not in
-/// that order) C, E, F, F, G, G.
+/// that order) (C, 1), (E, 1), (F, 2), (G, 2).
 ///
 /// The expression is maximal: if some instruction is a binary operator of the
 /// same kind as 'I', and all of its uses are non-leaf nodes of the expression,
@@ -287,7 +469,8 @@ static BinaryOperator *LowerNegateToMultiply(Instruction *Neg) {
 /// order to ensure that every non-root node in the expression has *exactly one*
 /// use by a non-leaf node of the expression.  This destruction means that the
 /// caller MUST either replace 'I' with a new expression or use something like
-/// RewriteExprTree to put the values back in.
+/// RewriteExprTree to put the values back in if the routine indicates that it
+/// made a change by returning 'true'.
 ///
 /// In the above example either the right operand of A or the left operand of B
 /// will be replaced by undef.  If it is B's operand then this gives:
@@ -310,9 +493,14 @@ static BinaryOperator *LowerNegateToMultiply(Instruction *Neg) {
 /// of the expression) if it can turn them into binary operators of the right
 /// type and thus make the expression bigger.
 
-void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
-                                    SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
+static bool LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
+                              SmallVectorImpl<RepeatedValue> &Ops) {
   DEBUG(dbgs() << "LINEARIZE: " << *I << '\n');
+  unsigned Bitwidth = I->getType()->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
+  unsigned Opcode = I->getOpcode();
+  assert(Instruction::isAssociative(Opcode) &&
+         Instruction::isCommutative(Opcode) &&
+         "Expected an associative and commutative operation!");
 
   // Visit all operands of the expression, keeping track of their weight (the
   // number of paths from the expression root to the operand, or if you like
@@ -324,9 +512,9 @@ void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
   // with their weights, representing a certain number of paths to the operator.
   // If an operator occurs in the worklist multiple times then we found multiple
   // ways to get to it.
-  SmallVector<std::pair<BinaryOperator*, unsigned>, 8> Worklist; // (Op, Weight)
-  Worklist.push_back(std::make_pair(I, 1));
-  unsigned Opcode = I->getOpcode();
+  SmallVector<std::pair<BinaryOperator*, APInt>, 8> Worklist; // (Op, Weight)
+  Worklist.push_back(std::make_pair(I, APInt(Bitwidth, 1)));
+  bool MadeChange = false;
 
   // Leaves of the expression are values that either aren't the right kind of
   // operation (eg: a constant, or a multiply in an add tree), or are, but have
@@ -343,7 +531,7 @@ void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
 
   // Leaves - Keeps track of the set of putative leaves as well as the number of
   // paths to each leaf seen so far.
-  typedef SmallMap<Value*, unsigned, 8> LeafMap;
+  typedef DenseMap<Value*, APInt> LeafMap;
   LeafMap Leaves; // Leaf -> Total weight so far.
   SmallVector<Value*, 8> LeafOrder; // Ensure deterministic leaf output order.
 
@@ -351,13 +539,12 @@ void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
   SmallPtrSet<Value*, 8> Visited; // For sanity checking the iteration scheme.
 #endif
   while (!Worklist.empty()) {
-    std::pair<BinaryOperator*, unsigned> P = Worklist.pop_back_val();
+    std::pair<BinaryOperator*, APInt> P = Worklist.pop_back_val();
     I = P.first; // We examine the operands of this binary operator.
-    assert(P.second >= 1 && "No paths to here, so how did we get here?!");
 
     for (unsigned OpIdx = 0; OpIdx < 2; ++OpIdx) { // Visit operands.
       Value *Op = I->getOperand(OpIdx);
-      unsigned Weight = P.second; // Number of paths to this operand.
+      APInt Weight = P.second; // Number of paths to this operand.
       DEBUG(dbgs() << "OPERAND: " << *Op << " (" << Weight << ")\n");
       assert(!Op->use_empty() && "No uses, so how did we get to it?!");
 
@@ -389,8 +576,9 @@ void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
         assert(Visited.count(Op) && "In leaf map but not visited!");
 
         // Update the number of paths to the leaf.
-        It->second += Weight;
+        IncorporateWeight(It->second, Weight, Opcode);
 
+#if 0   // TODO: Re-enable once PR13021 is fixed.
         // The leaf already has one use from inside the expression.  As we want
         // exactly one such use, drop this new use of the leaf.
         assert(!Op->hasOneUse() && "Only one use, but we got here twice!");
@@ -407,6 +595,7 @@ void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
           Leaves.erase(It);
           continue;
         }
+#endif
 
         // If we still have uses that are not accounted for by the expression
         // then it is not safe to modify the value.
@@ -454,17 +643,28 @@ void Reassociate::LinearizeExprTree(BinaryOperator *I,
     Value *V = LeafOrder[i];
     LeafMap::iterator It = Leaves.find(V);
     if (It == Leaves.end())
-      // Leaf already output, or node initially thought to be a leaf wasn't.
+      // Node initially thought to be a leaf wasn't.
       continue;
     assert(!isReassociableOp(V, Opcode) && "Shouldn't be a leaf!");
-    unsigned Weight = It->second;
-    assert(Weight > 0 && "No paths to this value!");
-    // FIXME: Rather than repeating values Weight times, use a vector of
-    // (ValueEntry, multiplicity) pairs.
-    Ops.append(Weight, ValueEntry(getRank(V), V));
+    APInt Weight = It->second;
+    if (Weight.isMinValue())
+      // Leaf already output or weight reduction eliminated it.
+      continue;
     // Ensure the leaf is only output once.
-    Leaves.erase(It);
+    It->second = 0;
+    Ops.push_back(std::make_pair(V, Weight));
+  }
+
+  // For nilpotent operations or addition there may be no operands, for example
+  // because the expression was "X xor X" or consisted of 2^Bitwidth additions:
+  // in both cases the weight reduces to 0 causing the value to be skipped.
+  if (Ops.empty()) {
+    Constant *Identity = ConstantExpr::getBinOpIdentity(Opcode, I->getType());
+    assert(Identity && "Associative operation without identity!");
+    Ops.push_back(std::make_pair(Identity, APInt(Bitwidth, 1)));
   }
+
+  return MadeChange;
 }
 
 // RewriteExprTree - Now that the operands for this expression tree are
@@ -473,8 +673,8 @@ void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
                                   SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
   assert(Ops.size() > 1 && "Single values should be used directly!");
 
-  // Since our optimizations never increase the number of operations, the new
-  // expression can always be written by reusing the existing binary operators
+  // Since our optimizations should never increase the number of operations, the
+  // new expression can usually be written reusing the existing binary operators
   // from the original expression tree, without creating any new instructions,
   // though the rewritten expression may have a completely different topology.
   // We take care to not change anything if the new expression will be the same
@@ -486,23 +686,27 @@ void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
   /// the new expression into.
   SmallVector<BinaryOperator*, 8> NodesToRewrite;
   unsigned Opcode = I->getOpcode();
-  NodesToRewrite.push_back(I);
+  BinaryOperator *Op = I;
+
+  /// NotRewritable - The operands being written will be the leaves of the new
+  /// expression and must not be used as inner nodes (via NodesToRewrite) by
+  /// mistake.  Inner nodes are always reassociable, and usually leaves are not
+  /// (if they were they would have been incorporated into the expression and so
+  /// would not be leaves), so most of the time there is no danger of this.  But
+  /// in rare cases a leaf may become reassociable if an optimization kills uses
+  /// of it, or it may momentarily become reassociable during rewriting (below)
+  /// due it being removed as an operand of one of its uses.  Ensure that misuse
+  /// of leaf nodes as inner nodes cannot occur by remembering all of the future
+  /// leaves and refusing to reuse any of them as inner nodes.
+  SmallPtrSet<Value*, 8> NotRewritable;
+  for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
+    NotRewritable.insert(Ops[i].Op);
 
   // ExpressionChanged - Non-null if the rewritten expression differs from the
   // original in some non-trivial way, requiring the clearing of optional flags.
   // Flags are cleared from the operator in ExpressionChanged up to I inclusive.
   BinaryOperator *ExpressionChanged = 0;
-  BinaryOperator *Previous;
-  BinaryOperator *Op = 0;
-  for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
-    assert(!NodesToRewrite.empty() &&
-           "Optimized expressions has more nodes than original!");
-    Previous = Op; Op = NodesToRewrite.pop_back_val();
-    if (ExpressionChanged)
-      // Compactify the tree instructions together with each other to guarantee
-      // that the expression tree is dominated by all of Ops.
-      Op->moveBefore(Previous);
-
+  for (unsigned i = 0; ; ++i) {
     // The last operation (which comes earliest in the IR) is special as both
     // operands will come from Ops, rather than just one with the other being
     // a subexpression.
@@ -530,12 +734,14 @@ void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
       // the old operands with the new ones.
       DEBUG(dbgs() << "RA: " << *Op << '\n');
       if (NewLHS != OldLHS) {
-        if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(OldLHS, Opcode))
+        BinaryOperator *BO = isReassociableOp(OldLHS, Opcode);
+        if (BO && !NotRewritable.count(BO))
           NodesToRewrite.push_back(BO);
         Op->setOperand(0, NewLHS);
       }
       if (NewRHS != OldRHS) {
-        if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(OldRHS, Opcode))
+        BinaryOperator *BO = isReassociableOp(OldRHS, Opcode);
+        if (BO && !NotRewritable.count(BO))
           NodesToRewrite.push_back(BO);
         Op->setOperand(1, NewRHS);
       }
@@ -559,7 +765,8 @@ void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
         Op->swapOperands();
       } else {
         // Overwrite with the new right-hand side.
-        if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op->getOperand(1), Opcode))
+        BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op->getOperand(1), Opcode);
+        if (BO && !NotRewritable.count(BO))
           NodesToRewrite.push_back(BO);
         Op->setOperand(1, NewRHS);
         ExpressionChanged = Op;
@@ -572,33 +779,49 @@ void Reassociate::RewriteExprTree(BinaryOperator *I,
     // Now deal with the left-hand side.  If this is already an operation node
     // from the original expression then just rewrite the rest of the expression
     // into it.
-    if (BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op->getOperand(0), Opcode)) {
-      NodesToRewrite.push_back(BO);
+    BinaryOperator *BO = isReassociableOp(Op->getOperand(0), Opcode);
+    if (BO && !NotRewritable.count(BO)) {
+      Op = BO;
       continue;
     }
 
     // Otherwise, grab a spare node from the original expression and use that as
-    // the left-hand side.
-    assert(!NodesToRewrite.empty() &&
-           "Optimized expressions has more nodes than original!");
+    // the left-hand side.  If there are no nodes left then the optimizers made
+    // an expression with more nodes than the original!  This usually means that
+    // they did something stupid but it might mean that the problem was just too
+    // hard (finding the mimimal number of multiplications needed to realize a
+    // multiplication expression is NP-complete).  Whatever the reason, smart or
+    // stupid, create a new node if there are none left.
+    BinaryOperator *NewOp;
+    if (NodesToRewrite.empty()) {
+      Constant *Undef = UndefValue::get(I->getType());
+      NewOp = BinaryOperator::Create(Instruction::BinaryOps(Opcode),
+                                     Undef, Undef, "", I);
+    } else {
+      NewOp = NodesToRewrite.pop_back_val();
+    }
+
     DEBUG(dbgs() << "RA: " << *Op << '\n');
-    Op->setOperand(0, NodesToRewrite.back());
+    Op->setOperand(0, NewOp);
     DEBUG(dbgs() << "TO: " << *Op << '\n');
     ExpressionChanged = Op;
     MadeChange = true;
     ++NumChanged;
+    Op = NewOp;
   }
 
   // If the expression changed non-trivially then clear out all subclass data
-  // starting from the operator specified in ExpressionChanged.
-  if (ExpressionChanged) {
+  // starting from the operator specified in ExpressionChanged, and compactify
+  // the operators to just before the expression root to guarantee that the
+  // expression tree is dominated by all of Ops.
+  if (ExpressionChanged)
     do {
       ExpressionChanged->clearSubclassOptionalData();
       if (ExpressionChanged == I)
         break;
-      ExpressionChanged = cast<BinaryOperator>(*ExpressionChanged->use_begin());
+      ExpressionChanged->moveBefore(I);
+      ExpressionChanged = cast<BinaryOperator>(*ExpressionChanged->user_begin());
     } while (1);
-  }
 
   // Throw away any left over nodes from the original expression.
   for (unsigned i = 0, e = NodesToRewrite.size(); i != e; ++i)
@@ -639,8 +862,7 @@ static Value *NegateValue(Value *V, Instruction *BI) {
 
   // Okay, we need to materialize a negated version of V with an instruction.
   // Scan the use lists of V to see if we have one already.
-  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI){
-    User *U = *UI;
+  for (User *U : V->users()) {
     if (!BinaryOperator::isNeg(U)) continue;
 
     // We found one!  Now we have to make sure that the definition dominates
@@ -690,8 +912,8 @@ static bool ShouldBreakUpSubtract(Instruction *Sub) {
       isReassociableOp(Sub->getOperand(1), Instruction::Sub))
     return true;
   if (Sub->hasOneUse() &&
-      (isReassociableOp(Sub->use_back(), Instruction::Add) ||
-       isReassociableOp(Sub->use_back(), Instruction::Sub)))
+      (isReassociableOp(Sub->user_back(), Instruction::Add) ||
+       isReassociableOp(Sub->user_back(), Instruction::Sub)))
     return true;
 
   return false;
@@ -775,8 +997,15 @@ Value *Reassociate::RemoveFactorFromExpression(Value *V, Value *Factor) {
   BinaryOperator *BO = isReassociableOp(V, Instruction::Mul);
   if (!BO) return 0;
 
+  SmallVector<RepeatedValue, 8> Tree;
+  MadeChange |= LinearizeExprTree(BO, Tree);
   SmallVector<ValueEntry, 8> Factors;
-  LinearizeExprTree(BO, Factors);
+  Factors.reserve(Tree.size());
+  for (unsigned i = 0, e = Tree.size(); i != e; ++i) {
+    RepeatedValue E = Tree[i];
+    Factors.append(E.second.getZExtValue(),
+                   ValueEntry(getRank(E.first), E.first));
+  }
 
   bool FoundFactor = false;
   bool NeedsNegate = false;
@@ -888,6 +1117,250 @@ static Value *OptimizeAndOrXor(unsigned Opcode,
   return 0;
 }
 
+/// Helper funciton of CombineXorOpnd(). It creates a bitwise-and
+/// instruction with the given two operands, and return the resulting
+/// instruction. There are two special cases: 1) if the constant operand is 0,
+/// it will return NULL. 2) if the constant is ~0, the symbolic operand will
+/// be returned.
+static Value *createAndInstr(Instruction *InsertBefore, Value *Opnd, 
+                             const APInt &ConstOpnd) {
+  if (ConstOpnd != 0) {
+    if (!ConstOpnd.isAllOnesValue()) {
+      LLVMContext &Ctx = Opnd->getType()->getContext();
+      Instruction *I;
+      I = BinaryOperator::CreateAnd(Opnd, ConstantInt::get(Ctx, ConstOpnd),
+                                    "and.ra", InsertBefore);
+      I->setDebugLoc(InsertBefore->getDebugLoc());
+      return I;
+    }
+    return Opnd;
+  }
+  return 0;
+}
+
+// Helper function of OptimizeXor(). It tries to simplify "Opnd1 ^ ConstOpnd"
+// into "R ^ C", where C would be 0, and R is a symbolic value.
+//
+// If it was successful, true is returned, and the "R" and "C" is returned
+// via "Res" and "ConstOpnd", respectively; otherwise, false is returned,
+// and both "Res" and "ConstOpnd" remain unchanged.
+//  
+bool Reassociate::CombineXorOpnd(Instruction *I, XorOpnd *Opnd1,
+                                 APInt &ConstOpnd, Value *&Res) {
+  // Xor-Rule 1: (x | c1) ^ c2 = (x | c1) ^ (c1 ^ c1) ^ c2 
+  //                       = ((x | c1) ^ c1) ^ (c1 ^ c2)
+  //                       = (x & ~c1) ^ (c1 ^ c2)
+  // It is useful only when c1 == c2.
+  if (Opnd1->isOrExpr() && Opnd1->getConstPart() != 0) {
+    if (!Opnd1->getValue()->hasOneUse())
+      return false;
+
+    const APInt &C1 = Opnd1->getConstPart();
+    if (C1 != ConstOpnd)
+      return false;
+
+    Value *X = Opnd1->getSymbolicPart();
+    Res = createAndInstr(I, X, ~C1);
+    // ConstOpnd was C2, now C1 ^ C2.
+    ConstOpnd ^= C1;
+
+    if (Instruction *T = dyn_cast<Instruction>(Opnd1->getValue()))
+      RedoInsts.insert(T);
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+                           
+// Helper function of OptimizeXor(). It tries to simplify
+// "Opnd1 ^ Opnd2 ^ ConstOpnd" into "R ^ C", where C would be 0, and R is a
+// symbolic value. 
+// 
+// If it was successful, true is returned, and the "R" and "C" is returned 
+// via "Res" and "ConstOpnd", respectively (If the entire expression is
+// evaluated to a constant, the Res is set to NULL); otherwise, false is
+// returned, and both "Res" and "ConstOpnd" remain unchanged.
+bool Reassociate::CombineXorOpnd(Instruction *I, XorOpnd *Opnd1, XorOpnd *Opnd2,
+                                 APInt &ConstOpnd, Value *&Res) {
+  Value *X = Opnd1->getSymbolicPart();
+  if (X != Opnd2->getSymbolicPart())
+    return false;
+
+  // This many instruction become dead.(At least "Opnd1 ^ Opnd2" will die.)
+  int DeadInstNum = 1;
+  if (Opnd1->getValue()->hasOneUse())
+    DeadInstNum++;
+  if (Opnd2->getValue()->hasOneUse())
+    DeadInstNum++;
+
+  // Xor-Rule 2:
+  //  (x | c1) ^ (x & c2)
+  //   = (x|c1) ^ (x&c2) ^ (c1 ^ c1) = ((x|c1) ^ c1) ^ (x & c2) ^ c1
+  //   = (x & ~c1) ^ (x & c2) ^ c1               // Xor-Rule 1
+  //   = (x & c3) ^ c1, where c3 = ~c1 ^ c2      // Xor-rule 3
+  //
+  if (Opnd1->isOrExpr() != Opnd2->isOrExpr()) {
+    if (Opnd2->isOrExpr())
+      std::swap(Opnd1, Opnd2);
+
+    const APInt &C1 = Opnd1->getConstPart();
+    const APInt &C2 = Opnd2->getConstPart();
+    APInt C3((~C1) ^ C2);
+
+    // Do not increase code size!
+    if (C3 != 0 && !C3.isAllOnesValue()) {
+      int NewInstNum = ConstOpnd != 0 ? 1 : 2;
+      if (NewInstNum > DeadInstNum)
+        return false;
+    }
+
+    Res = createAndInstr(I, X, C3);
+    ConstOpnd ^= C1;
+
+  } else if (Opnd1->isOrExpr()) {
+    // Xor-Rule 3: (x | c1) ^ (x | c2) = (x & c3) ^ c3 where c3 = c1 ^ c2
+    //
+    const APInt &C1 = Opnd1->getConstPart();
+    const APInt &C2 = Opnd2->getConstPart();
+    APInt C3 = C1 ^ C2;
+    
+    // Do not increase code size
+    if (C3 != 0 && !C3.isAllOnesValue()) {
+      int NewInstNum = ConstOpnd != 0 ? 1 : 2;
+      if (NewInstNum > DeadInstNum)
+        return false;
+    }
+
+    Res = createAndInstr(I, X, C3);
+    ConstOpnd ^= C3;
+  } else {
+    // Xor-Rule 4: (x & c1) ^ (x & c2) = (x & (c1^c2))
+    //
+    const APInt &C1 = Opnd1->getConstPart();
+    const APInt &C2 = Opnd2->getConstPart();
+    APInt C3 = C1 ^ C2;
+    Res = createAndInstr(I, X, C3);
+  }
+
+  // Put the original operands in the Redo list; hope they will be deleted
+  // as dead code.
+  if (Instruction *T = dyn_cast<Instruction>(Opnd1->getValue()))
+    RedoInsts.insert(T);
+  if (Instruction *T = dyn_cast<Instruction>(Opnd2->getValue()))
+    RedoInsts.insert(T);
+
+  return true;
+}
+
+/// Optimize a series of operands to an 'xor' instruction. If it can be reduced
+/// to a single Value, it is returned, otherwise the Ops list is mutated as
+/// necessary.
+Value *Reassociate::OptimizeXor(Instruction *I,
+                                SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
+  if (Value *V = OptimizeAndOrXor(Instruction::Xor, Ops))
+    return V;
+      
+  if (Ops.size() == 1)
+    return 0;
+
+  SmallVector<XorOpnd, 8> Opnds;
+  SmallVector<XorOpnd*, 8> OpndPtrs;
+  Type *Ty = Ops[0].Op->getType();
+  APInt ConstOpnd(Ty->getIntegerBitWidth(), 0);
+
+  // Step 1: Convert ValueEntry to XorOpnd
+  for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
+    Value *V = Ops[i].Op;
+    if (!isa<ConstantInt>(V)) {
+      XorOpnd O(V);
+      O.setSymbolicRank(getRank(O.getSymbolicPart()));
+      Opnds.push_back(O);
+    } else
+      ConstOpnd ^= cast<ConstantInt>(V)->getValue();
+  }
+
+  // NOTE: From this point on, do *NOT* add/delete element to/from "Opnds".
+  //  It would otherwise invalidate the "Opnds"'s iterator, and hence invalidate
+  //  the "OpndPtrs" as well. For the similar reason, do not fuse this loop
+  //  with the previous loop --- the iterator of the "Opnds" may be invalidated
+  //  when new elements are added to the vector.
+  for (unsigned i = 0, e = Opnds.size(); i != e; ++i)
+    OpndPtrs.push_back(&Opnds[i]);
+
+  // Step 2: Sort the Xor-Operands in a way such that the operands containing
+  //  the same symbolic value cluster together. For instance, the input operand
+  //  sequence ("x | 123", "y & 456", "x & 789") will be sorted into:
+  //  ("x | 123", "x & 789", "y & 456").
+  std::stable_sort(OpndPtrs.begin(), OpndPtrs.end(), XorOpnd::PtrSortFunctor());
+
+  // Step 3: Combine adjacent operands
+  XorOpnd *PrevOpnd = 0;
+  bool Changed = false;
+  for (unsigned i = 0, e = Opnds.size(); i < e; i++) {
+    XorOpnd *CurrOpnd = OpndPtrs[i];
+    // The combined value
+    Value *CV;
+
+    // Step 3.1: Try simplifying "CurrOpnd ^ ConstOpnd"
+    if (ConstOpnd != 0 && CombineXorOpnd(I, CurrOpnd, ConstOpnd, CV)) {
+      Changed = true;
+      if (CV)
+        *CurrOpnd = XorOpnd(CV);
+      else {
+        CurrOpnd->Invalidate();
+        continue;
+      }
+    }
+
+    if (!PrevOpnd || CurrOpnd->getSymbolicPart() != PrevOpnd->getSymbolicPart()) {
+      PrevOpnd = CurrOpnd;
+      continue;
+    }
+
+    // step 3.2: When previous and current operands share the same symbolic
+    //  value, try to simplify "PrevOpnd ^ CurrOpnd ^ ConstOpnd" 
+    //    
+    if (CombineXorOpnd(I, CurrOpnd, PrevOpnd, ConstOpnd, CV)) {
+      // Remove previous operand
+      PrevOpnd->Invalidate();
+      if (CV) {
+        *CurrOpnd = XorOpnd(CV);
+        PrevOpnd = CurrOpnd;
+      } else {
+        CurrOpnd->Invalidate();
+        PrevOpnd = 0;
+      }
+      Changed = true;
+    }
+  }
+
+  // Step 4: Reassemble the Ops
+  if (Changed) {
+    Ops.clear();
+    for (unsigned int i = 0, e = Opnds.size(); i < e; i++) {
+      XorOpnd &O = Opnds[i];
+      if (O.isInvalid())
+        continue;
+      ValueEntry VE(getRank(O.getValue()), O.getValue());
+      Ops.push_back(VE);
+    }
+    if (ConstOpnd != 0) {
+      Value *C = ConstantInt::get(Ty->getContext(), ConstOpnd);
+      ValueEntry VE(getRank(C), C);
+      Ops.push_back(VE);
+    }
+    int Sz = Ops.size();
+    if (Sz == 1)
+      return Ops.back().Op;
+    else if (Sz == 0) {
+      assert(ConstOpnd == 0);
+      return ConstantInt::get(Ty->getContext(), ConstOpnd);
+    }
+  }
+
+  return 0;
+}
+
 /// OptimizeAdd - Optimize a series of operands to an 'add' instruction.  This
 /// optimizes based on identities.  If it can be reduced to a single Value, it
 /// is returned, otherwise the Ops list is mutated as necessary.
@@ -1073,19 +1546,6 @@ Value *Reassociate::OptimizeAdd(Instruction *I,
   return 0;
 }
 
-namespace {
-  /// \brief Predicate tests whether a ValueEntry's op is in a map.
-  struct IsValueInMap {
-    const DenseMap<Value *, unsigned> &Map;
-
-    IsValueInMap(const DenseMap<Value *, unsigned> &Map) : Map(Map) {}
-
-    bool operator()(const ValueEntry &Entry) {
-      return Map.find(Entry.Op) != Map.end();
-    }
-  };
-}
-
 /// \brief Build up a vector of value/power pairs factoring a product.
 ///
 /// Given a series of multiplication operands, build a vector of factors and
@@ -1144,7 +1604,7 @@ bool Reassociate::collectMultiplyFactors(SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops,
   // below our mininum of '4'.
   assert(FactorPowerSum >= 4);
 
-  std::sort(Factors.begin(), Factors.end(), Factor::PowerDescendingSorter());
+  std::stable_sort(Factors.begin(), Factors.end(), Factor::PowerDescendingSorter());
   return true;
 }
 
@@ -1251,46 +1711,25 @@ Value *Reassociate::OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
                                        SmallVectorImpl<ValueEntry> &Ops) {
   // Now that we have the linearized expression tree, try to optimize it.
   // Start by folding any constants that we found.
-  if (Ops.size() == 1) return Ops[0].Op;
-
+  Constant *Cst = 0;
   unsigned Opcode = I->getOpcode();
+  while (!Ops.empty() && isa<Constant>(Ops.back().Op)) {
+    Constant *C = cast<Constant>(Ops.pop_back_val().Op);
+    Cst = Cst ? ConstantExpr::get(Opcode, C, Cst) : C;
+  }
+  // If there was nothing but constants then we are done.
+  if (Ops.empty())
+    return Cst;
+
+  // Put the combined constant back at the end of the operand list, except if
+  // there is no point.  For example, an add of 0 gets dropped here, while a
+  // multiplication by zero turns the whole expression into zero.
+  if (Cst && Cst != ConstantExpr::getBinOpIdentity(Opcode, I->getType())) {
+    if (Cst == ConstantExpr::getBinOpAbsorber(Opcode, I->getType()))
+      return Cst;
+    Ops.push_back(ValueEntry(0, Cst));
+  }
 
-  if (Constant *V1 = dyn_cast<Constant>(Ops[Ops.size()-2].Op))
-    if (Constant *V2 = dyn_cast<Constant>(Ops.back().Op)) {
-      Ops.pop_back();
-      Ops.back().Op = ConstantExpr::get(Opcode, V1, V2);
-      return OptimizeExpression(I, Ops);
-    }
-
-  // Check for destructive annihilation due to a constant being used.
-  if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(Ops.back().Op))
-    switch (Opcode) {
-    default: break;
-    case Instruction::And:
-      if (CstVal->isZero())                  // X & 0 -> 0
-        return CstVal;
-      if (CstVal->isAllOnesValue())          // X & -1 -> X
-        Ops.pop_back();
-      break;
-    case Instruction::Mul:
-      if (CstVal->isZero()) {                // X * 0 -> 0
-        ++NumAnnihil;
-        return CstVal;
-      }
-
-      if (cast<ConstantInt>(CstVal)->isOne())
-        Ops.pop_back();                      // X * 1 -> X
-      break;
-    case Instruction::Or:
-      if (CstVal->isAllOnesValue())          // X | -1 -> -1
-        return CstVal;
-      // FALLTHROUGH!
-    case Instruction::Add:
-    case Instruction::Xor:
-      if (CstVal->isZero())                  // X [|^+] 0 -> X
-        Ops.pop_back();
-      break;
-    }
   if (Ops.size() == 1) return Ops[0].Op;
 
   // Handle destructive annihilation due to identities between elements in the
@@ -1300,11 +1739,15 @@ Value *Reassociate::OptimizeExpression(BinaryOperator *I,
   default: break;
   case Instruction::And:
   case Instruction::Or:
-  case Instruction::Xor:
     if (Value *Result = OptimizeAndOrXor(Opcode, Ops))
       return Result;
     break;
 
+  case Instruction::Xor:
+    if (Value *Result = OptimizeXor(I, Ops))
+      return Result;
+    break;
+
   case Instruction::Add:
     if (Value *Result = OptimizeAdd(I, Ops))
       return Result;
@@ -1328,15 +1771,18 @@ void Reassociate::EraseInst(Instruction *I) {
   SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
   // Erase the dead instruction.
   ValueRankMap.erase(I);
+  RedoInsts.remove(I);
   I->eraseFromParent();
   // Optimize its operands.
+  SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited; // Detect self-referential nodes.
   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
     if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(Ops[i])) {
       // If this is a node in an expression tree, climb to the expression root
       // and add that since that's where optimization actually happens.
       unsigned Opcode = Op->getOpcode();
-      while (Op->hasOneUse() && Op->use_back()->getOpcode() == Opcode)
-        Op = Op->use_back();
+      while (Op->hasOneUse() && Op->user_back()->getOpcode() == Opcode &&
+             Visited.insert(Op))
+        Op = Op->user_back();
       RedoInsts.insert(Op);
     }
 }
@@ -1354,8 +1800,8 @@ void Reassociate::OptimizeInst(Instruction *I) {
     // is used by a reassociable multiply or add, turn into a multiply.
     if (isReassociableOp(I->getOperand(0), Instruction::Mul) ||
         (I->hasOneUse() &&
-         (isReassociableOp(I->use_back(), Instruction::Mul) ||
-          isReassociableOp(I->use_back(), Instruction::Add)))) {
+         (isReassociableOp(I->user_back(), Instruction::Mul) ||
+          isReassociableOp(I->user_back(), Instruction::Add)))) {
       Instruction *NI = ConvertShiftToMul(I);
       RedoInsts.insert(I);
       MadeChange = true;
@@ -1408,7 +1854,7 @@ void Reassociate::OptimizeInst(Instruction *I) {
       // and if this is not an inner node of a multiply tree.
       if (isReassociableOp(I->getOperand(1), Instruction::Mul) &&
           (!I->hasOneUse() ||
-           !isReassociableOp(I->use_back(), Instruction::Mul))) {
+           !isReassociableOp(I->user_back(), Instruction::Mul))) {
         Instruction *NI = LowerNegateToMultiply(I);
         RedoInsts.insert(I);
         MadeChange = true;
@@ -1423,24 +1869,32 @@ void Reassociate::OptimizeInst(Instruction *I) {
 
   // If this is an interior node of a reassociable tree, ignore it until we
   // get to the root of the tree, to avoid N^2 analysis.
-  if (BO->hasOneUse() && BO->use_back()->getOpcode() == BO->getOpcode())
+  unsigned Opcode = BO->getOpcode();
+  if (BO->hasOneUse() && BO->user_back()->getOpcode() == Opcode)
     return;
 
   // If this is an add tree that is used by a sub instruction, ignore it
   // until we process the subtract.
   if (BO->hasOneUse() && BO->getOpcode() == Instruction::Add &&
-      cast<Instruction>(BO->use_back())->getOpcode() == Instruction::Sub)
+      cast<Instruction>(BO->user_back())->getOpcode() == Instruction::Sub)
     return;
 
   ReassociateExpression(BO);
 }
 
-Value *Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
+void Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
 
   // First, walk the expression tree, linearizing the tree, collecting the
   // operand information.
+  SmallVector<RepeatedValue, 8> Tree;
+  MadeChange |= LinearizeExprTree(I, Tree);
   SmallVector<ValueEntry, 8> Ops;
-  LinearizeExprTree(I, Ops);
+  Ops.reserve(Tree.size());
+  for (unsigned i = 0, e = Tree.size(); i != e; ++i) {
+    RepeatedValue E = Tree[i];
+    Ops.append(E.second.getZExtValue(),
+               ValueEntry(getRank(E.first), E.first));
+  }
 
   DEBUG(dbgs() << "RAIn:\t"; PrintOps(I, Ops); dbgs() << '\n');
 
@@ -1455,6 +1909,9 @@ Value *Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
   // OptimizeExpression - Now that we have the expression tree in a convenient
   // sorted form, optimize it globally if possible.
   if (Value *V = OptimizeExpression(I, Ops)) {
+    if (V == I)
+      // Self-referential expression in unreachable code.
+      return;
     // This expression tree simplified to something that isn't a tree,
     // eliminate it.
     DEBUG(dbgs() << "Reassoc to scalar: " << *V << '\n');
@@ -1463,7 +1920,7 @@ Value *Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
       VI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
     RedoInsts.insert(I);
     ++NumAnnihil;
-    return V;
+    return;
   }
 
   // We want to sink immediates as deeply as possible except in the case where
@@ -1471,7 +1928,7 @@ Value *Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
   // In this case we reassociate to put the negation on the outside so that we
   // can fold the negation into the add: (-X)*Y + Z -> Z-X*Y
   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul && I->hasOneUse() &&
-      cast<Instruction>(I->use_back())->getOpcode() == Instruction::Add &&
+      cast<Instruction>(I->user_back())->getOpcode() == Instruction::Add &&
       isa<ConstantInt>(Ops.back().Op) &&
       cast<ConstantInt>(Ops.back().Op)->isAllOnesValue()) {
     ValueEntry Tmp = Ops.pop_back_val();
@@ -1481,22 +1938,28 @@ Value *Reassociate::ReassociateExpression(BinaryOperator *I) {
   DEBUG(dbgs() << "RAOut:\t"; PrintOps(I, Ops); dbgs() << '\n');
 
   if (Ops.size() == 1) {
+    if (Ops[0].Op == I)
+      // Self-referential expression in unreachable code.
+      return;
+
     // This expression tree simplified to something that isn't a tree,
     // eliminate it.
     I->replaceAllUsesWith(Ops[0].Op);
     if (Instruction *OI = dyn_cast<Instruction>(Ops[0].Op))
       OI->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
     RedoInsts.insert(I);
-    return Ops[0].Op;
+    return;
   }
 
   // Now that we ordered and optimized the expressions, splat them back into
   // the expression tree, removing any unneeded nodes.
   RewriteExprTree(I, Ops);
-  return I;
 }
 
 bool Reassociate::runOnFunction(Function &F) {
+  if (skipOptnoneFunction(F))
+    return false;
+
   // Calculate the rank map for F
   BuildRankMap(F);