Reformat partially, where I touched for whitespace changes.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Vectorize / LoopVectorize.cpp
index c3b0121e6cf00363c80335ce787aa4d194a8fadc..a62c0f9f00205aa0e800d250b872a8e12bb70efd 100644 (file)
@@ -42,9 +42,6 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define LV_NAME "loop-vectorize"
-#define DEBUG_TYPE LV_NAME
-
 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
 #include "llvm/Analysis/BlockFrequencyInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopIterator.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
@@ -69,6 +70,7 @@
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
 #include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/Support/BranchProbability.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/Format.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/VectorUtils.h"
 #include <algorithm>
 #include <map>
+#include <tuple>
 
 using namespace llvm;
 using namespace llvm::PatternMatch;
 
+#define LV_NAME "loop-vectorize"
+#define DEBUG_TYPE LV_NAME
+
+STATISTIC(LoopsVectorized, "Number of loops vectorized");
+STATISTIC(LoopsAnalyzed, "Number of loops analyzed for vectorization");
+
 static cl::opt<unsigned>
 VectorizationFactor("force-vector-width", cl::init(0), cl::Hidden,
                     cl::desc("Sets the SIMD width. Zero is autoselect."));
 
 static cl::opt<unsigned>
-VectorizationUnroll("force-vector-unroll", cl::init(0), cl::Hidden,
-                    cl::desc("Sets the vectorization unroll count. "
+VectorizationInterleave("force-vector-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
+                    cl::desc("Sets the vectorization interleave count. "
                              "Zero is autoselect."));
 
 static cl::opt<bool>
@@ -151,17 +159,17 @@ static cl::opt<unsigned> ForceTargetNumVectorRegs(
     "force-target-num-vector-regs", cl::init(0), cl::Hidden,
     cl::desc("A flag that overrides the target's number of vector registers."));
 
-/// Maximum vectorization unroll count.
-static const unsigned MaxUnrollFactor = 16;
+/// Maximum vectorization interleave count.
+static const unsigned MaxInterleaveFactor = 16;
 
-static cl::opt<unsigned> ForceTargetMaxScalarUnrollFactor(
-    "force-target-max-scalar-unroll", cl::init(0), cl::Hidden,
-    cl::desc("A flag that overrides the target's max unroll factor for scalar "
-             "loops."));
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor(
+    "force-target-max-scalar-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's max interleave factor for "
+             "scalar loops."));
 
-static cl::opt<unsigned> ForceTargetMaxVectorUnrollFactor(
-    "force-target-max-vector-unroll", cl::init(0), cl::Hidden,
-    cl::desc("A flag that overrides the target's max unroll factor for "
+static cl::opt<unsigned> ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor(
+    "force-target-max-vector-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
+    cl::desc("A flag that overrides the target's max interleave factor for "
              "vectorized loops."));
 
 static cl::opt<unsigned> ForceTargetInstructionCost(
@@ -198,11 +206,40 @@ static cl::opt<bool> EnableCondStoresVectorization(
     "enable-cond-stores-vec", cl::init(false), cl::Hidden,
     cl::desc("Enable if predication of stores during vectorization."));
 
+static cl::opt<unsigned> MaxNestedScalarReductionUF(
+    "max-nested-scalar-reduction-unroll", cl::init(2), cl::Hidden,
+    cl::desc("The maximum unroll factor to use when unrolling a scalar "
+             "reduction in a nested loop."));
+
 namespace {
 
 // Forward declarations.
 class LoopVectorizationLegality;
 class LoopVectorizationCostModel;
+class LoopVectorizeHints;
+
+/// Optimization analysis message produced during vectorization. Messages inform
+/// the user why vectorization did not occur.
+class Report {
+  std::string Message;
+  raw_string_ostream Out;
+  Instruction *Instr;
+
+public:
+  Report(Instruction *I = nullptr) : Out(Message), Instr(I) {
+    Out << "loop not vectorized: ";
+  }
+
+  template <typename A> Report &operator<<(const A &Value) {
+    Out << Value;
+    return *this;
+  }
+
+  Instruction *getInstr() { return Instr; }
+
+  std::string &str() { return Out.str(); }
+  operator Twine() { return Out.str(); }
+};
 
 /// InnerLoopVectorizer vectorizes loops which contain only one basic
 /// block to a specified vectorization factor (VF).
@@ -225,8 +262,9 @@ public:
                       const TargetLibraryInfo *TLI, unsigned VecWidth,
                       unsigned UnrollFactor)
       : OrigLoop(OrigLoop), SE(SE), LI(LI), DT(DT), DL(DL), TLI(TLI),
-        VF(VecWidth), UF(UnrollFactor), Builder(SE->getContext()), Induction(0),
-        OldInduction(0), WidenMap(UnrollFactor), Legal(0) {}
+        VF(VecWidth), UF(UnrollFactor), Builder(SE->getContext()),
+        Induction(nullptr), OldInduction(nullptr), WidenMap(UnrollFactor),
+        Legal(nullptr) {}
 
   // Perform the actual loop widening (vectorization).
   void vectorize(LoopVectorizationLegality *L) {
@@ -380,6 +418,8 @@ protected:
   LoopInfo *LI;
   /// Dominator Tree.
   DominatorTree *DT;
+  /// Alias Analysis.
+  AliasAnalysis *AA;
   /// Data Layout.
   const DataLayout *DL;
   /// Target Library Info.
@@ -470,25 +510,55 @@ static void setDebugLocFromInst(IRBuilder<> &B, const Value *Ptr) {
   else
     B.SetCurrentDebugLocation(DebugLoc());
 }
-/// \return string containing a file name and a line # for the given
-/// instruction.
-static format_object3<const char *, const char *, unsigned>
-getDebugLocString(const Instruction *I) {
-  if (!I)
-    return format<const char *, const char *, unsigned>("", "", "", 0U);
-  MDNode *N = I->getMetadata("dbg");
-  if (!N) {
-    const StringRef ModuleName =
-        I->getParent()->getParent()->getParent()->getModuleIdentifier();
-    return format<const char *, const char *, unsigned>("%s", ModuleName.data(),
-                                                        "", 0U);
-  }
-  const DILocation Loc(N);
-  const unsigned LineNo = Loc.getLineNumber();
-  const char *DirName = Loc.getDirectory().data();
-  const char *FileName = Loc.getFilename().data();
-  return format("%s/%s:%u", DirName, FileName, LineNo);
+
+#ifndef NDEBUG
+/// \return string containing a file name and a line # for the given loop.
+static std::string getDebugLocString(const Loop *L) {
+  std::string Result;
+  if (L) {
+    raw_string_ostream OS(Result);
+    const DebugLoc LoopDbgLoc = L->getStartLoc();
+    if (!LoopDbgLoc.isUnknown())
+      LoopDbgLoc.print(L->getHeader()->getContext(), OS);
+    else
+      // Just print the module name.
+      OS << L->getHeader()->getParent()->getParent()->getModuleIdentifier();
+    OS.flush();
+  }
+  return Result;
+}
+#endif
+
+/// \brief Propagate known metadata from one instruction to another.
+static void propagateMetadata(Instruction *To, const Instruction *From) {
+  SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> Metadata;
+  From->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(Metadata);
+
+  for (auto M : Metadata) {
+    unsigned Kind = M.first;
+
+    // These are safe to transfer (this is safe for TBAA, even when we
+    // if-convert, because should that metadata have had a control dependency
+    // on the condition, and thus actually aliased with some other
+    // non-speculated memory access when the condition was false, this would be
+    // caught by the runtime overlap checks).
+    if (Kind != LLVMContext::MD_tbaa &&
+        Kind != LLVMContext::MD_alias_scope &&
+        Kind != LLVMContext::MD_noalias &&
+        Kind != LLVMContext::MD_fpmath)
+      continue;
+
+    To->setMetadata(Kind, M.second);
+  }
 }
+
+/// \brief Propagate known metadata from one instruction to a vector of others.
+static void propagateMetadata(SmallVectorImpl<Value *> &To, const Instruction *From) {
+  for (Value *V : To)
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+      propagateMetadata(I, From);
+}
+
 /// LoopVectorizationLegality checks if it is legal to vectorize a loop, and
 /// to what vectorization factor.
 /// This class does not look at the profitability of vectorization, only the
@@ -509,10 +579,12 @@ public:
   unsigned NumPredStores;
 
   LoopVectorizationLegality(Loop *L, ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL,
-                            DominatorTree *DT, TargetLibraryInfo *TLI)
+                            DominatorTree *DT, TargetLibraryInfo *TLI,
+                            AliasAnalysis *AA, Function *F)
       : NumLoads(0), NumStores(0), NumPredStores(0), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL),
-        DT(DT), TLI(TLI), Induction(0), WidestIndTy(0), HasFunNoNaNAttr(false),
-        MaxSafeDepDistBytes(-1U) {}
+        DT(DT), TLI(TLI), AA(AA), TheFunction(F), Induction(nullptr),
+        WidestIndTy(nullptr), HasFunNoNaNAttr(false), MaxSafeDepDistBytes(-1U) {
+  }
 
   /// This enum represents the kinds of reductions that we support.
   enum ReductionKind {
@@ -550,7 +622,7 @@ public:
 
   /// This struct holds information about reduction variables.
   struct ReductionDescriptor {
-    ReductionDescriptor() : StartValue(0), LoopExitInstr(0),
+    ReductionDescriptor() : StartValue(nullptr), LoopExitInstr(nullptr),
       Kind(RK_NoReduction), MinMaxKind(MRK_Invalid) {}
 
     ReductionDescriptor(Value *Start, Instruction *Exit, ReductionKind K,
@@ -598,11 +670,12 @@ public:
       Ends.clear();
       IsWritePtr.clear();
       DependencySetId.clear();
+      AliasSetId.clear();
     }
 
     /// Insert a pointer and calculate the start and end SCEVs.
     void insert(ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr,
-                unsigned DepSetId, ValueToValueMap &Strides);
+                unsigned DepSetId, unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides);
 
     /// This flag indicates if we need to add the runtime check.
     bool Need;
@@ -617,12 +690,14 @@ public:
     /// Holds the id of the set of pointers that could be dependent because of a
     /// shared underlying object.
     SmallVector<unsigned, 2> DependencySetId;
+    /// Holds the id of the disjoint alias set to which this pointer belongs.
+    SmallVector<unsigned, 2> AliasSetId;
   };
 
   /// A struct for saving information about induction variables.
   struct InductionInfo {
     InductionInfo(Value *Start, InductionKind K) : StartValue(Start), IK(K) {}
-    InductionInfo() : StartValue(0), IK(IK_NoInduction) {}
+    InductionInfo() : StartValue(nullptr), IK(IK_NoInduction) {}
     /// Start value.
     TrackingVH<Value> StartValue;
     /// Induction kind.
@@ -715,7 +790,7 @@ private:
   /// Return true if all of the instructions in the block can be speculatively
   /// executed. \p SafePtrs is a list of addresses that are known to be legal
   /// and we know that we can read from them without segfault.
-  bool blockCanBePredicated(BasicBlock *BB, SmallPtrSet<Value *, 8>& SafePtrs);
+  bool blockCanBePredicated(BasicBlock *BB, SmallPtrSetImpl<Value *> &SafePtrs);
 
   /// Returns True, if 'Phi' is the kind of reduction variable for type
   /// 'Kind'. If this is a reduction variable, it adds it to ReductionList.
@@ -741,6 +816,16 @@ private:
   /// invariant.
   void collectStridedAcccess(Value *LoadOrStoreInst);
 
+  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
+  /// not vectorized.
+  void emitAnalysis(Report &Message) {
+    DebugLoc DL = TheLoop->getStartLoc();
+    if (Instruction *I = Message.getInstr())
+      DL = I->getDebugLoc();
+    emitOptimizationRemarkAnalysis(TheFunction->getContext(), DEBUG_TYPE,
+                                   *TheFunction, DL, Message.str());
+  }
+
   /// The loop that we evaluate.
   Loop *TheLoop;
   /// Scev analysis.
@@ -751,6 +836,10 @@ private:
   DominatorTree *DT;
   /// Target Library Info.
   TargetLibraryInfo *TLI;
+  /// Alias analysis.
+  AliasAnalysis *AA;
+  /// Parent function
+  Function *TheFunction;
 
   //  ---  vectorization state --- //
 
@@ -796,8 +885,13 @@ public:
   LoopVectorizationCostModel(Loop *L, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
                              LoopVectorizationLegality *Legal,
                              const TargetTransformInfo &TTI,
-                             const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI)
-      : TheLoop(L), SE(SE), LI(LI), Legal(Legal), TTI(TTI), DL(DL), TLI(TLI) {}
+                             const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
+                             AssumptionTracker *AT, const Function *F,
+                             const LoopVectorizeHints *Hints)
+      : TheLoop(L), SE(SE), LI(LI), Legal(Legal), TTI(TTI), DL(DL), TLI(TLI),
+        TheFunction(F), Hints(Hints) {
+    CodeMetrics::collectEphemeralValues(L, AT, EphValues);
+  }
 
   /// Information about vectorization costs
   struct VectorizationFactor {
@@ -808,8 +902,7 @@ public:
   /// This method checks every power of two up to VF. If UserVF is not ZERO
   /// then this vectorization factor will be selected if vectorization is
   /// possible.
-  VectorizationFactor selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
-                                                unsigned UserVF);
+  VectorizationFactor selectVectorizationFactor(bool OptForSize);
 
   /// \return The size (in bits) of the widest type in the code that
   /// needs to be vectorized. We ignore values that remain scalar such as
@@ -821,8 +914,7 @@ public:
   /// based on register pressure and other parameters.
   /// VF and LoopCost are the selected vectorization factor and the cost of the
   /// selected VF.
-  unsigned selectUnrollFactor(bool OptForSize, unsigned UserUF, unsigned VF,
-                              unsigned LoopCost);
+  unsigned selectUnrollFactor(bool OptForSize, unsigned VF, unsigned LoopCost);
 
   /// \brief A struct that represents some properties of the register usage
   /// of a loop.
@@ -858,6 +950,19 @@ private:
   /// as a vector operation.
   bool isConsecutiveLoadOrStore(Instruction *I);
 
+  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
+  /// not vectorized.
+  void emitAnalysis(Report &Message) {
+    DebugLoc DL = TheLoop->getStartLoc();
+    if (Instruction *I = Message.getInstr())
+      DL = I->getDebugLoc();
+    emitOptimizationRemarkAnalysis(TheFunction->getContext(), DEBUG_TYPE,
+                                   *TheFunction, DL, Message.str());
+  }
+
+  /// Values used only by @llvm.assume calls.
+  SmallPtrSet<const Value *, 32> EphValues;
+
   /// The loop that we evaluate.
   Loop *TheLoop;
   /// Scev analysis.
@@ -872,77 +977,117 @@ private:
   const DataLayout *DL;
   /// Target Library Info.
   const TargetLibraryInfo *TLI;
+  const Function *TheFunction;
+  // Loop Vectorize Hint.
+  const LoopVectorizeHints *Hints;
 };
 
 /// Utility class for getting and setting loop vectorizer hints in the form
 /// of loop metadata.
-struct LoopVectorizeHints {
+/// This class keeps a number of loop annotations locally (as member variables)
+/// and can, upon request, write them back as metadata on the loop. It will
+/// initially scan the loop for existing metadata, and will update the local
+/// values based on information in the loop.
+/// We cannot write all values to metadata, as the mere presence of some info,
+/// for example 'force', means a decision has been made. So, we need to be
+/// careful NOT to add them if the user hasn't specifically asked so.
+class LoopVectorizeHints {
+  enum HintKind {
+    HK_WIDTH,
+    HK_UNROLL,
+    HK_FORCE
+  };
+
+  /// Hint - associates name and validation with the hint value.
+  struct Hint {
+    const char * Name;
+    unsigned Value; // This may have to change for non-numeric values.
+    HintKind Kind;
+
+    Hint(const char * Name, unsigned Value, HintKind Kind)
+      : Name(Name), Value(Value), Kind(Kind) { }
+
+    bool validate(unsigned Val) {
+      switch (Kind) {
+      case HK_WIDTH:
+        return isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxVectorWidth;
+      case HK_UNROLL:
+        return isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxInterleaveFactor;
+      case HK_FORCE:
+        return (Val <= 1);
+      }
+      return false;
+    }
+  };
+
   /// Vectorization width.
-  unsigned Width;
-  /// Vectorization unroll factor.
-  unsigned Unroll;
-  /// Vectorization forced (-1 not selected, 0 force disabled, 1 force enabled)
-  int Force;
-
-  LoopVectorizeHints(const Loop *L, bool DisableUnrolling)
-  : Width(VectorizationFactor)
-  , Unroll(DisableUnrolling ? 1 : VectorizationUnroll)
-  , Force(-1)
-  , LoopID(L->getLoopID()) {
-    getHints(L);
-    // The command line options override any loop metadata except for when
-    // width == 1 which is used to indicate the loop is already vectorized.
-    if (VectorizationFactor.getNumOccurrences() > 0 && Width != 1)
-      Width = VectorizationFactor;
-    if (VectorizationUnroll.getNumOccurrences() > 0)
-      Unroll = VectorizationUnroll;
-
-    DEBUG(if (DisableUnrolling && Unroll == 1)
-            dbgs() << "LV: Unrolling disabled by the pass manager\n");
-  }
-
-  /// Return the loop vectorizer metadata prefix.
-  static StringRef Prefix() { return "llvm.vectorizer."; }
-
-  MDNode *createHint(LLVMContext &Context, StringRef Name, unsigned V) {
-    SmallVector<Value*, 2> Vals;
-    Vals.push_back(MDString::get(Context, Name));
-    Vals.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), V));
-    return MDNode::get(Context, Vals);
-  }
+  Hint Width;
+  /// Vectorization interleave factor.
+  Hint Interleave;
+  /// Vectorization forced
+  Hint Force;
 
-  /// Mark the loop L as already vectorized by setting the width to 1.
-  void setAlreadyVectorized(Loop *L) {
-    LLVMContext &Context = L->getHeader()->getContext();
+  /// Return the loop metadata prefix.
+  static StringRef Prefix() { return "llvm.loop."; }
 
-    Width = 1;
+public:
+  enum ForceKind {
+    FK_Undefined = -1, ///< Not selected.
+    FK_Disabled = 0,   ///< Forcing disabled.
+    FK_Enabled = 1,    ///< Forcing enabled.
+  };
 
-    // Create a new loop id with one more operand for the already_vectorized
-    // hint. If the loop already has a loop id then copy the existing operands.
-    SmallVector<Value*, 4> Vals(1);
-    if (LoopID)
-      for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i)
-        Vals.push_back(LoopID->getOperand(i));
+  LoopVectorizeHints(const Loop *L, bool DisableInterleaving)
+      : Width("vectorize.width", VectorizationFactor, HK_WIDTH),
+        Interleave("interleave.count", DisableInterleaving, HK_UNROLL),
+        Force("vectorize.enable", FK_Undefined, HK_FORCE),
+        TheLoop(L) {
+    // Populate values with existing loop metadata.
+    getHintsFromMetadata();
 
-    Vals.push_back(createHint(Context, Twine(Prefix(), "width").str(), Width));
-    Vals.push_back(createHint(Context, Twine(Prefix(), "unroll").str(), 1));
+    // force-vector-interleave overrides DisableInterleaving.
+    if (VectorizationInterleave.getNumOccurrences() > 0)
+      Interleave.Value = VectorizationInterleave;
 
-    MDNode *NewLoopID = MDNode::get(Context, Vals);
-    // Set operand 0 to refer to the loop id itself.
-    NewLoopID->replaceOperandWith(0, NewLoopID);
+    DEBUG(if (DisableInterleaving && Interleave.Value == 1) dbgs()
+          << "LV: Interleaving disabled by the pass manager\n");
+  }
 
-    L->setLoopID(NewLoopID);
-    if (LoopID)
-      LoopID->replaceAllUsesWith(NewLoopID);
+  /// Mark the loop L as already vectorized by setting the width to 1.
+  void setAlreadyVectorized() {
+    Width.Value = Interleave.Value = 1;
+    Hint Hints[] = {Width, Interleave};
+    writeHintsToMetadata(Hints);
+  }
+
+  /// Dumps all the hint information.
+  std::string emitRemark() const {
+    Report R;
+    if (Force.Value == LoopVectorizeHints::FK_Disabled)
+      R << "vectorization is explicitly disabled";
+    else {
+      R << "use -Rpass-analysis=loop-vectorize for more info";
+      if (Force.Value == LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
+        R << " (Force=true";
+        if (Width.Value != 0)
+          R << ", Vector Width=" << Width.Value;
+        if (Interleave.Value != 0)
+          R << ", Interleave Count=" << Interleave.Value;
+        R << ")";
+      }
+    }
 
-    LoopID = NewLoopID;
+    return R.str();
   }
 
-private:
-  MDNode *LoopID;
+  unsigned getWidth() const { return Width.Value; }
+  unsigned getInterleave() const { return Interleave.Value; }
+  enum ForceKind getForce() const { return (ForceKind)Force.Value; }
 
-  /// Find hints specified in the loop metadata.
-  void getHints(const Loop *L) {
+private:
+  /// Find hints specified in the loop metadata and update local values.
+  void getHintsFromMetadata() {
+    MDNode *LoopID = TheLoop->getLoopID();
     if (!LoopID)
       return;
 
@@ -951,7 +1096,7 @@ private:
     assert(LoopID->getOperand(0) == LoopID && "invalid loop id");
 
     for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
-      const MDString *S = 0;
+      const MDString *S = nullptr;
       SmallVector<Value*, 4> Args;
 
       // The expected hint is either a MDString or a MDNode with the first
@@ -970,45 +1115,111 @@ private:
       if (!S)
         continue;
 
-      // Check if the hint starts with the vectorizer prefix.
-      StringRef Hint = S->getString();
-      if (!Hint.startswith(Prefix()))
-        continue;
-      // Remove the prefix.
-      Hint = Hint.substr(Prefix().size(), StringRef::npos);
-
+      // Check if the hint starts with the loop metadata prefix.
+      StringRef Name = S->getString();
       if (Args.size() == 1)
-        getHint(Hint, Args[0]);
+        setHint(Name, Args[0]);
     }
   }
 
-  // Check string hint with one operand.
-  void getHint(StringRef Hint, Value *Arg) {
+  /// Checks string hint with one operand and set value if valid.
+  void setHint(StringRef Name, Value *Arg) {
+    if (!Name.startswith(Prefix()))
+      return;
+    Name = Name.substr(Prefix().size(), StringRef::npos);
+
     const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Arg);
     if (!C) return;
     unsigned Val = C->getZExtValue();
 
-    if (Hint == "width") {
-      if (isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxVectorWidth)
-        Width = Val;
-      else
-        DEBUG(dbgs() << "LV: ignoring invalid width hint metadata\n");
-    } else if (Hint == "unroll") {
-      if (isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxUnrollFactor)
-        Unroll = Val;
-      else
-        DEBUG(dbgs() << "LV: ignoring invalid unroll hint metadata\n");
-    } else if (Hint == "enable") {
-      if (C->getBitWidth() == 1)
-        Force = Val;
-      else
-        DEBUG(dbgs() << "LV: ignoring invalid enable hint metadata\n");
-    } else {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: ignoring unknown hint " << Hint << '\n');
+    Hint *Hints[] = {&Width, &Interleave, &Force};
+    for (auto H : Hints) {
+      if (Name == H->Name) {
+        if (H->validate(Val))
+          H->Value = Val;
+        else
+          DEBUG(dbgs() << "LV: ignoring invalid hint '" << Name << "'\n");
+        break;
+      }
     }
   }
+
+  /// Create a new hint from name / value pair.
+  MDNode *createHintMetadata(StringRef Name, unsigned V) const {
+    LLVMContext &Context = TheLoop->getHeader()->getContext();
+    Value *Vals[] = {MDString::get(Context, Name),
+                     ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), V)};
+    return MDNode::get(Context, Vals);
+  }
+
+  /// Matches metadata with hint name.
+  bool matchesHintMetadataName(MDNode *Node, ArrayRef<Hint> HintTypes) {
+    MDString* Name = dyn_cast<MDString>(Node->getOperand(0));
+    if (!Name)
+      return false;
+
+    for (auto H : HintTypes)
+      if (Name->getName().endswith(H.Name))
+        return true;
+    return false;
+  }
+
+  /// Sets current hints into loop metadata, keeping other values intact.
+  void writeHintsToMetadata(ArrayRef<Hint> HintTypes) {
+    if (HintTypes.size() == 0)
+      return;
+
+    // Reserve the first element to LoopID (see below).
+    SmallVector<Value*, 4> Vals(1);
+    // If the loop already has metadata, then ignore the existing operands.
+    MDNode *LoopID = TheLoop->getLoopID();
+    if (LoopID) {
+      for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
+        MDNode *Node = cast<MDNode>(LoopID->getOperand(i));
+        // If node in update list, ignore old value.
+        if (!matchesHintMetadataName(Node, HintTypes))
+          Vals.push_back(Node);
+      }
+    }
+
+    // Now, add the missing hints.
+    for (auto H : HintTypes)
+      Vals.push_back(
+          createHintMetadata(Twine(Prefix(), H.Name).str(), H.Value));
+
+    // Replace current metadata node with new one.
+    LLVMContext &Context = TheLoop->getHeader()->getContext();
+    MDNode *NewLoopID = MDNode::get(Context, Vals);
+    // Set operand 0 to refer to the loop id itself.
+    NewLoopID->replaceOperandWith(0, NewLoopID);
+
+    TheLoop->setLoopID(NewLoopID);
+    if (LoopID)
+      LoopID->replaceAllUsesWith(NewLoopID);
+    LoopID = NewLoopID;
+  }
+
+  /// The loop these hints belong to.
+  const Loop *TheLoop;
 };
 
+static void emitMissedWarning(Function *F, Loop *L,
+                              const LoopVectorizeHints &LH) {
+  emitOptimizationRemarkMissed(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                               L->getStartLoc(), LH.emitRemark());
+
+  if (LH.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
+    if (LH.getWidth() != 1)
+      emitLoopVectorizeWarning(
+          F->getContext(), *F, L->getStartLoc(),
+          "failed explicitly specified loop vectorization");
+    else if (LH.getInterleave() != 1)
+      emitLoopInterleaveWarning(
+          F->getContext(), *F, L->getStartLoc(),
+          "failed explicitly specified loop interleaving");
+  }
+}
+
 static void addInnerLoop(Loop &L, SmallVectorImpl<Loop *> &V) {
   if (L.empty())
     return V.push_back(&L);
@@ -1036,6 +1247,8 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
   DominatorTree *DT;
   BlockFrequencyInfo *BFI;
   TargetLibraryInfo *TLI;
+  AliasAnalysis *AA;
+  AssumptionTracker *AT;
   bool DisableUnrolling;
   bool AlwaysVectorize;
 
@@ -1044,12 +1257,14 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
   bool runOnFunction(Function &F) override {
     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
     DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
-    DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : 0;
+    DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
     LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
     DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
     BFI = &getAnalysis<BlockFrequencyInfo>();
     TLI = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfo>();
+    AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+    AT = &getAnalysis<AssumptionTracker>();
 
     // Compute some weights outside of the loop over the loops. Compute this
     // using a BranchProbability to re-use its scaling math.
@@ -1061,8 +1276,9 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
     if (!TTI->getNumberOfRegisters(true))
       return false;
 
-    if (DL == NULL) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Missing data layout\n");
+    if (!DL) {
+      DEBUG(dbgs() << "\nLV: Not vectorizing " << F.getName()
+                   << ": Missing data layout\n");
       return false;
     }
 
@@ -1074,6 +1290,8 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
     for (Loop *L : *LI)
       addInnerLoop(*L, Worklist);
 
+    LoopsAnalyzed += Worklist.size();
+
     // Now walk the identified inner loops.
     bool Changed = false;
     while (!Worklist.empty())
@@ -1085,43 +1303,93 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
 
   bool processLoop(Loop *L) {
     assert(L->empty() && "Only process inner loops.");
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Checking a loop in \""
+
+#ifndef NDEBUG
+    const std::string DebugLocStr = getDebugLocString(L);
+#endif /* NDEBUG */
+
+    DEBUG(dbgs() << "\nLV: Checking a loop in \""
                  << L->getHeader()->getParent()->getName() << "\" from "
-                 << getDebugLocString(L->getHeader()->getFirstNonPHIOrDbg())
-                 << "\n");
+                 << DebugLocStr << "\n");
 
     LoopVectorizeHints Hints(L, DisableUnrolling);
 
-    if (Hints.Force == 0) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Loop hints:"
+                 << " force="
+                 << (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Disabled
+                         ? "disabled"
+                         : (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled
+                                ? "enabled"
+                                : "?")) << " width=" << Hints.getWidth()
+                 << " unroll=" << Hints.getInterleave() << "\n");
+
+    // Function containing loop
+    Function *F = L->getHeader()->getParent();
+
+    // Looking at the diagnostic output is the only way to determine if a loop
+    // was vectorized (other than looking at the IR or machine code), so it
+    // is important to generate an optimization remark for each loop. Most of
+    // these messages are generated by emitOptimizationRemarkAnalysis. Remarks
+    // generated by emitOptimizationRemark and emitOptimizationRemarkMissed are
+    // less verbose reporting vectorized loops and unvectorized loops that may
+    // benefit from vectorization, respectively.
+
+    if (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Disabled) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: #pragma vectorize disable.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), Hints.emitRemark());
       return false;
     }
 
-    if (!AlwaysVectorize && Hints.Force != 1) {
+    if (!AlwaysVectorize && Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: No #pragma vectorize enable.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), Hints.emitRemark());
       return false;
     }
 
-    if (Hints.Width == 1 && Hints.Unroll == 1) {
+    if (Hints.getWidth() == 1 && Hints.getInterleave() == 1) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Disabled/already vectorized.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          "loop not vectorized: vector width and interleave count are "
+          "explicitly set to 1");
       return false;
     }
 
+    // Check the loop for a trip count threshold:
+    // do not vectorize loops with a tiny trip count.
+    const unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(L);
+    if (TC > 0u && TC < TinyTripCountVectorThreshold) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop with a very small trip count. "
+                   << "This loop is not worth vectorizing.");
+      if (Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled)
+        DEBUG(dbgs() << " But vectorizing was explicitly forced.\n");
+      else {
+        DEBUG(dbgs() << "\n");
+        emitOptimizationRemarkAnalysis(
+            F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+            "vectorization is not beneficial and is not explicitly forced");
+        return false;
+      }
+    }
+
     // Check if it is legal to vectorize the loop.
-    LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DL, DT, TLI);
+    LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DL, DT, TLI, AA, F);
     if (!LVL.canVectorize()) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Cannot prove legality.\n");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
       return false;
     }
 
     // Use the cost model.
-    LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, DL, TLI);
+    LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, DL, TLI, AT, F,
+                                  &Hints);
 
     // Check the function attributes to find out if this function should be
     // optimized for size.
-    Function *F = L->getHeader()->getParent();
-    bool OptForSize =
-        Hints.Force != 1 && F->hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
+    bool OptForSize = Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
+                      F->hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
 
     // Compute the weighted frequency of this loop being executed and see if it
     // is less than 20% of the function entry baseline frequency. Note that we
@@ -1130,7 +1398,8 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
     // exactly what block frequency models.
     if (LoopVectorizeWithBlockFrequency) {
       BlockFrequency LoopEntryFreq = BFI->getBlockFreq(L->getLoopPreheader());
-      if (Hints.Force != 1 && LoopEntryFreq < ColdEntryFreq)
+      if (Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
+          LoopEntryFreq < ColdEntryFreq)
         OptForSize = true;
     }
 
@@ -1141,44 +1410,68 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
     if (F->hasFnAttribute(Attribute::NoImplicitFloat)) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize when the NoImplicitFloat"
             "attribute is used.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          "loop not vectorized due to NoImplicitFloat attribute");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
       return false;
     }
 
     // Select the optimal vectorization factor.
-    LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF;
-    VF = CM.selectVectorizationFactor(OptForSize, Hints.Width);
+    const LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF =
+        CM.selectVectorizationFactor(OptForSize);
+
     // Select the unroll factor.
-    unsigned UF = CM.selectUnrollFactor(OptForSize, Hints.Unroll, VF.Width,
-                                        VF.Cost);
+    const unsigned UF =
+        CM.selectUnrollFactor(OptForSize, VF.Width, VF.Cost);
 
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop ("
-                 << VF.Width << ") in "
-                 << getDebugLocString(L->getHeader()->getFirstNonPHIOrDbg())
-                 << '\n');
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop (" << VF.Width << ") in "
+                 << DebugLocStr << '\n');
     DEBUG(dbgs() << "LV: Unroll Factor is " << UF << '\n');
 
     if (VF.Width == 1) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial.\n");
-      if (UF == 1)
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial\n");
+
+      if (UF == 1) {
+        emitOptimizationRemarkAnalysis(
+            F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+            "not beneficial to vectorize and user disabled interleaving");
         return false;
+      }
       DEBUG(dbgs() << "LV: Trying to at least unroll the loops.\n");
+
+      // Report the unrolling decision.
+      emitOptimizationRemark(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+                             Twine("unrolled with interleaving factor " +
+                                   Twine(UF) +
+                                   " (vectorization not beneficial)"));
+
       // We decided not to vectorize, but we may want to unroll.
+
       InnerLoopUnroller Unroller(L, SE, LI, DT, DL, TLI, UF);
       Unroller.vectorize(&LVL);
     } else {
       // If we decided that it is *legal* to vectorize the loop then do it.
       InnerLoopVectorizer LB(L, SE, LI, DT, DL, TLI, VF.Width, UF);
       LB.vectorize(&LVL);
+      ++LoopsVectorized;
+
+      // Report the vectorization decision.
+      emitOptimizationRemark(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          Twine("vectorized loop (vectorization factor: ") + Twine(VF.Width) +
+              ", unrolling interleave factor: " + Twine(UF) + ")");
     }
 
     // Mark the loop as already vectorized to avoid vectorizing again.
-    Hints.setAlreadyVectorized(L);
+    Hints.setAlreadyVectorized();
 
     DEBUG(verifyFunction(*L->getHeader()->getParent()));
     return true;
   }
 
   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AU.addRequired<AssumptionTracker>();
     AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
     AU.addRequiredID(LCSSAID);
     AU.addRequired<BlockFrequencyInfo>();
@@ -1186,8 +1479,10 @@ struct LoopVectorize : public FunctionPass {
     AU.addRequired<LoopInfo>();
     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
+    AU.addRequired<AliasAnalysis>();
     AU.addPreserved<LoopInfo>();
     AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
+    AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
   }
 
 };
@@ -1212,7 +1507,7 @@ static Value *stripIntegerCast(Value *V) {
 /// \p Ptr.
 static const SCEV *replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
                                              ValueToValueMap &PtrToStride,
-                                             Value *Ptr, Value *OrigPtr = 0) {
+                                             Value *Ptr, Value *OrigPtr = nullptr) {
 
   const SCEV *OrigSCEV = SE->getSCEV(Ptr);
 
@@ -1243,7 +1538,7 @@ static const SCEV *replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
 
 void LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck::insert(
     ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr, unsigned DepSetId,
-    ValueToValueMap &Strides) {
+    unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides) {
   // Get the stride replaced scev.
   const SCEV *Sc = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Sc);
@@ -1255,6 +1550,7 @@ void LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck::insert(
   Ends.push_back(ScEnd);
   IsWritePtr.push_back(WritePtr);
   DependencySetId.push_back(DepSetId);
+  AliasSetId.push_back(ASId);
 }
 
 Value *InnerLoopVectorizer::getBroadcastInstrs(Value *V) {
@@ -1379,7 +1675,7 @@ int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
 
   // We can emit wide load/stores only if the last non-zero index is the
   // induction variable.
-  const SCEV *Last = 0;
+  const SCEV *Last = nullptr;
   if (!Strides.count(Gep))
     Last = SE->getSCEV(Gep->getOperand(InductionOperand));
   else {
@@ -1561,7 +1857,9 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) {
 
       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
                                             DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
-      Builder.CreateStore(StoredVal[Part], VecPtr)->setAlignment(Alignment);
+      StoreInst *NewSI =
+        Builder.CreateAlignedStore(StoredVal[Part], VecPtr, Alignment);
+      propagateMetadata(NewSI, SI);
     }
     return;
   }
@@ -1582,9 +1880,9 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) {
 
     Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
                                           DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
-    Value *LI = Builder.CreateLoad(VecPtr, "wide.load");
-    cast<LoadInst>(LI)->setAlignment(Alignment);
-    Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(LI) :  LI;
+    LoadInst *NewLI = Builder.CreateAlignedLoad(VecPtr, Alignment, "wide.load");
+    propagateMetadata(NewLI, LI);
+    Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(NewLI) :  NewLI;
   }
 }
 
@@ -1628,17 +1926,17 @@ void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr, bool IfPredic
   // Does this instruction return a value ?
   bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
 
-  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? 0 :
+  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? nullptr :
     UndefValue::get(VectorType::get(Instr->getType(), VF));
   // Create a new entry in the WidenMap and initialize it to Undef or Null.
   VectorParts &VecResults = WidenMap.splat(Instr, UndefVec);
 
   Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
   BasicBlock *IfBlock = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock *CondBlock = 0;
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
 
   VectorParts Cond;
-  Loop *VectorLp = 0;
+  Loop *VectorLp = nullptr;
   if (IfPredicateStore) {
     assert(Instr->getParent()->getSinglePredecessor() &&
            "Only support single predecessor blocks");
@@ -1654,7 +1952,7 @@ void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr, bool IfPredic
     for (unsigned Width = 0; Width < VF; ++Width) {
 
       // Start if-block.
-      Value *Cmp = 0;
+      Value *Cmp = nullptr;
       if (IfPredicateStore) {
         Cmp = Builder.CreateExtractElement(Cond[Part], Builder.getInt32(Width));
         Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Cmp, ConstantInt::get(Cmp->getType(), 1));
@@ -1705,21 +2003,21 @@ static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
   if (FirstInst)
     return FirstInst;
   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-    return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : 0;
-  return 0;
+    return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : nullptr;
+  return nullptr;
 }
 
 std::pair<Instruction *, Instruction *>
 InnerLoopVectorizer::addStrideCheck(Instruction *Loc) {
-  Instruction *tnullptr = 0;
+  Instruction *tnullptr = nullptr;
   if (!Legal->mustCheckStrides())
     return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
 
   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
 
   // Emit checks.
-  Value *Check = 0;
-  Instruction *FirstInst = 0;
+  Value *Check = nullptr;
+  Instruction *FirstInst = nullptr;
   for (SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator SI = Legal->strides_begin(),
                                          SE = Legal->strides_end();
        SI != SE; ++SI) {
@@ -1751,7 +2049,7 @@ InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(Instruction *Loc) {
   LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck *PtrRtCheck =
   Legal->getRuntimePointerCheck();
 
-  Instruction *tnullptr = 0;
+  Instruction *tnullptr = nullptr;
   if (!PtrRtCheck->Need)
     return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
 
@@ -1761,7 +2059,7 @@ InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(Instruction *Loc) {
 
   LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
   SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
-  Instruction *FirstInst = 0;
+  Instruction *FirstInst = nullptr;
 
   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
     Value *Ptr = PtrRtCheck->Pointers[i];
@@ -1788,7 +2086,7 @@ InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(Instruction *Loc) {
 
   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
   // Our instructions might fold to a constant.
-  Value *MemoryRuntimeCheck = 0;
+  Value *MemoryRuntimeCheck = nullptr;
   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
     for (unsigned j = i+1; j < NumPointers; ++j) {
       // No need to check if two readonly pointers intersect.
@@ -1798,6 +2096,9 @@ InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(Instruction *Loc) {
       // Only need to check pointers between two different dependency sets.
       if (PtrRtCheck->DependencySetId[i] == PtrRtCheck->DependencySetId[j])
        continue;
+      // Only need to check pointers in the same alias set.
+      if (PtrRtCheck->AliasSetId[i] != PtrRtCheck->AliasSetId[j])
+        continue;
 
       unsigned AS0 = Starts[i]->getType()->getPointerAddressSpace();
       unsigned AS1 = Starts[j]->getType()->getPointerAddressSpace();
@@ -1845,20 +2146,23 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
    the vectorized instructions while the old loop will continue to run the
    scalar remainder.
 
-       [ ] <-- vector loop bypass (may consist of multiple blocks).
-     /  |
-    /   v
-   |   [ ]     <-- vector pre header.
-   |    |
-   |    v
-   |   [  ] \
-   |   [  ]_|   <-- vector loop.
-   |    |
-    \   v
-      >[ ]   <--- middle-block.
-     /  |
-    /   v
-   |   [ ]     <--- new preheader.
+       [ ] <-- Back-edge taken count overflow check.
+    /   |
+   /    v
+  |    [ ] <-- vector loop bypass (may consist of multiple blocks).
+  |  /  |
+  | /   v
+  ||   [ ]     <-- vector pre header.
+  ||    |
+  ||    v
+  ||   [  ] \
+  ||   [  ]_|   <-- vector loop.
+  ||    |
+  | \   v
+  |   >[ ]   <--- middle-block.
+  |  /  |
+  | /   v
+  -|- >[ ]     <--- new preheader.
    |    |
    |    v
    |   [ ] \
@@ -1872,6 +2176,7 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
   BasicBlock *OldBasicBlock = OrigLoop->getHeader();
   BasicBlock *BypassBlock = OrigLoop->getLoopPreheader();
   BasicBlock *ExitBlock = OrigLoop->getExitBlock();
+  assert(BypassBlock && "Invalid loop structure");
   assert(ExitBlock && "Must have an exit block");
 
   // Some loops have a single integer induction variable, while other loops
@@ -1894,18 +2199,30 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
       IdxTy->getPrimitiveSizeInBits())
     ExitCount = SE->getTruncateOrNoop(ExitCount, IdxTy);
 
-  ExitCount = SE->getNoopOrZeroExtend(ExitCount, IdxTy);
+  const SCEV *BackedgeTakeCount = SE->getNoopOrZeroExtend(ExitCount, IdxTy);
   // Get the total trip count from the count by adding 1.
-  ExitCount = SE->getAddExpr(ExitCount,
-                             SE->getConstant(ExitCount->getType(), 1));
+  ExitCount = SE->getAddExpr(BackedgeTakeCount,
+                             SE->getConstant(BackedgeTakeCount->getType(), 1));
 
   // Expand the trip count and place the new instructions in the preheader.
   // Notice that the pre-header does not change, only the loop body.
   SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
 
-  // Count holds the overall loop count (N).
-  Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
-                                   BypassBlock->getTerminator());
+  // We need to test whether the backedge-taken count is uint##_max. Adding one
+  // to it will cause overflow and an incorrect loop trip count in the vector
+  // body. In case of overflow we want to directly jump to the scalar remainder
+  // loop.
+  Value *BackedgeCount =
+      Exp.expandCodeFor(BackedgeTakeCount, BackedgeTakeCount->getType(),
+                        BypassBlock->getTerminator());
+  if (BackedgeCount->getType()->isPointerTy())
+    BackedgeCount = CastInst::CreatePointerCast(BackedgeCount, IdxTy,
+                                                "backedge.ptrcnt.to.int",
+                                                BypassBlock->getTerminator());
+  Instruction *CheckBCOverflow =
+      CmpInst::Create(Instruction::ICmp, CmpInst::ICMP_EQ, BackedgeCount,
+                      Constant::getAllOnesValue(BackedgeCount->getType()),
+                      "backedge.overflow", BypassBlock->getTerminator());
 
   // The loop index does not have to start at Zero. Find the original start
   // value from the induction PHI node. If we don't have an induction variable
@@ -1916,7 +2233,18 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
                        IdxTy):
     ConstantInt::get(IdxTy, 0);
 
-  assert(BypassBlock && "Invalid loop structure");
+  // We need an instruction to anchor the overflow check on. StartIdx needs to
+  // be defined before the overflow check branch. Because the scalar preheader
+  // is going to merge the start index and so the overflow branch block needs to
+  // contain a definition of the start index.
+  Instruction *OverflowCheckAnchor = BinaryOperator::CreateAdd(
+      StartIdx, ConstantInt::get(IdxTy, 0), "overflow.check.anchor",
+      BypassBlock->getTerminator());
+
+  // Count holds the overall loop count (N).
+  Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
+                                   BypassBlock->getTerminator());
+
   LoopBypassBlocks.push_back(BypassBlock);
 
   // Split the single block loop into the two loop structure described above.
@@ -1985,29 +2313,45 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
 
   // Now, compare the new count to zero. If it is zero skip the vector loop and
   // jump to the scalar loop.
-  Value *Cmp = BypassBuilder.CreateICmpEQ(IdxEndRoundDown, StartIdx,
-                                          "cmp.zero");
+  Value *Cmp =
+      BypassBuilder.CreateICmpEQ(IdxEndRoundDown, StartIdx, "cmp.zero");
 
   BasicBlock *LastBypassBlock = BypassBlock;
 
+  // Generate code to check that the loops trip count that we computed by adding
+  // one to the backedge-taken count will not overflow.
+  {
+    auto PastOverflowCheck =
+        std::next(BasicBlock::iterator(OverflowCheckAnchor));
+    BasicBlock *CheckBlock =
+      LastBypassBlock->splitBasicBlock(PastOverflowCheck, "overflow.checked");
+    if (ParentLoop)
+      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, LI->getBase());
+    LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
+    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
+    BranchInst::Create(ScalarPH, CheckBlock, CheckBCOverflow, OldTerm);
+    OldTerm->eraseFromParent();
+    LastBypassBlock = CheckBlock;
+  }
+
   // Generate the code to check that the strides we assumed to be one are really
   // one. We want the new basic block to start at the first instruction in a
   // sequence of instructions that form a check.
   Instruction *StrideCheck;
   Instruction *FirstCheckInst;
   std::tie(FirstCheckInst, StrideCheck) =
-      addStrideCheck(BypassBlock->getTerminator());
+      addStrideCheck(LastBypassBlock->getTerminator());
   if (StrideCheck) {
     // Create a new block containing the stride check.
     BasicBlock *CheckBlock =
-        BypassBlock->splitBasicBlock(FirstCheckInst, "vector.stridecheck");
+        LastBypassBlock->splitBasicBlock(FirstCheckInst, "vector.stridecheck");
     if (ParentLoop)
       ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, LI->getBase());
     LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
 
     // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
     // for the "few elements case".
-    Instruction *OldTerm = BypassBlock->getTerminator();
+    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
     BranchInst::Create(MiddleBlock, CheckBlock, Cmp, OldTerm);
     OldTerm->eraseFromParent();
 
@@ -2052,7 +2396,7 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
   // start value.
 
   // This variable saves the new starting index for the scalar loop.
-  PHINode *ResumeIndex = 0;
+  PHINode *ResumeIndex = nullptr;
   LoopVectorizationLegality::InductionList::iterator I, E;
   LoopVectorizationLegality::InductionList *List = Legal->getInductionVars();
   // Set builder to point to last bypass block.
@@ -2068,9 +2412,22 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
     // truncated version for the scalar loop.
     PHINode *TruncResumeVal = (OrigPhi == OldInduction) ?
       PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "trunc.resume.val",
-                      MiddleBlock->getTerminator()) : 0;
+                      MiddleBlock->getTerminator()) : nullptr;
+
+    // Create phi nodes to merge from the  backedge-taken check block.
+    PHINode *BCResumeVal = PHINode::Create(ResumeValTy, 3, "bc.resume.val",
+                                           ScalarPH->getTerminator());
+    BCResumeVal->addIncoming(ResumeVal, MiddleBlock);
+
+    PHINode *BCTruncResumeVal = nullptr;
+    if (OrigPhi == OldInduction) {
+      BCTruncResumeVal =
+          PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "bc.trunc.resume.val",
+                          ScalarPH->getTerminator());
+      BCTruncResumeVal->addIncoming(TruncResumeVal, MiddleBlock);
+    }
 
-    Value *EndValue = 0;
+    Value *EndValue = nullptr;
     switch (II.IK) {
     case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
       llvm_unreachable("Unknown induction");
@@ -2086,10 +2443,12 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
           BypassBuilder.CreateTrunc(IdxEndRoundDown, OrigPhi->getType());
         // The new PHI merges the original incoming value, in case of a bypass,
         // or the value at the end of the vectorized loop.
-        for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+        for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
           TruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
         TruncResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
 
+        BCTruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+
         // We know what the end value is.
         EndValue = IdxEndRoundDown;
         // We also know which PHI node holds it.
@@ -2135,7 +2494,7 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
 
     // The new PHI merges the original incoming value, in case of a bypass,
     // or the value at the end of the vectorized loop.
-    for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
+    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
       if (OrigPhi == OldInduction)
         ResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
       else
@@ -2145,11 +2504,16 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
 
     // Fix the scalar body counter (PHI node).
     unsigned BlockIdx = OrigPhi->getBasicBlockIndex(ScalarPH);
-    // The old inductions phi node in the scalar body needs the truncated value.
-    if (OrigPhi == OldInduction)
-      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, TruncResumeVal);
-    else
-      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, ResumeVal);
+
+    // The old induction's phi node in the scalar body needs the truncated
+    // value.
+    if (OrigPhi == OldInduction) {
+      BCResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[0]);
+      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, BCTruncResumeVal);
+    } else {
+      BCResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, BCResumeVal);
+    }
   }
 
   // If we are generating a new induction variable then we also need to
@@ -2160,7 +2524,7 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
     assert(!ResumeIndex && "Unexpected resume value found");
     ResumeIndex = PHINode::Create(IdxTy, 2, "new.indc.resume.val",
                                   MiddleBlock->getTerminator());
-    for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
       ResumeIndex->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
     ResumeIndex->addIncoming(IdxEndRoundDown, VecBody);
   }
@@ -2203,7 +2567,7 @@ void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
   LoopScalarBody = OldBasicBlock;
 
   LoopVectorizeHints Hints(Lp, true);
-  Hints.setAlreadyVectorized(Lp);
+  Hints.setAlreadyVectorized();
 }
 
 /// This function returns the identity element (or neutral element) for
@@ -2233,148 +2597,6 @@ LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp) {
   }
 }
 
-static Intrinsic::ID checkUnaryFloatSignature(const CallInst &I,
-                                              Intrinsic::ID ValidIntrinsicID) {
-  if (I.getNumArgOperands() != 1 ||
-      !I.getArgOperand(0)->getType()->isFloatingPointTy() ||
-      I.getType() != I.getArgOperand(0)->getType() ||
-      !I.onlyReadsMemory())
-    return Intrinsic::not_intrinsic;
-
-  return ValidIntrinsicID;
-}
-
-static Intrinsic::ID checkBinaryFloatSignature(const CallInst &I,
-                                               Intrinsic::ID ValidIntrinsicID) {
-  if (I.getNumArgOperands() != 2 ||
-      !I.getArgOperand(0)->getType()->isFloatingPointTy() ||
-      !I.getArgOperand(1)->getType()->isFloatingPointTy() ||
-      I.getType() != I.getArgOperand(0)->getType() ||
-      I.getType() != I.getArgOperand(1)->getType() ||
-      !I.onlyReadsMemory())
-    return Intrinsic::not_intrinsic;
-
-  return ValidIntrinsicID;
-}
-
-
-static Intrinsic::ID
-getIntrinsicIDForCall(CallInst *CI, const TargetLibraryInfo *TLI) {
-  // If we have an intrinsic call, check if it is trivially vectorizable.
-  if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
-    switch (II->getIntrinsicID()) {
-    case Intrinsic::sqrt:
-    case Intrinsic::sin:
-    case Intrinsic::cos:
-    case Intrinsic::exp:
-    case Intrinsic::exp2:
-    case Intrinsic::log:
-    case Intrinsic::log10:
-    case Intrinsic::log2:
-    case Intrinsic::fabs:
-    case Intrinsic::copysign:
-    case Intrinsic::floor:
-    case Intrinsic::ceil:
-    case Intrinsic::trunc:
-    case Intrinsic::rint:
-    case Intrinsic::nearbyint:
-    case Intrinsic::round:
-    case Intrinsic::pow:
-    case Intrinsic::fma:
-    case Intrinsic::fmuladd:
-    case Intrinsic::lifetime_start:
-    case Intrinsic::lifetime_end:
-      return II->getIntrinsicID();
-    default:
-      return Intrinsic::not_intrinsic;
-    }
-  }
-
-  if (!TLI)
-    return Intrinsic::not_intrinsic;
-
-  LibFunc::Func Func;
-  Function *F = CI->getCalledFunction();
-  // We're going to make assumptions on the semantics of the functions, check
-  // that the target knows that it's available in this environment and it does
-  // not have local linkage.
-  if (!F || F->hasLocalLinkage() || !TLI->getLibFunc(F->getName(), Func))
-    return Intrinsic::not_intrinsic;
-
-  // Otherwise check if we have a call to a function that can be turned into a
-  // vector intrinsic.
-  switch (Func) {
-  default:
-    break;
-  case LibFunc::sin:
-  case LibFunc::sinf:
-  case LibFunc::sinl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::sin);
-  case LibFunc::cos:
-  case LibFunc::cosf:
-  case LibFunc::cosl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::cos);
-  case LibFunc::exp:
-  case LibFunc::expf:
-  case LibFunc::expl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::exp);
-  case LibFunc::exp2:
-  case LibFunc::exp2f:
-  case LibFunc::exp2l:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::exp2);
-  case LibFunc::log:
-  case LibFunc::logf:
-  case LibFunc::logl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::log);
-  case LibFunc::log10:
-  case LibFunc::log10f:
-  case LibFunc::log10l:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::log10);
-  case LibFunc::log2:
-  case LibFunc::log2f:
-  case LibFunc::log2l:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::log2);
-  case LibFunc::fabs:
-  case LibFunc::fabsf:
-  case LibFunc::fabsl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::fabs);
-  case LibFunc::copysign:
-  case LibFunc::copysignf:
-  case LibFunc::copysignl:
-    return checkBinaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::copysign);
-  case LibFunc::floor:
-  case LibFunc::floorf:
-  case LibFunc::floorl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::floor);
-  case LibFunc::ceil:
-  case LibFunc::ceilf:
-  case LibFunc::ceill:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::ceil);
-  case LibFunc::trunc:
-  case LibFunc::truncf:
-  case LibFunc::truncl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::trunc);
-  case LibFunc::rint:
-  case LibFunc::rintf:
-  case LibFunc::rintl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::rint);
-  case LibFunc::nearbyint:
-  case LibFunc::nearbyintf:
-  case LibFunc::nearbyintl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::nearbyint);
-  case LibFunc::round:
-  case LibFunc::roundf:
-  case LibFunc::roundl:
-    return checkUnaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::round);
-  case LibFunc::pow:
-  case LibFunc::powf:
-  case LibFunc::powl:
-    return checkBinaryFloatSignature(*CI, Intrinsic::pow);
-  }
-
-  return Intrinsic::not_intrinsic;
-}
-
 /// This function translates the reduction kind to an LLVM binary operator.
 static unsigned
 getReductionBinOp(LoopVectorizationLegality::ReductionKind Kind) {
@@ -2572,7 +2794,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
     // To do so, we need to generate the 'identity' vector and override
     // one of the elements with the incoming scalar reduction. We need
     // to do it in the vector-loop preheader.
-    Builder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks.front()->getTerminator());
+    Builder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks[1]->getTerminator());
 
     // This is the vector-clone of the value that leaves the loop.
     VectorParts &VectorExit = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
@@ -2646,7 +2868,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
       VectorParts &RdxExitVal = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
       PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, 2, "rdx.vec.exit.phi");
       Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
-      for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+      for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
         NewPhi->addIncoming(StartVal, LoopBypassBlocks[I]);
       NewPhi->addIncoming(RdxExitVal[part],
                           LoopVectorBody.back());
@@ -2675,7 +2897,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
       assert(isPowerOf2_32(VF) &&
              "Reduction emission only supported for pow2 vectors!");
       Value *TmpVec = ReducedPartRdx;
-      SmallVector<Constant*, 32> ShuffleMask(VF, 0);
+      SmallVector<Constant*, 32> ShuffleMask(VF, nullptr);
       for (unsigned i = VF; i != 1; i >>= 1) {
         // Move the upper half of the vector to the lower half.
         for (unsigned j = 0; j != i/2; ++j)
@@ -2704,6 +2926,13 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
                                                     Builder.getInt32(0));
     }
 
+    // Create a phi node that merges control-flow from the backedge-taken check
+    // block and the middle block.
+    PHINode *BCBlockPhi = PHINode::Create(RdxPhi->getType(), 2, "bc.merge.rdx",
+                                          LoopScalarPreHeader->getTerminator());
+    BCBlockPhi->addIncoming(RdxDesc.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+    BCBlockPhi->addIncoming(ReducedPartRdx, LoopMiddleBlock);
+
     // Now, we need to fix the users of the reduction variable
     // inside and outside of the scalar remainder loop.
     // We know that the loop is in LCSSA form. We need to update the
@@ -2733,7 +2962,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
     assert(IncomingEdgeBlockIdx >= 0 && "Invalid block index");
     // Pick the other block.
     int SelfEdgeBlockIdx = (IncomingEdgeBlockIdx ? 0 : 1);
-    (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, ReducedPartRdx);
+    (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, BCBlockPhi);
     (RdxPhi)->setIncomingValue(IncomingEdgeBlockIdx, RdxDesc.LoopExitInstr);
   }// end of for each redux variable.
 
@@ -2752,7 +2981,7 @@ void InnerLoopVectorizer::fixLCSSAPHIs() {
       LCSSAPhi->addIncoming(UndefValue::get(LCSSAPhi->getType()),
                             LoopMiddleBlock);
   }
-} 
+}
 
 InnerLoopVectorizer::VectorParts
 InnerLoopVectorizer::createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst) {
@@ -3019,21 +3248,13 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
         Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), A[Part], B[Part]);
 
-        // Update the NSW, NUW and Exact flags. Notice: V can be an Undef.
-        BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V);
-        if (VecOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp)) {
-          VecOp->setHasNoSignedWrap(BinOp->hasNoSignedWrap());
-          VecOp->setHasNoUnsignedWrap(BinOp->hasNoUnsignedWrap());
-        }
-        if (VecOp && isa<PossiblyExactOperator>(VecOp))
-          VecOp->setIsExact(BinOp->isExact());
-
-        // Copy the fast-math flags.
-        if (VecOp && isa<FPMathOperator>(V))
-          VecOp->setFastMathFlags(it->getFastMathFlags());
+        if (BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
+          VecOp->copyIRFlags(BinOp);
 
         Entry[Part] = V;
       }
+
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
     case Instruction::Select: {
@@ -3061,6 +3282,8 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
           Op0[Part],
           Op1[Part]);
       }
+
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
 
@@ -3073,13 +3296,15 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
       VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-        Value *C = 0;
+        Value *C = nullptr;
         if (FCmp)
           C = Builder.CreateFCmp(Cmp->getPredicate(), A[Part], B[Part]);
         else
           C = Builder.CreateICmp(Cmp->getPredicate(), A[Part], B[Part]);
         Entry[Part] = C;
       }
+
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
 
@@ -3112,6 +3337,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
         Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ScalarCast);
         for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
           Entry[Part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, VF * Part, false);
+        propagateMetadata(Entry, it);
         break;
       }
       /// Vectorize casts.
@@ -3121,6 +3347,7 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
         Entry[Part] = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), A[Part], DestTy);
+      propagateMetadata(Entry, it);
       break;
     }
 
@@ -3135,14 +3362,20 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
       Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
       assert(ID && "Not an intrinsic call!");
       switch (ID) {
+      case Intrinsic::assume:
       case Intrinsic::lifetime_end:
       case Intrinsic::lifetime_start:
         scalarizeInstruction(it);
         break;
       default:
+        bool HasScalarOpd = hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, 1);
         for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
           SmallVector<Value *, 4> Args;
           for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
+            if (HasScalarOpd && i == 1) {
+              Args.push_back(CI->getArgOperand(i));
+              continue;
+            }
             VectorParts &Arg = getVectorValue(CI->getArgOperand(i));
             Args.push_back(Arg[Part]);
           }
@@ -3153,6 +3386,8 @@ void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
           Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
           Entry[Part] = Builder.CreateCall(F, Args);
         }
+
+        propagateMetadata(Entry, it);
         break;
       }
       break;
@@ -3190,8 +3425,8 @@ void InnerLoopVectorizer::updateAnalysis() {
     }
   }
 
-  DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks.front());
-  DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopMiddleBlock);
+  DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks[1]);
+  DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopBypassBlocks[0]);
   DT->changeImmediateDominator(LoopScalarBody, LoopScalarPreHeader);
   DT->changeImmediateDominator(LoopExitBlock, LoopMiddleBlock);
 
@@ -3216,8 +3451,10 @@ static bool canIfConvertPHINodes(BasicBlock *BB) {
 }
 
 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
-  if (!EnableIfConversion)
+  if (!EnableIfConversion) {
+    emitAnalysis(Report() << "if-conversion is disabled");
     return false;
+  }
 
   assert(TheLoop->getNumBlocks() > 1 && "Single block loops are vectorizable");
 
@@ -3247,16 +3484,24 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
     BasicBlock *BB = *BI;
 
     // We don't support switch statements inside loops.
-    if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
+    if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
+      emitAnalysis(Report(BB->getTerminator())
+                   << "loop contains a switch statement");
       return false;
+    }
 
     // We must be able to predicate all blocks that need to be predicated.
     if (blockNeedsPredication(BB)) {
-      if (!blockCanBePredicated(BB, SafePointes))
+      if (!blockCanBePredicated(BB, SafePointes)) {
+        emitAnalysis(Report(BB->getTerminator())
+                     << "control flow cannot be substituted for a select");
         return false;
-    } else if (BB != Header && !canIfConvertPHINodes(BB))
+      }
+    } else if (BB != Header && !canIfConvertPHINodes(BB)) {
+      emitAnalysis(Report(BB->getTerminator())
+                   << "control flow cannot be substituted for a select");
       return false;
-
+    }
   }
 
   // We can if-convert this loop.
@@ -3266,20 +3511,31 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
 bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
   // We must have a loop in canonical form. Loops with indirectbr in them cannot
   // be canonicalized.
-  if (!TheLoop->getLoopPreheader())
+  if (!TheLoop->getLoopPreheader()) {
+    emitAnalysis(
+        Report() << "loop control flow is not understood by vectorizer");
     return false;
+  }
 
   // We can only vectorize innermost loops.
-  if (TheLoop->getSubLoopsVector().size())
+  if (TheLoop->getSubLoopsVector().size()) {
+    emitAnalysis(Report() << "loop is not the innermost loop");
     return false;
+  }
 
   // We must have a single backedge.
-  if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1)
+  if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1) {
+    emitAnalysis(
+        Report() << "loop control flow is not understood by vectorizer");
     return false;
+  }
 
   // We must have a single exiting block.
-  if (!TheLoop->getExitingBlock())
+  if (!TheLoop->getExitingBlock()) {
+    emitAnalysis(
+        Report() << "loop control flow is not understood by vectorizer");
     return false;
+  }
 
   // We need to have a loop header.
   DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop: " <<
@@ -3295,19 +3551,11 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
   // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
   const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(TheLoop);
   if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
+    emitAnalysis(Report() << "could not determine number of loop iterations");
     DEBUG(dbgs() << "LV: SCEV could not compute the loop exit count.\n");
     return false;
   }
 
-  // Do not loop-vectorize loops with a tiny trip count.
-  BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
-  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop, Latch);
-  if (TC > 0u && TC < TinyTripCountVectorThreshold) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop with a very small trip count. " <<
-          "This loop is not worth vectorizing.\n");
-    return false;
-  }
-
   // Check if we can vectorize the instructions and CFG in this loop.
   if (!canVectorizeInstrs()) {
     DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize the instructions or CFG\n");
@@ -3356,7 +3604,7 @@ static Type* getWiderType(const DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
 /// \brief Check that the instruction has outside loop users and is not an
 /// identified reduction variable.
 static bool hasOutsideLoopUser(const Loop *TheLoop, Instruction *Inst,
-                               SmallPtrSet<Value *, 4> &Reductions) {
+                               SmallPtrSetImpl<Value *> &Reductions) {
   // Reduction instructions are allowed to have exit users. All other
   // instructions must not have external users.
   if (!Reductions.count(Inst))
@@ -3397,6 +3645,8 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
         if (!PhiTy->isIntegerTy() &&
             !PhiTy->isFloatingPointTy() &&
             !PhiTy->isPointerTy()) {
+          emitAnalysis(Report(it)
+                       << "loop control flow is not understood by vectorizer");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an non-int non-pointer PHI.\n");
           return false;
         }
@@ -3407,13 +3657,17 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
         if (*bb != Header) {
           // Check that this instruction has no outside users or is an
           // identified reduction value with an outside user.
-          if(!hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit))
+          if (!hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit))
             continue;
+          emitAnalysis(Report(it) << "value could not be identified as "
+                                     "an induction or reduction variable");
           return false;
         }
 
         // We only allow if-converted PHIs with more than two incoming values.
         if (Phi->getNumIncomingValues() != 2) {
+          emitAnalysis(Report(it)
+                       << "control flow not understood by vectorizer");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an invalid PHI.\n");
           return false;
         }
@@ -3444,8 +3698,11 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
 
           // Until we explicitly handle the case of an induction variable with
           // an outside loop user we have to give up vectorizing this loop.
-          if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit))
+          if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit)) {
+            emitAnalysis(Report(it) << "use of induction value outside of the "
+                                       "loop is not handled by vectorizer");
             return false;
+          }
 
           continue;
         }
@@ -3488,6 +3745,8 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
           continue;
         }
 
+        emitAnalysis(Report(it) << "value that could not be identified as "
+                                   "reduction is used outside the loop");
         DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified PHI."<< *Phi <<"\n");
         return false;
       }// end of PHI handling
@@ -3496,14 +3755,29 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
       // calls and we do handle certain intrinsic and libm functions.
       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(it);
       if (CI && !getIntrinsicIDForCall(CI, TLI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(CI)) {
+        emitAnalysis(Report(it) << "call instruction cannot be vectorized");
         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a call site.\n");
         return false;
       }
 
+      // Intrinsics such as powi,cttz and ctlz are legal to vectorize if the
+      // second argument is the same (i.e. loop invariant)
+      if (CI &&
+          hasVectorInstrinsicScalarOpd(getIntrinsicIDForCall(CI, TLI), 1)) {
+        if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(CI->getOperand(1)), TheLoop)) {
+          emitAnalysis(Report(it)
+                       << "intrinsic instruction cannot be vectorized");
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable intrinsic " << *CI << "\n");
+          return false;
+        }
+      }
+
       // Check that the instruction return type is vectorizable.
       // Also, we can't vectorize extractelement instructions.
       if ((!VectorType::isValidElementType(it->getType()) &&
            !it->getType()->isVoidTy()) || isa<ExtractElementInst>(it)) {
+        emitAnalysis(Report(it)
+                     << "instruction return type cannot be vectorized");
         DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable type.\n");
         return false;
       }
@@ -3511,8 +3785,10 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
       // Check that the stored type is vectorizable.
       if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(it)) {
         Type *T = ST->getValueOperand()->getType();
-        if (!VectorType::isValidElementType(T))
+        if (!VectorType::isValidElementType(T)) {
+          emitAnalysis(Report(ST) << "store instruction cannot be vectorized");
           return false;
+        }
         if (EnableMemAccessVersioning)
           collectStridedAcccess(ST);
       }
@@ -3523,8 +3799,10 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
 
       // Reduction instructions are allowed to have exit users.
       // All other instructions must not have external users.
-      if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit))
+      if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit)) {
+        emitAnalysis(Report(it) << "value cannot be used outside the loop");
         return false;
+      }
 
     } // next instr.
 
@@ -3532,8 +3810,11 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
 
   if (!Induction) {
     DEBUG(dbgs() << "LV: Did not find one integer induction var.\n");
-    if (Inductions.empty())
+    if (Inductions.empty()) {
+      emitAnalysis(Report()
+                   << "loop induction variable could not be identified");
       return false;
+    }
   }
 
   return true;
@@ -3560,14 +3841,14 @@ static Value *stripGetElementPtr(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
 
 ///\brief Look for a cast use of the passed value.
 static Value *getUniqueCastUse(Value *Ptr, Loop *Lp, Type *Ty) {
-  Value *UniqueCast = 0;
+  Value *UniqueCast = nullptr;
   for (User *U : Ptr->users()) {
     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U);
     if (CI && CI->getType() == Ty) {
       if (!UniqueCast)
         UniqueCast = CI;
       else
-        return 0;
+        return nullptr;
     }
   }
   return UniqueCast;
@@ -3580,7 +3861,7 @@ static Value *getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
                                    const DataLayout *DL, Loop *Lp) {
   const PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ptr->getType());
   if (!PtrTy || PtrTy->isAggregateType())
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   // Try to remove a gep instruction to make the pointer (actually index at this
   // point) easier analyzable. If OrigPtr is equal to Ptr we are analzying the
@@ -3600,11 +3881,11 @@ static Value *getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
 
   const SCEVAddRecExpr *S = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
   if (!S)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   V = S->getStepRecurrence(*SE);
   if (!V)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   // Strip off the size of access multiplication if we are still analyzing the
   // pointer.
@@ -3612,24 +3893,24 @@ static Value *getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
     DL->getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
     if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(V)) {
       if (M->getOperand(0)->getSCEVType() != scConstant)
-        return 0;
+        return nullptr;
 
       const APInt &APStepVal =
           cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0))->getValue()->getValue();
 
       // Huge step value - give up.
       if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
-        return 0;
+        return nullptr;
 
       int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
       if (PtrAccessSize != StepVal)
-        return 0;
+        return nullptr;
       V = M->getOperand(1);
     }
   }
 
   // Strip off casts.
-  Type *StripedOffRecurrenceCast = 0;
+  Type *StripedOffRecurrenceCast = nullptr;
   if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(V)) {
     StripedOffRecurrenceCast = C->getType();
     V = C->getOperand();
@@ -3638,11 +3919,11 @@ static Value *getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
   // Look for the loop invariant symbolic value.
   const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(V);
   if (!U)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   Value *Stride = U->getValue();
   if (!Lp->isLoopInvariant(Stride))
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   // If we have stripped off the recurrence cast we have to make sure that we
   // return the value that is used in this loop so that we can replace it later.
@@ -3653,7 +3934,7 @@ static Value *getStrideFromPointer(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
 }
 
 void LoopVectorizationLegality::collectStridedAcccess(Value *MemAccess) {
-  Value *Ptr = 0;
+  Value *Ptr = nullptr;
   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(MemAccess))
     Ptr = LI->getPointerOperand();
   else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(MemAccess))
@@ -3722,19 +4003,22 @@ public:
   /// \brief Set of potential dependent memory accesses.
   typedef EquivalenceClasses<MemAccessInfo> DepCandidates;
 
-  AccessAnalysis(const DataLayout *Dl, DepCandidates &DA) :
-    DL(Dl), DepCands(DA), AreAllWritesIdentified(true),
-    AreAllReadsIdentified(true), IsRTCheckNeeded(false) {}
+  AccessAnalysis(const DataLayout *Dl, AliasAnalysis *AA, DepCandidates &DA) :
+    DL(Dl), AST(*AA), DepCands(DA), IsRTCheckNeeded(false) {}
 
   /// \brief Register a load  and whether it is only read from.
-  void addLoad(Value *Ptr, bool IsReadOnly) {
+  void addLoad(AliasAnalysis::Location &Loc, bool IsReadOnly) {
+    Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
+    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, false));
     if (IsReadOnly)
       ReadOnlyPtr.insert(Ptr);
   }
 
   /// \brief Register a store.
-  void addStore(Value *Ptr) {
+  void addStore(AliasAnalysis::Location &Loc) {
+    Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
+    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, true));
   }
 
@@ -3748,10 +4032,7 @@ public:
   /// \brief Goes over all memory accesses, checks whether a RT check is needed
   /// and builds sets of dependent accesses.
   void buildDependenceSets() {
-    // Process read-write pointers first.
-    processMemAccesses(false);
-    // Next, process read pointers.
-    processMemAccesses(true);
+    processMemAccesses();
   }
 
   bool isRTCheckNeeded() { return IsRTCheckNeeded; }
@@ -3763,40 +4044,31 @@ public:
 
 private:
   typedef SetVector<MemAccessInfo> PtrAccessSet;
-  typedef DenseMap<Value*, MemAccessInfo> UnderlyingObjToAccessMap;
 
-  /// \brief Go over all memory access or only the deferred ones if
-  /// \p UseDeferred is true and check whether runtime pointer checks are needed
-  /// and build sets of dependency check candidates.
-  void processMemAccesses(bool UseDeferred);
+  /// \brief Go over all memory access and check whether runtime pointer checks
+  /// are needed /// and build sets of dependency check candidates.
+  void processMemAccesses();
 
   /// Set of all accesses.
   PtrAccessSet Accesses;
 
-  /// Set of access to check after all writes have been processed.
-  PtrAccessSet DeferredAccesses;
-
-  /// Map of pointers to last access encountered.
-  UnderlyingObjToAccessMap ObjToLastAccess;
-
   /// Set of accesses that need a further dependence check.
   MemAccessInfoSet CheckDeps;
 
   /// Set of pointers that are read only.
   SmallPtrSet<Value*, 16> ReadOnlyPtr;
 
-  /// Set of underlying objects already written to.
-  SmallPtrSet<Value*, 16> WriteObjects;
-
   const DataLayout *DL;
 
+  /// An alias set tracker to partition the access set by underlying object and
+  //intrinsic property (such as TBAA metadata).
+  AliasSetTracker AST;
+
   /// Sets of potentially dependent accesses - members of one set share an
   /// underlying pointer. The set "CheckDeps" identfies which sets really need a
   /// dependence check.
   DepCandidates &DepCands;
 
-  bool AreAllWritesIdentified;
-  bool AreAllReadsIdentified;
   bool IsRTCheckNeeded;
 };
 
@@ -3824,62 +4096,67 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
     ValueToValueMap &StridesMap, bool ShouldCheckStride) {
   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
   // to place a runtime bound check.
-  unsigned NumReadPtrChecks = 0;
-  unsigned NumWritePtrChecks = 0;
   bool CanDoRT = true;
 
   bool IsDepCheckNeeded = isDependencyCheckNeeded();
-  // We assign consecutive id to access from different dependence sets.
-  // Accesses within the same set don't need a runtime check.
-  unsigned RunningDepId = 1;
-  DenseMap<Value *, unsigned> DepSetId;
-
-  for (PtrAccessSet::iterator AI = Accesses.begin(), AE = Accesses.end();
-       AI != AE; ++AI) {
-    const MemAccessInfo &Access = *AI;
-    Value *Ptr = Access.getPointer();
-    bool IsWrite = Access.getInt();
-
-    // Just add write checks if we have both.
-    if (!IsWrite && Accesses.count(MemAccessInfo(Ptr, true)))
-      continue;
+  NumComparisons = 0;
 
-    if (IsWrite)
-      ++NumWritePtrChecks;
-    else
-      ++NumReadPtrChecks;
-
-    if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr) &&
-        // When we run after a failing dependency check we have to make sure we
-        // don't have wrapping pointers.
-        (!ShouldCheckStride ||
-         isStridedPtr(SE, DL, Ptr, TheLoop, StridesMap) == 1)) {
-      // The id of the dependence set.
-      unsigned DepId;
-
-      if (IsDepCheckNeeded) {
-        Value *Leader = DepCands.getLeaderValue(Access).getPointer();
-        unsigned &LeaderId = DepSetId[Leader];
-        if (!LeaderId)
-          LeaderId = RunningDepId++;
-        DepId = LeaderId;
-      } else
-        // Each access has its own dependence set.
-        DepId = RunningDepId++;
-
-      RtCheck.insert(SE, TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, StridesMap);
-
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *Ptr << '\n');
-    } else {
-      CanDoRT = false;
+  // We assign a consecutive id to access from different alias sets.
+  // Accesses between different groups doesn't need to be checked.
+  unsigned ASId = 1;
+  for (auto &AS : AST) {
+    unsigned NumReadPtrChecks = 0;
+    unsigned NumWritePtrChecks = 0;
+
+    // We assign consecutive id to access from different dependence sets.
+    // Accesses within the same set don't need a runtime check.
+    unsigned RunningDepId = 1;
+    DenseMap<Value *, unsigned> DepSetId;
+
+    for (auto A : AS) {
+      Value *Ptr = A.getValue();
+      bool IsWrite = Accesses.count(MemAccessInfo(Ptr, true));
+      MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
+
+      if (IsWrite)
+        ++NumWritePtrChecks;
+      else
+        ++NumReadPtrChecks;
+
+      if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr) &&
+          // When we run after a failing dependency check we have to make sure we
+          // don't have wrapping pointers.
+          (!ShouldCheckStride ||
+           isStridedPtr(SE, DL, Ptr, TheLoop, StridesMap) == 1)) {
+        // The id of the dependence set.
+        unsigned DepId;
+
+        if (IsDepCheckNeeded) {
+          Value *Leader = DepCands.getLeaderValue(Access).getPointer();
+          unsigned &LeaderId = DepSetId[Leader];
+          if (!LeaderId)
+            LeaderId = RunningDepId++;
+          DepId = LeaderId;
+        } else
+          // Each access has its own dependence set.
+          DepId = RunningDepId++;
+
+        RtCheck.insert(SE, TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, ASId, StridesMap);
+
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *Ptr << '\n');
+      } else {
+        CanDoRT = false;
+      }
     }
-  }
 
-  if (IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2)
-    NumComparisons = 0; // Only one dependence set.
-  else {
-    NumComparisons = (NumWritePtrChecks * (NumReadPtrChecks +
-                                           NumWritePtrChecks - 1));
+    if (IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2)
+      NumComparisons += 0; // Only one dependence set.
+    else {
+      NumComparisons += (NumWritePtrChecks * (NumReadPtrChecks +
+                                              NumWritePtrChecks - 1));
+    }
+
+    ++ASId;
   }
 
   // If the pointers that we would use for the bounds comparison have different
@@ -3893,6 +4170,9 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
       // Only need to check pointers between two different dependency sets.
       if (RtCheck.DependencySetId[i] == RtCheck.DependencySetId[j])
        continue;
+      // Only need to check pointers in the same alias set.
+      if (RtCheck.AliasSetId[i] != RtCheck.AliasSetId[j])
+        continue;
 
       Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i];
       Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j];
@@ -3910,90 +4190,99 @@ bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
   return CanDoRT;
 }
 
-static bool isFunctionScopeIdentifiedObject(Value *Ptr) {
-  return isNoAliasArgument(Ptr) || isNoAliasCall(Ptr) || isa<AllocaInst>(Ptr);
-}
-
-void AccessAnalysis::processMemAccesses(bool UseDeferred) {
+void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
   // We process the set twice: first we process read-write pointers, last we
   // process read-only pointers. This allows us to skip dependence tests for
   // read-only pointers.
 
-  PtrAccessSet &S = UseDeferred ? DeferredAccesses : Accesses;
-  for (PtrAccessSet::iterator AI = S.begin(), AE = S.end(); AI != AE; ++AI) {
-    const MemAccessInfo &Access = *AI;
-    Value *Ptr = Access.getPointer();
-    bool IsWrite = Access.getInt();
-
-    DepCands.insert(Access);
-
-    // Memorize read-only pointers for later processing and skip them in the
-    // first round (they need to be checked after we have seen all write
-    // pointers). Note: we also mark pointer that are not consecutive as
-    // "read-only" pointers (so that we check "a[b[i]] +="). Hence, we need the
-    // second check for "!IsWrite".
-    bool IsReadOnlyPtr = ReadOnlyPtr.count(Ptr) && !IsWrite;
-    if (!UseDeferred && IsReadOnlyPtr) {
-      DeferredAccesses.insert(Access);
-      continue;
-    }
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Processing memory accesses...\n");
+  DEBUG(dbgs() << "  AST: "; AST.dump());
+  DEBUG(dbgs() << "LV:   Accesses:\n");
+  DEBUG({
+    for (auto A : Accesses)
+      dbgs() << "\t" << *A.getPointer() << " (" <<
+                (A.getInt() ? "write" : (ReadOnlyPtr.count(A.getPointer()) ?
+                                         "read-only" : "read")) << ")\n";
+  });
+
+  // The AliasSetTracker has nicely partitioned our pointers by metadata
+  // compatibility and potential for underlying-object overlap. As a result, we
+  // only need to check for potential pointer dependencies within each alias
+  // set.
+  for (auto &AS : AST) {
+    // Note that both the alias-set tracker and the alias sets themselves used
+    // linked lists internally and so the iteration order here is deterministic
+    // (matching the original instruction order within each set).
+
+    bool SetHasWrite = false;
+
+    // Map of pointers to last access encountered.
+    typedef DenseMap<Value*, MemAccessInfo> UnderlyingObjToAccessMap;
+    UnderlyingObjToAccessMap ObjToLastAccess;
+
+    // Set of access to check after all writes have been processed.
+    PtrAccessSet DeferredAccesses;
+
+    // Iterate over each alias set twice, once to process read/write pointers,
+    // and then to process read-only pointers.
+    for (int SetIteration = 0; SetIteration < 2; ++SetIteration) {
+      bool UseDeferred = SetIteration > 0;
+      PtrAccessSet &S = UseDeferred ? DeferredAccesses : Accesses;
+
+      for (auto A : AS) {
+        Value *Ptr = A.getValue();
+        bool IsWrite = S.count(MemAccessInfo(Ptr, true));
+
+        // If we're using the deferred access set, then it contains only reads.
+        bool IsReadOnlyPtr = ReadOnlyPtr.count(Ptr) && !IsWrite;
+        if (UseDeferred && !IsReadOnlyPtr)
+          continue;
+        // Otherwise, the pointer must be in the PtrAccessSet, either as a read
+        // or a write.
+        assert(((IsReadOnlyPtr && UseDeferred) || IsWrite ||
+                 S.count(MemAccessInfo(Ptr, false))) &&
+               "Alias-set pointer not in the access set?");
+
+        MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
+        DepCands.insert(Access);
+
+        // Memorize read-only pointers for later processing and skip them in the
+        // first round (they need to be checked after we have seen all write
+        // pointers). Note: we also mark pointer that are not consecutive as
+        // "read-only" pointers (so that we check "a[b[i]] +="). Hence, we need
+        // the second check for "!IsWrite".
+        if (!UseDeferred && IsReadOnlyPtr) {
+          DeferredAccesses.insert(Access);
+          continue;
+        }
 
-    bool NeedDepCheck = false;
-    // Check whether there is the possibility of dependency because of
-    // underlying objects being the same.
-    typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
-    ValueVector TempObjects;
-    GetUnderlyingObjects(Ptr, TempObjects, DL);
-    for (ValueVector::iterator UI = TempObjects.begin(), UE = TempObjects.end();
-         UI != UE; ++UI) {
-      Value *UnderlyingObj = *UI;
-
-      // If this is a write then it needs to be an identified object.  If this a
-      // read and all writes (so far) are identified function scope objects we
-      // don't need an identified underlying object but only an Argument (the
-      // next write is going to invalidate this assumption if it is
-      // unidentified).
-      // This is a micro-optimization for the case where all writes are
-      // identified and we have one argument pointer.
-      // Otherwise, we do need a runtime check.
-      if ((IsWrite && !isFunctionScopeIdentifiedObject(UnderlyingObj)) ||
-          (!IsWrite && (!AreAllWritesIdentified ||
-                        !isa<Argument>(UnderlyingObj)) &&
-           !isIdentifiedObject(UnderlyingObj))) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified " <<
-              (IsWrite ?  "write" : "read" ) << " ptr: " << *UnderlyingObj <<
-              "\n");
-        IsRTCheckNeeded = (IsRTCheckNeeded ||
-                           !isIdentifiedObject(UnderlyingObj) ||
-                           !AreAllReadsIdentified);
+        // If this is a write - check other reads and writes for conflicts.  If
+        // this is a read only check other writes for conflicts (but only if
+        // there is no other write to the ptr - this is an optimization to
+        // catch "a[i] = a[i] + " without having to do a dependence check).
+        if ((IsWrite || IsReadOnlyPtr) && SetHasWrite) {
+          CheckDeps.insert(Access);
+          IsRTCheckNeeded = true;
+        }
 
         if (IsWrite)
-          AreAllWritesIdentified = false;
-        if (!IsWrite)
-          AreAllReadsIdentified = false;
+          SetHasWrite = true;
+
+        // Create sets of pointers connected by a shared alias set and
+        // underlying object.
+        typedef SmallVector<Value *, 16> ValueVector;
+        ValueVector TempObjects;
+        GetUnderlyingObjects(Ptr, TempObjects, DL);
+        for (Value *UnderlyingObj : TempObjects) {
+          UnderlyingObjToAccessMap::iterator Prev =
+            ObjToLastAccess.find(UnderlyingObj);
+          if (Prev != ObjToLastAccess.end())
+            DepCands.unionSets(Access, Prev->second);
+
+          ObjToLastAccess[UnderlyingObj] = Access;
+        }
       }
-
-      // If this is a write - check other reads and writes for conflicts.  If
-      // this is a read only check other writes for conflicts (but only if there
-      // is no other write to the ptr - this is an optimization to catch "a[i] =
-      // a[i] + " without having to do a dependence check).
-      if ((IsWrite || IsReadOnlyPtr) && WriteObjects.count(UnderlyingObj))
-        NeedDepCheck = true;
-
-      if (IsWrite)
-        WriteObjects.insert(UnderlyingObj);
-
-      // Create sets of pointers connected by shared underlying objects.
-      UnderlyingObjToAccessMap::iterator Prev =
-        ObjToLastAccess.find(UnderlyingObj);
-      if (Prev != ObjToLastAccess.end())
-        DepCands.unionSets(Access, Prev->second);
-
-      ObjToLastAccess[UnderlyingObj] = Access;
     }
-
-    if (NeedDepCheck)
-      CheckDeps.insert(Access);
   }
 }
 
@@ -4253,6 +4542,11 @@ bool MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
   if (!AIsWrite && !BIsWrite)
     return false;
 
+  // We cannot check pointers in different address spaces.
+  if (APtr->getType()->getPointerAddressSpace() !=
+      BPtr->getType()->getPointerAddressSpace())
+    return true;
+
   const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, APtr);
   const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, BPtr);
 
@@ -4335,7 +4629,7 @@ bool MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
 
   // Bail out early if passed-in parameters make vectorization not feasible.
   unsigned ForcedFactor = VectorizationFactor ? VectorizationFactor : 1;
-  unsigned ForcedUnroll = VectorizationUnroll ? VectorizationUnroll : 1;
+  unsigned ForcedUnroll = VectorizationInterleave ? VectorizationInterleave : 1;
 
   // The distance must be bigger than the size needed for a vectorized version
   // of the operation and the size of the vectorized operation must not be
@@ -4440,8 +4734,9 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
           continue;
 
         LoadInst *Ld = dyn_cast<LoadInst>(it);
-        if (!Ld) return false;
-        if (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
+        if (!Ld || (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel)) {
+          emitAnalysis(Report(Ld)
+                       << "read with atomic ordering or volatile read");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple load.\n");
           return false;
         }
@@ -4454,8 +4749,13 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
       // Save 'store' instructions. Abort if other instructions write to memory.
       if (it->mayWriteToMemory()) {
         StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
-        if (!St) return false;
+        if (!St) {
+          emitAnalysis(Report(it) << "instruction cannot be vectorized");
+          return false;
+        }
         if (!St->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
+          emitAnalysis(Report(St)
+                       << "write with atomic ordering or volatile write");
           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple store.\n");
           return false;
         }
@@ -4477,7 +4777,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
   }
 
   AccessAnalysis::DepCandidates DependentAccesses;
-  AccessAnalysis Accesses(DL, DependentAccesses);
+  AccessAnalysis Accesses(DL, AA, DependentAccesses);
 
   // Holds the analyzed pointers. We don't want to call GetUnderlyingObjects
   // multiple times on the same object. If the ptr is accessed twice, once
@@ -4492,6 +4792,9 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     Value* Ptr = ST->getPointerOperand();
 
     if (isUniform(Ptr)) {
+      emitAnalysis(
+          Report(ST)
+          << "write to a loop invariant address could not be vectorized");
       DEBUG(dbgs() << "LV: We don't allow storing to uniform addresses\n");
       return false;
     }
@@ -4500,7 +4803,15 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     // list. At this phase it is only a 'write' list.
     if (Seen.insert(Ptr)) {
       ++NumReadWrites;
-      Accesses.addStore(Ptr);
+
+      AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(ST);
+      // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
+      // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
+      // need runtime pointer checks.
+      if (blockNeedsPredication(ST->getParent()))
+        Loc.AATags.TBAA = nullptr;
+
+      Accesses.addStore(Loc);
     }
   }
 
@@ -4527,7 +4838,15 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
       ++NumReads;
       IsReadOnlyPtr = true;
     }
-    Accesses.addLoad(Ptr, IsReadOnlyPtr);
+
+    AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(LD);
+    // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
+    // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
+    // need runtime pointer checks.
+    if (blockNeedsPredication(LD->getParent()))
+      Loc.AATags.TBAA = nullptr;
+
+    Accesses.addLoad(Loc, IsReadOnlyPtr);
   }
 
   // If we write (or read-write) to a single destination and there are no
@@ -4570,6 +4889,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
   }
 
   if (NeedRTCheck && !CanDoRT) {
+    emitAnalysis(Report() << "cannot identify array bounds");
     DEBUG(dbgs() << "LV: We can't vectorize because we can't find " <<
           "the array bounds.\n");
     PtrRtCheck.reset();
@@ -4600,6 +4920,14 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
       // Check that we did not collect too many pointers or found an unsizeable
       // pointer.
       if (!CanDoRT || NumComparisons > RuntimeMemoryCheckThreshold) {
+        if (!CanDoRT && NumComparisons > 0)
+          emitAnalysis(Report()
+                       << "cannot check memory dependencies at runtime");
+        else
+          emitAnalysis(Report()
+                       << NumComparisons << " exceeds limit of "
+                       << RuntimeMemoryCheckThreshold
+                       << " dependent memory operations checked at runtime");
         DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize with memory checks\n");
         PtrRtCheck.reset();
         return false;
@@ -4609,6 +4937,9 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
     }
   }
 
+  if (!CanVecMem)
+    emitAnalysis(Report() << "unsafe dependent memory operations in loop");
+
   DEBUG(dbgs() << "LV: We" << (NeedRTCheck ? "" : " don't") <<
         " need a runtime memory check.\n");
 
@@ -4616,7 +4947,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
 }
 
 static bool hasMultipleUsesOf(Instruction *I,
-                              SmallPtrSet<Instruction *, 8> &Insts) {
+                              SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Insts) {
   unsigned NumUses = 0;
   for(User::op_iterator Use = I->op_begin(), E = I->op_end(); Use != E; ++Use) {
     if (Insts.count(dyn_cast<Instruction>(*Use)))
@@ -4628,7 +4959,7 @@ static bool hasMultipleUsesOf(Instruction *I,
   return false;
 }
 
-static bool areAllUsesIn(Instruction *I, SmallPtrSet<Instruction *, 8> &Set) {
+static bool areAllUsesIn(Instruction *I, SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Set) {
   for(User::op_iterator Use = I->op_begin(), E = I->op_end(); Use != E; ++Use)
     if (!Set.count(dyn_cast<Instruction>(*Use)))
       return false;
@@ -4652,7 +4983,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
   // We only allow for a single reduction value to be used outside the loop.
   // This includes users of the reduction, variables (which form a cycle
   // which ends in the phi node).
-  Instruction *ExitInstruction = 0;
+  Instruction *ExitInstruction = nullptr;
   // Indicates that we found a reduction operation in our scan.
   bool FoundReduxOp = false;
 
@@ -4666,7 +4997,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
   // the number of instruction we saw from the recognized min/max pattern,
   //  to make sure we only see exactly the two instructions.
   unsigned NumCmpSelectPatternInst = 0;
-  ReductionInstDesc ReduxDesc(false, 0);
+  ReductionInstDesc ReduxDesc(false, nullptr);
 
   SmallPtrSet<Instruction *, 8> VisitedInsts;
   SmallVector<Instruction *, 8> Worklist;
@@ -4749,7 +5080,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
         // being used. In this case the user uses the value of the previous
         // iteration, in which case we would loose "VF-1" iterations of the
         // reduction operation if we vectorize.
-        if (ExitInstruction != 0 || Cur == Phi)
+        if (ExitInstruction != nullptr || Cur == Phi)
           return false;
 
         // The instruction used by an outside user must be the last instruction
@@ -4765,7 +5096,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
       // Process instructions only once (termination). Each reduction cycle
       // value must only be used once, except by phi nodes and min/max
       // reductions which are represented as a cmp followed by a select.
-      ReductionInstDesc IgnoredVal(false, 0);
+      ReductionInstDesc IgnoredVal(false, nullptr);
       if (VisitedInsts.insert(UI)) {
         if (isa<PHINode>(UI))
           PHIs.push_back(UI);
@@ -4819,8 +5150,8 @@ LoopVectorizationLegality::isMinMaxSelectCmpPattern(Instruction *I,
 
   assert((isa<ICmpInst>(I) || isa<FCmpInst>(I) || isa<SelectInst>(I)) &&
          "Expect a select instruction");
-  Instruction *Cmp = 0;
-  SelectInst *Select = 0;
+  Instruction *Cmp = nullptr;
+  SelectInst *Select = nullptr;
 
   // We must handle the select(cmp()) as a single instruction. Advance to the
   // select.
@@ -4868,7 +5199,7 @@ LoopVectorizationLegality::isReductionInstr(Instruction *I,
                                             ReductionKind Kind,
                                             ReductionInstDesc &Prev) {
   bool FP = I->getType()->isFloatingPointTy();
-  bool FastMath = (FP && I->isCommutative() && I->isAssociative());
+  bool FastMath = FP && I->hasUnsafeAlgebra();
   switch (I->getOpcode()) {
   default:
     return ReductionInstDesc(false, I);
@@ -4890,6 +5221,7 @@ LoopVectorizationLegality::isReductionInstr(Instruction *I,
     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerXor, I);
   case Instruction::FMul:
     return ReductionInstDesc(Kind == RK_FloatMult && FastMath, I);
+  case Instruction::FSub:
   case Instruction::FAdd:
     return ReductionInstDesc(Kind == RK_FloatAdd && FastMath, I);
   case Instruction::FCmp:
@@ -4960,7 +5292,7 @@ bool LoopVectorizationLegality::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB)  {
 }
 
 bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB,
-                                            SmallPtrSet<Value *, 8>& SafePtrs) {
+                                           SmallPtrSetImpl<Value *> &SafePtrs) {
   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
     // We might be able to hoist the load.
     if (it->mayReadFromMemory()) {
@@ -5005,22 +5337,23 @@ bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB,
 }
 
 LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor
-LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
-                                                      unsigned UserVF) {
+LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize) {
   // Width 1 means no vectorize
   VectorizationFactor Factor = { 1U, 0U };
   if (OptForSize && Legal->getRuntimePointerCheck()->Need) {
+    emitAnalysis(Report() << "runtime pointer checks needed. Enable vectorization of this loop with '#pragma clang loop vectorize(enable)' when compiling with -Os");
     DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. Runtime ptr check is required in Os.\n");
     return Factor;
   }
 
   if (!EnableCondStoresVectorization && Legal->NumPredStores) {
+    emitAnalysis(Report() << "store that is conditionally executed prevents vectorization");
     DEBUG(dbgs() << "LV: No vectorization. There are conditional stores.\n");
     return Factor;
   }
 
   // Find the trip count.
-  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop, TheLoop->getLoopLatch());
+  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop);
   DEBUG(dbgs() << "LV: Found trip count: " << TC << '\n');
 
   unsigned WidestType = getWidestType();
@@ -5049,6 +5382,7 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
   if (OptForSize) {
     // If we are unable to calculate the trip count then don't try to vectorize.
     if (TC < 2) {
+      emitAnalysis(Report() << "unable to calculate the loop count due to complex control flow");
       DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
       return Factor;
     }
@@ -5062,11 +5396,16 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
     // If the trip count that we found modulo the vectorization factor is not
     // zero then we require a tail.
     if (VF < 2) {
+      emitAnalysis(Report() << "cannot optimize for size and vectorize at the "
+                               "same time. Enable vectorization of this loop "
+                               "with '#pragma clang loop vectorize(enable)' "
+                               "when compiling with -Os");
       DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
       return Factor;
     }
   }
 
+  int UserVF = Hints->getWidth();
   if (UserVF != 0) {
     assert(isPowerOf2_32(UserVF) && "VF needs to be a power of two");
     DEBUG(dbgs() << "LV: Using user VF " << UserVF << ".\n");
@@ -5076,8 +5415,19 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
   }
 
   float Cost = expectedCost(1);
+#ifndef NDEBUG
+  const float ScalarCost = Cost;
+#endif /* NDEBUG */
   unsigned Width = 1;
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Scalar loop costs: " << (int)Cost << ".\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Scalar loop costs: " << (int)ScalarCost << ".\n");
+
+  bool ForceVectorization = Hints->getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled;
+  // Ignore scalar width, because the user explicitly wants vectorization.
+  if (ForceVectorization && VF > 1) {
+    Width = 2;
+    Cost = expectedCost(Width) / (float)Width;
+  }
+
   for (unsigned i=2; i <= VF; i*=2) {
     // Notice that the vector loop needs to be executed less times, so
     // we need to divide the cost of the vector loops by the width of
@@ -5091,7 +5441,10 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
     }
   }
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Selecting VF = : "<< Width << ".\n");
+  DEBUG(if (ForceVectorization && Width > 1 && Cost >= ScalarCost) dbgs()
+        << "LV: Vectorization seems to be not beneficial, "
+        << "but was forced by a user.\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Selecting VF: "<< Width << ".\n");
   Factor.Width = Width;
   Factor.Cost = Width * Cost;
   return Factor;
@@ -5109,6 +5462,10 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
       Type *T = it->getType();
 
+      // Ignore ephemeral values.
+      if (EphValues.count(it))
+        continue;
+
       // Only examine Loads, Stores and PHINodes.
       if (!isa<LoadInst>(it) && !isa<StoreInst>(it) && !isa<PHINode>(it))
         continue;
@@ -5138,29 +5495,29 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
 
 unsigned
 LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
-                                               unsigned UserUF,
                                                unsigned VF,
                                                unsigned LoopCost) {
 
   // -- The unroll heuristics --
   // We unroll the loop in order to expose ILP and reduce the loop overhead.
   // There are many micro-architectural considerations that we can't predict
-  // at this level. For example frontend pressure (on decode or fetch) due to
+  // at this level. For example, frontend pressure (on decode or fetch) due to
   // code size, or the number and capabilities of the execution ports.
   //
   // We use the following heuristics to select the unroll factor:
-  // 1. If the code has reductions the we unroll in order to break the cross
+  // 1. If the code has reductions, then we unroll in order to break the cross
   // iteration dependency.
-  // 2. If the loop is really small then we unroll in order to reduce the loop
+  // 2. If the loop is really small, then we unroll in order to reduce the loop
   // overhead.
   // 3. We don't unroll if we think that we will spill registers to memory due
   // to the increased register pressure.
 
   // Use the user preference, unless 'auto' is selected.
+  int UserUF = Hints->getInterleave();
   if (UserUF != 0)
     return UserUF;
 
-  // When we optimize for size we don't unroll.
+  // When we optimize for size, we don't unroll.
   if (OptForSize)
     return 1;
 
@@ -5169,8 +5526,7 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
     return 1;
 
   // Do not unroll loops with a relatively small trip count.
-  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop,
-                                              TheLoop->getLoopLatch());
+  unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop);
   if (TC > 1 && TC < TinyTripCountUnrollThreshold)
     return 1;
 
@@ -5209,15 +5565,15 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
                        std::max(1U, (R.MaxLocalUsers - 1)));
 
   // Clamp the unroll factor ranges to reasonable factors.
-  unsigned MaxUnrollSize = TTI.getMaximumUnrollFactor();
+  unsigned MaxInterleaveSize = TTI.getMaxInterleaveFactor();
 
   // Check if the user has overridden the unroll max.
   if (VF == 1) {
-    if (ForceTargetMaxScalarUnrollFactor.getNumOccurrences() > 0)
-      MaxUnrollSize = ForceTargetMaxScalarUnrollFactor;
+    if (ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor.getNumOccurrences() > 0)
+      MaxInterleaveSize = ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor;
   } else {
-    if (ForceTargetMaxVectorUnrollFactor.getNumOccurrences() > 0)
-      MaxUnrollSize = ForceTargetMaxVectorUnrollFactor;
+    if (ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor.getNumOccurrences() > 0)
+      MaxInterleaveSize = ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor;
   }
 
   // If we did not calculate the cost for VF (because the user selected the VF)
@@ -5227,8 +5583,8 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
 
   // Clamp the calculated UF to be between the 1 and the max unroll factor
   // that the target allows.
-  if (UF > MaxUnrollSize)
-    UF = MaxUnrollSize;
+  if (UF > MaxInterleaveSize)
+    UF = MaxInterleaveSize;
   else if (UF < 1)
     UF = 1;
 
@@ -5259,6 +5615,18 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
     unsigned StoresUF = UF / (Legal->NumStores ? Legal->NumStores : 1);
     unsigned LoadsUF = UF /  (Legal->NumLoads ? Legal->NumLoads : 1);
 
+    // If we have a scalar reduction (vector reductions are already dealt with
+    // by this point), we can increase the critical path length if the loop
+    // we're unrolling is inside another loop. Limit, by default to 2, so the
+    // critical path only gets increased by one reduction operation.
+    if (Legal->getReductionVars()->size() &&
+        TheLoop->getLoopDepth() > 1) {
+      unsigned F = static_cast<unsigned>(MaxNestedScalarReductionUF);
+      SmallUF = std::min(SmallUF, F);
+      StoresUF = std::min(StoresUF, F);
+      LoadsUF = std::min(LoadsUF, F);
+    }
+
     if (EnableLoadStoreRuntimeUnroll && std::max(StoresUF, LoadsUF) > SmallUF) {
       DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to saturate store or load ports.\n");
       return std::max(StoresUF, LoadsUF);
@@ -5360,6 +5728,10 @@ LoopVectorizationCostModel::calculateRegisterUsage() {
     // Ignore instructions that are never used within the loop.
     if (!Ends.count(I)) continue;
 
+    // Ignore ephemeral values.
+    if (EphValues.count(I))
+      continue;
+
     // Remove all of the instructions that end at this location.
     InstrList &List = TransposeEnds[i];
     for (unsigned int j=0, e = List.size(); j < e; ++j)
@@ -5400,6 +5772,10 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::expectedCost(unsigned VF) {
       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
         continue;
 
+      // Ignore ephemeral values.
+      if (EphValues.count(it))
+        continue;
+
       unsigned C = getInstructionCost(it, VF);
 
       // Check if we should override the cost.
@@ -5533,18 +5909,31 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
       TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
     TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
       TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
+    TargetTransformInfo::OperandValueProperties Op1VP =
+        TargetTransformInfo::OP_None;
+    TargetTransformInfo::OperandValueProperties Op2VP =
+        TargetTransformInfo::OP_None;
     Value *Op2 = I->getOperand(1);
 
     // Check for a splat of a constant or for a non uniform vector of constants.
-    if (isa<ConstantInt>(Op2))
+    if (isa<ConstantInt>(Op2)) {
+      ConstantInt *CInt = cast<ConstantInt>(Op2);
+      if (CInt && CInt->getValue().isPowerOf2())
+        Op2VP = TargetTransformInfo::OP_PowerOf2;
       Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
-    else if (isa<ConstantVector>(Op2) || isa<ConstantDataVector>(Op2)) {
+    else if (isa<ConstantVector>(Op2) || isa<ConstantDataVector>(Op2)) {
       Op2VK = TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue;
-      if (cast<Constant>(Op2)->getSplatValue() != NULL)
+      Constant *SplatValue = cast<Constant>(Op2)->getSplatValue();
+      if (SplatValue) {
+        ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(SplatValue);
+        if (CInt && CInt->getValue().isPowerOf2())
+          Op2VP = TargetTransformInfo::OP_PowerOf2;
         Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
+      }
     }
 
-    return TTI.getArithmeticInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, Op1VK, Op2VK);
+    return TTI.getArithmeticInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, Op1VK, Op2VK,
+                                      Op1VP, Op2VP);
   }
   case Instruction::Select: {
     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
@@ -5686,6 +6075,8 @@ char LoopVectorize::ID = 0;
 static const char lv_name[] = "Loop Vectorization";
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
+INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionTracker)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(BlockFrequencyInfo)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
@@ -5754,17 +6145,17 @@ void InnerLoopUnroller::scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
   // Does this instruction return a value ?
   bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
 
-  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? 0 :
+  Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? nullptr :
   UndefValue::get(Instr->getType());
   // Create a new entry in the WidenMap and initialize it to Undef or Null.
   VectorParts &VecResults = WidenMap.splat(Instr, UndefVec);
 
   Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
   BasicBlock *IfBlock = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock *CondBlock = 0;
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
 
   VectorParts Cond;
-  Loop *VectorLp = 0;
+  Loop *VectorLp = nullptr;
   if (IfPredicateStore) {
     assert(Instr->getParent()->getSinglePredecessor() &&
            "Only support single predecessor blocks");
@@ -5779,7 +6170,7 @@ void InnerLoopUnroller::scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
     // For each scalar that we create:
 
     // Start an "if (pred) a[i] = ..." block.
-    Value *Cmp = 0;
+    Value *Cmp = nullptr;
     if (IfPredicateStore) {
       if (Cond[Part]->getType()->isVectorTy())
         Cond[Part] =
@@ -5847,4 +6238,3 @@ Value *InnerLoopUnroller::getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx,
   Constant *C = ConstantInt::get(ITy, StartIdx, Negate);
   return Builder.CreateAdd(Val, C, "induction");
 }
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