[PM] Port ScalarEvolution to the new pass manager.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Vectorize / LoopVectorize.cpp
index 66f2ad72fceeb7a3765f98fec357607a05ba3bcc..e131cc02e3781929e89c394409dbbcffccfc0690 100644 (file)
 // Variable uniformity checks are inspired by:
 //  Karrenberg, R. and Hack, S. Whole Function Vectorization.
 //
+// The interleaved access vectorization is based on the paper:
+//  Dorit Nuzman, Ira Rosen and Ayal Zaks.  Auto-Vectorization of Interleaved
+//  Data for SIMD
+//
 // Other ideas/concepts are from:
 //  A. Zaks and D. Nuzman. Autovectorization in GCC-two years later.
 //
@@ -58,6 +62,7 @@
 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 #include "llvm/Analysis/BlockFrequencyInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopAccessAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopIterator.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
@@ -91,7 +96,8 @@
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/VectorUtils.h"
+#include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/LoopUtils.h"
 #include <algorithm>
 #include <map>
 #include <tuple>
@@ -105,15 +111,6 @@ using namespace llvm::PatternMatch;
 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>
-VectorizationInterleave("force-vector-interleave", cl::init(0), cl::Hidden,
-                    cl::desc("Sets the vectorization interleave count. "
-                             "Zero is autoselect."));
-
 static cl::opt<bool>
 EnableIfConversion("enable-if-conversion", cl::init(true), cl::Hidden,
                    cl::desc("Enable if-conversion during vectorization."));
@@ -141,15 +138,19 @@ static cl::opt<bool> EnableMemAccessVersioning(
     "enable-mem-access-versioning", cl::init(true), cl::Hidden,
     cl::desc("Enable symblic stride memory access versioning"));
 
-/// We don't unroll loops with a known constant trip count below this number.
-static const unsigned TinyTripCountUnrollThreshold = 128;
+static cl::opt<bool> EnableInterleavedMemAccesses(
+    "enable-interleaved-mem-accesses", cl::init(false), cl::Hidden,
+    cl::desc("Enable vectorization on interleaved memory accesses in a loop"));
 
-/// When performing memory disambiguation checks at runtime do not make more
-/// than this number of comparisons.
-static const unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold = 8;
+/// Maximum factor for an interleaved memory access.
+static cl::opt<unsigned> MaxInterleaveGroupFactor(
+    "max-interleave-group-factor", cl::Hidden,
+    cl::desc("Maximum factor for an interleaved access group (default = 8)"),
+    cl::init(8));
 
-/// Maximum simd width.
-static const unsigned MaxVectorWidth = 64;
+/// We don't interleave loops with a known constant trip count below this
+/// number.
+static const unsigned TinyTripCountInterleaveThreshold = 128;
 
 static cl::opt<unsigned> ForceTargetNumScalarRegs(
     "force-target-num-scalar-regs", cl::init(0), cl::Hidden,
@@ -180,7 +181,8 @@ static cl::opt<unsigned> ForceTargetInstructionCost(
 
 static cl::opt<unsigned> SmallLoopCost(
     "small-loop-cost", cl::init(20), cl::Hidden,
-    cl::desc("The cost of a loop that is considered 'small' by the unroller."));
+    cl::desc(
+        "The cost of a loop that is considered 'small' by the interleaver."));
 
 static cl::opt<bool> LoopVectorizeWithBlockFrequency(
     "loop-vectorize-with-block-frequency", cl::init(false), cl::Hidden,
@@ -188,10 +190,11 @@ static cl::opt<bool> LoopVectorizeWithBlockFrequency(
              "heuristics minimizing code growth in cold regions and being more "
              "aggressive in hot regions."));
 
-// Runtime unroll loops for load/store throughput.
-static cl::opt<bool> EnableLoadStoreRuntimeUnroll(
-    "enable-loadstore-runtime-unroll", cl::init(true), cl::Hidden,
-    cl::desc("Enable runtime unrolling until load/store ports are saturated"));
+// Runtime interleave loops for load/store throughput.
+static cl::opt<bool> EnableLoadStoreRuntimeInterleave(
+    "enable-loadstore-runtime-interleave", cl::init(true), cl::Hidden,
+    cl::desc(
+        "Enable runtime interleaving until load/store ports are saturated"));
 
 /// The number of stores in a loop that are allowed to need predication.
 static cl::opt<unsigned> NumberOfStoresToPredicate(
@@ -200,53 +203,49 @@ static cl::opt<unsigned> NumberOfStoresToPredicate(
 
 static cl::opt<bool> EnableIndVarRegisterHeur(
     "enable-ind-var-reg-heur", cl::init(true), cl::Hidden,
-    cl::desc("Count the induction variable only once when unrolling"));
+    cl::desc("Count the induction variable only once when interleaving"));
 
 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 "
+static cl::opt<unsigned> MaxNestedScalarReductionIC(
+    "max-nested-scalar-reduction-interleave", cl::init(2), cl::Hidden,
+    cl::desc("The maximum interleave count to use when interleaving a scalar "
              "reduction in a nested loop."));
 
 namespace {
 
 // Forward declarations.
+class LoopVectorizeHints;
 class LoopVectorizationLegality;
 class LoopVectorizationCostModel;
-class LoopVectorizeHints;
-
-/// Optimization analysis message produced during vectorization. Messages inform
-/// the user why vectorization did not occur.
-class VectorizationReport {
-  std::string Message;
-  raw_string_ostream Out;
-  Instruction *Instr;
+class LoopVectorizationRequirements;
 
+/// \brief This modifies LoopAccessReport to initialize message with
+/// loop-vectorizer-specific part.
+class VectorizationReport : public LoopAccessReport {
 public:
-  VectorizationReport(Instruction *I = nullptr) : Out(Message), Instr(I) {
-    Out << "loop not vectorized: ";
-  }
-
-  template <typename A> VectorizationReport &operator<<(const A &Value) {
-    Out << Value;
-    return *this;
-  }
-
-  Instruction *getInstr() { return Instr; }
-
-  std::string &str() { return Out.str(); }
-  operator Twine() { return Out.str(); }
-
-  /// \brief Emit an analysis note with the debug location from the instruction
-  /// in \p Message if available.  Otherwise use the location of \p TheLoop.
-  static void emitAnalysis(VectorizationReport &Message,
-                           const Function *TheFunction,
-                           const Loop *TheLoop);
+  VectorizationReport(Instruction *I = nullptr)
+      : LoopAccessReport("loop not vectorized: ", I) {}
+
+  /// \brief This allows promotion of the loop-access analysis report into the
+  /// loop-vectorizer report.  It modifies the message to add the
+  /// loop-vectorizer-specific part of the message.
+  explicit VectorizationReport(const LoopAccessReport &R)
+      : LoopAccessReport(Twine("loop not vectorized: ") + R.str(),
+                         R.getInstr()) {}
 };
 
+/// A helper function for converting Scalar types to vector types.
+/// If the incoming type is void, we return void. If the VF is 1, we return
+/// the scalar type.
+static Type* ToVectorTy(Type *Scalar, unsigned VF) {
+  if (Scalar->isVoidTy() || VF == 1)
+    return Scalar;
+  return VectorType::get(Scalar, VF);
+}
+
 /// InnerLoopVectorizer vectorizes loops which contain only one basic
 /// block to a specified vectorization factor (VF).
 /// This class performs the widening of scalars into vectors, or multiple
@@ -264,13 +263,13 @@ public:
 class InnerLoopVectorizer {
 public:
   InnerLoopVectorizer(Loop *OrigLoop, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
-                      DominatorTree *DT, const DataLayout *DL,
-                      const TargetLibraryInfo *TLI, unsigned VecWidth,
+                      DominatorTree *DT, const TargetLibraryInfo *TLI,
+                      const TargetTransformInfo *TTI, unsigned VecWidth,
                       unsigned UnrollFactor)
-      : OrigLoop(OrigLoop), SE(SE), LI(LI), DT(DT), DL(DL), TLI(TLI),
+      : OrigLoop(OrigLoop), SE(SE), LI(LI), DT(DT), TLI(TLI), TTI(TTI),
         VF(VecWidth), UF(UnrollFactor), Builder(SE->getContext()),
         Induction(nullptr), OldInduction(nullptr), WidenMap(UnrollFactor),
-        Legal(nullptr) {}
+        Legal(nullptr), AddedSafetyChecks(false) {}
 
   // Perform the actual loop widening (vectorization).
   void vectorize(LoopVectorizationLegality *L) {
@@ -284,6 +283,11 @@ public:
     updateAnalysis();
   }
 
+  // Return true if any runtime check is added.
+  bool IsSafetyChecksAdded() {
+    return AddedSafetyChecks;
+  }
+
   virtual ~InnerLoopVectorizer() {}
 
 protected:
@@ -294,19 +298,12 @@ protected:
   /// originated from one scalar instruction.
   typedef SmallVector<Value*, 2> VectorParts;
 
-  // When we if-convert we need create edge masks. We have to cache values so
-  // that we don't end up with exponential recursion/IR.
+  // When we if-convert we need to create edge masks. We have to cache values
+  // so that we don't end up with exponential recursion/IR.
   typedef DenseMap<std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*>,
                    VectorParts> EdgeMaskCache;
 
-  /// \brief Add code that checks at runtime if the accessed arrays overlap.
-  ///
-  /// Returns a pair of instructions where the first element is the first
-  /// instruction generated in possibly a sequence of instructions and the
-  /// second value is the final comparator value or NULL if no check is needed.
-  std::pair<Instruction *, Instruction *> addRuntimeCheck(Instruction *Loc);
-
-  /// \brief Add checks for strides that where assumed to be 1.
+  /// \brief Add checks for strides that were assumed to be 1.
   ///
   /// Returns the last check instruction and the first check instruction in the
   /// pair as (first, last).
@@ -372,6 +369,9 @@ protected:
   /// broadcast them into a vector.
   VectorParts &getVectorValue(Value *V);
 
+  /// Try to vectorize the interleaved access group that \p Instr belongs to.
+  void vectorizeInterleaveGroup(Instruction *Instr);
+
   /// Generate a shuffle sequence that will reverse the vector Vec.
   virtual Value *reverseVector(Value *Vec);
 
@@ -425,10 +425,10 @@ protected:
   DominatorTree *DT;
   /// Alias Analysis.
   AliasAnalysis *AA;
-  /// Data Layout.
-  const DataLayout *DL;
   /// Target Library Info.
   const TargetLibraryInfo *TLI;
+  /// Target Transform Info.
+  const TargetTransformInfo *TTI;
 
   /// The vectorization SIMD factor to use. Each vector will have this many
   /// vector elements.
@@ -470,14 +470,17 @@ protected:
   EdgeMaskCache MaskCache;
 
   LoopVectorizationLegality *Legal;
+
+  // Record whether runtime check is added.
+  bool AddedSafetyChecks;
 };
 
 class InnerLoopUnroller : public InnerLoopVectorizer {
 public:
   InnerLoopUnroller(Loop *OrigLoop, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
-                    DominatorTree *DT, const DataLayout *DL,
-                    const TargetLibraryInfo *TLI, unsigned UnrollFactor) :
-    InnerLoopVectorizer(OrigLoop, SE, LI, DT, DL, TLI, 1, UnrollFactor) { }
+                    DominatorTree *DT, const TargetLibraryInfo *TLI,
+                    const TargetTransformInfo *TTI, unsigned UnrollFactor)
+      : InnerLoopVectorizer(OrigLoop, SE, LI, DT, TLI, TTI, 1, UnrollFactor) {}
 
 private:
   void scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
@@ -522,9 +525,8 @@ 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);
+    if (const DebugLoc LoopDbgLoc = L->getStartLoc())
+      LoopDbgLoc.print(OS);
     else
       // Just print the module name.
       OS << L->getHeader()->getParent()->getParent()->getModuleIdentifier();
@@ -557,16 +559,6 @@ static void propagateMetadata(Instruction *To, const Instruction *From) {
   }
 }
 
-void VectorizationReport::emitAnalysis(VectorizationReport &Message,
-                                       const Function *TheFunction,
-                                       const Loop *TheLoop) {
-  DebugLoc DL = TheLoop->getStartLoc();
-  if (Instruction *I = Message.getInstr())
-    DL = I->getDebugLoc();
-  emitOptimizationRemarkAnalysis(TheFunction->getContext(), DEBUG_TYPE,
-                                 *TheFunction, DL, Message.str());
-}
-
 /// \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)
@@ -574,774 +566,439 @@ static void propagateMetadata(SmallVectorImpl<Value *> &To, const Instruction *F
       propagateMetadata(I, From);
 }
 
-namespace {
-/// This struct holds information about the memory runtime legality
-/// check that a group of pointers do not overlap.
-struct RuntimePointerCheck {
-  RuntimePointerCheck() : Need(false) {}
-
-  /// Reset the state of the pointer runtime information.
-  void reset() {
-    Need = false;
-    Pointers.clear();
-    Starts.clear();
-    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, unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides);
-
-  /// This flag indicates if we need to add the runtime check.
-  bool Need;
-  /// Holds the pointers that we need to check.
-  SmallVector<TrackingVH<Value>, 2> Pointers;
-  /// Holds the pointer value at the beginning of the loop.
-  SmallVector<const SCEV*, 2> Starts;
-  /// Holds the pointer value at the end of the loop.
-  SmallVector<const SCEV*, 2> Ends;
-  /// Holds the information if this pointer is used for writing to memory.
-  SmallVector<bool, 2> IsWritePtr;
-  /// 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;
-};
-
-/// \brief Drive the analysis of memory accesses in the loop
+/// \brief The group of interleaved loads/stores sharing the same stride and
+/// close to each other.
+///
+/// Each member in this group has an index starting from 0, and the largest
+/// index should be less than interleaved factor, which is equal to the absolute
+/// value of the access's stride.
 ///
-/// This class is responsible for analyzing the memory accesses of a loop.  It
-/// collects the accesses and then its main helper the AccessAnalysis class
-/// finds and categorizes the dependences in buildDependenceSets.
+/// E.g. An interleaved load group of factor 4:
+///        for (unsigned i = 0; i < 1024; i+=4) {
+///          a = A[i];                           // Member of index 0
+///          b = A[i+1];                         // Member of index 1
+///          d = A[i+3];                         // Member of index 3
+///          ...
+///        }
 ///
-/// For memory dependences that can be analyzed at compile time, it determines
-/// whether the dependence is part of cycle inhibiting vectorization.  This work
-/// is delegated to the MemoryDepChecker class.
+///      An interleaved store group of factor 4:
+///        for (unsigned i = 0; i < 1024; i+=4) {
+///          ...
+///          A[i]   = a;                         // Member of index 0
+///          A[i+1] = b;                         // Member of index 1
+///          A[i+2] = c;                         // Member of index 2
+///          A[i+3] = d;                         // Member of index 3
+///        }
 ///
-/// For memory dependences that cannot be determined at compile time, it
-/// generates run-time checks to prove independence.  This is done by
-/// AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT and the checks are maintained by the
-/// RuntimePointerCheck class.
-class LoopAccessAnalysis {
+/// Note: the interleaved load group could have gaps (missing members), but
+/// the interleaved store group doesn't allow gaps.
+class InterleaveGroup {
 public:
-  /// \brief Collection of parameters used from the vectorizer.
-  struct VectorizerParams {
-    /// \brief Maximum simd width.
-    unsigned MaxVectorWidth;
-
-    /// \brief VF as overridden by the user.
-    unsigned VectorizationFactor;
-    /// \brief Interleave factor as overridden by the user.
-    unsigned VectorizationInterleave;
-
-    /// \\brief When performing memory disambiguation checks at runtime do not
-    /// make more than this number of comparisons.
-    unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold;
-
-    VectorizerParams(unsigned MaxVectorWidth,
-                     unsigned VectorizationFactor,
-                     unsigned VectorizationInterleave,
-                     unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold) :
-        MaxVectorWidth(MaxVectorWidth),
-        VectorizationFactor(VectorizationFactor),
-        VectorizationInterleave(VectorizationInterleave),
-        RuntimeMemoryCheckThreshold(RuntimeMemoryCheckThreshold) {}
-  };
+  InterleaveGroup(Instruction *Instr, int Stride, unsigned Align)
+      : Align(Align), SmallestKey(0), LargestKey(0), InsertPos(Instr) {
+    assert(Align && "The alignment should be non-zero");
 
-  LoopAccessAnalysis(Function *F, Loop *L, ScalarEvolution *SE,
-                     const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
-                     AliasAnalysis *AA, DominatorTree *DT,
-                     const VectorizerParams &VectParams) :
-      TheFunction(F), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL), TLI(TLI), AA(AA), DT(DT),
-      NumLoads(0), NumStores(0), MaxSafeDepDistBytes(-1U),
-      VectParams(VectParams) {}
+    Factor = std::abs(Stride);
+    assert(Factor > 1 && "Invalid interleave factor");
 
-  /// Return true we can analyze the memory accesses in the loop and there are
-  /// no memory dependence cycles.  Replaces symbolic strides using Strides.
-  bool canVectorizeMemory(ValueToValueMap &Strides);
+    Reverse = Stride < 0;
+    Members[0] = Instr;
+  }
 
-  RuntimePointerCheck *getRuntimePointerCheck() { return &PtrRtCheck; }
+  bool isReverse() const { return Reverse; }
+  unsigned getFactor() const { return Factor; }
+  unsigned getAlignment() const { return Align; }
+  unsigned getNumMembers() const { return Members.size(); }
 
-  /// Return true if the block BB needs to be predicated in order for the loop
-  /// to be vectorized.
-  bool blockNeedsPredication(BasicBlock *BB);
+  /// \brief Try to insert a new member \p Instr with index \p Index and
+  /// alignment \p NewAlign. The index is related to the leader and it could be
+  /// negative if it is the new leader.
+  ///
+  /// \returns false if the instruction doesn't belong to the group.
+  bool insertMember(Instruction *Instr, int Index, unsigned NewAlign) {
+    assert(NewAlign && "The new member's alignment should be non-zero");
 
-  /// Returns true if the value V is uniform within the loop.
-  bool isUniform(Value *V);
+    int Key = Index + SmallestKey;
 
-  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return MaxSafeDepDistBytes; }
+    // Skip if there is already a member with the same index.
+    if (Members.count(Key))
+      return false;
 
-private:
-  void emitAnalysis(Report &Message) {
-    emitLoopAnalysis(Message, TheFunction, TheLoop);
-  }
+    if (Key > LargestKey) {
+      // The largest index is always less than the interleave factor.
+      if (Index >= static_cast<int>(Factor))
+        return false;
 
-  /// We need to check that all of the pointers in this list are disjoint
-  /// at runtime.
-  RuntimePointerCheck PtrRtCheck;
-  Function *TheFunction;
-  Loop *TheLoop;
-  ScalarEvolution *SE;
-  const DataLayout *DL;
-  const TargetLibraryInfo *TLI;
-  AliasAnalysis *AA;
-  DominatorTree *DT;
+      LargestKey = Key;
+    } else if (Key < SmallestKey) {
+      // The largest index is always less than the interleave factor.
+      if (LargestKey - Key >= static_cast<int>(Factor))
+        return false;
 
-  unsigned NumLoads;
-  unsigned NumStores;
+      SmallestKey = Key;
+    }
 
-  unsigned MaxSafeDepDistBytes;
+    // It's always safe to select the minimum alignment.
+    Align = std::min(Align, NewAlign);
+    Members[Key] = Instr;
+    return true;
+  }
 
-  /// \brief Vectorizer parameters used by the analysis.
-  VectorizerParams VectParams;
-};
-} // end anonymous namespace
+  /// \brief Get the member with the given index \p Index
+  ///
+  /// \returns nullptr if contains no such member.
+  Instruction *getMember(unsigned Index) const {
+    int Key = SmallestKey + Index;
+    if (!Members.count(Key))
+      return nullptr;
 
-/// 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
-/// legality. This class has two main kinds of checks:
-/// * Memory checks - The code in canVectorizeMemory checks if vectorization
-///   will change the order of memory accesses in a way that will change the
-///   correctness of the program.
-/// * Scalars checks - The code in canVectorizeInstrs and canVectorizeMemory
-/// checks for a number of different conditions, such as the availability of a
-/// single induction variable, that all types are supported and vectorize-able,
-/// etc. This code reflects the capabilities of InnerLoopVectorizer.
-/// This class is also used by InnerLoopVectorizer for identifying
-/// induction variable and the different reduction variables.
-class LoopVectorizationLegality {
-public:
-  LoopVectorizationLegality(Loop *L, ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL,
-                            DominatorTree *DT, TargetLibraryInfo *TLI,
-                            AliasAnalysis *AA, Function *F,
-                            const TargetTransformInfo *TTI)
-      : NumPredStores(0), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL), TLI(TLI), TheFunction(F),
-        TTI(TTI), Induction(nullptr), WidestIndTy(nullptr),
-        LAA(F, L, SE, DL, TLI, AA, DT,
-            {MaxVectorWidth, VectorizationFactor, VectorizationInterleave,
-             RuntimeMemoryCheckThreshold}),
-        HasFunNoNaNAttr(false) {
-  }
-
-  /// This enum represents the kinds of reductions that we support.
-  enum ReductionKind {
-    RK_NoReduction, ///< Not a reduction.
-    RK_IntegerAdd,  ///< Sum of integers.
-    RK_IntegerMult, ///< Product of integers.
-    RK_IntegerOr,   ///< Bitwise or logical OR of numbers.
-    RK_IntegerAnd,  ///< Bitwise or logical AND of numbers.
-    RK_IntegerXor,  ///< Bitwise or logical XOR of numbers.
-    RK_IntegerMinMax, ///< Min/max implemented in terms of select(cmp()).
-    RK_FloatAdd,    ///< Sum of floats.
-    RK_FloatMult,   ///< Product of floats.
-    RK_FloatMinMax  ///< Min/max implemented in terms of select(cmp()).
-  };
+    return Members.find(Key)->second;
+  }
 
-  /// This enum represents the kinds of inductions that we support.
-  enum InductionKind {
-    IK_NoInduction,  ///< Not an induction variable.
-    IK_IntInduction, ///< Integer induction variable. Step = C.
-    IK_PtrInduction  ///< Pointer induction var. Step = C / sizeof(elem).
-  };
+  /// \brief Get the index for the given member. Unlike the key in the member
+  /// map, the index starts from 0.
+  unsigned getIndex(Instruction *Instr) const {
+    for (auto I : Members)
+      if (I.second == Instr)
+        return I.first - SmallestKey;
 
-  // This enum represents the kind of minmax reduction.
-  enum MinMaxReductionKind {
-    MRK_Invalid,
-    MRK_UIntMin,
-    MRK_UIntMax,
-    MRK_SIntMin,
-    MRK_SIntMax,
-    MRK_FloatMin,
-    MRK_FloatMax
-  };
+    llvm_unreachable("InterleaveGroup contains no such member");
+  }
 
-  /// This struct holds information about reduction variables.
-  struct ReductionDescriptor {
-    ReductionDescriptor() : StartValue(nullptr), LoopExitInstr(nullptr),
-      Kind(RK_NoReduction), MinMaxKind(MRK_Invalid) {}
+  Instruction *getInsertPos() const { return InsertPos; }
+  void setInsertPos(Instruction *Inst) { InsertPos = Inst; }
 
-    ReductionDescriptor(Value *Start, Instruction *Exit, ReductionKind K,
-                        MinMaxReductionKind MK)
-        : StartValue(Start), LoopExitInstr(Exit), Kind(K), MinMaxKind(MK) {}
+private:
+  unsigned Factor; // Interleave Factor.
+  bool Reverse;
+  unsigned Align;
+  DenseMap<int, Instruction *> Members;
+  int SmallestKey;
+  int LargestKey;
+
+  // To avoid breaking dependences, vectorized instructions of an interleave
+  // group should be inserted at either the first load or the last store in
+  // program order.
+  //
+  // E.g. %even = load i32             // Insert Position
+  //      %add = add i32 %even         // Use of %even
+  //      %odd = load i32
+  //
+  //      store i32 %even
+  //      %odd = add i32               // Def of %odd
+  //      store i32 %odd               // Insert Position
+  Instruction *InsertPos;
+};
 
-    // The starting value of the reduction.
-    // It does not have to be zero!
-    TrackingVH<Value> StartValue;
-    // The instruction who's value is used outside the loop.
-    Instruction *LoopExitInstr;
-    // The kind of the reduction.
-    ReductionKind Kind;
-    // If this a min/max reduction the kind of reduction.
-    MinMaxReductionKind MinMaxKind;
-  };
+/// \brief Drive the analysis of interleaved memory accesses in the loop.
+///
+/// Use this class to analyze interleaved accesses only when we can vectorize
+/// a loop. Otherwise it's meaningless to do analysis as the vectorization
+/// on interleaved accesses is unsafe.
+///
+/// The analysis collects interleave groups and records the relationships
+/// between the member and the group in a map.
+class InterleavedAccessInfo {
+public:
+  InterleavedAccessInfo(ScalarEvolution *SE, Loop *L, DominatorTree *DT)
+      : SE(SE), TheLoop(L), DT(DT) {}
 
-  /// This POD struct holds information about a potential reduction operation.
-  struct ReductionInstDesc {
-    ReductionInstDesc(bool IsRedux, Instruction *I) :
-      IsReduction(IsRedux), PatternLastInst(I), MinMaxKind(MRK_Invalid) {}
-
-    ReductionInstDesc(Instruction *I, MinMaxReductionKind K) :
-      IsReduction(true), PatternLastInst(I), MinMaxKind(K) {}
-
-    // Is this instruction a reduction candidate.
-    bool IsReduction;
-    // The last instruction in a min/max pattern (select of the select(icmp())
-    // pattern), or the current reduction instruction otherwise.
-    Instruction *PatternLastInst;
-    // If this is a min/max pattern the comparison predicate.
-    MinMaxReductionKind MinMaxKind;
-  };
+  ~InterleavedAccessInfo() {
+    SmallSet<InterleaveGroup *, 4> DelSet;
+    // Avoid releasing a pointer twice.
+    for (auto &I : InterleaveGroupMap)
+      DelSet.insert(I.second);
+    for (auto *Ptr : DelSet)
+      delete Ptr;
+  }
 
-  /// A struct for saving information about induction variables.
-  struct InductionInfo {
-    InductionInfo(Value *Start, InductionKind K, ConstantInt *Step)
-        : StartValue(Start), IK(K), StepValue(Step) {
-      assert(IK != IK_NoInduction && "Not an induction");
-      assert(StartValue && "StartValue is null");
-      assert(StepValue && !StepValue->isZero() && "StepValue is zero");
-      assert((IK != IK_PtrInduction || StartValue->getType()->isPointerTy()) &&
-             "StartValue is not a pointer for pointer induction");
-      assert((IK != IK_IntInduction || StartValue->getType()->isIntegerTy()) &&
-             "StartValue is not an integer for integer induction");
-      assert(StepValue->getType()->isIntegerTy() &&
-             "StepValue is not an integer");
-    }
-    InductionInfo()
-        : StartValue(nullptr), IK(IK_NoInduction), StepValue(nullptr) {}
+  /// \brief Analyze the interleaved accesses and collect them in interleave
+  /// groups. Substitute symbolic strides using \p Strides.
+  void analyzeInterleaving(const ValueToValueMap &Strides);
 
-    /// Get the consecutive direction. Returns:
-    ///   0 - unknown or non-consecutive.
-    ///   1 - consecutive and increasing.
-    ///  -1 - consecutive and decreasing.
-    int getConsecutiveDirection() const {
-      if (StepValue && (StepValue->isOne() || StepValue->isMinusOne()))
-        return StepValue->getSExtValue();
-      return 0;
-    }
+  /// \brief Check if \p Instr belongs to any interleave group.
+  bool isInterleaved(Instruction *Instr) const {
+    return InterleaveGroupMap.count(Instr);
+  }
 
-    /// Compute the transformed value of Index at offset StartValue using step
-    /// StepValue.
-    /// For integer induction, returns StartValue + Index * StepValue.
-    /// For pointer induction, returns StartValue[Index * StepValue].
-    /// FIXME: The newly created binary instructions should contain nsw/nuw
-    /// flags, which can be found from the original scalar operations.
-    Value *transform(IRBuilder<> &B, Value *Index) const {
-      switch (IK) {
-      case IK_IntInduction:
-        assert(Index->getType() == StartValue->getType() &&
-               "Index type does not match StartValue type");
-        if (StepValue->isMinusOne())
-          return B.CreateSub(StartValue, Index);
-        if (!StepValue->isOne())
-          Index = B.CreateMul(Index, StepValue);
-        return B.CreateAdd(StartValue, Index);
+  /// \brief Get the interleave group that \p Instr belongs to.
+  ///
+  /// \returns nullptr if doesn't have such group.
+  InterleaveGroup *getInterleaveGroup(Instruction *Instr) const {
+    if (InterleaveGroupMap.count(Instr))
+      return InterleaveGroupMap.find(Instr)->second;
+    return nullptr;
+  }
 
-      case IK_PtrInduction:
-        if (StepValue->isMinusOne())
-          Index = B.CreateNeg(Index);
-        else if (!StepValue->isOne())
-          Index = B.CreateMul(Index, StepValue);
-        return B.CreateGEP(StartValue, Index);
+private:
+  ScalarEvolution *SE;
+  Loop *TheLoop;
+  DominatorTree *DT;
 
-      case IK_NoInduction:
-        return nullptr;
-      }
-      llvm_unreachable("invalid enum");
-    }
+  /// Holds the relationships between the members and the interleave group.
+  DenseMap<Instruction *, InterleaveGroup *> InterleaveGroupMap;
 
-    /// Start value.
-    TrackingVH<Value> StartValue;
-    /// Induction kind.
-    InductionKind IK;
-    /// Step value.
-    ConstantInt *StepValue;
-  };
+  /// \brief The descriptor for a strided memory access.
+  struct StrideDescriptor {
+    StrideDescriptor(int Stride, const SCEV *Scev, unsigned Size,
+                     unsigned Align)
+        : Stride(Stride), Scev(Scev), Size(Size), Align(Align) {}
 
-  /// ReductionList contains the reduction descriptors for all
-  /// of the reductions that were found in the loop.
-  typedef DenseMap<PHINode*, ReductionDescriptor> ReductionList;
+    StrideDescriptor() : Stride(0), Scev(nullptr), Size(0), Align(0) {}
 
-  /// InductionList saves induction variables and maps them to the
-  /// induction descriptor.
-  typedef MapVector<PHINode*, InductionInfo> InductionList;
+    int Stride; // The access's stride. It is negative for a reverse access.
+    const SCEV *Scev; // The scalar expression of this access
+    unsigned Size;    // The size of the memory object.
+    unsigned Align;   // The alignment of this access.
+  };
 
-  /// Returns true if it is legal to vectorize this loop.
-  /// This does not mean that it is profitable to vectorize this
-  /// loop, only that it is legal to do so.
-  bool canVectorize();
+  /// \brief Create a new interleave group with the given instruction \p Instr,
+  /// stride \p Stride and alignment \p Align.
+  ///
+  /// \returns the newly created interleave group.
+  InterleaveGroup *createInterleaveGroup(Instruction *Instr, int Stride,
+                                         unsigned Align) {
+    assert(!InterleaveGroupMap.count(Instr) &&
+           "Already in an interleaved access group");
+    InterleaveGroupMap[Instr] = new InterleaveGroup(Instr, Stride, Align);
+    return InterleaveGroupMap[Instr];
+  }
 
-  /// Returns the Induction variable.
-  PHINode *getInduction() { return Induction; }
+  /// \brief Release the group and remove all the relationships.
+  void releaseGroup(InterleaveGroup *Group) {
+    for (unsigned i = 0; i < Group->getFactor(); i++)
+      if (Instruction *Member = Group->getMember(i))
+        InterleaveGroupMap.erase(Member);
 
-  /// Returns the reduction variables found in the loop.
-  ReductionList *getReductionVars() { return &Reductions; }
+    delete Group;
+  }
 
-  /// Returns the induction variables found in the loop.
-  InductionList *getInductionVars() { return &Inductions; }
+  /// \brief Collect all the accesses with a constant stride in program order.
+  void collectConstStridedAccesses(
+      MapVector<Instruction *, StrideDescriptor> &StrideAccesses,
+      const ValueToValueMap &Strides);
+};
 
-  /// Returns the widest induction type.
-  Type *getWidestInductionType() { return WidestIndTy; }
+/// Utility class for getting and setting loop vectorizer hints in the form
+/// of loop metadata.
+/// 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
+  };
 
-  /// Returns True if V is an induction variable in this loop.
-  bool isInductionVariable(const Value *V);
+  /// 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;
 
-  /// Return true if the block BB needs to be predicated in order for the loop
-  /// to be vectorized.
-  bool blockNeedsPredication(BasicBlock *BB);
+    Hint(const char * Name, unsigned Value, HintKind Kind)
+      : Name(Name), Value(Value), Kind(Kind) { }
 
-  /// Check if this  pointer is consecutive when vectorizing. This happens
-  /// when the last index of the GEP is the induction variable, or that the
-  /// pointer itself is an induction variable.
-  /// This check allows us to vectorize A[idx] into a wide load/store.
-  /// Returns:
-  /// 0 - Stride is unknown or non-consecutive.
-  /// 1 - Address is consecutive.
-  /// -1 - Address is consecutive, and decreasing.
-  int isConsecutivePtr(Value *Ptr);
+    bool validate(unsigned Val) {
+      switch (Kind) {
+      case HK_WIDTH:
+        return isPowerOf2_32(Val) && Val <= VectorizerParams::MaxVectorWidth;
+      case HK_UNROLL:
+        return isPowerOf2_32(Val) && Val <= MaxInterleaveFactor;
+      case HK_FORCE:
+        return (Val <= 1);
+      }
+      return false;
+    }
+  };
 
-  /// Returns true if the value V is uniform within the loop.
-  bool isUniform(Value *V);
+  /// Vectorization width.
+  Hint Width;
+  /// Vectorization interleave factor.
+  Hint Interleave;
+  /// Vectorization forced
+  Hint Force;
 
-  /// Returns true if this instruction will remain scalar after vectorization.
-  bool isUniformAfterVectorization(Instruction* I) { return Uniforms.count(I); }
+  /// Return the loop metadata prefix.
+  static StringRef Prefix() { return "llvm.loop."; }
 
-  /// Returns the information that we collected about runtime memory check.
-  RuntimePointerCheck *getRuntimePointerCheck() {
-    return LAA.getRuntimePointerCheck();
-  }
+public:
+  enum ForceKind {
+    FK_Undefined = -1, ///< Not selected.
+    FK_Disabled = 0,   ///< Forcing disabled.
+    FK_Enabled = 1,    ///< Forcing enabled.
+  };
 
-  /// This function returns the identity element (or neutral element) for
-  /// the operation K.
-  static Constant *getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp);
+  LoopVectorizeHints(const Loop *L, bool DisableInterleaving)
+      : Width("vectorize.width", VectorizerParams::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();
 
-  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return LAA.getMaxSafeDepDistBytes(); }
+    // force-vector-interleave overrides DisableInterleaving.
+    if (VectorizerParams::isInterleaveForced())
+      Interleave.Value = VectorizerParams::VectorizationInterleave;
 
-  bool hasStride(Value *V) { return StrideSet.count(V); }
-  bool mustCheckStrides() { return !StrideSet.empty(); }
-  SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator strides_begin() {
-    return StrideSet.begin();
+    DEBUG(if (DisableInterleaving && Interleave.Value == 1) dbgs()
+          << "LV: Interleaving disabled by the pass manager\n");
   }
-  SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator strides_end() { return StrideSet.end(); }
 
-  /// Returns true if the target machine supports masked store operation
-  /// for the given \p DataType and kind of access to \p Ptr.
-  bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, Value *Ptr) {
-    return TTI->isLegalMaskedStore(DataType, isConsecutivePtr(Ptr));
-  }
-  /// Returns true if the target machine supports masked load operation
-  /// for the given \p DataType and kind of access to \p Ptr.
-  bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, Value *Ptr) {
-    return TTI->isLegalMaskedLoad(DataType, isConsecutivePtr(Ptr));
-  }
-  /// Returns true if vector representation of the instruction \p I
-  /// requires mask.
-  bool isMaskRequired(const Instruction* I) {
-    return (MaskedOp.count(I) != 0);
-  }
-  unsigned getNumStores() const {
-    return NumStores;
-  }
-  unsigned getNumLoads() const {
-    return NumLoads;
-  }
-  unsigned getNumPredStores() const {
-    return NumPredStores;
+  /// 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);
   }
-private:
-  /// Check if a single basic block loop is vectorizable.
-  /// At this point we know that this is a loop with a constant trip count
-  /// and we only need to check individual instructions.
-  bool canVectorizeInstrs();
-
-  /// When we vectorize loops we may change the order in which
-  /// we read and write from memory. This method checks if it is
-  /// legal to vectorize the code, considering only memory constrains.
-  /// Returns true if the loop is vectorizable
-  bool canVectorizeMemory();
 
-  /// Return true if we can vectorize this loop using the IF-conversion
-  /// transformation.
-  bool canVectorizeWithIfConvert();
+  bool allowVectorization(Function *F, Loop *L, bool AlwaysVectorize) const {
+    if (getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Disabled) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: #pragma vectorize disable.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), emitRemark());
+      return false;
+    }
 
-  /// Collect the variables that need to stay uniform after vectorization.
-  void collectLoopUniforms();
+    if (!AlwaysVectorize && getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: No #pragma vectorize enable.\n");
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), emitRemark());
+      return false;
+    }
 
-  /// 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, SmallPtrSetImpl<Value *> &SafePtrs);
+    if (getWidth() == 1 && getInterleave() == 1) {
+      // FIXME: Add a separate metadata to indicate when the loop has already
+      // been vectorized instead of setting width and count to 1.
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Disabled/already vectorized.\n");
+      // FIXME: Add interleave.disable metadata. This will allow
+      // vectorize.disable to be used without disabling the pass and errors
+      // to differentiate between disabled vectorization and a width of 1.
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(
+          F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+          "loop not vectorized: vectorization and interleaving are explicitly "
+          "disabled, or vectorize width and interleave count are both set to "
+          "1");
+      return false;
+    }
 
-  /// Returns True, if 'Phi' is the kind of reduction variable for type
-  /// 'Kind'. If this is a reduction variable, it adds it to ReductionList.
-  bool AddReductionVar(PHINode *Phi, ReductionKind Kind);
-  /// Returns a struct describing if the instruction 'I' can be a reduction
-  /// variable of type 'Kind'. If the reduction is a min/max pattern of
-  /// select(icmp()) this function advances the instruction pointer 'I' from the
-  /// compare instruction to the select instruction and stores this pointer in
-  /// 'PatternLastInst' member of the returned struct.
-  ReductionInstDesc isReductionInstr(Instruction *I, ReductionKind Kind,
-                                     ReductionInstDesc &Desc);
-  /// Returns true if the instruction is a Select(ICmp(X, Y), X, Y) instruction
-  /// pattern corresponding to a min(X, Y) or max(X, Y).
-  static ReductionInstDesc isMinMaxSelectCmpPattern(Instruction *I,
-                                                    ReductionInstDesc &Prev);
-  /// Returns the induction kind of Phi and record the step. This function may
-  /// return NoInduction if the PHI is not an induction variable.
-  InductionKind isInductionVariable(PHINode *Phi, ConstantInt *&StepValue);
+    return true;
+  }
 
-  /// \brief Collect memory access with loop invariant strides.
-  ///
-  /// Looks for accesses like "a[i * StrideA]" where "StrideA" is loop
-  /// invariant.
-  void collectStridedAccess(Value *LoadOrStoreInst);
+  /// Dumps all the hint information.
+  std::string emitRemark() const {
+    VectorizationReport 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 << ")";
+      }
+    }
 
-  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
-  /// not vectorized.
-  void emitAnalysis(VectorizationReport &Message) {
-    VectorizationReport::emitAnalysis(Message, TheFunction, TheLoop);
+    return R.str();
   }
 
-  unsigned NumLoads;
-  unsigned NumStores;
-  unsigned NumPredStores;
+  unsigned getWidth() const { return Width.Value; }
+  unsigned getInterleave() const { return Interleave.Value; }
+  enum ForceKind getForce() const { return (ForceKind)Force.Value; }
+  bool isForced() const {
+    return getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Enabled || getWidth() > 1 ||
+           getInterleave() > 1;
+  }
 
-  /// The loop that we evaluate.
-  Loop *TheLoop;
-  /// Scev analysis.
-  ScalarEvolution *SE;
-  /// DataLayout analysis.
-  const DataLayout *DL;
-  /// Target Library Info.
-  TargetLibraryInfo *TLI;
-  /// Parent function
-  Function *TheFunction;
-  /// Target Transform Info
-  const TargetTransformInfo *TTI;
+private:
+  /// Find hints specified in the loop metadata and update local values.
+  void getHintsFromMetadata() {
+    MDNode *LoopID = TheLoop->getLoopID();
+    if (!LoopID)
+      return;
 
-  //  ---  vectorization state --- //
+    // First operand should refer to the loop id itself.
+    assert(LoopID->getNumOperands() > 0 && "requires at least one operand");
+    assert(LoopID->getOperand(0) == LoopID && "invalid loop id");
 
-  /// Holds the integer induction variable. This is the counter of the
-  /// loop.
-  PHINode *Induction;
-  /// Holds the reduction variables.
-  ReductionList Reductions;
-  /// Holds all of the induction variables that we found in the loop.
-  /// Notice that inductions don't need to start at zero and that induction
-  /// variables can be pointers.
-  InductionList Inductions;
-  /// Holds the widest induction type encountered.
-  Type *WidestIndTy;
+    for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
+      const MDString *S = nullptr;
+      SmallVector<Metadata *, 4> Args;
 
-  /// Allowed outside users. This holds the reduction
-  /// vars which can be accessed from outside the loop.
-  SmallPtrSet<Value*, 4> AllowedExit;
-  /// This set holds the variables which are known to be uniform after
-  /// vectorization.
-  SmallPtrSet<Instruction*, 4> Uniforms;
-  LoopAccessAnalysis LAA;
-  /// Can we assume the absence of NaNs.
-  bool HasFunNoNaNAttr;
+      // The expected hint is either a MDString or a MDNode with the first
+      // operand a MDString.
+      if (const MDNode *MD = dyn_cast<MDNode>(LoopID->getOperand(i))) {
+        if (!MD || MD->getNumOperands() == 0)
+          continue;
+        S = dyn_cast<MDString>(MD->getOperand(0));
+        for (unsigned i = 1, ie = MD->getNumOperands(); i < ie; ++i)
+          Args.push_back(MD->getOperand(i));
+      } else {
+        S = dyn_cast<MDString>(LoopID->getOperand(i));
+        assert(Args.size() == 0 && "too many arguments for MDString");
+      }
 
-  ValueToValueMap Strides;
-  SmallPtrSet<Value *, 8> StrideSet;
-  
-  /// While vectorizing these instructions we have to generate a
-  /// call to the appropriate masked intrinsic
-  SmallPtrSet<const Instruction*, 8> MaskedOp;
-};
+      if (!S)
+        continue;
 
-/// LoopVectorizationCostModel - estimates the expected speedups due to
-/// vectorization.
-/// In many cases vectorization is not profitable. This can happen because of
-/// a number of reasons. In this class we mainly attempt to predict the
-/// expected speedup/slowdowns due to the supported instruction set. We use the
-/// TargetTransformInfo to query the different backends for the cost of
-/// different operations.
-class LoopVectorizationCostModel {
-public:
-  LoopVectorizationCostModel(Loop *L, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
-                             LoopVectorizationLegality *Legal,
-                             const TargetTransformInfo &TTI,
-                             const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
-                             AssumptionCache *AC, 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, AC, EphValues);
+      // Check if the hint starts with the loop metadata prefix.
+      StringRef Name = S->getString();
+      if (Args.size() == 1)
+        setHint(Name, Args[0]);
+    }
   }
 
-  /// Information about vectorization costs
-  struct VectorizationFactor {
-    unsigned Width; // Vector width with best cost
-    unsigned Cost; // Cost of the loop with that width
-  };
-  /// \return The most profitable vectorization factor and the cost of that VF.
-  /// 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);
-
-  /// \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
-  /// 64 bit loop indices.
-  unsigned getWidestType();
-
-  /// \return The most profitable unroll factor.
-  /// If UserUF is non-zero then this method finds the best unroll-factor
-  /// 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 VF, unsigned LoopCost);
+  /// Checks string hint with one operand and set value if valid.
+  void setHint(StringRef Name, Metadata *Arg) {
+    if (!Name.startswith(Prefix()))
+      return;
+    Name = Name.substr(Prefix().size(), StringRef::npos);
 
-  /// \brief A struct that represents some properties of the register usage
-  /// of a loop.
-  struct RegisterUsage {
-    /// Holds the number of loop invariant values that are used in the loop.
-    unsigned LoopInvariantRegs;
-    /// Holds the maximum number of concurrent live intervals in the loop.
-    unsigned MaxLocalUsers;
-    /// Holds the number of instructions in the loop.
-    unsigned NumInstructions;
-  };
+    const ConstantInt *C = mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(Arg);
+    if (!C) return;
+    unsigned Val = C->getZExtValue();
 
-  /// \return  information about the register usage of the loop.
-  RegisterUsage calculateRegisterUsage();
+    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;
+      }
+    }
+  }
 
-private:
-  /// Returns the expected execution cost. The unit of the cost does
-  /// not matter because we use the 'cost' units to compare different
-  /// vector widths. The cost that is returned is *not* normalized by
-  /// the factor width.
-  unsigned expectedCost(unsigned VF);
+  /// Create a new hint from name / value pair.
+  MDNode *createHintMetadata(StringRef Name, unsigned V) const {
+    LLVMContext &Context = TheLoop->getHeader()->getContext();
+    Metadata *MDs[] = {MDString::get(Context, Name),
+                       ConstantAsMetadata::get(
+                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), V))};
+    return MDNode::get(Context, MDs);
+  }
 
-  /// Returns the execution time cost of an instruction for a given vector
-  /// width. Vector width of one means scalar.
-  unsigned getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF);
+  /// Matches metadata with hint name.
+  bool matchesHintMetadataName(MDNode *Node, ArrayRef<Hint> HintTypes) {
+    MDString* Name = dyn_cast<MDString>(Node->getOperand(0));
+    if (!Name)
+      return false;
 
-  /// A helper function for converting Scalar types to vector types.
-  /// If the incoming type is void, we return void. If the VF is 1, we return
-  /// the scalar type.
-  static Type* ToVectorTy(Type *Scalar, unsigned VF);
-
-  /// Returns whether the instruction is a load or store and will be a emitted
-  /// 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(VectorizationReport &Message) {
-    VectorizationReport::emitAnalysis(Message, TheFunction, TheLoop);
-  }
-
-  /// Values used only by @llvm.assume calls.
-  SmallPtrSet<const Value *, 32> EphValues;
-
-  /// The loop that we evaluate.
-  Loop *TheLoop;
-  /// Scev analysis.
-  ScalarEvolution *SE;
-  /// Loop Info analysis.
-  LoopInfo *LI;
-  /// Vectorization legality.
-  LoopVectorizationLegality *Legal;
-  /// Vector target information.
-  const TargetTransformInfo &TTI;
-  /// Target data layout information.
-  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.
-/// 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.
-  Hint Width;
-  /// Vectorization interleave factor.
-  Hint Interleave;
-  /// Vectorization forced
-  Hint Force;
-
-  /// Return the loop metadata prefix.
-  static StringRef Prefix() { return "llvm.loop."; }
-
-public:
-  enum ForceKind {
-    FK_Undefined = -1, ///< Not selected.
-    FK_Disabled = 0,   ///< Forcing disabled.
-    FK_Enabled = 1,    ///< Forcing enabled.
-  };
-
-  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();
-
-    // force-vector-interleave overrides DisableInterleaving.
-    if (VectorizationInterleave.getNumOccurrences() > 0)
-      Interleave.Value = VectorizationInterleave;
-
-    DEBUG(if (DisableInterleaving && Interleave.Value == 1) dbgs()
-          << "LV: Interleaving disabled by the pass manager\n");
-  }
-
-  /// 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 {
-    VectorizationReport 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 << ")";
-      }
-    }
-
-    return R.str();
-  }
-
-  unsigned getWidth() const { return Width.Value; }
-  unsigned getInterleave() const { return Interleave.Value; }
-  enum ForceKind getForce() const { return (ForceKind)Force.Value; }
-
-private:
-  /// Find hints specified in the loop metadata and update local values.
-  void getHintsFromMetadata() {
-    MDNode *LoopID = TheLoop->getLoopID();
-    if (!LoopID)
-      return;
-
-    // First operand should refer to the loop id itself.
-    assert(LoopID->getNumOperands() > 0 && "requires at least one operand");
-    assert(LoopID->getOperand(0) == LoopID && "invalid loop id");
-
-    for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
-      const MDString *S = nullptr;
-      SmallVector<Metadata *, 4> Args;
-
-      // The expected hint is either a MDString or a MDNode with the first
-      // operand a MDString.
-      if (const MDNode *MD = dyn_cast<MDNode>(LoopID->getOperand(i))) {
-        if (!MD || MD->getNumOperands() == 0)
-          continue;
-        S = dyn_cast<MDString>(MD->getOperand(0));
-        for (unsigned i = 1, ie = MD->getNumOperands(); i < ie; ++i)
-          Args.push_back(MD->getOperand(i));
-      } else {
-        S = dyn_cast<MDString>(LoopID->getOperand(i));
-        assert(Args.size() == 0 && "too many arguments for MDString");
-      }
-
-      if (!S)
-        continue;
-
-      // Check if the hint starts with the loop metadata prefix.
-      StringRef Name = S->getString();
-      if (Args.size() == 1)
-        setHint(Name, Args[0]);
-    }
-  }
-
-  /// Checks string hint with one operand and set value if valid.
-  void setHint(StringRef Name, Metadata *Arg) {
-    if (!Name.startswith(Prefix()))
-      return;
-    Name = Name.substr(Prefix().size(), StringRef::npos);
-
-    const ConstantInt *C = mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(Arg);
-    if (!C) return;
-    unsigned Val = C->getZExtValue();
-
-    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();
-    Metadata *MDs[] = {MDString::get(Context, Name),
-                       ConstantAsMetadata::get(
-                           ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Context), V))};
-    return MDNode::get(Context, MDs);
-  }
-
-  /// 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->getString().endswith(H.Name))
-        return true;
-    return false;
-  }
+    for (auto H : HintTypes)
+      if (Name->getString().endswith(H.Name))
+        return true;
+    return false;
+  }
 
   /// Sets current hints into loop metadata, keeping other values intact.
   void writeHintsToMetadata(ArrayRef<Hint> HintTypes) {
@@ -1378,6 +1035,14 @@ private:
   const Loop *TheLoop;
 };
 
+static void emitAnalysisDiag(const Function *TheFunction, const Loop *TheLoop,
+                             const LoopVectorizeHints &Hints,
+                             const LoopAccessReport &Message) {
+  // If a loop hint is provided the diagnostic is always produced.
+  const char *Name = Hints.isForced() ? DiagnosticInfo::AlwaysPrint : LV_NAME;
+  LoopAccessReport::emitAnalysis(Message, TheFunction, TheLoop, Name);
+}
+
 static void emitMissedWarning(Function *F, Loop *L,
                               const LoopVectorizeHints &LH) {
   emitOptimizationRemarkMissed(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
@@ -1395,4068 +1060,3307 @@ static void emitMissedWarning(Function *F, Loop *L,
   }
 }
 
-static void addInnerLoop(Loop &L, SmallVectorImpl<Loop *> &V) {
-  if (L.empty())
-    return V.push_back(&L);
+/// 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
+/// legality. This class has two main kinds of checks:
+/// * Memory checks - The code in canVectorizeMemory checks if vectorization
+///   will change the order of memory accesses in a way that will change the
+///   correctness of the program.
+/// * Scalars checks - The code in canVectorizeInstrs and canVectorizeMemory
+/// checks for a number of different conditions, such as the availability of a
+/// single induction variable, that all types are supported and vectorize-able,
+/// etc. This code reflects the capabilities of InnerLoopVectorizer.
+/// This class is also used by InnerLoopVectorizer for identifying
+/// induction variable and the different reduction variables.
+class LoopVectorizationLegality {
+public:
+  LoopVectorizationLegality(Loop *L, ScalarEvolution *SE, DominatorTree *DT,
+                            TargetLibraryInfo *TLI, AliasAnalysis *AA,
+                            Function *F, const TargetTransformInfo *TTI,
+                            LoopAccessAnalysis *LAA,
+                            LoopVectorizationRequirements *R,
+                            const LoopVectorizeHints *H)
+      : NumPredStores(0), TheLoop(L), SE(SE), TLI(TLI), TheFunction(F),
+        TTI(TTI), DT(DT), LAA(LAA), LAI(nullptr), InterleaveInfo(SE, L, DT),
+        Induction(nullptr), WidestIndTy(nullptr), HasFunNoNaNAttr(false),
+        Requirements(R), Hints(H) {}
 
-  for (Loop *InnerL : L)
-    addInnerLoop(*InnerL, V);
-}
+  /// This enum represents the kinds of inductions that we support.
+  enum InductionKind {
+    IK_NoInduction,  ///< Not an induction variable.
+    IK_IntInduction, ///< Integer induction variable. Step = C.
+    IK_PtrInduction  ///< Pointer induction var. Step = C / sizeof(elem).
+  };
 
-/// The LoopVectorize Pass.
-struct LoopVectorize : public FunctionPass {
-  /// Pass identification, replacement for typeid
-  static char ID;
+  /// A struct for saving information about induction variables.
+  struct InductionInfo {
+    InductionInfo(Value *Start, InductionKind K, ConstantInt *Step)
+        : StartValue(Start), IK(K), StepValue(Step) {
+      assert(IK != IK_NoInduction && "Not an induction");
+      assert(StartValue && "StartValue is null");
+      assert(StepValue && !StepValue->isZero() && "StepValue is zero");
+      assert((IK != IK_PtrInduction || StartValue->getType()->isPointerTy()) &&
+             "StartValue is not a pointer for pointer induction");
+      assert((IK != IK_IntInduction || StartValue->getType()->isIntegerTy()) &&
+             "StartValue is not an integer for integer induction");
+      assert(StepValue->getType()->isIntegerTy() &&
+             "StepValue is not an integer");
+    }
+    InductionInfo()
+        : StartValue(nullptr), IK(IK_NoInduction), StepValue(nullptr) {}
 
-  explicit LoopVectorize(bool NoUnrolling = false, bool AlwaysVectorize = true)
-    : FunctionPass(ID),
-      DisableUnrolling(NoUnrolling),
-      AlwaysVectorize(AlwaysVectorize) {
-    initializeLoopVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-  }
-
-  ScalarEvolution *SE;
-  const DataLayout *DL;
-  LoopInfo *LI;
-  TargetTransformInfo *TTI;
-  DominatorTree *DT;
-  BlockFrequencyInfo *BFI;
-  TargetLibraryInfo *TLI;
-  AliasAnalysis *AA;
-  AssumptionCache *AC;
-  bool DisableUnrolling;
-  bool AlwaysVectorize;
-
-  BlockFrequency ColdEntryFreq;
-
-  bool runOnFunction(Function &F) override {
-    SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
-    DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
-    DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
-    LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
-    TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
-    DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
-    BFI = &getAnalysis<BlockFrequencyInfo>();
-    auto *TLIP = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
-    TLI = TLIP ? &TLIP->getTLI() : nullptr;
-    AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
-    AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
+    /// Get the consecutive direction. Returns:
+    ///   0 - unknown or non-consecutive.
+    ///   1 - consecutive and increasing.
+    ///  -1 - consecutive and decreasing.
+    int getConsecutiveDirection() const {
+      if (StepValue && (StepValue->isOne() || StepValue->isMinusOne()))
+        return StepValue->getSExtValue();
+      return 0;
+    }
 
-    // Compute some weights outside of the loop over the loops. Compute this
-    // using a BranchProbability to re-use its scaling math.
-    const BranchProbability ColdProb(1, 5); // 20%
-    ColdEntryFreq = BlockFrequency(BFI->getEntryFreq()) * ColdProb;
+    /// Compute the transformed value of Index at offset StartValue using step
+    /// StepValue.
+    /// For integer induction, returns StartValue + Index * StepValue.
+    /// For pointer induction, returns StartValue[Index * StepValue].
+    /// FIXME: The newly created binary instructions should contain nsw/nuw
+    /// flags, which can be found from the original scalar operations.
+    Value *transform(IRBuilder<> &B, Value *Index) const {
+      switch (IK) {
+      case IK_IntInduction:
+        assert(Index->getType() == StartValue->getType() &&
+               "Index type does not match StartValue type");
+        if (StepValue->isMinusOne())
+          return B.CreateSub(StartValue, Index);
+        if (!StepValue->isOne())
+          Index = B.CreateMul(Index, StepValue);
+        return B.CreateAdd(StartValue, Index);
 
-    // If the target claims to have no vector registers don't attempt
-    // vectorization.
-    if (!TTI->getNumberOfRegisters(true))
-      return false;
+      case IK_PtrInduction:
+        assert(Index->getType() == StepValue->getType() &&
+               "Index type does not match StepValue type");
+        if (StepValue->isMinusOne())
+          Index = B.CreateNeg(Index);
+        else if (!StepValue->isOne())
+          Index = B.CreateMul(Index, StepValue);
+        return B.CreateGEP(nullptr, StartValue, Index);
 
-    if (!DL) {
-      DEBUG(dbgs() << "\nLV: Not vectorizing " << F.getName()
-                   << ": Missing data layout\n");
-      return false;
+      case IK_NoInduction:
+        return nullptr;
+      }
+      llvm_unreachable("invalid enum");
     }
 
-    // Build up a worklist of inner-loops to vectorize. This is necessary as
-    // the act of vectorizing or partially unrolling a loop creates new loops
-    // and can invalidate iterators across the loops.
-    SmallVector<Loop *, 8> Worklist;
+    /// Start value.
+    TrackingVH<Value> StartValue;
+    /// Induction kind.
+    InductionKind IK;
+    /// Step value.
+    ConstantInt *StepValue;
+  };
 
-    for (Loop *L : *LI)
-      addInnerLoop(*L, Worklist);
+  /// ReductionList contains the reduction descriptors for all
+  /// of the reductions that were found in the loop.
+  typedef DenseMap<PHINode *, RecurrenceDescriptor> ReductionList;
 
-    LoopsAnalyzed += Worklist.size();
+  /// InductionList saves induction variables and maps them to the
+  /// induction descriptor.
+  typedef MapVector<PHINode*, InductionInfo> InductionList;
 
-    // Now walk the identified inner loops.
-    bool Changed = false;
-    while (!Worklist.empty())
-      Changed |= processLoop(Worklist.pop_back_val());
+  /// Returns true if it is legal to vectorize this loop.
+  /// This does not mean that it is profitable to vectorize this
+  /// loop, only that it is legal to do so.
+  bool canVectorize();
 
-    // Process each loop nest in the function.
-    return Changed;
-  }
+  /// Returns the Induction variable.
+  PHINode *getInduction() { return Induction; }
 
-  bool processLoop(Loop *L) {
-    assert(L->empty() && "Only process inner loops.");
+  /// Returns the reduction variables found in the loop.
+  ReductionList *getReductionVars() { return &Reductions; }
 
-#ifndef NDEBUG
-    const std::string DebugLocStr = getDebugLocString(L);
-#endif /* NDEBUG */
+  /// Returns the induction variables found in the loop.
+  InductionList *getInductionVars() { return &Inductions; }
 
-    DEBUG(dbgs() << "\nLV: Checking a loop in \""
-                 << L->getHeader()->getParent()->getName() << "\" from "
-                 << DebugLocStr << "\n");
+  /// Returns the widest induction type.
+  Type *getWidestInductionType() { return WidestIndTy; }
 
-    LoopVectorizeHints Hints(L, DisableUnrolling);
+  /// Returns True if V is an induction variable in this loop.
+  bool isInductionVariable(const Value *V);
 
-    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");
+  /// Return true if the block BB needs to be predicated in order for the loop
+  /// to be vectorized.
+  bool blockNeedsPredication(BasicBlock *BB);
 
-    // Function containing loop
-    Function *F = L->getHeader()->getParent();
+  /// Check if this  pointer is consecutive when vectorizing. This happens
+  /// when the last index of the GEP is the induction variable, or that the
+  /// pointer itself is an induction variable.
+  /// This check allows us to vectorize A[idx] into a wide load/store.
+  /// Returns:
+  /// 0 - Stride is unknown or non-consecutive.
+  /// 1 - Address is consecutive.
+  /// -1 - Address is consecutive, and decreasing.
+  int isConsecutivePtr(Value *Ptr);
 
-    // 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.
+  /// Returns true if the value V is uniform within the loop.
+  bool isUniform(Value *V);
 
-    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;
-    }
+  /// Returns true if this instruction will remain scalar after vectorization.
+  bool isUniformAfterVectorization(Instruction* I) { return Uniforms.count(I); }
 
-    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;
-    }
+  /// Returns the information that we collected about runtime memory check.
+  const RuntimePointerChecking *getRuntimePointerChecking() const {
+    return LAI->getRuntimePointerChecking();
+  }
 
-    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;
-    }
+  const LoopAccessInfo *getLAI() const {
+    return LAI;
+  }
 
-    // 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;
-      }
-    }
+  /// \brief Check if \p Instr belongs to any interleaved access group.
+  bool isAccessInterleaved(Instruction *Instr) {
+    return InterleaveInfo.isInterleaved(Instr);
+  }
 
-    // Check if it is legal to vectorize the loop.
-    LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DL, DT, TLI, AA, F, TTI);
-    if (!LVL.canVectorize()) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Cannot prove legality.\n");
-      emitMissedWarning(F, L, Hints);
-      return false;
-    }
+  /// \brief Get the interleaved access group that \p Instr belongs to.
+  const InterleaveGroup *getInterleavedAccessGroup(Instruction *Instr) {
+    return InterleaveInfo.getInterleaveGroup(Instr);
+  }
 
-    // Use the cost model.
-    LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, DL, TLI, AC, F,
-                                  &Hints);
+  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return LAI->getMaxSafeDepDistBytes(); }
 
-    // Check the function attributes to find out if this function should be
-    // optimized for size.
-    bool OptForSize = Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
-                      F->hasFnAttribute(Attribute::OptimizeForSize);
+  bool hasStride(Value *V) { return StrideSet.count(V); }
+  bool mustCheckStrides() { return !StrideSet.empty(); }
+  SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator strides_begin() {
+    return StrideSet.begin();
+  }
+  SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator strides_end() { return StrideSet.end(); }
 
-    // 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
-    // always have a canonical loop here because we think we *can* vectoriez.
-    // FIXME: This is hidden behind a flag due to pervasive problems with
-    // exactly what block frequency models.
-    if (LoopVectorizeWithBlockFrequency) {
-      BlockFrequency LoopEntryFreq = BFI->getBlockFreq(L->getLoopPreheader());
-      if (Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
-          LoopEntryFreq < ColdEntryFreq)
-        OptForSize = true;
-    }
+  /// Returns true if the target machine supports masked store operation
+  /// for the given \p DataType and kind of access to \p Ptr.
+  bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, Value *Ptr) {
+    return TTI->isLegalMaskedStore(DataType, isConsecutivePtr(Ptr));
+  }
+  /// Returns true if the target machine supports masked load operation
+  /// for the given \p DataType and kind of access to \p Ptr.
+  bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, Value *Ptr) {
+    return TTI->isLegalMaskedLoad(DataType, isConsecutivePtr(Ptr));
+  }
+  /// Returns true if vector representation of the instruction \p I
+  /// requires mask.
+  bool isMaskRequired(const Instruction* I) {
+    return (MaskedOp.count(I) != 0);
+  }
+  unsigned getNumStores() const {
+    return LAI->getNumStores();
+  }
+  unsigned getNumLoads() const {
+    return LAI->getNumLoads();
+  }
+  unsigned getNumPredStores() const {
+    return NumPredStores;
+  }
+private:
+  /// Check if a single basic block loop is vectorizable.
+  /// At this point we know that this is a loop with a constant trip count
+  /// and we only need to check individual instructions.
+  bool canVectorizeInstrs();
 
-    // Check the function attributes to see if implicit floats are allowed.a
-    // FIXME: This check doesn't seem possibly correct -- what if the loop is
-    // an integer loop and the vector instructions selected are purely integer
-    // vector instructions?
-    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;
-    }
+  /// When we vectorize loops we may change the order in which
+  /// we read and write from memory. This method checks if it is
+  /// legal to vectorize the code, considering only memory constrains.
+  /// Returns true if the loop is vectorizable
+  bool canVectorizeMemory();
 
-    // Select the optimal vectorization factor.
-    const LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF =
-        CM.selectVectorizationFactor(OptForSize);
+  /// Return true if we can vectorize this loop using the IF-conversion
+  /// transformation.
+  bool canVectorizeWithIfConvert();
 
-    // Select the unroll factor.
-    const unsigned UF =
-        CM.selectUnrollFactor(OptForSize, VF.Width, VF.Cost);
+  /// Collect the variables that need to stay uniform after vectorization.
+  void collectLoopUniforms();
 
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop (" << VF.Width << ") in "
-                 << DebugLocStr << '\n');
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Unroll Factor is " << UF << '\n');
+  /// 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, SmallPtrSetImpl<Value *> &SafePtrs);
 
-    if (VF.Width == 1) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial\n");
+  /// Returns the induction kind of Phi and record the step. This function may
+  /// return NoInduction if the PHI is not an induction variable.
+  InductionKind isInductionVariable(PHINode *Phi, ConstantInt *&StepValue);
 
-      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");
+  /// \brief Collect memory access with loop invariant strides.
+  ///
+  /// Looks for accesses like "a[i * StrideA]" where "StrideA" is loop
+  /// invariant.
+  void collectStridedAccess(Value *LoadOrStoreInst);
 
-      // Report the unrolling decision.
-      emitOptimizationRemark(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
-                             Twine("unrolled with interleaving factor " +
-                                   Twine(UF) +
-                                   " (vectorization not beneficial)"));
+  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
+  /// not vectorized.  These are handled as LoopAccessReport rather than
+  /// VectorizationReport because the << operator of VectorizationReport returns
+  /// LoopAccessReport.
+  void emitAnalysis(const LoopAccessReport &Message) const {
+    emitAnalysisDiag(TheFunction, TheLoop, *Hints, Message);
+  }
 
-      // We decided not to vectorize, but we may want to unroll.
+  unsigned NumPredStores;
 
-      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;
+  /// The loop that we evaluate.
+  Loop *TheLoop;
+  /// Scev analysis.
+  ScalarEvolution *SE;
+  /// Target Library Info.
+  TargetLibraryInfo *TLI;
+  /// Parent function
+  Function *TheFunction;
+  /// Target Transform Info
+  const TargetTransformInfo *TTI;
+  /// Dominator Tree.
+  DominatorTree *DT;
+  // LoopAccess analysis.
+  LoopAccessAnalysis *LAA;
+  // And the loop-accesses info corresponding to this loop.  This pointer is
+  // null until canVectorizeMemory sets it up.
+  const LoopAccessInfo *LAI;
 
-      // 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) + ")");
-    }
+  /// The interleave access information contains groups of interleaved accesses
+  /// with the same stride and close to each other.
+  InterleavedAccessInfo InterleaveInfo;
 
-    // Mark the loop as already vectorized to avoid vectorizing again.
-    Hints.setAlreadyVectorized();
+  //  ---  vectorization state --- //
 
-    DEBUG(verifyFunction(*L->getHeader()->getParent()));
-    return true;
-  }
+  /// Holds the integer induction variable. This is the counter of the
+  /// loop.
+  PHINode *Induction;
+  /// Holds the reduction variables.
+  ReductionList Reductions;
+  /// Holds all of the induction variables that we found in the loop.
+  /// Notice that inductions don't need to start at zero and that induction
+  /// variables can be pointers.
+  InductionList Inductions;
+  /// Holds the widest induction type encountered.
+  Type *WidestIndTy;
 
-  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
-    AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
-    AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
-    AU.addRequiredID(LCSSAID);
-    AU.addRequired<BlockFrequencyInfo>();
-    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
-    AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
-    AU.addRequired<ScalarEvolution>();
-    AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
-    AU.addRequired<AliasAnalysis>();
-    AU.addPreserved<LoopInfoWrapperPass>();
-    AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
-    AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
-  }
+  /// Allowed outside users. This holds the reduction
+  /// vars which can be accessed from outside the loop.
+  SmallPtrSet<Value*, 4> AllowedExit;
+  /// This set holds the variables which are known to be uniform after
+  /// vectorization.
+  SmallPtrSet<Instruction*, 4> Uniforms;
 
-};
+  /// Can we assume the absence of NaNs.
+  bool HasFunNoNaNAttr;
 
-} // end anonymous namespace
+  /// Vectorization requirements that will go through late-evaluation.
+  LoopVectorizationRequirements *Requirements;
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// Implementation of LoopVectorizationLegality, InnerLoopVectorizer and
-// LoopVectorizationCostModel.
-//===----------------------------------------------------------------------===//
+  /// Used to emit an analysis of any legality issues.
+  const LoopVectorizeHints *Hints;
 
-static Value *stripIntegerCast(Value *V) {
-  if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
-    if (CI->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy())
-      return CI->getOperand(0);
-  return V;
-}
+  ValueToValueMap Strides;
+  SmallPtrSet<Value *, 8> StrideSet;
 
-///\brief Replaces the symbolic stride in a pointer SCEV expression by one.
-///
-/// If \p OrigPtr is not null, use it to look up the stride value instead of
-/// \p Ptr.
-static const SCEV *replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
-                                             ValueToValueMap &PtrToStride,
-                                             Value *Ptr, Value *OrigPtr = nullptr) {
+  /// While vectorizing these instructions we have to generate a
+  /// call to the appropriate masked intrinsic
+  SmallPtrSet<const Instruction*, 8> MaskedOp;
+};
 
-  const SCEV *OrigSCEV = SE->getSCEV(Ptr);
+/// LoopVectorizationCostModel - estimates the expected speedups due to
+/// vectorization.
+/// In many cases vectorization is not profitable. This can happen because of
+/// a number of reasons. In this class we mainly attempt to predict the
+/// expected speedup/slowdowns due to the supported instruction set. We use the
+/// TargetTransformInfo to query the different backends for the cost of
+/// different operations.
+class LoopVectorizationCostModel {
+public:
+  LoopVectorizationCostModel(Loop *L, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
+                             LoopVectorizationLegality *Legal,
+                             const TargetTransformInfo &TTI,
+                             const TargetLibraryInfo *TLI, AssumptionCache *AC,
+                             const Function *F, const LoopVectorizeHints *Hints)
+      : TheLoop(L), SE(SE), LI(LI), Legal(Legal), TTI(TTI), TLI(TLI),
+        TheFunction(F), Hints(Hints) {
+    CodeMetrics::collectEphemeralValues(L, AC, EphValues);
+  }
 
-  // If there is an entry in the map return the SCEV of the pointer with the
-  // symbolic stride replaced by one.
-  ValueToValueMap::iterator SI = PtrToStride.find(OrigPtr ? OrigPtr : Ptr);
-  if (SI != PtrToStride.end()) {
-    Value *StrideVal = SI->second;
+  /// Information about vectorization costs
+  struct VectorizationFactor {
+    unsigned Width; // Vector width with best cost
+    unsigned Cost; // Cost of the loop with that width
+  };
+  /// \return The most profitable vectorization factor and the cost of that VF.
+  /// 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);
 
-    // Strip casts.
-    StrideVal = stripIntegerCast(StrideVal);
+  /// \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
+  /// 64 bit loop indices.
+  unsigned getWidestType();
 
-    // Replace symbolic stride by one.
-    Value *One = ConstantInt::get(StrideVal->getType(), 1);
-    ValueToValueMap RewriteMap;
-    RewriteMap[StrideVal] = One;
+  /// \return The desired interleave count.
+  /// If interleave count has been specified by metadata it will be returned.
+  /// Otherwise, the interleave count is computed and returned. VF and LoopCost
+  /// are the selected vectorization factor and the cost of the selected VF.
+  unsigned selectInterleaveCount(bool OptForSize, unsigned VF,
+                                 unsigned LoopCost);
 
-    const SCEV *ByOne =
-        SCEVParameterRewriter::rewrite(OrigSCEV, *SE, RewriteMap, true);
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Replacing SCEV: " << *OrigSCEV << " by: " << *ByOne
-                 << "\n");
-    return ByOne;
-  }
+  /// \return The most profitable unroll factor.
+  /// This method finds the best unroll-factor based on register pressure and
+  /// other parameters. VF and LoopCost are the selected vectorization factor
+  /// and the cost of the selected VF.
+  unsigned computeInterleaveCount(bool OptForSize, unsigned VF,
+                                  unsigned LoopCost);
 
-  // Otherwise, just return the SCEV of the original pointer.
-  return SE->getSCEV(Ptr);
-}
+  /// \brief A struct that represents some properties of the register usage
+  /// of a loop.
+  struct RegisterUsage {
+    /// Holds the number of loop invariant values that are used in the loop.
+    unsigned LoopInvariantRegs;
+    /// Holds the maximum number of concurrent live intervals in the loop.
+    unsigned MaxLocalUsers;
+    /// Holds the number of instructions in the loop.
+    unsigned NumInstructions;
+  };
 
-void RuntimePointerCheck::insert(ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr,
-                                 bool WritePtr, unsigned DepSetId,
-                                 unsigned ASId, ValueToValueMap &Strides) {
-  // Get the stride replaced scev.
-  const SCEV *Sc = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
-  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Sc);
-  assert(AR && "Invalid addrec expression");
-  const SCEV *Ex = SE->getBackedgeTakenCount(Lp);
-  const SCEV *ScEnd = AR->evaluateAtIteration(Ex, *SE);
-  Pointers.push_back(Ptr);
-  Starts.push_back(AR->getStart());
-  Ends.push_back(ScEnd);
-  IsWritePtr.push_back(WritePtr);
-  DependencySetId.push_back(DepSetId);
-  AliasSetId.push_back(ASId);
-}
+  /// \return  information about the register usage of the loop.
+  RegisterUsage calculateRegisterUsage();
 
-Value *InnerLoopVectorizer::getBroadcastInstrs(Value *V) {
-  // We need to place the broadcast of invariant variables outside the loop.
-  Instruction *Instr = dyn_cast<Instruction>(V);
-  bool NewInstr =
-      (Instr && std::find(LoopVectorBody.begin(), LoopVectorBody.end(),
-                          Instr->getParent()) != LoopVectorBody.end());
-  bool Invariant = OrigLoop->isLoopInvariant(V) && !NewInstr;
+private:
+  /// Returns the expected execution cost. The unit of the cost does
+  /// not matter because we use the 'cost' units to compare different
+  /// vector widths. The cost that is returned is *not* normalized by
+  /// the factor width.
+  unsigned expectedCost(unsigned VF);
 
-  // Place the code for broadcasting invariant variables in the new preheader.
-  IRBuilder<>::InsertPointGuard Guard(Builder);
-  if (Invariant)
-    Builder.SetInsertPoint(LoopVectorPreHeader->getTerminator());
+  /// Returns the execution time cost of an instruction for a given vector
+  /// width. Vector width of one means scalar.
+  unsigned getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF);
 
-  // Broadcast the scalar into all locations in the vector.
-  Value *Shuf = Builder.CreateVectorSplat(VF, V, "broadcast");
+  /// Returns whether the instruction is a load or store and will be a emitted
+  /// as a vector operation.
+  bool isConsecutiveLoadOrStore(Instruction *I);
 
-  return Shuf;
-}
+  /// Report an analysis message to assist the user in diagnosing loops that are
+  /// not vectorized.  These are handled as LoopAccessReport rather than
+  /// VectorizationReport because the << operator of VectorizationReport returns
+  /// LoopAccessReport.
+  void emitAnalysis(const LoopAccessReport &Message) const {
+    emitAnalysisDiag(TheFunction, TheLoop, *Hints, Message);
+  }
 
-Value *InnerLoopVectorizer::getStepVector(Value *Val, int StartIdx,
-                                          Value *Step) {
-  assert(Val->getType()->isVectorTy() && "Must be a vector");
-  assert(Val->getType()->getScalarType()->isIntegerTy() &&
-         "Elem must be an integer");
-  assert(Step->getType() == Val->getType()->getScalarType() &&
-         "Step has wrong type");
-  // Create the types.
-  Type *ITy = Val->getType()->getScalarType();
-  VectorType *Ty = cast<VectorType>(Val->getType());
-  int VLen = Ty->getNumElements();
-  SmallVector<Constant*, 8> Indices;
+  /// Values used only by @llvm.assume calls.
+  SmallPtrSet<const Value *, 32> EphValues;
 
-  // Create a vector of consecutive numbers from zero to VF.
-  for (int i = 0; i < VLen; ++i)
-    Indices.push_back(ConstantInt::get(ITy, StartIdx + i));
+  /// The loop that we evaluate.
+  Loop *TheLoop;
+  /// Scev analysis.
+  ScalarEvolution *SE;
+  /// Loop Info analysis.
+  LoopInfo *LI;
+  /// Vectorization legality.
+  LoopVectorizationLegality *Legal;
+  /// Vector target information.
+  const TargetTransformInfo &TTI;
+  /// Target Library Info.
+  const TargetLibraryInfo *TLI;
+  const Function *TheFunction;
+  // Loop Vectorize Hint.
+  const LoopVectorizeHints *Hints;
+};
 
-  // Add the consecutive indices to the vector value.
-  Constant *Cv = ConstantVector::get(Indices);
-  assert(Cv->getType() == Val->getType() && "Invalid consecutive vec");
-  Step = Builder.CreateVectorSplat(VLen, Step);
-  assert(Step->getType() == Val->getType() && "Invalid step vec");
-  // FIXME: The newly created binary instructions should contain nsw/nuw flags,
-  // which can be found from the original scalar operations.
-  Step = Builder.CreateMul(Cv, Step);
-  return Builder.CreateAdd(Val, Step, "induction");
-}
+/// \brief This holds vectorization requirements that must be verified late in
+/// the process. The requirements are set by legalize and costmodel. Once
+/// vectorization has been determined to be possible and profitable the
+/// requirements can be verified by looking for metadata or compiler options.
+/// For example, some loops require FP commutativity which is only allowed if
+/// vectorization is explicitly specified or if the fast-math compiler option
+/// has been provided.
+/// Late evaluation of these requirements allows helpful diagnostics to be
+/// composed that tells the user what need to be done to vectorize the loop. For
+/// example, by specifying #pragma clang loop vectorize or -ffast-math. Late
+/// evaluation should be used only when diagnostics can generated that can be
+/// followed by a non-expert user.
+class LoopVectorizationRequirements {
+public:
+  LoopVectorizationRequirements()
+      : NumRuntimePointerChecks(0), UnsafeAlgebraInst(nullptr) {}
+
+  void addUnsafeAlgebraInst(Instruction *I) {
+    // First unsafe algebra instruction.
+    if (!UnsafeAlgebraInst)
+      UnsafeAlgebraInst = I;
+  }
+
+  void addRuntimePointerChecks(unsigned Num) { NumRuntimePointerChecks = Num; }
+
+  bool doesNotMeet(Function *F, Loop *L, const LoopVectorizeHints &Hints) {
+    // If a loop hint is provided the diagnostic is always produced.
+    const char *Name = Hints.isForced() ? DiagnosticInfo::AlwaysPrint : LV_NAME;
+    bool failed = false;
+    if (UnsafeAlgebraInst &&
+        Hints.getForce() == LoopVectorizeHints::FK_Undefined &&
+        Hints.getWidth() == 0) {
+      emitOptimizationRemarkAnalysisFPCommute(
+          F->getContext(), Name, *F, UnsafeAlgebraInst->getDebugLoc(),
+          VectorizationReport() << "vectorization requires changes in the "
+                                   "order of operations, however IEEE 754 "
+                                   "floating-point operations are not "
+                                   "commutative");
+      failed = true;
+    }
 
-/// \brief Find the operand of the GEP that should be checked for consecutive
-/// stores. This ignores trailing indices that have no effect on the final
-/// pointer.
-static unsigned getGEPInductionOperand(const DataLayout *DL,
-                                       const GetElementPtrInst *Gep) {
-  unsigned LastOperand = Gep->getNumOperands() - 1;
-  unsigned GEPAllocSize = DL->getTypeAllocSize(
-      cast<PointerType>(Gep->getType()->getScalarType())->getElementType());
-
-  // Walk backwards and try to peel off zeros.
-  while (LastOperand > 1 && match(Gep->getOperand(LastOperand), m_Zero())) {
-    // Find the type we're currently indexing into.
-    gep_type_iterator GEPTI = gep_type_begin(Gep);
-    std::advance(GEPTI, LastOperand - 1);
-
-    // If it's a type with the same allocation size as the result of the GEP we
-    // can peel off the zero index.
-    if (DL->getTypeAllocSize(*GEPTI) != GEPAllocSize)
-      break;
-    --LastOperand;
+    if (NumRuntimePointerChecks >
+        VectorizerParams::RuntimeMemoryCheckThreshold) {
+      emitOptimizationRemarkAnalysisAliasing(
+          F->getContext(), Name, *F, L->getStartLoc(),
+          VectorizationReport()
+              << "cannot prove pointers refer to independent arrays in memory. "
+                 "The loop requires "
+              << NumRuntimePointerChecks
+              << " runtime independence checks to vectorize the loop, but that "
+                 "would exceed the limit of "
+              << VectorizerParams::RuntimeMemoryCheckThreshold << " checks");
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Too many memory checks needed.\n");
+      failed = true;
+    }
+
+    return failed;
   }
 
-  return LastOperand;
+private:
+  unsigned NumRuntimePointerChecks;
+  Instruction *UnsafeAlgebraInst;
+};
+
+static void addInnerLoop(Loop &L, SmallVectorImpl<Loop *> &V) {
+  if (L.empty())
+    return V.push_back(&L);
+
+  for (Loop *InnerL : L)
+    addInnerLoop(*InnerL, V);
 }
 
-int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
-  assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
-  // Make sure that the pointer does not point to structs.
-  if (Ptr->getType()->getPointerElementType()->isAggregateType())
-    return 0;
+/// The LoopVectorize Pass.
+struct LoopVectorize : public FunctionPass {
+  /// Pass identification, replacement for typeid
+  static char ID;
 
-  // If this value is a pointer induction variable we know it is consecutive.
-  PHINode *Phi = dyn_cast_or_null<PHINode>(Ptr);
-  if (Phi && Inductions.count(Phi)) {
-    InductionInfo II = Inductions[Phi];
-    return II.getConsecutiveDirection();
+  explicit LoopVectorize(bool NoUnrolling = false, bool AlwaysVectorize = true)
+    : FunctionPass(ID),
+      DisableUnrolling(NoUnrolling),
+      AlwaysVectorize(AlwaysVectorize) {
+    initializeLoopVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   }
 
-  GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast_or_null<GetElementPtrInst>(Ptr);
-  if (!Gep)
-    return 0;
+  ScalarEvolution *SE;
+  LoopInfo *LI;
+  TargetTransformInfo *TTI;
+  DominatorTree *DT;
+  BlockFrequencyInfo *BFI;
+  TargetLibraryInfo *TLI;
+  AliasAnalysis *AA;
+  AssumptionCache *AC;
+  LoopAccessAnalysis *LAA;
+  bool DisableUnrolling;
+  bool AlwaysVectorize;
 
-  unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
-  Value *GpPtr = Gep->getPointerOperand();
-  // If this GEP value is a consecutive pointer induction variable and all of
-  // the indices are constant then we know it is consecutive. We can
-  Phi = dyn_cast<PHINode>(GpPtr);
-  if (Phi && Inductions.count(Phi)) {
+  BlockFrequency ColdEntryFreq;
 
-    // Make sure that the pointer does not point to structs.
-    PointerType *GepPtrType = cast<PointerType>(GpPtr->getType());
-    if (GepPtrType->getElementType()->isAggregateType())
-      return 0;
+  bool runOnFunction(Function &F) override {
+    SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
+    LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
+    TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
+    DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
+    BFI = &getAnalysis<BlockFrequencyInfoWrapperPass>().getBFI();
+    auto *TLIP = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
+    TLI = TLIP ? &TLIP->getTLI() : nullptr;
+    AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+    AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
+    LAA = &getAnalysis<LoopAccessAnalysis>();
 
-    // Make sure that all of the index operands are loop invariant.
-    for (unsigned i = 1; i < NumOperands; ++i)
-      if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
-        return 0;
+    // Compute some weights outside of the loop over the loops. Compute this
+    // using a BranchProbability to re-use its scaling math.
+    const BranchProbability ColdProb(1, 5); // 20%
+    ColdEntryFreq = BlockFrequency(BFI->getEntryFreq()) * ColdProb;
 
-    InductionInfo II = Inductions[Phi];
-    return II.getConsecutiveDirection();
-  }
+    // Don't attempt if
+    // 1. the target claims to have no vector registers, and
+    // 2. interleaving won't help ILP.
+    //
+    // The second condition is necessary because, even if the target has no
+    // vector registers, loop vectorization may still enable scalar
+    // interleaving.
+    if (!TTI->getNumberOfRegisters(true) && TTI->getMaxInterleaveFactor(1) < 2)
+      return false;
 
-  unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(DL, Gep);
+    // Build up a worklist of inner-loops to vectorize. This is necessary as
+    // the act of vectorizing or partially unrolling a loop creates new loops
+    // and can invalidate iterators across the loops.
+    SmallVector<Loop *, 8> Worklist;
 
-  // Check that all of the gep indices are uniform except for our induction
-  // operand.
-  for (unsigned i = 0; i != NumOperands; ++i)
-    if (i != InductionOperand &&
-        !SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
-      return 0;
+    for (Loop *L : *LI)
+      addInnerLoop(*L, Worklist);
 
-  // We can emit wide load/stores only if the last non-zero index is the
-  // induction variable.
-  const SCEV *Last = nullptr;
-  if (!Strides.count(Gep))
-    Last = SE->getSCEV(Gep->getOperand(InductionOperand));
-  else {
-    // Because of the multiplication by a stride we can have a s/zext cast.
-    // We are going to replace this stride by 1 so the cast is safe to ignore.
-    //
-    //  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %entry ], [ %indvars.iv.next, %for.body ]
-    //  %0 = trunc i64 %indvars.iv to i32
-    //  %mul = mul i32 %0, %Stride1
-    //  %idxprom = zext i32 %mul to i64  << Safe cast.
-    //  %arrayidx = getelementptr inbounds i32* %B, i64 %idxprom
-    //
-    Last = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides,
-                                     Gep->getOperand(InductionOperand), Gep);
-    if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(Last))
-      Last =
-          (C->getSCEVType() == scSignExtend || C->getSCEVType() == scZeroExtend)
-              ? C->getOperand()
-              : Last;
+    LoopsAnalyzed += Worklist.size();
+
+    // Now walk the identified inner loops.
+    bool Changed = false;
+    while (!Worklist.empty())
+      Changed |= processLoop(Worklist.pop_back_val());
+
+    // Process each loop nest in the function.
+    return Changed;
   }
-  if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Last)) {
-    const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
 
-    // The memory is consecutive because the last index is consecutive
-    // and all other indices are loop invariant.
-    if (Step->isOne())
-      return 1;
-    if (Step->isAllOnesValue())
-      return -1;
+  static void AddRuntimeUnrollDisableMetaData(Loop *L) {
+    SmallVector<Metadata *, 4> MDs;
+    // Reserve first location for self reference to the LoopID metadata node.
+    MDs.push_back(nullptr);
+    bool IsUnrollMetadata = false;
+    MDNode *LoopID = L->getLoopID();
+    if (LoopID) {
+      // First find existing loop unrolling disable metadata.
+      for (unsigned i = 1, ie = LoopID->getNumOperands(); i < ie; ++i) {
+        MDNode *MD = dyn_cast<MDNode>(LoopID->getOperand(i));
+        if (MD) {
+          const MDString *S = dyn_cast<MDString>(MD->getOperand(0));
+          IsUnrollMetadata =
+              S && S->getString().startswith("llvm.loop.unroll.disable");
+        }
+        MDs.push_back(LoopID->getOperand(i));
+      }
+    }
+
+    if (!IsUnrollMetadata) {
+      // Add runtime unroll disable metadata.
+      LLVMContext &Context = L->getHeader()->getContext();
+      SmallVector<Metadata *, 1> DisableOperands;
+      DisableOperands.push_back(
+          MDString::get(Context, "llvm.loop.unroll.runtime.disable"));
+      MDNode *DisableNode = MDNode::get(Context, DisableOperands);
+      MDs.push_back(DisableNode);
+      MDNode *NewLoopID = MDNode::get(Context, MDs);
+      // Set operand 0 to refer to the loop id itself.
+      NewLoopID->replaceOperandWith(0, NewLoopID);
+      L->setLoopID(NewLoopID);
+    }
   }
 
-  return 0;
-}
+  bool processLoop(Loop *L) {
+    assert(L->empty() && "Only process inner loops.");
 
-bool LoopAccessAnalysis::isUniform(Value *V) {
-  return (SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(V), TheLoop));
-}
+#ifndef NDEBUG
+    const std::string DebugLocStr = getDebugLocString(L);
+#endif /* NDEBUG */
 
-bool LoopVectorizationLegality::isUniform(Value *V) {
-  return LAA.isUniform(V);
-}
+    DEBUG(dbgs() << "\nLV: Checking a loop in \""
+                 << L->getHeader()->getParent()->getName() << "\" from "
+                 << DebugLocStr << "\n");
 
-InnerLoopVectorizer::VectorParts&
-InnerLoopVectorizer::getVectorValue(Value *V) {
-  assert(V != Induction && "The new induction variable should not be used.");
-  assert(!V->getType()->isVectorTy() && "Can't widen a vector");
+    LoopVectorizeHints Hints(L, DisableUnrolling);
 
-  // If we have a stride that is replaced by one, do it here.
-  if (Legal->hasStride(V))
-    V = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
+    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");
 
-  // If we have this scalar in the map, return it.
-  if (WidenMap.has(V))
-    return WidenMap.get(V);
+    // Function containing loop
+    Function *F = L->getHeader()->getParent();
 
-  // If this scalar is unknown, assume that it is a constant or that it is
-  // loop invariant. Broadcast V and save the value for future uses.
-  Value *B = getBroadcastInstrs(V);
-  return WidenMap.splat(V, B);
-}
+    // 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.
 
-Value *InnerLoopVectorizer::reverseVector(Value *Vec) {
-  assert(Vec->getType()->isVectorTy() && "Invalid type");
-  SmallVector<Constant*, 8> ShuffleMask;
-  for (unsigned i = 0; i < VF; ++i)
-    ShuffleMask.push_back(Builder.getInt32(VF - i - 1));
+    if (!Hints.allowVectorization(F, L, AlwaysVectorize)) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Loop hints prevent vectorization.\n");
+      return false;
+    }
 
-  return Builder.CreateShuffleVector(Vec, UndefValue::get(Vec->getType()),
-                                     ConstantVector::get(ShuffleMask),
-                                     "reverse");
-}
+    // 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");
+        emitAnalysisDiag(F, L, Hints, VectorizationReport()
+                                          << "vectorization is not beneficial "
+                                             "and is not explicitly forced");
+        return false;
+      }
+    }
 
-void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) {
-  // Attempt to issue a wide load.
-  LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Instr);
-  StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Instr);
+    // Check if it is legal to vectorize the loop.
+    LoopVectorizationRequirements Requirements;
+    LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DT, TLI, AA, F, TTI, LAA,
+                                  &Requirements, &Hints);
+    if (!LVL.canVectorize()) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: Cannot prove legality.\n");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
+      return false;
+    }
 
-  assert((LI || SI) && "Invalid Load/Store instruction");
+    // Use the cost model.
+    LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, TLI, AC, F, &Hints);
 
-  Type *ScalarDataTy = LI ? LI->getType() : SI->getValueOperand()->getType();
-  Type *DataTy = VectorType::get(ScalarDataTy, VF);
-  Value *Ptr = LI ? LI->getPointerOperand() : SI->getPointerOperand();
-  unsigned Alignment = LI ? LI->getAlignment() : SI->getAlignment();
-  // An alignment of 0 means target abi alignment. We need to use the scalar's
-  // target abi alignment in such a case.
-  if (!Alignment)
-    Alignment = DL->getABITypeAlignment(ScalarDataTy);
-  unsigned AddressSpace = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
-  unsigned ScalarAllocatedSize = DL->getTypeAllocSize(ScalarDataTy);
-  unsigned VectorElementSize = DL->getTypeStoreSize(DataTy)/VF;
+    // Check the function attributes to find out if this function should be
+    // optimized for size.
+    bool OptForSize = Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
+                      F->optForSize();
 
-  if (SI && Legal->blockNeedsPredication(SI->getParent()) &&
-      !Legal->isMaskRequired(SI))
-    return scalarizeInstruction(Instr, true);
+    // 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
+    // always have a canonical loop here because we think we *can* vectorize.
+    // FIXME: This is hidden behind a flag due to pervasive problems with
+    // exactly what block frequency models.
+    if (LoopVectorizeWithBlockFrequency) {
+      BlockFrequency LoopEntryFreq = BFI->getBlockFreq(L->getLoopPreheader());
+      if (Hints.getForce() != LoopVectorizeHints::FK_Enabled &&
+          LoopEntryFreq < ColdEntryFreq)
+        OptForSize = true;
+    }
 
-  if (ScalarAllocatedSize != VectorElementSize)
-    return scalarizeInstruction(Instr);
+    // Check the function attributes to see if implicit floats are allowed.
+    // FIXME: This check doesn't seem possibly correct -- what if the loop is
+    // an integer loop and the vector instructions selected are purely integer
+    // vector instructions?
+    if (F->hasFnAttribute(Attribute::NoImplicitFloat)) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize when the NoImplicitFloat"
+            "attribute is used.\n");
+      emitAnalysisDiag(
+          F, L, Hints,
+          VectorizationReport()
+              << "loop not vectorized due to NoImplicitFloat attribute");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
+      return false;
+    }
 
-  // If the pointer is loop invariant or if it is non-consecutive,
-  // scalarize the load.
-  int ConsecutiveStride = Legal->isConsecutivePtr(Ptr);
-  bool Reverse = ConsecutiveStride < 0;
-  bool UniformLoad = LI && Legal->isUniform(Ptr);
-  if (!ConsecutiveStride || UniformLoad)
-    return scalarizeInstruction(Instr);
+    // Select the optimal vectorization factor.
+    const LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF =
+        CM.selectVectorizationFactor(OptForSize);
 
-  Constant *Zero = Builder.getInt32(0);
-  VectorParts &Entry = WidenMap.get(Instr);
+    // Select the interleave count.
+    unsigned IC = CM.selectInterleaveCount(OptForSize, VF.Width, VF.Cost);
 
-  // Handle consecutive loads/stores.
-  GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
-  if (Gep && Legal->isInductionVariable(Gep->getPointerOperand())) {
-    setDebugLocFromInst(Builder, Gep);
-    Value *PtrOperand = Gep->getPointerOperand();
-    Value *FirstBasePtr = getVectorValue(PtrOperand)[0];
-    FirstBasePtr = Builder.CreateExtractElement(FirstBasePtr, Zero);
+    // Get user interleave count.
+    unsigned UserIC = Hints.getInterleave();
 
-    // Create the new GEP with the new induction variable.
-    GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
-    Gep2->setOperand(0, FirstBasePtr);
-    Gep2->setName("gep.indvar.base");
-    Ptr = Builder.Insert(Gep2);
-  } else if (Gep) {
-    setDebugLocFromInst(Builder, Gep);
-    assert(SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getPointerOperand()),
-                               OrigLoop) && "Base ptr must be invariant");
+    // Identify the diagnostic messages that should be produced.
+    std::string VecDiagMsg, IntDiagMsg;
+    bool VectorizeLoop = true, InterleaveLoop = true;
 
-    // The last index does not have to be the induction. It can be
-    // consecutive and be a function of the index. For example A[I+1];
-    unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
-    unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(DL, Gep);
-    // Create the new GEP with the new induction variable.
-    GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
+    if (Requirements.doesNotMeet(F, L, Hints)) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing: loop did not meet vectorization "
+                      "requirements.\n");
+      emitMissedWarning(F, L, Hints);
+      return false;
+    }
 
-    for (unsigned i = 0; i < NumOperands; ++i) {
-      Value *GepOperand = Gep->getOperand(i);
-      Instruction *GepOperandInst = dyn_cast<Instruction>(GepOperand);
+    if (VF.Width == 1) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial.\n");
+      VecDiagMsg =
+          "the cost-model indicates that vectorization is not beneficial";
+      VectorizeLoop = false;
+    }
 
-      // Update last index or loop invariant instruction anchored in loop.
-      if (i == InductionOperand ||
-          (GepOperandInst && OrigLoop->contains(GepOperandInst))) {
-        assert((i == InductionOperand ||
-               SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(GepOperandInst), OrigLoop)) &&
-               "Must be last index or loop invariant");
+    if (IC == 1 && UserIC <= 1) {
+      // Tell the user interleaving is not beneficial.
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Interleaving is not beneficial.\n");
+      IntDiagMsg =
+          "the cost-model indicates that interleaving is not beneficial";
+      InterleaveLoop = false;
+      if (UserIC == 1)
+        IntDiagMsg +=
+            " and is explicitly disabled or interleave count is set to 1";
+    } else if (IC > 1 && UserIC == 1) {
+      // Tell the user interleaving is beneficial, but it explicitly disabled.
+      DEBUG(dbgs()
+            << "LV: Interleaving is beneficial but is explicitly disabled.");
+      IntDiagMsg = "the cost-model indicates that interleaving is beneficial "
+                   "but is explicitly disabled or interleave count is set to 1";
+      InterleaveLoop = false;
+    }
 
-        VectorParts &GEPParts = getVectorValue(GepOperand);
-        Value *Index = GEPParts[0];
-        Index = Builder.CreateExtractElement(Index, Zero);
-        Gep2->setOperand(i, Index);
-        Gep2->setName("gep.indvar.idx");
-      }
+    // Override IC if user provided an interleave count.
+    IC = UserIC > 0 ? UserIC : IC;
+
+    // Emit diagnostic messages, if any.
+    if (!VectorizeLoop && !InterleaveLoop) {
+      // Do not vectorize or interleaving the loop.
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), VecDiagMsg);
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), IntDiagMsg);
+      return false;
+    } else if (!VectorizeLoop && InterleaveLoop) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Interleave Count is " << IC << '\n');
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), VecDiagMsg);
+    } else if (VectorizeLoop && !InterleaveLoop) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop (" << VF.Width << ") in "
+                   << DebugLocStr << '\n');
+      emitOptimizationRemarkAnalysis(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F,
+                                     L->getStartLoc(), IntDiagMsg);
+    } else if (VectorizeLoop && InterleaveLoop) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop (" << VF.Width << ") in "
+                   << DebugLocStr << '\n');
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Interleave Count is " << IC << '\n');
     }
-    Ptr = Builder.Insert(Gep2);
-  } else {
-    // Use the induction element ptr.
-    assert(isa<PHINode>(Ptr) && "Invalid induction ptr");
-    setDebugLocFromInst(Builder, Ptr);
-    VectorParts &PtrVal = getVectorValue(Ptr);
-    Ptr = Builder.CreateExtractElement(PtrVal[0], Zero);
-  }
 
-  VectorParts Mask = createBlockInMask(Instr->getParent());
-  // Handle Stores:
-  if (SI) {
-    assert(!Legal->isUniform(SI->getPointerOperand()) &&
-           "We do not allow storing to uniform addresses");
-    setDebugLocFromInst(Builder, SI);
-    // We don't want to update the value in the map as it might be used in
-    // another expression. So don't use a reference type for "StoredVal".
-    VectorParts StoredVal = getVectorValue(SI->getValueOperand());
-    
-    for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-      // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
-      Value *PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
+    if (!VectorizeLoop) {
+      assert(IC > 1 && "interleave count should not be 1 or 0");
+      // If we decided that it is not legal to vectorize the loop then
+      // interleave it.
+      InnerLoopUnroller Unroller(L, SE, LI, DT, TLI, TTI, IC);
+      Unroller.vectorize(&LVL);
 
-      if (Reverse) {
-        // If we store to reverse consecutive memory locations then we need
-        // to reverse the order of elements in the stored value.
-        StoredVal[Part] = reverseVector(StoredVal[Part]);
-        // If the address is consecutive but reversed, then the
-        // wide store needs to start at the last vector element.
-        PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(-Part * VF));
-        PartPtr = Builder.CreateGEP(PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
-        Mask[Part] = reverseVector(Mask[Part]);
-      }
+      emitOptimizationRemark(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+                             Twine("interleaved loop (interleaved count: ") +
+                                 Twine(IC) + ")");
+    } else {
+      // If we decided that it is *legal* to vectorize the loop then do it.
+      InnerLoopVectorizer LB(L, SE, LI, DT, TLI, TTI, VF.Width, IC);
+      LB.vectorize(&LVL);
+      ++LoopsVectorized;
 
-      Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
-                                            DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
+      // Add metadata to disable runtime unrolling scalar loop when there's no
+      // runtime check about strides and memory. Because at this situation,
+      // scalar loop is rarely used not worthy to be unrolled.
+      if (!LB.IsSafetyChecksAdded())
+        AddRuntimeUnrollDisableMetaData(L);
 
-      Instruction *NewSI;
-      if (Legal->isMaskRequired(SI))
-        NewSI = Builder.CreateMaskedStore(StoredVal[Part], VecPtr, Alignment,
-                                          Mask[Part]);
-      else 
-        NewSI = Builder.CreateAlignedStore(StoredVal[Part], VecPtr, Alignment);
-      propagateMetadata(NewSI, SI);
+      // Report the vectorization decision.
+      emitOptimizationRemark(F->getContext(), DEBUG_TYPE, *F, L->getStartLoc(),
+                             Twine("vectorized loop (vectorization width: ") +
+                                 Twine(VF.Width) + ", interleaved count: " +
+                                 Twine(IC) + ")");
     }
-    return;
-  }
 
-  // Handle loads.
-  assert(LI && "Must have a load instruction");
-  setDebugLocFromInst(Builder, LI);
-  for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-    // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
-    Value *PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
+    // Mark the loop as already vectorized to avoid vectorizing again.
+    Hints.setAlreadyVectorized();
 
-    if (Reverse) {
-      // If the address is consecutive but reversed, then the
-      // wide load needs to start at the last vector element.
-      PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(-Part * VF));
-      PartPtr = Builder.CreateGEP(PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
-      Mask[Part] = reverseVector(Mask[Part]);
-    }
+    DEBUG(verifyFunction(*L->getHeader()->getParent()));
+    return true;
+  }
 
-    Instruction* NewLI;
-    Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
-                                          DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
-    if (Legal->isMaskRequired(LI))
-      NewLI = Builder.CreateMaskedLoad(VecPtr, Alignment, Mask[Part],
-                                       UndefValue::get(DataTy),
-                                       "wide.masked.load");
-    else
-      NewLI = Builder.CreateAlignedLoad(VecPtr, Alignment, "wide.load");
-    propagateMetadata(NewLI, LI);
-    Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(NewLI) :  NewLI;
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
+    AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
+    AU.addRequiredID(LCSSAID);
+    AU.addRequired<BlockFrequencyInfoWrapperPass>();
+    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
+    AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
+    AU.addRequired<ScalarEvolutionWrapperPass>();
+    AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
+    AU.addRequired<AliasAnalysis>();
+    AU.addRequired<LoopAccessAnalysis>();
+    AU.addPreserved<LoopInfoWrapperPass>();
+    AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
+    AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
   }
-}
 
-void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr, bool IfPredicateStore) {
-  assert(!Instr->getType()->isAggregateType() && "Can't handle vectors");
-  // Holds vector parameters or scalars, in case of uniform vals.
-  SmallVector<VectorParts, 4> Params;
+};
 
-  setDebugLocFromInst(Builder, Instr);
+} // end anonymous namespace
 
-  // Find all of the vectorized parameters.
-  for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
-    Value *SrcOp = Instr->getOperand(op);
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Implementation of LoopVectorizationLegality, InnerLoopVectorizer and
+// LoopVectorizationCostModel.
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-    // If we are accessing the old induction variable, use the new one.
-    if (SrcOp == OldInduction) {
-      Params.push_back(getVectorValue(SrcOp));
-      continue;
-    }
+Value *InnerLoopVectorizer::getBroadcastInstrs(Value *V) {
+  // We need to place the broadcast of invariant variables outside the loop.
+  Instruction *Instr = dyn_cast<Instruction>(V);
+  bool NewInstr =
+      (Instr && std::find(LoopVectorBody.begin(), LoopVectorBody.end(),
+                          Instr->getParent()) != LoopVectorBody.end());
+  bool Invariant = OrigLoop->isLoopInvariant(V) && !NewInstr;
 
-    // Try using previously calculated values.
-    Instruction *SrcInst = dyn_cast<Instruction>(SrcOp);
+  // Place the code for broadcasting invariant variables in the new preheader.
+  IRBuilder<>::InsertPointGuard Guard(Builder);
+  if (Invariant)
+    Builder.SetInsertPoint(LoopVectorPreHeader->getTerminator());
 
-    // If the src is an instruction that appeared earlier in the basic block
-    // then it should already be vectorized.
-    if (SrcInst && OrigLoop->contains(SrcInst)) {
-      assert(WidenMap.has(SrcInst) && "Source operand is unavailable");
-      // The parameter is a vector value from earlier.
-      Params.push_back(WidenMap.get(SrcInst));
-    } else {
-      // The parameter is a scalar from outside the loop. Maybe even a constant.
-      VectorParts Scalars;
-      Scalars.append(UF, SrcOp);
-      Params.push_back(Scalars);
-    }
-  }
+  // Broadcast the scalar into all locations in the vector.
+  Value *Shuf = Builder.CreateVectorSplat(VF, V, "broadcast");
 
-  assert(Params.size() == Instr->getNumOperands() &&
-         "Invalid number of operands");
+  return Shuf;
+}
 
-  // Does this instruction return a value ?
-  bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
+Value *InnerLoopVectorizer::getStepVector(Value *Val, int StartIdx,
+                                          Value *Step) {
+  assert(Val->getType()->isVectorTy() && "Must be a vector");
+  assert(Val->getType()->getScalarType()->isIntegerTy() &&
+         "Elem must be an integer");
+  assert(Step->getType() == Val->getType()->getScalarType() &&
+         "Step has wrong type");
+  // Create the types.
+  Type *ITy = Val->getType()->getScalarType();
+  VectorType *Ty = cast<VectorType>(Val->getType());
+  int VLen = Ty->getNumElements();
+  SmallVector<Constant*, 8> Indices;
 
-  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);
+  // Create a vector of consecutive numbers from zero to VF.
+  for (int i = 0; i < VLen; ++i)
+    Indices.push_back(ConstantInt::get(ITy, StartIdx + i));
 
-  Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
-  BasicBlock *IfBlock = Builder.GetInsertBlock();
-  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
+  // Add the consecutive indices to the vector value.
+  Constant *Cv = ConstantVector::get(Indices);
+  assert(Cv->getType() == Val->getType() && "Invalid consecutive vec");
+  Step = Builder.CreateVectorSplat(VLen, Step);
+  assert(Step->getType() == Val->getType() && "Invalid step vec");
+  // FIXME: The newly created binary instructions should contain nsw/nuw flags,
+  // which can be found from the original scalar operations.
+  Step = Builder.CreateMul(Cv, Step);
+  return Builder.CreateAdd(Val, Step, "induction");
+}
 
-  VectorParts Cond;
-  Loop *VectorLp = nullptr;
-  if (IfPredicateStore) {
-    assert(Instr->getParent()->getSinglePredecessor() &&
-           "Only support single predecessor blocks");
-    Cond = createEdgeMask(Instr->getParent()->getSinglePredecessor(),
-                          Instr->getParent());
-    VectorLp = LI->getLoopFor(IfBlock);
-    assert(VectorLp && "Must have a loop for this block");
+int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
+  assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
+  // Make sure that the pointer does not point to structs.
+  if (Ptr->getType()->getPointerElementType()->isAggregateType())
+    return 0;
+
+  // If this value is a pointer induction variable we know it is consecutive.
+  PHINode *Phi = dyn_cast_or_null<PHINode>(Ptr);
+  if (Phi && Inductions.count(Phi)) {
+    InductionInfo II = Inductions[Phi];
+    return II.getConsecutiveDirection();
   }
 
-  // For each vector unroll 'part':
-  for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-    // For each scalar that we create:
-    for (unsigned Width = 0; Width < VF; ++Width) {
+  GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast_or_null<GetElementPtrInst>(Ptr);
+  if (!Gep)
+    return 0;
 
-      // Start if-block.
-      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));
-        CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
-        LoopVectorBody.push_back(CondBlock);
-        VectorLp->addBasicBlockToLoop(CondBlock, *LI);
-        // Update Builder with newly created basic block.
-        Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
-      }
+  unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
+  Value *GpPtr = Gep->getPointerOperand();
+  // If this GEP value is a consecutive pointer induction variable and all of
+  // the indices are constant then we know it is consecutive. We can
+  Phi = dyn_cast<PHINode>(GpPtr);
+  if (Phi && Inductions.count(Phi)) {
 
-      Instruction *Cloned = Instr->clone();
-      if (!IsVoidRetTy)
-        Cloned->setName(Instr->getName() + ".cloned");
-      // Replace the operands of the cloned instructions with extracted scalars.
-      for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
-        Value *Op = Params[op][Part];
-        // Param is a vector. Need to extract the right lane.
-        if (Op->getType()->isVectorTy())
-          Op = Builder.CreateExtractElement(Op, Builder.getInt32(Width));
-        Cloned->setOperand(op, Op);
-      }
+    // Make sure that the pointer does not point to structs.
+    PointerType *GepPtrType = cast<PointerType>(GpPtr->getType());
+    if (GepPtrType->getElementType()->isAggregateType())
+      return 0;
 
-      // Place the cloned scalar in the new loop.
-      Builder.Insert(Cloned);
+    // Make sure that all of the index operands are loop invariant.
+    for (unsigned i = 1; i < NumOperands; ++i)
+      if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
+        return 0;
 
-      // If the original scalar returns a value we need to place it in a vector
-      // so that future users will be able to use it.
-      if (!IsVoidRetTy)
-        VecResults[Part] = Builder.CreateInsertElement(VecResults[Part], Cloned,
-                                                       Builder.getInt32(Width));
-      // End if-block.
-      if (IfPredicateStore) {
-         BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
-         LoopVectorBody.push_back(NewIfBlock);
-         VectorLp->addBasicBlockToLoop(NewIfBlock, *LI);
-         Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
-         Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
-         BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
-         OldBr->eraseFromParent();
-         IfBlock = NewIfBlock;
-      }
-    }
+    InductionInfo II = Inductions[Phi];
+    return II.getConsecutiveDirection();
   }
-}
 
-static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
-                                 Instruction *Loc) {
-  if (FirstInst)
-    return FirstInst;
-  if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-    return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : nullptr;
-  return nullptr;
-}
+  unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(Gep);
 
-std::pair<Instruction *, Instruction *>
-InnerLoopVectorizer::addStrideCheck(Instruction *Loc) {
-  Instruction *tnullptr = nullptr;
-  if (!Legal->mustCheckStrides())
-    return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
+  // Check that all of the gep indices are uniform except for our induction
+  // operand.
+  for (unsigned i = 0; i != NumOperands; ++i)
+    if (i != InductionOperand &&
+        !SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
+      return 0;
 
-  IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
+  // We can emit wide load/stores only if the last non-zero index is the
+  // induction variable.
+  const SCEV *Last = nullptr;
+  if (!Strides.count(Gep))
+    Last = SE->getSCEV(Gep->getOperand(InductionOperand));
+  else {
+    // Because of the multiplication by a stride we can have a s/zext cast.
+    // We are going to replace this stride by 1 so the cast is safe to ignore.
+    //
+    //  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %entry ], [ %indvars.iv.next, %for.body ]
+    //  %0 = trunc i64 %indvars.iv to i32
+    //  %mul = mul i32 %0, %Stride1
+    //  %idxprom = zext i32 %mul to i64  << Safe cast.
+    //  %arrayidx = getelementptr inbounds i32* %B, i64 %idxprom
+    //
+    Last = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides,
+                                     Gep->getOperand(InductionOperand), Gep);
+    if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(Last))
+      Last =
+          (C->getSCEVType() == scSignExtend || C->getSCEVType() == scZeroExtend)
+              ? C->getOperand()
+              : Last;
+  }
+  if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Last)) {
+    const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
 
-  // Emit checks.
-  Value *Check = nullptr;
-  Instruction *FirstInst = nullptr;
-  for (SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator SI = Legal->strides_begin(),
-                                         SE = Legal->strides_end();
-       SI != SE; ++SI) {
-    Value *Ptr = stripIntegerCast(*SI);
-    Value *C = ChkBuilder.CreateICmpNE(Ptr, ConstantInt::get(Ptr->getType(), 1),
-                                       "stride.chk");
-    // Store the first instruction we create.
-    FirstInst = getFirstInst(FirstInst, C, Loc);
-    if (Check)
-      Check = ChkBuilder.CreateOr(Check, C);
-    else
-      Check = C;
+    // The memory is consecutive because the last index is consecutive
+    // and all other indices are loop invariant.
+    if (Step->isOne())
+      return 1;
+    if (Step->isAllOnesValue())
+      return -1;
   }
 
-  // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
-  // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
-  // the block.
-  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
-  Instruction *TheCheck =
-      BinaryOperator::CreateAnd(Check, ConstantInt::getTrue(Ctx));
-  ChkBuilder.Insert(TheCheck, "stride.not.one");
-  FirstInst = getFirstInst(FirstInst, TheCheck, Loc);
+  return 0;
+}
 
-  return std::make_pair(FirstInst, TheCheck);
+bool LoopVectorizationLegality::isUniform(Value *V) {
+  return LAI->isUniform(V);
 }
 
-std::pair<Instruction *, Instruction *>
-InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(Instruction *Loc) {
-  RuntimePointerCheck *PtrRtCheck = Legal->getRuntimePointerCheck();
+InnerLoopVectorizer::VectorParts&
+InnerLoopVectorizer::getVectorValue(Value *V) {
+  assert(V != Induction && "The new induction variable should not be used.");
+  assert(!V->getType()->isVectorTy() && "Can't widen a vector");
 
-  Instruction *tnullptr = nullptr;
-  if (!PtrRtCheck->Need)
-    return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
+  // If we have a stride that is replaced by one, do it here.
+  if (Legal->hasStride(V))
+    V = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 
-  unsigned NumPointers = PtrRtCheck->Pointers.size();
-  SmallVector<TrackingVH<Value> , 2> Starts;
-  SmallVector<TrackingVH<Value> , 2> Ends;
+  // If we have this scalar in the map, return it.
+  if (WidenMap.has(V))
+    return WidenMap.get(V);
 
-  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
-  SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
-  Instruction *FirstInst = nullptr;
+  // If this scalar is unknown, assume that it is a constant or that it is
+  // loop invariant. Broadcast V and save the value for future uses.
+  Value *B = getBroadcastInstrs(V);
+  return WidenMap.splat(V, B);
+}
 
-  for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
-    Value *Ptr = PtrRtCheck->Pointers[i];
-    const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
+Value *InnerLoopVectorizer::reverseVector(Value *Vec) {
+  assert(Vec->getType()->isVectorTy() && "Invalid type");
+  SmallVector<Constant*, 8> ShuffleMask;
+  for (unsigned i = 0; i < VF; ++i)
+    ShuffleMask.push_back(Builder.getInt32(VF - i - 1));
 
-    if (SE->isLoopInvariant(Sc, OrigLoop)) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Adding RT check for a loop invariant ptr:" <<
-            *Ptr <<"\n");
-      Starts.push_back(Ptr);
-      Ends.push_back(Ptr);
-    } else {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Adding RT check for range:" << *Ptr << '\n');
-      unsigned AS = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
+  return Builder.CreateShuffleVector(Vec, UndefValue::get(Vec->getType()),
+                                     ConstantVector::get(ShuffleMask),
+                                     "reverse");
+}
 
-      // Use this type for pointer arithmetic.
-      Type *PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS);
+// Get a mask to interleave \p NumVec vectors into a wide vector.
+// I.e.  <0, VF, VF*2, ..., VF*(NumVec-1), 1, VF+1, VF*2+1, ...>
+// E.g. For 2 interleaved vectors, if VF is 4, the mask is:
+//      <0, 4, 1, 5, 2, 6, 3, 7>
+static Constant *getInterleavedMask(IRBuilder<> &Builder, unsigned VF,
+                                    unsigned NumVec) {
+  SmallVector<Constant *, 16> Mask;
+  for (unsigned i = 0; i < VF; i++)
+    for (unsigned j = 0; j < NumVec; j++)
+      Mask.push_back(Builder.getInt32(j * VF + i));
+
+  return ConstantVector::get(Mask);
+}
 
-      Value *Start = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck->Starts[i], PtrArithTy, Loc);
-      Value *End = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck->Ends[i], PtrArithTy, Loc);
-      Starts.push_back(Start);
-      Ends.push_back(End);
-    }
-  }
+// Get the strided mask starting from index \p Start.
+// I.e.  <Start, Start + Stride, ..., Start + Stride*(VF-1)>
+static Constant *getStridedMask(IRBuilder<> &Builder, unsigned Start,
+                                unsigned Stride, unsigned VF) {
+  SmallVector<Constant *, 16> Mask;
+  for (unsigned i = 0; i < VF; i++)
+    Mask.push_back(Builder.getInt32(Start + i * Stride));
 
-  IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
-  // Our instructions might fold to a constant.
-  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.
-      if (!PtrRtCheck->IsWritePtr[i] && !PtrRtCheck->IsWritePtr[j])
-        continue;
+  return ConstantVector::get(Mask);
+}
 
-      // 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;
+// Get a mask of two parts: The first part consists of sequential integers
+// starting from 0, The second part consists of UNDEFs.
+// I.e. <0, 1, 2, ..., NumInt - 1, undef, ..., undef>
+static Constant *getSequentialMask(IRBuilder<> &Builder, unsigned NumInt,
+                                   unsigned NumUndef) {
+  SmallVector<Constant *, 16> Mask;
+  for (unsigned i = 0; i < NumInt; i++)
+    Mask.push_back(Builder.getInt32(i));
 
-      unsigned AS0 = Starts[i]->getType()->getPointerAddressSpace();
-      unsigned AS1 = Starts[j]->getType()->getPointerAddressSpace();
-
-      assert((AS0 == Ends[j]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
-             (AS1 == Ends[i]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
-             "Trying to bounds check pointers with different address spaces");
-
-      Type *PtrArithTy0 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS0);
-      Type *PtrArithTy1 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS1);
-
-      Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy0, "bc");
-      Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy1, "bc");
-      Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy1, "bc");
-      Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy0, "bc");
-
-      Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
-      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp0, Loc);
-      Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
-      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp1, Loc);
-      Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
-      FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
-      if (MemoryRuntimeCheck) {
-        IsConflict = ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict,
-                                         "conflict.rdx");
-        FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
-      }
-      MemoryRuntimeCheck = IsConflict;
-    }
-  }
+  Constant *Undef = UndefValue::get(Builder.getInt32Ty());
+  for (unsigned i = 0; i < NumUndef; i++)
+    Mask.push_back(Undef);
 
-  // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
-  // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
-  // the block.
-  Instruction *Check = BinaryOperator::CreateAnd(MemoryRuntimeCheck,
-                                                 ConstantInt::getTrue(Ctx));
-  ChkBuilder.Insert(Check, "memcheck.conflict");
-  FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Check, Loc);
-  return std::make_pair(FirstInst, Check);
+  return ConstantVector::get(Mask);
 }
 
-void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
-  /*
-   In this function we generate a new loop. The new loop will contain
-   the vectorized instructions while the old loop will continue to run the
-   scalar remainder.
+// Concatenate two vectors with the same element type. The 2nd vector should
+// not have more elements than the 1st vector. If the 2nd vector has less
+// elements, extend it with UNDEFs.
+static Value *ConcatenateTwoVectors(IRBuilder<> &Builder, Value *V1,
+                                    Value *V2) {
+  VectorType *VecTy1 = dyn_cast<VectorType>(V1->getType());
+  VectorType *VecTy2 = dyn_cast<VectorType>(V2->getType());
+  assert(VecTy1 && VecTy2 &&
+         VecTy1->getScalarType() == VecTy2->getScalarType() &&
+         "Expect two vectors with the same element type");
+
+  unsigned NumElts1 = VecTy1->getNumElements();
+  unsigned NumElts2 = VecTy2->getNumElements();
+  assert(NumElts1 >= NumElts2 && "Unexpect the first vector has less elements");
+
+  if (NumElts1 > NumElts2) {
+    // Extend with UNDEFs.
+    Constant *ExtMask =
+        getSequentialMask(Builder, NumElts2, NumElts1 - NumElts2);
+    V2 = Builder.CreateShuffleVector(V2, UndefValue::get(VecTy2), ExtMask);
+  }
+
+  Constant *Mask = getSequentialMask(Builder, NumElts1 + NumElts2, 0);
+  return Builder.CreateShuffleVector(V1, V2, Mask);
+}
 
-       [ ] <-- 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
-   |   [ ] \
-   |   [ ]_|   <-- old scalar loop to handle remainder.
-    \   |
-     \  v
-      >[ ]     <-- exit block.
-   ...
-   */
+// Concatenate vectors in the given list. All vectors have the same type.
+static Value *ConcatenateVectors(IRBuilder<> &Builder,
+                                 ArrayRef<Value *> InputList) {
+  unsigned NumVec = InputList.size();
+  assert(NumVec > 1 && "Should be at least two vectors");
+
+  SmallVector<Value *, 8> ResList;
+  ResList.append(InputList.begin(), InputList.end());
+  do {
+    SmallVector<Value *, 8> TmpList;
+    for (unsigned i = 0; i < NumVec - 1; i += 2) {
+      Value *V0 = ResList[i], *V1 = ResList[i + 1];
+      assert((V0->getType() == V1->getType() || i == NumVec - 2) &&
+             "Only the last vector may have a different type");
+
+      TmpList.push_back(ConcatenateTwoVectors(Builder, V0, V1));
+    }
 
-  BasicBlock *OldBasicBlock = OrigLoop->getHeader();
-  BasicBlock *BypassBlock = OrigLoop->getLoopPreheader();
-  BasicBlock *ExitBlock = OrigLoop->getExitBlock();
-  assert(BypassBlock && "Invalid loop structure");
-  assert(ExitBlock && "Must have an exit block");
+    // Push the last vector if the total number of vectors is odd.
+    if (NumVec % 2 != 0)
+      TmpList.push_back(ResList[NumVec - 1]);
 
-  // Some loops have a single integer induction variable, while other loops
-  // don't. One example is c++ iterators that often have multiple pointer
-  // induction variables. In the code below we also support a case where we
-  // don't have a single induction variable.
-  OldInduction = Legal->getInduction();
-  Type *IdxTy = Legal->getWidestInductionType();
+    ResList = TmpList;
+    NumVec = ResList.size();
+  } while (NumVec > 1);
 
-  // Find the loop boundaries.
-  const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(OrigLoop);
-  assert(ExitCount != SE->getCouldNotCompute() && "Invalid loop count");
+  return ResList[0];
+}
 
-  // The exit count might have the type of i64 while the phi is i32. This can
-  // happen if we have an induction variable that is sign extended before the
-  // compare. The only way that we get a backedge taken count is that the
-  // induction variable was signed and as such will not overflow. In such a case
-  // truncation is legal.
-  if (ExitCount->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
-      IdxTy->getPrimitiveSizeInBits())
-    ExitCount = SE->getTruncateOrNoop(ExitCount, IdxTy);
+// Try to vectorize the interleave group that \p Instr belongs to.
+//
+// E.g. Translate following interleaved load group (factor = 3):
+//   for (i = 0; i < N; i+=3) {
+//     R = Pic[i];             // Member of index 0
+//     G = Pic[i+1];           // Member of index 1
+//     B = Pic[i+2];           // Member of index 2
+//     ... // do something to R, G, B
+//   }
+// To:
+//   %wide.vec = load <12 x i32>                       ; Read 4 tuples of R,G,B
+//   %R.vec = shuffle %wide.vec, undef, <0, 3, 6, 9>   ; R elements
+//   %G.vec = shuffle %wide.vec, undef, <1, 4, 7, 10>  ; G elements
+//   %B.vec = shuffle %wide.vec, undef, <2, 5, 8, 11>  ; B elements
+//
+// Or translate following interleaved store group (factor = 3):
+//   for (i = 0; i < N; i+=3) {
+//     ... do something to R, G, B
+//     Pic[i]   = R;           // Member of index 0
+//     Pic[i+1] = G;           // Member of index 1
+//     Pic[i+2] = B;           // Member of index 2
+//   }
+// To:
+//   %R_G.vec = shuffle %R.vec, %G.vec, <0, 1, 2, ..., 7>
+//   %B_U.vec = shuffle %B.vec, undef, <0, 1, 2, 3, u, u, u, u>
+//   %interleaved.vec = shuffle %R_G.vec, %B_U.vec,
+//        <0, 4, 8, 1, 5, 9, 2, 6, 10, 3, 7, 11>    ; Interleave R,G,B elements
+//   store <12 x i32> %interleaved.vec              ; Write 4 tuples of R,G,B
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeInterleaveGroup(Instruction *Instr) {
+  const InterleaveGroup *Group = Legal->getInterleavedAccessGroup(Instr);
+  assert(Group && "Fail to get an interleaved access group.");
+
+  // Skip if current instruction is not the insert position.
+  if (Instr != Group->getInsertPos())
+    return;
 
-  const SCEV *BackedgeTakeCount = SE->getNoopOrZeroExtend(ExitCount, IdxTy);
-  // Get the total trip count from the count by adding 1.
-  ExitCount = SE->getAddExpr(BackedgeTakeCount,
-                             SE->getConstant(BackedgeTakeCount->getType(), 1));
+  LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Instr);
+  StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Instr);
+  Value *Ptr = LI ? LI->getPointerOperand() : SI->getPointerOperand();
 
-  // 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");
+  // Prepare for the vector type of the interleaved load/store.
+  Type *ScalarTy = LI ? LI->getType() : SI->getValueOperand()->getType();
+  unsigned InterleaveFactor = Group->getFactor();
+  Type *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, InterleaveFactor * VF);
+  Type *PtrTy = VecTy->getPointerTo(Ptr->getType()->getPointerAddressSpace());
+
+  // Prepare for the new pointers.
+  setDebugLocFromInst(Builder, Ptr);
+  VectorParts &PtrParts = getVectorValue(Ptr);
+  SmallVector<Value *, 2> NewPtrs;
+  unsigned Index = Group->getIndex(Instr);
+  for (unsigned Part = 0; Part < UF; Part++) {
+    // Extract the pointer for current instruction from the pointer vector. A
+    // reverse access uses the pointer in the last lane.
+    Value *NewPtr = Builder.CreateExtractElement(
+        PtrParts[Part],
+        Group->isReverse() ? Builder.getInt32(VF - 1) : Builder.getInt32(0));
+
+    // Notice current instruction could be any index. Need to adjust the address
+    // to the member of index 0.
+    //
+    // E.g.  a = A[i+1];     // Member of index 1 (Current instruction)
+    //       b = A[i];       // Member of index 0
+    // Current pointer is pointed to A[i+1], adjust it to A[i].
+    //
+    // E.g.  A[i+1] = a;     // Member of index 1
+    //       A[i]   = b;     // Member of index 0
+    //       A[i+2] = c;     // Member of index 2 (Current instruction)
+    // Current pointer is pointed to A[i+2], adjust it to A[i].
+    NewPtr = Builder.CreateGEP(NewPtr, Builder.getInt32(-Index));
 
-  // 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());
+    // Cast to the vector pointer type.
+    NewPtrs.push_back(Builder.CreateBitCast(NewPtr, PtrTy));
+  }
 
-  // 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
-  // then we know that it starts at zero.
-  Builder.SetInsertPoint(BypassBlock->getTerminator());
-  Value *StartIdx = ExtendedIdx = OldInduction ?
-    Builder.CreateZExt(OldInduction->getIncomingValueForBlock(BypassBlock),
-                       IdxTy):
-    ConstantInt::get(IdxTy, 0);
-
-  // 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());
+  setDebugLocFromInst(Builder, Instr);
+  Value *UndefVec = UndefValue::get(VecTy);
 
-  // Count holds the overall loop count (N).
-  Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
-                                   BypassBlock->getTerminator());
+  // Vectorize the interleaved load group.
+  if (LI) {
+    for (unsigned Part = 0; Part < UF; Part++) {
+      Instruction *NewLoadInstr = Builder.CreateAlignedLoad(
+          NewPtrs[Part], Group->getAlignment(), "wide.vec");
 
-  LoopBypassBlocks.push_back(BypassBlock);
+      for (unsigned i = 0; i < InterleaveFactor; i++) {
+        Instruction *Member = Group->getMember(i);
 
-  // Split the single block loop into the two loop structure described above.
-  BasicBlock *VectorPH =
-  BypassBlock->splitBasicBlock(BypassBlock->getTerminator(), "vector.ph");
-  BasicBlock *VecBody =
-  VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "vector.body");
-  BasicBlock *MiddleBlock =
-  VecBody->splitBasicBlock(VecBody->getTerminator(), "middle.block");
-  BasicBlock *ScalarPH =
-  MiddleBlock->splitBasicBlock(MiddleBlock->getTerminator(), "scalar.ph");
+        // Skip the gaps in the group.
+        if (!Member)
+          continue;
 
-  // Create and register the new vector loop.
-  Loop* Lp = new Loop();
-  Loop *ParentLoop = OrigLoop->getParentLoop();
+        Constant *StrideMask = getStridedMask(Builder, i, InterleaveFactor, VF);
+        Value *StridedVec = Builder.CreateShuffleVector(
+            NewLoadInstr, UndefVec, StrideMask, "strided.vec");
 
-  // Insert the new loop into the loop nest and register the new basic blocks
-  // before calling any utilities such as SCEV that require valid LoopInfo.
-  if (ParentLoop) {
-    ParentLoop->addChildLoop(Lp);
-    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(ScalarPH, *LI);
-    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(VectorPH, *LI);
-    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(MiddleBlock, *LI);
-  } else {
-    LI->addTopLevelLoop(Lp);
+        // If this member has different type, cast the result type.
+        if (Member->getType() != ScalarTy) {
+          VectorType *OtherVTy = VectorType::get(Member->getType(), VF);
+          StridedVec = Builder.CreateBitOrPointerCast(StridedVec, OtherVTy);
+        }
+
+        VectorParts &Entry = WidenMap.get(Member);
+        Entry[Part] =
+            Group->isReverse() ? reverseVector(StridedVec) : StridedVec;
+      }
+
+      propagateMetadata(NewLoadInstr, Instr);
+    }
+    return;
   }
-  Lp->addBasicBlockToLoop(VecBody, *LI);
 
-  // Use this IR builder to create the loop instructions (Phi, Br, Cmp)
-  // inside the loop.
-  Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstNonPHI());
+  // The sub vector type for current instruction.
+  VectorType *SubVT = VectorType::get(ScalarTy, VF);
 
-  // Generate the induction variable.
-  setDebugLocFromInst(Builder, getDebugLocFromInstOrOperands(OldInduction));
-  Induction = Builder.CreatePHI(IdxTy, 2, "index");
-  // The loop step is equal to the vectorization factor (num of SIMD elements)
-  // times the unroll factor (num of SIMD instructions).
-  Constant *Step = ConstantInt::get(IdxTy, VF * UF);
+  // Vectorize the interleaved store group.
+  for (unsigned Part = 0; Part < UF; Part++) {
+    // Collect the stored vector from each member.
+    SmallVector<Value *, 4> StoredVecs;
+    for (unsigned i = 0; i < InterleaveFactor; i++) {
+      // Interleaved store group doesn't allow a gap, so each index has a member
+      Instruction *Member = Group->getMember(i);
+      assert(Member && "Fail to get a member from an interleaved store group");
 
-  // This is the IR builder that we use to add all of the logic for bypassing
-  // the new vector loop.
-  IRBuilder<> BypassBuilder(BypassBlock->getTerminator());
-  setDebugLocFromInst(BypassBuilder,
-                      getDebugLocFromInstOrOperands(OldInduction));
+      Value *StoredVec =
+          getVectorValue(dyn_cast<StoreInst>(Member)->getValueOperand())[Part];
+      if (Group->isReverse())
+        StoredVec = reverseVector(StoredVec);
 
-  // We may need to extend the index in case there is a type mismatch.
-  // We know that the count starts at zero and does not overflow.
-  if (Count->getType() != IdxTy) {
-    // The exit count can be of pointer type. Convert it to the correct
-    // integer type.
-    if (ExitCount->getType()->isPointerTy())
-      Count = BypassBuilder.CreatePointerCast(Count, IdxTy, "ptrcnt.to.int");
-    else
-      Count = BypassBuilder.CreateZExtOrTrunc(Count, IdxTy, "cnt.cast");
-  }
-
-  // Add the start index to the loop count to get the new end index.
-  Value *IdxEnd = BypassBuilder.CreateAdd(Count, StartIdx, "end.idx");
+      // If this member has different type, cast it to an unified type.
+      if (StoredVec->getType() != SubVT)
+        StoredVec = Builder.CreateBitOrPointerCast(StoredVec, SubVT);
 
-  // Now we need to generate the expression for N - (N % VF), which is
-  // the part that the vectorized body will execute.
-  Value *R = BypassBuilder.CreateURem(Count, Step, "n.mod.vf");
-  Value *CountRoundDown = BypassBuilder.CreateSub(Count, R, "n.vec");
-  Value *IdxEndRoundDown = BypassBuilder.CreateAdd(CountRoundDown, StartIdx,
-                                                     "end.idx.rnd.down");
+      StoredVecs.push_back(StoredVec);
+    }
 
-  // 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");
+    // Concatenate all vectors into a wide vector.
+    Value *WideVec = ConcatenateVectors(Builder, StoredVecs);
 
-  BasicBlock *LastBypassBlock = BypassBlock;
+    // Interleave the elements in the wide vector.
+    Constant *IMask = getInterleavedMask(Builder, VF, InterleaveFactor);
+    Value *IVec = Builder.CreateShuffleVector(WideVec, UndefVec, IMask,
+                                              "interleaved.vec");
 
-  // 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);
-    LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
-    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
-    BranchInst::Create(ScalarPH, CheckBlock, CheckBCOverflow, OldTerm);
-    OldTerm->eraseFromParent();
-    LastBypassBlock = CheckBlock;
+    Instruction *NewStoreInstr =
+        Builder.CreateAlignedStore(IVec, NewPtrs[Part], Group->getAlignment());
+    propagateMetadata(NewStoreInstr, Instr);
   }
+}
 
-  // 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(LastBypassBlock->getTerminator());
-  if (StrideCheck) {
-    // Create a new block containing the stride check.
-    BasicBlock *CheckBlock =
-        LastBypassBlock->splitBasicBlock(FirstCheckInst, "vector.stridecheck");
-    if (ParentLoop)
-      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, *LI);
-    LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr) {
+  // Attempt to issue a wide load.
+  LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Instr);
+  StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Instr);
 
-    // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
-    // for the "few elements case".
-    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
-    BranchInst::Create(MiddleBlock, CheckBlock, Cmp, OldTerm);
-    OldTerm->eraseFromParent();
+  assert((LI || SI) && "Invalid Load/Store instruction");
 
-    Cmp = StrideCheck;
-    LastBypassBlock = CheckBlock;
-  }
+  // Try to vectorize the interleave group if this access is interleaved.
+  if (Legal->isAccessInterleaved(Instr))
+    return vectorizeInterleaveGroup(Instr);
 
-  // Generate the code that checks in runtime if arrays overlap. We put the
-  // checks into a separate block to make the more common case of few elements
-  // faster.
-  Instruction *MemRuntimeCheck;
-  std::tie(FirstCheckInst, MemRuntimeCheck) =
-      addRuntimeCheck(LastBypassBlock->getTerminator());
-  if (MemRuntimeCheck) {
-    // Create a new block containing the memory check.
-    BasicBlock *CheckBlock =
-        LastBypassBlock->splitBasicBlock(MemRuntimeCheck, "vector.memcheck");
-    if (ParentLoop)
-      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(CheckBlock, *LI);
-    LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
+  Type *ScalarDataTy = LI ? LI->getType() : SI->getValueOperand()->getType();
+  Type *DataTy = VectorType::get(ScalarDataTy, VF);
+  Value *Ptr = LI ? LI->getPointerOperand() : SI->getPointerOperand();
+  unsigned Alignment = LI ? LI->getAlignment() : SI->getAlignment();
+  // An alignment of 0 means target abi alignment. We need to use the scalar's
+  // target abi alignment in such a case.
+  const DataLayout &DL = Instr->getModule()->getDataLayout();
+  if (!Alignment)
+    Alignment = DL.getABITypeAlignment(ScalarDataTy);
+  unsigned AddressSpace = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
+  unsigned ScalarAllocatedSize = DL.getTypeAllocSize(ScalarDataTy);
+  unsigned VectorElementSize = DL.getTypeStoreSize(DataTy) / VF;
 
-    // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
-    // for the "few elements case".
-    Instruction *OldTerm = LastBypassBlock->getTerminator();
-    BranchInst::Create(MiddleBlock, CheckBlock, Cmp, OldTerm);
-    OldTerm->eraseFromParent();
+  if (SI && Legal->blockNeedsPredication(SI->getParent()) &&
+      !Legal->isMaskRequired(SI))
+    return scalarizeInstruction(Instr, true);
 
-    Cmp = MemRuntimeCheck;
-    LastBypassBlock = CheckBlock;
-  }
+  if (ScalarAllocatedSize != VectorElementSize)
+    return scalarizeInstruction(Instr);
 
-  LastBypassBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
-  BranchInst::Create(MiddleBlock, VectorPH, Cmp,
-                     LastBypassBlock);
+  // If the pointer is loop invariant or if it is non-consecutive,
+  // scalarize the load.
+  int ConsecutiveStride = Legal->isConsecutivePtr(Ptr);
+  bool Reverse = ConsecutiveStride < 0;
+  bool UniformLoad = LI && Legal->isUniform(Ptr);
+  if (!ConsecutiveStride || UniformLoad)
+    return scalarizeInstruction(Instr);
 
-  // We are going to resume the execution of the scalar loop.
-  // Go over all of the induction variables that we found and fix the
-  // PHIs that are left in the scalar version of the loop.
-  // The starting values of PHI nodes depend on the counter of the last
-  // iteration in the vectorized loop.
-  // If we come from a bypass edge then we need to start from the original
-  // start value.
+  Constant *Zero = Builder.getInt32(0);
+  VectorParts &Entry = WidenMap.get(Instr);
 
-  // This variable saves the new starting index for the scalar loop.
-  PHINode *ResumeIndex = nullptr;
-  LoopVectorizationLegality::InductionList::iterator I, E;
-  LoopVectorizationLegality::InductionList *List = Legal->getInductionVars();
-  // Set builder to point to last bypass block.
-  BypassBuilder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks.back()->getTerminator());
-  for (I = List->begin(), E = List->end(); I != E; ++I) {
-    PHINode *OrigPhi = I->first;
-    LoopVectorizationLegality::InductionInfo II = I->second;
+  // Handle consecutive loads/stores.
+  GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
+  if (Gep && Legal->isInductionVariable(Gep->getPointerOperand())) {
+    setDebugLocFromInst(Builder, Gep);
+    Value *PtrOperand = Gep->getPointerOperand();
+    Value *FirstBasePtr = getVectorValue(PtrOperand)[0];
+    FirstBasePtr = Builder.CreateExtractElement(FirstBasePtr, Zero);
 
-    Type *ResumeValTy = (OrigPhi == OldInduction) ? IdxTy : OrigPhi->getType();
-    PHINode *ResumeVal = PHINode::Create(ResumeValTy, 2, "resume.val",
-                                         MiddleBlock->getTerminator());
-    // We might have extended the type of the induction variable but we need a
-    // truncated version for the scalar loop.
-    PHINode *TruncResumeVal = (OrigPhi == OldInduction) ?
-      PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "trunc.resume.val",
-                      MiddleBlock->getTerminator()) : nullptr;
+    // Create the new GEP with the new induction variable.
+    GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
+    Gep2->setOperand(0, FirstBasePtr);
+    Gep2->setName("gep.indvar.base");
+    Ptr = Builder.Insert(Gep2);
+  } else if (Gep) {
+    setDebugLocFromInst(Builder, Gep);
+    assert(SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getPointerOperand()),
+                               OrigLoop) && "Base ptr must be invariant");
 
-    // 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);
+    // The last index does not have to be the induction. It can be
+    // consecutive and be a function of the index. For example A[I+1];
+    unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
+    unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(Gep);
+    // Create the new GEP with the new induction variable.
+    GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
 
-    PHINode *BCTruncResumeVal = nullptr;
-    if (OrigPhi == OldInduction) {
-      BCTruncResumeVal =
-          PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "bc.trunc.resume.val",
-                          ScalarPH->getTerminator());
-      BCTruncResumeVal->addIncoming(TruncResumeVal, MiddleBlock);
-    }
+    for (unsigned i = 0; i < NumOperands; ++i) {
+      Value *GepOperand = Gep->getOperand(i);
+      Instruction *GepOperandInst = dyn_cast<Instruction>(GepOperand);
 
-    Value *EndValue = nullptr;
-    switch (II.IK) {
-    case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
-      llvm_unreachable("Unknown induction");
-    case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
-      // Handle the integer induction counter.
-      assert(OrigPhi->getType()->isIntegerTy() && "Invalid type");
+      // Update last index or loop invariant instruction anchored in loop.
+      if (i == InductionOperand ||
+          (GepOperandInst && OrigLoop->contains(GepOperandInst))) {
+        assert((i == InductionOperand ||
+               SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(GepOperandInst), OrigLoop)) &&
+               "Must be last index or loop invariant");
 
-      // We have the canonical induction variable.
-      if (OrigPhi == OldInduction) {
-        // Create a truncated version of the resume value for the scalar loop,
-        // we might have promoted the type to a larger width.
-        EndValue =
-          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 = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
-          TruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
-        TruncResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
+        VectorParts &GEPParts = getVectorValue(GepOperand);
+        Value *Index = GEPParts[0];
+        Index = Builder.CreateExtractElement(Index, Zero);
+        Gep2->setOperand(i, Index);
+        Gep2->setName("gep.indvar.idx");
+      }
+    }
+    Ptr = Builder.Insert(Gep2);
+  } else {
+    // Use the induction element ptr.
+    assert(isa<PHINode>(Ptr) && "Invalid induction ptr");
+    setDebugLocFromInst(Builder, Ptr);
+    VectorParts &PtrVal = getVectorValue(Ptr);
+    Ptr = Builder.CreateExtractElement(PtrVal[0], Zero);
+  }
 
-        BCTruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+  VectorParts Mask = createBlockInMask(Instr->getParent());
+  // Handle Stores:
+  if (SI) {
+    assert(!Legal->isUniform(SI->getPointerOperand()) &&
+           "We do not allow storing to uniform addresses");
+    setDebugLocFromInst(Builder, SI);
+    // We don't want to update the value in the map as it might be used in
+    // another expression. So don't use a reference type for "StoredVal".
+    VectorParts StoredVal = getVectorValue(SI->getValueOperand());
+    
+    for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+      // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
+      Value *PartPtr =
+          Builder.CreateGEP(nullptr, Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
 
-        // We know what the end value is.
-        EndValue = IdxEndRoundDown;
-        // We also know which PHI node holds it.
-        ResumeIndex = ResumeVal;
-        break;
+      if (Reverse) {
+        // If we store to reverse consecutive memory locations, then we need
+        // to reverse the order of elements in the stored value.
+        StoredVal[Part] = reverseVector(StoredVal[Part]);
+        // If the address is consecutive but reversed, then the
+        // wide store needs to start at the last vector element.
+        PartPtr = Builder.CreateGEP(nullptr, Ptr, Builder.getInt32(-Part * VF));
+        PartPtr = Builder.CreateGEP(nullptr, PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
+        Mask[Part] = reverseVector(Mask[Part]);
       }
 
-      // Not the canonical induction variable - add the vector loop count to the
-      // start value.
-      Value *CRD = BypassBuilder.CreateSExtOrTrunc(CountRoundDown,
-                                                   II.StartValue->getType(),
-                                                   "cast.crd");
-      EndValue = II.transform(BypassBuilder, CRD);
-      EndValue->setName("ind.end");
-      break;
-    }
-    case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction: {
-      EndValue = II.transform(BypassBuilder, CountRoundDown);
-      EndValue->setName("ptr.ind.end");
-      break;
-    }
-    }// end of case
+      Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
+                                            DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
 
-    // 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 = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
-      if (OrigPhi == OldInduction)
-        ResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
-      else
-        ResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
+      Instruction *NewSI;
+      if (Legal->isMaskRequired(SI))
+        NewSI = Builder.CreateMaskedStore(StoredVal[Part], VecPtr, Alignment,
+                                          Mask[Part]);
+      else 
+        NewSI = Builder.CreateAlignedStore(StoredVal[Part], VecPtr, Alignment);
+      propagateMetadata(NewSI, SI);
     }
-    ResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
+    return;
+  }
 
-    // Fix the scalar body counter (PHI node).
-    unsigned BlockIdx = OrigPhi->getBasicBlockIndex(ScalarPH);
+  // Handle loads.
+  assert(LI && "Must have a load instruction");
+  setDebugLocFromInst(Builder, LI);
+  for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+    // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
+    Value *PartPtr =
+        Builder.CreateGEP(nullptr, Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
 
-    // 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 (Reverse) {
+      // If the address is consecutive but reversed, then the
+      // wide load needs to start at the last vector element.
+      PartPtr = Builder.CreateGEP(nullptr, Ptr, Builder.getInt32(-Part * VF));
+      PartPtr = Builder.CreateGEP(nullptr, PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
+      Mask[Part] = reverseVector(Mask[Part]);
     }
-  }
 
-  // If we are generating a new induction variable then we also need to
-  // generate the code that calculates the exit value. This value is not
-  // simply the end of the counter because we may skip the vectorized body
-  // in case of a runtime check.
-  if (!OldInduction){
-    assert(!ResumeIndex && "Unexpected resume value found");
-    ResumeIndex = PHINode::Create(IdxTy, 2, "new.indc.resume.val",
-                                  MiddleBlock->getTerminator());
-    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
-      ResumeIndex->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
-    ResumeIndex->addIncoming(IdxEndRoundDown, VecBody);
+    Instruction* NewLI;
+    Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr,
+                                          DataTy->getPointerTo(AddressSpace));
+    if (Legal->isMaskRequired(LI))
+      NewLI = Builder.CreateMaskedLoad(VecPtr, Alignment, Mask[Part],
+                                       UndefValue::get(DataTy),
+                                       "wide.masked.load");
+    else
+      NewLI = Builder.CreateAlignedLoad(VecPtr, Alignment, "wide.load");
+    propagateMetadata(NewLI, LI);
+    Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(NewLI) :  NewLI;
   }
+}
 
-  // Make sure that we found the index where scalar loop needs to continue.
-  assert(ResumeIndex && ResumeIndex->getType()->isIntegerTy() &&
-         "Invalid resume Index");
-
-  // Add a check in the middle block to see if we have completed
-  // all of the iterations in the first vector loop.
-  // If (N - N%VF) == N, then we *don't* need to run the remainder.
-  Value *CmpN = CmpInst::Create(Instruction::ICmp, CmpInst::ICMP_EQ, IdxEnd,
-                                ResumeIndex, "cmp.n",
-                                MiddleBlock->getTerminator());
-
-  BranchInst::Create(ExitBlock, ScalarPH, CmpN, MiddleBlock->getTerminator());
-  // Remove the old terminator.
-  MiddleBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
-
-  // Create i+1 and fill the PHINode.
-  Value *NextIdx = Builder.CreateAdd(Induction, Step, "index.next");
-  Induction->addIncoming(StartIdx, VectorPH);
-  Induction->addIncoming(NextIdx, VecBody);
-  // Create the compare.
-  Value *ICmp = Builder.CreateICmpEQ(NextIdx, IdxEndRoundDown);
-  Builder.CreateCondBr(ICmp, MiddleBlock, VecBody);
+void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr, bool IfPredicateStore) {
+  assert(!Instr->getType()->isAggregateType() && "Can't handle vectors");
+  // Holds vector parameters or scalars, in case of uniform vals.
+  SmallVector<VectorParts, 4> Params;
 
-  // Now we have two terminators. Remove the old one from the block.
-  VecBody->getTerminator()->eraseFromParent();
+  setDebugLocFromInst(Builder, Instr);
 
-  // Get ready to start creating new instructions into the vectorized body.
-  Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstInsertionPt());
+  // Find all of the vectorized parameters.
+  for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
+    Value *SrcOp = Instr->getOperand(op);
 
-  // Save the state.
-  LoopVectorPreHeader = VectorPH;
-  LoopScalarPreHeader = ScalarPH;
-  LoopMiddleBlock = MiddleBlock;
-  LoopExitBlock = ExitBlock;
-  LoopVectorBody.push_back(VecBody);
-  LoopScalarBody = OldBasicBlock;
+    // If we are accessing the old induction variable, use the new one.
+    if (SrcOp == OldInduction) {
+      Params.push_back(getVectorValue(SrcOp));
+      continue;
+    }
 
-  LoopVectorizeHints Hints(Lp, true);
-  Hints.setAlreadyVectorized();
-}
+    // Try using previously calculated values.
+    Instruction *SrcInst = dyn_cast<Instruction>(SrcOp);
 
-/// This function returns the identity element (or neutral element) for
-/// the operation K.
-Constant*
-LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp) {
-  switch (K) {
-  case RK_IntegerXor:
-  case RK_IntegerAdd:
-  case RK_IntegerOr:
-    // Adding, Xoring, Oring zero to a number does not change it.
-    return ConstantInt::get(Tp, 0);
-  case RK_IntegerMult:
-    // Multiplying a number by 1 does not change it.
-    return ConstantInt::get(Tp, 1);
-  case RK_IntegerAnd:
-    // AND-ing a number with an all-1 value does not change it.
-    return ConstantInt::get(Tp, -1, true);
-  case  RK_FloatMult:
-    // Multiplying a number by 1 does not change it.
-    return ConstantFP::get(Tp, 1.0L);
-  case  RK_FloatAdd:
-    // Adding zero to a number does not change it.
-    return ConstantFP::get(Tp, 0.0L);
-  default:
-    llvm_unreachable("Unknown reduction kind");
+    // If the src is an instruction that appeared earlier in the basic block,
+    // then it should already be vectorized.
+    if (SrcInst && OrigLoop->contains(SrcInst)) {
+      assert(WidenMap.has(SrcInst) && "Source operand is unavailable");
+      // The parameter is a vector value from earlier.
+      Params.push_back(WidenMap.get(SrcInst));
+    } else {
+      // The parameter is a scalar from outside the loop. Maybe even a constant.
+      VectorParts Scalars;
+      Scalars.append(UF, SrcOp);
+      Params.push_back(Scalars);
+    }
   }
-}
 
-/// This function translates the reduction kind to an LLVM binary operator.
-static unsigned
-getReductionBinOp(LoopVectorizationLegality::ReductionKind Kind) {
-  switch (Kind) {
-    case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerAdd:
-      return Instruction::Add;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMult:
-      return Instruction::Mul;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerOr:
-      return Instruction::Or;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerAnd:
-      return Instruction::And;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerXor:
-      return Instruction::Xor;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_FloatMult:
-      return Instruction::FMul;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_FloatAdd:
-      return Instruction::FAdd;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMinMax:
-      return Instruction::ICmp;
-    case LoopVectorizationLegality::RK_FloatMinMax:
-      return Instruction::FCmp;
-    default:
-      llvm_unreachable("Unknown reduction operation");
-  }
-}
+  assert(Params.size() == Instr->getNumOperands() &&
+         "Invalid number of operands");
 
-Value *createMinMaxOp(IRBuilder<> &Builder,
-                      LoopVectorizationLegality::MinMaxReductionKind RK,
-                      Value *Left,
-                      Value *Right) {
-  CmpInst::Predicate P = CmpInst::ICMP_NE;
-  switch (RK) {
-  default:
-    llvm_unreachable("Unknown min/max reduction kind");
-  case LoopVectorizationLegality::MRK_UIntMin:
-    P = CmpInst::ICMP_ULT;
-    break;
-  case LoopVectorizationLegality::MRK_UIntMax:
-    P = CmpInst::ICMP_UGT;
-    break;
-  case LoopVectorizationLegality::MRK_SIntMin:
-    P = CmpInst::ICMP_SLT;
-    break;
-  case LoopVectorizationLegality::MRK_SIntMax:
-    P = CmpInst::ICMP_SGT;
-    break;
-  case LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMin:
-    P = CmpInst::FCMP_OLT;
-    break;
-  case LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMax:
-    P = CmpInst::FCMP_OGT;
-    break;
-  }
-
-  Value *Cmp;
-  if (RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMin ||
-      RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMax)
-    Cmp = Builder.CreateFCmp(P, Left, Right, "rdx.minmax.cmp");
-  else
-    Cmp = Builder.CreateICmp(P, Left, Right, "rdx.minmax.cmp");
+  // Does this instruction return a value ?
+  bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
 
-  Value *Select = Builder.CreateSelect(Cmp, Left, Right, "rdx.minmax.select");
-  return Select;
-}
+  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);
 
-namespace {
-struct CSEDenseMapInfo {
-  static bool canHandle(Instruction *I) {
-    return isa<InsertElementInst>(I) || isa<ExtractElementInst>(I) ||
-           isa<ShuffleVectorInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I);
-  }
-  static inline Instruction *getEmptyKey() {
-    return DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey();
-  }
-  static inline Instruction *getTombstoneKey() {
-    return DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
-  }
-  static unsigned getHashValue(Instruction *I) {
-    assert(canHandle(I) && "Unknown instruction!");
-    return hash_combine(I->getOpcode(), hash_combine_range(I->value_op_begin(),
-                                                           I->value_op_end()));
-  }
-  static bool isEqual(Instruction *LHS, Instruction *RHS) {
-    if (LHS == getEmptyKey() || RHS == getEmptyKey() ||
-        LHS == getTombstoneKey() || RHS == getTombstoneKey())
-      return LHS == RHS;
-    return LHS->isIdenticalTo(RHS);
-  }
-};
-}
+  Instruction *InsertPt = Builder.GetInsertPoint();
+  BasicBlock *IfBlock = Builder.GetInsertBlock();
+  BasicBlock *CondBlock = nullptr;
 
-/// \brief Check whether this block is a predicated block.
-/// Due to if predication of stores we might create a sequence of "if(pred) a[i]
-/// = ...;  " blocks. We start with one vectorized basic block. For every
-/// conditional block we split this vectorized block. Therefore, every second
-/// block will be a predicated one.
-static bool isPredicatedBlock(unsigned BlockNum) {
-  return BlockNum % 2;
-}
+  VectorParts Cond;
+  Loop *VectorLp = nullptr;
+  if (IfPredicateStore) {
+    assert(Instr->getParent()->getSinglePredecessor() &&
+           "Only support single predecessor blocks");
+    Cond = createEdgeMask(Instr->getParent()->getSinglePredecessor(),
+                          Instr->getParent());
+    VectorLp = LI->getLoopFor(IfBlock);
+    assert(VectorLp && "Must have a loop for this block");
+  }
 
-///\brief Perform cse of induction variable instructions.
-static void cse(SmallVector<BasicBlock *, 4> &BBs) {
-  // Perform simple cse.
-  SmallDenseMap<Instruction *, Instruction *, 4, CSEDenseMapInfo> CSEMap;
-  for (unsigned i = 0, e = BBs.size(); i != e; ++i) {
-    BasicBlock *BB = BBs[i];
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
-      Instruction *In = I++;
+  // For each vector unroll 'part':
+  for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+    // For each scalar that we create:
+    for (unsigned Width = 0; Width < VF; ++Width) {
 
-      if (!CSEDenseMapInfo::canHandle(In))
-        continue;
+      // Start if-block.
+      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));
+        CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
+        LoopVectorBody.push_back(CondBlock);
+        VectorLp->addBasicBlockToLoop(CondBlock, *LI);
+        // Update Builder with newly created basic block.
+        Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+      }
 
-      // Check if we can replace this instruction with any of the
-      // visited instructions.
-      if (Instruction *V = CSEMap.lookup(In)) {
-        In->replaceAllUsesWith(V);
-        In->eraseFromParent();
-        continue;
+      Instruction *Cloned = Instr->clone();
+      if (!IsVoidRetTy)
+        Cloned->setName(Instr->getName() + ".cloned");
+      // Replace the operands of the cloned instructions with extracted scalars.
+      for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
+        Value *Op = Params[op][Part];
+        // Param is a vector. Need to extract the right lane.
+        if (Op->getType()->isVectorTy())
+          Op = Builder.CreateExtractElement(Op, Builder.getInt32(Width));
+        Cloned->setOperand(op, Op);
       }
-      // Ignore instructions in conditional blocks. We create "if (pred) a[i] =
-      // ...;" blocks for predicated stores. Every second block is a predicated
-      // block.
-      if (isPredicatedBlock(i))
-        continue;
 
-      CSEMap[In] = In;
+      // Place the cloned scalar in the new loop.
+      Builder.Insert(Cloned);
+
+      // If the original scalar returns a value we need to place it in a vector
+      // so that future users will be able to use it.
+      if (!IsVoidRetTy)
+        VecResults[Part] = Builder.CreateInsertElement(VecResults[Part], Cloned,
+                                                       Builder.getInt32(Width));
+      // End if-block.
+      if (IfPredicateStore) {
+         BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
+         LoopVectorBody.push_back(NewIfBlock);
+         VectorLp->addBasicBlockToLoop(NewIfBlock, *LI);
+         Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
+         ReplaceInstWithInst(IfBlock->getTerminator(),
+                             BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp));
+         IfBlock = NewIfBlock;
+      }
     }
   }
 }
 
-/// \brief Adds a 'fast' flag to floating point operations.
-static Value *addFastMathFlag(Value *V) {
-  if (isa<FPMathOperator>(V)){
-    FastMathFlags Flags;
-    Flags.setUnsafeAlgebra();
-    cast<Instruction>(V)->setFastMathFlags(Flags);
-  }
-  return V;
+static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
+                                 Instruction *Loc) {
+  if (FirstInst)
+    return FirstInst;
+  if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+    return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : nullptr;
+  return nullptr;
 }
 
-void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
-  //===------------------------------------------------===//
-  //
-  // Notice: any optimization or new instruction that go
-  // into the code below should be also be implemented in
-  // the cost-model.
-  //
-  //===------------------------------------------------===//
-  Constant *Zero = Builder.getInt32(0);
+std::pair<Instruction *, Instruction *>
+InnerLoopVectorizer::addStrideCheck(Instruction *Loc) {
+  Instruction *tnullptr = nullptr;
+  if (!Legal->mustCheckStrides())
+    return std::pair<Instruction *, Instruction *>(tnullptr, tnullptr);
 
-  // In order to support reduction variables we need to be able to vectorize
-  // Phi nodes. Phi nodes have cycles, so we need to vectorize them in two
-  // stages. First, we create a new vector PHI node with no incoming edges.
-  // We use this value when we vectorize all of the instructions that use the
-  // PHI. Next, after all of the instructions in the block are complete we
-  // add the new incoming edges to the PHI. At this point all of the
-  // instructions in the basic block are vectorized, so we can use them to
-  // construct the PHI.
-  PhiVector RdxPHIsToFix;
+  IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
 
-  // Scan the loop in a topological order to ensure that defs are vectorized
-  // before users.
-  LoopBlocksDFS DFS(OrigLoop);
-  DFS.perform(LI);
+  // Emit checks.
+  Value *Check = nullptr;
+  Instruction *FirstInst = nullptr;
+  for (SmallPtrSet<Value *, 8>::iterator SI = Legal->strides_begin(),
+                                         SE = Legal->strides_end();
+       SI != SE; ++SI) {
+    Value *Ptr = stripIntegerCast(*SI);
+    Value *C = ChkBuilder.CreateICmpNE(Ptr, ConstantInt::get(Ptr->getType(), 1),
+                                       "stride.chk");
+    // Store the first instruction we create.
+    FirstInst = getFirstInst(FirstInst, C, Loc);
+    if (Check)
+      Check = ChkBuilder.CreateOr(Check, C);
+    else
+      Check = C;
+  }
 
-  // Vectorize all of the blocks in the original loop.
-  for (LoopBlocksDFS::RPOIterator bb = DFS.beginRPO(),
-       be = DFS.endRPO(); bb != be; ++bb)
-    vectorizeBlockInLoop(*bb, &RdxPHIsToFix);
+  // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
+  // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
+  // the block.
+  LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
+  Instruction *TheCheck =
+      BinaryOperator::CreateAnd(Check, ConstantInt::getTrue(Ctx));
+  ChkBuilder.Insert(TheCheck, "stride.not.one");
+  FirstInst = getFirstInst(FirstInst, TheCheck, Loc);
 
-  // At this point every instruction in the original loop is widened to
-  // a vector form. We are almost done. Now, we need to fix the PHI nodes
-  // that we vectorized. The PHI nodes are currently empty because we did
-  // not want to introduce cycles. Notice that the remaining PHI nodes
-  // that we need to fix are reduction variables.
+  return std::make_pair(FirstInst, TheCheck);
+}
 
-  // Create the 'reduced' values for each of the induction vars.
-  // The reduced values are the vector values that we scalarize and combine
-  // after the loop is finished.
-  for (PhiVector::iterator it = RdxPHIsToFix.begin(), e = RdxPHIsToFix.end();
-       it != e; ++it) {
-    PHINode *RdxPhi = *it;
-    assert(RdxPhi && "Unable to recover vectorized PHI");
+void InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop() {
+  /*
+   In this function we generate a new loop. The new loop will contain
+   the vectorized instructions while the old loop will continue to run the
+   scalar remainder.
 
-    // Find the reduction variable descriptor.
-    assert(Legal->getReductionVars()->count(RdxPhi) &&
-           "Unable to find the reduction variable");
-    LoopVectorizationLegality::ReductionDescriptor RdxDesc =
-    (*Legal->getReductionVars())[RdxPhi];
+       [ ] <-- 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
+   |   [ ] \
+   |   [ ]_|   <-- old scalar loop to handle remainder.
+    \   |
+     \  v
+      >[ ]     <-- exit block.
+   ...
+   */
 
-    setDebugLocFromInst(Builder, RdxDesc.StartValue);
+  BasicBlock *OldBasicBlock = OrigLoop->getHeader();
+  BasicBlock *VectorPH = OrigLoop->getLoopPreheader();
+  BasicBlock *ExitBlock = OrigLoop->getExitBlock();
+  assert(VectorPH && "Invalid loop structure");
+  assert(ExitBlock && "Must have an exit block");
 
-    // We need to generate a reduction vector from the incoming scalar.
-    // 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[1]->getTerminator());
+  // Some loops have a single integer induction variable, while other loops
+  // don't. One example is c++ iterators that often have multiple pointer
+  // induction variables. In the code below we also support a case where we
+  // don't have a single induction variable.
+  OldInduction = Legal->getInduction();
+  Type *IdxTy = Legal->getWidestInductionType();
 
-    // This is the vector-clone of the value that leaves the loop.
-    VectorParts &VectorExit = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
-    Type *VecTy = VectorExit[0]->getType();
+  // Find the loop boundaries.
+  const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(OrigLoop);
+  assert(ExitCount != SE->getCouldNotCompute() && "Invalid loop count");
 
-    // Find the reduction identity variable. Zero for addition, or, xor,
-    // one for multiplication, -1 for And.
-    Value *Identity;
-    Value *VectorStart;
-    if (RdxDesc.Kind == LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMinMax ||
-        RdxDesc.Kind == LoopVectorizationLegality::RK_FloatMinMax) {
-      // MinMax reduction have the start value as their identify.
-      if (VF == 1) {
-        VectorStart = Identity = RdxDesc.StartValue;
-      } else {
-        VectorStart = Identity = Builder.CreateVectorSplat(VF,
-                                                           RdxDesc.StartValue,
-                                                           "minmax.ident");
-      }
-    } else {
-      // Handle other reduction kinds:
-      Constant *Iden =
-      LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(RdxDesc.Kind,
-                                                      VecTy->getScalarType());
-      if (VF == 1) {
-        Identity = Iden;
-        // This vector is the Identity vector where the first element is the
-        // incoming scalar reduction.
-        VectorStart = RdxDesc.StartValue;
-      } else {
-        Identity = ConstantVector::getSplat(VF, Iden);
+  // The exit count might have the type of i64 while the phi is i32. This can
+  // happen if we have an induction variable that is sign extended before the
+  // compare. The only way that we get a backedge taken count is that the
+  // induction variable was signed and as such will not overflow. In such a case
+  // truncation is legal.
+  if (ExitCount->getType()->getPrimitiveSizeInBits() >
+      IdxTy->getPrimitiveSizeInBits())
+    ExitCount = SE->getTruncateOrNoop(ExitCount, IdxTy);
 
-        // This vector is the Identity vector where the first element is the
-        // incoming scalar reduction.
-        VectorStart = Builder.CreateInsertElement(Identity,
-                                                  RdxDesc.StartValue, Zero);
-      }
-    }
+  const SCEV *BackedgeTakeCount = SE->getNoopOrZeroExtend(ExitCount, IdxTy);
+  // Get the total trip count from the count by adding 1.
+  ExitCount = SE->getAddExpr(BackedgeTakeCount,
+                             SE->getConstant(BackedgeTakeCount->getType(), 1));
 
-    // Fix the vector-loop phi.
+  const DataLayout &DL = OldBasicBlock->getModule()->getDataLayout();
 
-    // Reductions do not have to start at zero. They can start with
-    // any loop invariant values.
-    VectorParts &VecRdxPhi = WidenMap.get(RdxPhi);
-    BasicBlock *Latch = OrigLoop->getLoopLatch();
-    Value *LoopVal = RdxPhi->getIncomingValueForBlock(Latch);
-    VectorParts &Val = getVectorValue(LoopVal);
-    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-      // Make sure to add the reduction stat value only to the
-      // first unroll part.
-      Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
-      cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(StartVal,
-                                                  LoopVectorPreHeader);
-      cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(Val[part],
-                                                  LoopVectorBody.back());
-    }
+  // 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, DL, "induction");
 
-    // Before each round, move the insertion point right between
-    // the PHIs and the values we are going to write.
-    // This allows us to write both PHINodes and the extractelement
-    // instructions.
-    Builder.SetInsertPoint(LoopMiddleBlock->getFirstInsertionPt());
+  // 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(),
+                        VectorPH->getTerminator());
+  if (BackedgeCount->getType()->isPointerTy())
+    BackedgeCount = CastInst::CreatePointerCast(BackedgeCount, IdxTy,
+                                                "backedge.ptrcnt.to.int",
+                                                VectorPH->getTerminator());
+  Instruction *CheckBCOverflow =
+      CmpInst::Create(Instruction::ICmp, CmpInst::ICMP_EQ, BackedgeCount,
+                      Constant::getAllOnesValue(BackedgeCount->getType()),
+                      "backedge.overflow", VectorPH->getTerminator());
 
-    VectorParts RdxParts;
-    setDebugLocFromInst(Builder, RdxDesc.LoopExitInstr);
-    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-      // This PHINode contains the vectorized reduction variable, or
-      // the initial value vector, if we bypass the vector loop.
-      VectorParts &RdxExitVal = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
-      PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, 2, "rdx.vec.exit.phi");
-      Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
-      for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
-        NewPhi->addIncoming(StartVal, LoopBypassBlocks[I]);
-      NewPhi->addIncoming(RdxExitVal[part],
-                          LoopVectorBody.back());
-      RdxParts.push_back(NewPhi);
-    }
+  // 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
+  // then we know that it starts at zero.
+  Builder.SetInsertPoint(VectorPH->getTerminator());
+  Value *StartIdx = ExtendedIdx =
+      OldInduction
+          ? Builder.CreateZExt(OldInduction->getIncomingValueForBlock(VectorPH),
+                               IdxTy)
+          : ConstantInt::get(IdxTy, 0);
 
-    // Reduce all of the unrolled parts into a single vector.
-    Value *ReducedPartRdx = RdxParts[0];
-    unsigned Op = getReductionBinOp(RdxDesc.Kind);
-    setDebugLocFromInst(Builder, ReducedPartRdx);
-    for (unsigned part = 1; part < UF; ++part) {
-      if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
-        // Floating point operations had to be 'fast' to enable the reduction.
-        ReducedPartRdx = addFastMathFlag(
-            Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op, RdxParts[part],
-                                ReducedPartRdx, "bin.rdx"));
-      else
-        ReducedPartRdx = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind,
-                                        ReducedPartRdx, RdxParts[part]);
-    }
+  // Count holds the overall loop count (N).
+  Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
+                                   VectorPH->getTerminator());
 
-    if (VF > 1) {
-      // VF is a power of 2 so we can emit the reduction using log2(VF) shuffles
-      // and vector ops, reducing the set of values being computed by half each
-      // round.
-      assert(isPowerOf2_32(VF) &&
-             "Reduction emission only supported for pow2 vectors!");
-      Value *TmpVec = ReducedPartRdx;
-      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)
-          ShuffleMask[j] = Builder.getInt32(i/2 + j);
+  LoopBypassBlocks.push_back(VectorPH);
 
-        // Fill the rest of the mask with undef.
-        std::fill(&ShuffleMask[i/2], ShuffleMask.end(),
-                  UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
+  // Split the single block loop into the two loop structure described above.
+  BasicBlock *VecBody =
+      VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "vector.body");
+  BasicBlock *MiddleBlock =
+  VecBody->splitBasicBlock(VecBody->getTerminator(), "middle.block");
+  BasicBlock *ScalarPH =
+  MiddleBlock->splitBasicBlock(MiddleBlock->getTerminator(), "scalar.ph");
 
-        Value *Shuf =
-        Builder.CreateShuffleVector(TmpVec,
-                                    UndefValue::get(TmpVec->getType()),
-                                    ConstantVector::get(ShuffleMask),
-                                    "rdx.shuf");
+  // Create and register the new vector loop.
+  Loop* Lp = new Loop();
+  Loop *ParentLoop = OrigLoop->getParentLoop();
 
-        if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
-          // Floating point operations had to be 'fast' to enable the reduction.
-          TmpVec = addFastMathFlag(Builder.CreateBinOp(
-              (Instruction::BinaryOps)Op, TmpVec, Shuf, "bin.rdx"));
-        else
-          TmpVec = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind, TmpVec, Shuf);
-      }
+  // Insert the new loop into the loop nest and register the new basic blocks
+  // before calling any utilities such as SCEV that require valid LoopInfo.
+  if (ParentLoop) {
+    ParentLoop->addChildLoop(Lp);
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(ScalarPH, *LI);
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(MiddleBlock, *LI);
+  } else {
+    LI->addTopLevelLoop(Lp);
+  }
+  Lp->addBasicBlockToLoop(VecBody, *LI);
 
-      // The result is in the first element of the vector.
-      ReducedPartRdx = Builder.CreateExtractElement(TmpVec,
-                                                    Builder.getInt32(0));
-    }
+  // Use this IR builder to create the loop instructions (Phi, Br, Cmp)
+  // inside the loop.
+  Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstNonPHI());
 
-    // 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);
+  // Generate the induction variable.
+  setDebugLocFromInst(Builder, getDebugLocFromInstOrOperands(OldInduction));
+  Induction = Builder.CreatePHI(IdxTy, 2, "index");
+  // The loop step is equal to the vectorization factor (num of SIMD elements)
+  // times the unroll factor (num of SIMD instructions).
+  Constant *Step = ConstantInt::get(IdxTy, VF * UF);
 
-    // 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
-    // PHI nodes in the exit blocks.
-    for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
-         LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
-      PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
-      if (!LCSSAPhi) break;
+  // Generate code to check that the loop's trip count that we computed by
+  // adding one to the backedge-taken count will not overflow.
+  BasicBlock *NewVectorPH =
+      VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "overflow.checked");
+  if (ParentLoop)
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewVectorPH, *LI);
+  ReplaceInstWithInst(
+      VectorPH->getTerminator(),
+      BranchInst::Create(ScalarPH, NewVectorPH, CheckBCOverflow));
+  VectorPH = NewVectorPH;
 
-      // All PHINodes need to have a single entry edge, or two if
-      // we already fixed them.
-      assert(LCSSAPhi->getNumIncomingValues() < 3 && "Invalid LCSSA PHI");
+  // This is the IR builder that we use to add all of the logic for bypassing
+  // the new vector loop.
+  IRBuilder<> BypassBuilder(VectorPH->getTerminator());
+  setDebugLocFromInst(BypassBuilder,
+                      getDebugLocFromInstOrOperands(OldInduction));
 
-      // We found our reduction value exit-PHI. Update it with the
-      // incoming bypass edge.
-      if (LCSSAPhi->getIncomingValue(0) == RdxDesc.LoopExitInstr) {
-        // Add an edge coming from the bypass.
-        LCSSAPhi->addIncoming(ReducedPartRdx, LoopMiddleBlock);
-        break;
-      }
-    }// end of the LCSSA phi scan.
-
-    // Fix the scalar loop reduction variable with the incoming reduction sum
-    // from the vector body and from the backedge value.
-    int IncomingEdgeBlockIdx =
-    (RdxPhi)->getBasicBlockIndex(OrigLoop->getLoopLatch());
-    assert(IncomingEdgeBlockIdx >= 0 && "Invalid block index");
-    // Pick the other block.
-    int SelfEdgeBlockIdx = (IncomingEdgeBlockIdx ? 0 : 1);
-    (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, BCBlockPhi);
-    (RdxPhi)->setIncomingValue(IncomingEdgeBlockIdx, RdxDesc.LoopExitInstr);
-  }// end of for each redux variable.
-
-  fixLCSSAPHIs();
-
-  // Remove redundant induction instructions.
-  cse(LoopVectorBody);
-}
-
-void InnerLoopVectorizer::fixLCSSAPHIs() {
-  for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
-       LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
-    PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
-    if (!LCSSAPhi) break;
-    if (LCSSAPhi->getNumIncomingValues() == 1)
-      LCSSAPhi->addIncoming(UndefValue::get(LCSSAPhi->getType()),
-                            LoopMiddleBlock);
+  // We may need to extend the index in case there is a type mismatch.
+  // We know that the count starts at zero and does not overflow.
+  if (Count->getType() != IdxTy) {
+    // The exit count can be of pointer type. Convert it to the correct
+    // integer type.
+    if (ExitCount->getType()->isPointerTy())
+      Count = BypassBuilder.CreatePointerCast(Count, IdxTy, "ptrcnt.to.int");
+    else
+      Count = BypassBuilder.CreateZExtOrTrunc(Count, IdxTy, "cnt.cast");
   }
-}
-
-InnerLoopVectorizer::VectorParts
-InnerLoopVectorizer::createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst) {
-  assert(std::find(pred_begin(Dst), pred_end(Dst), Src) != pred_end(Dst) &&
-         "Invalid edge");
-
-  // Look for cached value.
-  std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*> Edge(Src, Dst);
-  EdgeMaskCache::iterator ECEntryIt = MaskCache.find(Edge);
-  if (ECEntryIt != MaskCache.end())
-    return ECEntryIt->second;
 
-  VectorParts SrcMask = createBlockInMask(Src);
+  // Add the start index to the loop count to get the new end index.
+  Value *IdxEnd = BypassBuilder.CreateAdd(Count, StartIdx, "end.idx");
 
-  // The terminator has to be a branch inst!
-  BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Src->getTerminator());
-  assert(BI && "Unexpected terminator found");
+  // Now we need to generate the expression for N - (N % VF), which is
+  // the part that the vectorized body will execute.
+  Value *R = BypassBuilder.CreateURem(Count, Step, "n.mod.vf");
+  Value *CountRoundDown = BypassBuilder.CreateSub(Count, R, "n.vec");
+  Value *IdxEndRoundDown = BypassBuilder.CreateAdd(CountRoundDown, StartIdx,
+                                                     "end.idx.rnd.down");
 
-  if (BI->isConditional()) {
-    VectorParts EdgeMask = getVectorValue(BI->getCondition());
+  // 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");
+  NewVectorPH =
+      VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "vector.ph");
+  if (ParentLoop)
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewVectorPH, *LI);
+  LoopBypassBlocks.push_back(VectorPH);
+  ReplaceInstWithInst(VectorPH->getTerminator(),
+                      BranchInst::Create(MiddleBlock, NewVectorPH, Cmp));
+  VectorPH = NewVectorPH;
 
-    if (BI->getSuccessor(0) != Dst)
-      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
-        EdgeMask[part] = Builder.CreateNot(EdgeMask[part]);
+  // 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(VectorPH->getTerminator());
+  if (StrideCheck) {
+    AddedSafetyChecks = true;
+    // Create a new block containing the stride check.
+    VectorPH->setName("vector.stridecheck");
+    NewVectorPH =
+        VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "vector.ph");
+    if (ParentLoop)
+      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewVectorPH, *LI);
+    LoopBypassBlocks.push_back(VectorPH);
 
-    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
-      EdgeMask[part] = Builder.CreateAnd(EdgeMask[part], SrcMask[part]);
+    // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
+    // for the "few elements case".
+    ReplaceInstWithInst(
+        VectorPH->getTerminator(),
+        BranchInst::Create(MiddleBlock, NewVectorPH, StrideCheck));
 
-    MaskCache[Edge] = EdgeMask;
-    return EdgeMask;
+    VectorPH = NewVectorPH;
   }
 
-  MaskCache[Edge] = SrcMask;
-  return SrcMask;
-}
+  // Generate the code that checks in runtime if arrays overlap. We put the
+  // checks into a separate block to make the more common case of few elements
+  // faster.
+  Instruction *MemRuntimeCheck;
+  std::tie(FirstCheckInst, MemRuntimeCheck) =
+      Legal->getLAI()->addRuntimeChecks(VectorPH->getTerminator());
+  if (MemRuntimeCheck) {
+    AddedSafetyChecks = true;
+    // Create a new block containing the memory check.
+    VectorPH->setName("vector.memcheck");
+    NewVectorPH =
+        VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "vector.ph");
+    if (ParentLoop)
+      ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewVectorPH, *LI);
+    LoopBypassBlocks.push_back(VectorPH);
 
-InnerLoopVectorizer::VectorParts
-InnerLoopVectorizer::createBlockInMask(BasicBlock *BB) {
-  assert(OrigLoop->contains(BB) && "Block is not a part of a loop");
+    // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
+    // for the "few elements case".
+    ReplaceInstWithInst(
+        VectorPH->getTerminator(),
+        BranchInst::Create(MiddleBlock, NewVectorPH, MemRuntimeCheck));
 
-  // Loop incoming mask is all-one.
-  if (OrigLoop->getHeader() == BB) {
-    Value *C = ConstantInt::get(IntegerType::getInt1Ty(BB->getContext()), 1);
-    return getVectorValue(C);
+    VectorPH = NewVectorPH;
   }
 
-  // This is the block mask. We OR all incoming edges, and with zero.
-  Value *Zero = ConstantInt::get(IntegerType::getInt1Ty(BB->getContext()), 0);
-  VectorParts BlockMask = getVectorValue(Zero);
+  // We are going to resume the execution of the scalar loop.
+  // Go over all of the induction variables that we found and fix the
+  // PHIs that are left in the scalar version of the loop.
+  // The starting values of PHI nodes depend on the counter of the last
+  // iteration in the vectorized loop.
+  // If we come from a bypass edge then we need to start from the original
+  // start value.
 
-  // For each pred:
-  for (pred_iterator it = pred_begin(BB), e = pred_end(BB); it != e; ++it) {
-    VectorParts EM = createEdgeMask(*it, BB);
-    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
-      BlockMask[part] = Builder.CreateOr(BlockMask[part], EM[part]);
-  }
+  // This variable saves the new starting index for the scalar loop.
+  PHINode *ResumeIndex = nullptr;
+  LoopVectorizationLegality::InductionList::iterator I, E;
+  LoopVectorizationLegality::InductionList *List = Legal->getInductionVars();
+  // Set builder to point to last bypass block.
+  BypassBuilder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks.back()->getTerminator());
+  for (I = List->begin(), E = List->end(); I != E; ++I) {
+    PHINode *OrigPhi = I->first;
+    LoopVectorizationLegality::InductionInfo II = I->second;
 
-  return BlockMask;
-}
+    Type *ResumeValTy = (OrigPhi == OldInduction) ? IdxTy : OrigPhi->getType();
+    PHINode *ResumeVal = PHINode::Create(ResumeValTy, 2, "resume.val",
+                                         MiddleBlock->getTerminator());
+    // We might have extended the type of the induction variable but we need a
+    // truncated version for the scalar loop.
+    PHINode *TruncResumeVal = (OrigPhi == OldInduction) ?
+      PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "trunc.resume.val",
+                      MiddleBlock->getTerminator()) : nullptr;
 
-void InnerLoopVectorizer::widenPHIInstruction(Instruction *PN,
-                                              InnerLoopVectorizer::VectorParts &Entry,
-                                              unsigned UF, unsigned VF, PhiVector *PV) {
-  PHINode* P = cast<PHINode>(PN);
-  // Handle reduction variables:
-  if (Legal->getReductionVars()->count(P)) {
-    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-      // This is phase one of vectorizing PHIs.
-      Type *VecTy = (VF == 1) ? PN->getType() :
-      VectorType::get(PN->getType(), VF);
-      Entry[part] = PHINode::Create(VecTy, 2, "vec.phi",
-                                    LoopVectorBody.back()-> getFirstInsertionPt());
+    // 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);
     }
-    PV->push_back(P);
-    return;
-  }
 
-  setDebugLocFromInst(Builder, P);
-  // Check for PHI nodes that are lowered to vector selects.
-  if (P->getParent() != OrigLoop->getHeader()) {
-    // We know that all PHIs in non-header blocks are converted into
-    // selects, so we don't have to worry about the insertion order and we
-    // can just use the builder.
-    // At this point we generate the predication tree. There may be
-    // duplications since this is a simple recursive scan, but future
-    // optimizations will clean it up.
+    Value *EndValue = nullptr;
+    switch (II.IK) {
+    case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
+      llvm_unreachable("Unknown induction");
+    case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
+      // Handle the integer induction counter.
+      assert(OrigPhi->getType()->isIntegerTy() && "Invalid type");
 
-    unsigned NumIncoming = P->getNumIncomingValues();
+      // We have the canonical induction variable.
+      if (OrigPhi == OldInduction) {
+        // Create a truncated version of the resume value for the scalar loop,
+        // we might have promoted the type to a larger width.
+        EndValue =
+          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 = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+          TruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
+        TruncResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
 
-    // Generate a sequence of selects of the form:
-    // SELECT(Mask3, In3,
-    //      SELECT(Mask2, In2,
-    //                   ( ...)))
-    for (unsigned In = 0; In < NumIncoming; In++) {
-      VectorParts Cond = createEdgeMask(P->getIncomingBlock(In),
-                                        P->getParent());
-      VectorParts &In0 = getVectorValue(P->getIncomingValue(In));
+        BCTruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
 
-      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-        // We might have single edge PHIs (blocks) - use an identity
-        // 'select' for the first PHI operand.
-        if (In == 0)
-          Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
-                                             In0[part]);
-        else
-          // Select between the current value and the previous incoming edge
-          // based on the incoming mask.
-          Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
-                                             Entry[part], "predphi");
+        // We know what the end value is.
+        EndValue = IdxEndRoundDown;
+        // We also know which PHI node holds it.
+        ResumeIndex = ResumeVal;
+        break;
       }
+
+      // Not the canonical induction variable - add the vector loop count to the
+      // start value.
+      Value *CRD = BypassBuilder.CreateSExtOrTrunc(CountRoundDown,
+                                                   II.StartValue->getType(),
+                                                   "cast.crd");
+      EndValue = II.transform(BypassBuilder, CRD);
+      EndValue->setName("ind.end");
+      break;
     }
-    return;
-  }
+    case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction: {
+      Value *CRD = BypassBuilder.CreateSExtOrTrunc(CountRoundDown,
+                                                   II.StepValue->getType(),
+                                                   "cast.crd");
+      EndValue = II.transform(BypassBuilder, CRD);
+      EndValue->setName("ptr.ind.end");
+      break;
+    }
+    }// end of case
 
-  // This PHINode must be an induction variable.
-  // Make sure that we know about it.
-  assert(Legal->getInductionVars()->count(P) &&
-         "Not an induction variable");
+    // 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 = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
+      if (OrigPhi == OldInduction)
+        ResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
+      else
+        ResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
+    }
+    ResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
 
-  LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
-  Legal->getInductionVars()->lookup(P);
+    // Fix the scalar body counter (PHI node).
+    unsigned BlockIdx = OrigPhi->getBasicBlockIndex(ScalarPH);
 
-  // FIXME: The newly created binary instructions should contain nsw/nuw flags,
-  // which can be found from the original scalar operations.
-  switch (II.IK) {
-    case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
-      llvm_unreachable("Unknown induction");
-    case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
-      assert(P->getType() == II.StartValue->getType() && "Types must match");
-      Type *PhiTy = P->getType();
-      Value *Broadcasted;
-      if (P == OldInduction) {
-        // Handle the canonical induction variable. We might have had to
-        // extend the type.
-        Broadcasted = Builder.CreateTrunc(Induction, PhiTy);
-      } else {
-        // Handle other induction variables that are now based on the
-        // canonical one.
-        Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx,
-                                                 "normalized.idx");
-        NormalizedIdx = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, PhiTy);
-        Broadcasted = II.transform(Builder, NormalizedIdx);
-        Broadcasted->setName("offset.idx");
-      }
-      Broadcasted = getBroadcastInstrs(Broadcasted);
-      // After broadcasting the induction variable we need to make the vector
-      // consecutive by adding 0, 1, 2, etc.
-      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
-        Entry[part] = getStepVector(Broadcasted, VF * part, II.StepValue);
-      return;
-    }
-    case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction:
-      // Handle the pointer induction variable case.
-      assert(P->getType()->isPointerTy() && "Unexpected type.");
-      // This is the normalized GEP that starts counting at zero.
-      Value *NormalizedIdx =
-          Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx, "normalized.idx");
-      // This is the vector of results. Notice that we don't generate
-      // vector geps because scalar geps result in better code.
-      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
-        if (VF == 1) {
-          int EltIndex = part;
-          Constant *Idx = ConstantInt::get(Induction->getType(), EltIndex);
-          Value *GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx);
-          Value *SclrGep = II.transform(Builder, GlobalIdx);
-          SclrGep->setName("next.gep");
-          Entry[part] = SclrGep;
-          continue;
-        }
-
-        Value *VecVal = UndefValue::get(VectorType::get(P->getType(), VF));
-        for (unsigned int i = 0; i < VF; ++i) {
-          int EltIndex = i + part * VF;
-          Constant *Idx = ConstantInt::get(Induction->getType(), EltIndex);
-          Value *GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx);
-          Value *SclrGep = II.transform(Builder, GlobalIdx);
-          SclrGep->setName("next.gep");
-          VecVal = Builder.CreateInsertElement(VecVal, SclrGep,
-                                               Builder.getInt32(i),
-                                               "insert.gep");
-        }
-        Entry[part] = VecVal;
-      }
-      return;
-  }
-}
-
-void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
-  // For each instruction in the old loop.
-  for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
-    VectorParts &Entry = WidenMap.get(it);
-    switch (it->getOpcode()) {
-    case Instruction::Br:
-      // Nothing to do for PHIs and BR, since we already took care of the
-      // loop control flow instructions.
-      continue;
-    case Instruction::PHI: {
-      // Vectorize PHINodes.
-      widenPHIInstruction(it, Entry, UF, VF, PV);
-      continue;
-    }// End of PHI.
-
-    case Instruction::Add:
-    case Instruction::FAdd:
-    case Instruction::Sub:
-    case Instruction::FSub:
-    case Instruction::Mul:
-    case Instruction::FMul:
-    case Instruction::UDiv:
-    case Instruction::SDiv:
-    case Instruction::FDiv:
-    case Instruction::URem:
-    case Instruction::SRem:
-    case Instruction::FRem:
-    case Instruction::Shl:
-    case Instruction::LShr:
-    case Instruction::AShr:
-    case Instruction::And:
-    case Instruction::Or:
-    case Instruction::Xor: {
-      // Just widen binops.
-      BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(it);
-      setDebugLocFromInst(Builder, BinOp);
-      VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
-      VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
-
-      // Use this vector value for all users of the original instruction.
-      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-        Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), A[Part], B[Part]);
-
-        if (BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
-          VecOp->copyIRFlags(BinOp);
-
-        Entry[Part] = V;
-      }
-
-      propagateMetadata(Entry, it);
-      break;
-    }
-    case Instruction::Select: {
-      // Widen selects.
-      // If the selector is loop invariant we can create a select
-      // instruction with a scalar condition. Otherwise, use vector-select.
-      bool InvariantCond = SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(it->getOperand(0)),
-                                               OrigLoop);
-      setDebugLocFromInst(Builder, it);
-
-      // The condition can be loop invariant  but still defined inside the
-      // loop. This means that we can't just use the original 'cond' value.
-      // We have to take the 'vectorized' value and pick the first lane.
-      // Instcombine will make this a no-op.
-      VectorParts &Cond = getVectorValue(it->getOperand(0));
-      VectorParts &Op0  = getVectorValue(it->getOperand(1));
-      VectorParts &Op1  = getVectorValue(it->getOperand(2));
-
-      Value *ScalarCond = (VF == 1) ? Cond[0] :
-        Builder.CreateExtractElement(Cond[0], Builder.getInt32(0));
-
-      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-        Entry[Part] = Builder.CreateSelect(
-          InvariantCond ? ScalarCond : Cond[Part],
-          Op0[Part],
-          Op1[Part]);
-      }
-
-      propagateMetadata(Entry, it);
-      break;
-    }
-
-    case Instruction::ICmp:
-    case Instruction::FCmp: {
-      // Widen compares. Generate vector compares.
-      bool FCmp = (it->getOpcode() == Instruction::FCmp);
-      CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(it);
-      setDebugLocFromInst(Builder, it);
-      VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
-      VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
-      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
-        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;
-    }
-
-    case Instruction::Store:
-    case Instruction::Load:
-      vectorizeMemoryInstruction(it);
-        break;
-    case Instruction::ZExt:
-    case Instruction::SExt:
-    case Instruction::FPToUI:
-    case Instruction::FPToSI:
-    case Instruction::FPExt:
-    case Instruction::PtrToInt:
-    case Instruction::IntToPtr:
-    case Instruction::SIToFP:
-    case Instruction::UIToFP:
-    case Instruction::Trunc:
-    case Instruction::FPTrunc:
-    case Instruction::BitCast: {
-      CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(it);
-      setDebugLocFromInst(Builder, it);
-      /// Optimize the special case where the source is the induction
-      /// variable. Notice that we can only optimize the 'trunc' case
-      /// because: a. FP conversions lose precision, b. sext/zext may wrap,
-      /// c. other casts depend on pointer size.
-      if (CI->getOperand(0) == OldInduction &&
-          it->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
-        Value *ScalarCast = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), Induction,
-                                               CI->getType());
-        Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ScalarCast);
-        LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
-            Legal->getInductionVars()->lookup(OldInduction);
-        Constant *Step =
-            ConstantInt::getSigned(CI->getType(), II.StepValue->getSExtValue());
-        for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
-          Entry[Part] = getStepVector(Broadcasted, VF * Part, Step);
-        propagateMetadata(Entry, it);
-        break;
-      }
-      /// Vectorize casts.
-      Type *DestTy = (VF == 1) ? CI->getType() :
-                                 VectorType::get(CI->getType(), VF);
-
-      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;
-    }
-
-    case Instruction::Call: {
-      // Ignore dbg intrinsics.
-      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
-        break;
-      setDebugLocFromInst(Builder, it);
-
-      Module *M = BB->getParent()->getParent();
-      CallInst *CI = cast<CallInst>(it);
-      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]);
-          }
-          Type *Tys[] = {CI->getType()};
-          if (VF > 1)
-            Tys[0] = VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF);
-
-          Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
-          Entry[Part] = Builder.CreateCall(F, Args);
-        }
-
-        propagateMetadata(Entry, it);
-        break;
-      }
-      break;
-    }
-
-    default:
-      // All other instructions are unsupported. Scalarize them.
-      scalarizeInstruction(it);
-      break;
-    }// end of switch.
-  }// end of for_each instr.
-}
-
-void InnerLoopVectorizer::updateAnalysis() {
-  // Forget the original basic block.
-  SE->forgetLoop(OrigLoop);
-
-  // Update the dominator tree information.
-  assert(DT->properlyDominates(LoopBypassBlocks.front(), LoopExitBlock) &&
-         "Entry does not dominate exit.");
-
-  for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
-    DT->addNewBlock(LoopBypassBlocks[I], LoopBypassBlocks[I-1]);
-  DT->addNewBlock(LoopVectorPreHeader, LoopBypassBlocks.back());
-
-  // Due to if predication of stores we might create a sequence of "if(pred)
-  // a[i] = ...;  " blocks.
-  for (unsigned i = 0, e = LoopVectorBody.size(); i != e; ++i) {
-    if (i == 0)
-      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[0], LoopVectorPreHeader);
-    else if (isPredicatedBlock(i)) {
-      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[i], LoopVectorBody[i-1]);
+    // 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 {
-      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[i], LoopVectorBody[i-2]);
-    }
-  }
-
-  DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks[1]);
-  DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopBypassBlocks[0]);
-  DT->changeImmediateDominator(LoopScalarBody, LoopScalarPreHeader);
-  DT->changeImmediateDominator(LoopExitBlock, LoopBypassBlocks[0]);
-
-  DEBUG(DT->verifyDomTree());
-}
-
-/// \brief Check whether it is safe to if-convert this phi node.
-///
-/// Phi nodes with constant expressions that can trap are not safe to if
-/// convert.
-static bool canIfConvertPHINodes(BasicBlock *BB) {
-  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
-    PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I);
-    if (!Phi)
-      return true;
-    for (unsigned p = 0, e = Phi->getNumIncomingValues(); p != e; ++p)
-      if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Phi->getIncomingValue(p)))
-        if (C->canTrap())
-          return false;
-  }
-  return true;
-}
-
-bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
-  if (!EnableIfConversion) {
-    emitAnalysis(VectorizationReport() << "if-conversion is disabled");
-    return false;
-  }
-
-  assert(TheLoop->getNumBlocks() > 1 && "Single block loops are vectorizable");
-
-  // A list of pointers that we can safely read and write to.
-  SmallPtrSet<Value *, 8> SafePointes;
-
-  // Collect safe addresses.
-  for (Loop::block_iterator BI = TheLoop->block_begin(),
-         BE = TheLoop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
-    BasicBlock *BB = *BI;
-
-    if (blockNeedsPredication(BB))
-      continue;
-
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
-      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
-        SafePointes.insert(LI->getPointerOperand());
-      else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
-        SafePointes.insert(SI->getPointerOperand());
-    }
-  }
-
-  // Collect the blocks that need predication.
-  BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
-  for (Loop::block_iterator BI = TheLoop->block_begin(),
-         BE = TheLoop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
-    BasicBlock *BB = *BI;
-
-    // We don't support switch statements inside loops.
-    if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
-      emitAnalysis(VectorizationReport(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)) {
-        emitAnalysis(VectorizationReport(BB->getTerminator())
-                     << "control flow cannot be substituted for a select");
-        return false;
-      }
-    } else if (BB != Header && !canIfConvertPHINodes(BB)) {
-      emitAnalysis(VectorizationReport(BB->getTerminator())
-                   << "control flow cannot be substituted for a select");
-      return false;
+      BCResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[0]);
+      OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, BCResumeVal);
     }
   }
 
-  // We can if-convert this loop.
-  return true;
-}
-
-bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
-  // We must have a loop in canonical form. Loops with indirectbr in them cannot
-  // be canonicalized.
-  if (!TheLoop->getLoopPreheader()) {
-    emitAnalysis(
-        VectorizationReport() <<
-        "loop control flow is not understood by vectorizer");
-    return false;
-  }
-
-  // We can only vectorize innermost loops.
-  if (!TheLoop->getSubLoopsVector().empty()) {
-    emitAnalysis(VectorizationReport() << "loop is not the innermost loop");
-    return false;
-  }
-
-  // We must have a single backedge.
-  if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1) {
-    emitAnalysis(
-        VectorizationReport() <<
-        "loop control flow is not understood by vectorizer");
-    return false;
-  }
-
-  // We must have a single exiting block.
-  if (!TheLoop->getExitingBlock()) {
-    emitAnalysis(
-        VectorizationReport() <<
-        "loop control flow is not understood by vectorizer");
-    return false;
-  }
-
-  // We only handle bottom-tested loops, i.e. loop in which the condition is
-  // checked at the end of each iteration. With that we can assume that all
-  // instructions in the loop are executed the same number of times.
-  if (TheLoop->getExitingBlock() != TheLoop->getLoopLatch()) {
-    emitAnalysis(
-        VectorizationReport() <<
-        "loop control flow is not understood by vectorizer");
-    return false;
-  }
-
-  // We need to have a loop header.
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop: " <<
-        TheLoop->getHeader()->getName() << '\n');
-
-  // Check if we can if-convert non-single-bb loops.
-  unsigned NumBlocks = TheLoop->getNumBlocks();
-  if (NumBlocks != 1 && !canVectorizeWithIfConvert()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Can't if-convert the loop.\n");
-    return false;
-  }
-
-  // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
-  const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(TheLoop);
-  if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
-    emitAnalysis(VectorizationReport() <<
-                 "could not determine number of loop iterations");
-    DEBUG(dbgs() << "LV: SCEV could not compute the loop exit count.\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");
-    return false;
-  }
-
-  // Go over each instruction and look at memory deps.
-  if (!canVectorizeMemory()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize due to memory conflicts\n");
-    return false;
+  // If we are generating a new induction variable then we also need to
+  // generate the code that calculates the exit value. This value is not
+  // simply the end of the counter because we may skip the vectorized body
+  // in case of a runtime check.
+  if (!OldInduction){
+    assert(!ResumeIndex && "Unexpected resume value found");
+    ResumeIndex = PHINode::Create(IdxTy, 2, "new.indc.resume.val",
+                                  MiddleBlock->getTerminator());
+    for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+      ResumeIndex->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
+    ResumeIndex->addIncoming(IdxEndRoundDown, VecBody);
   }
 
-  // Collect all of the variables that remain uniform after vectorization.
-  collectLoopUniforms();
+  // Make sure that we found the index where scalar loop needs to continue.
+  assert(ResumeIndex && ResumeIndex->getType()->isIntegerTy() &&
+         "Invalid resume Index");
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: We can vectorize this loop" <<
-        (LAA.getRuntimePointerCheck()->Need ? " (with a runtime bound check)" :
-         "")
-        <<"!\n");
+  // Add a check in the middle block to see if we have completed
+  // all of the iterations in the first vector loop.
+  // If (N - N%VF) == N, then we *don't* need to run the remainder.
+  Value *CmpN = CmpInst::Create(Instruction::ICmp, CmpInst::ICMP_EQ, IdxEnd,
+                                ResumeIndex, "cmp.n",
+                                MiddleBlock->getTerminator());
+  ReplaceInstWithInst(MiddleBlock->getTerminator(),
+                      BranchInst::Create(ExitBlock, ScalarPH, CmpN));
 
-  // Okay! We can vectorize. At this point we don't have any other mem analysis
-  // which may limit our maximum vectorization factor, so just return true with
-  // no restrictions.
-  return true;
-}
+  // Create i+1 and fill the PHINode.
+  Value *NextIdx = Builder.CreateAdd(Induction, Step, "index.next");
+  Induction->addIncoming(StartIdx, VectorPH);
+  Induction->addIncoming(NextIdx, VecBody);
+  // Create the compare.
+  Value *ICmp = Builder.CreateICmpEQ(NextIdx, IdxEndRoundDown);
+  Builder.CreateCondBr(ICmp, MiddleBlock, VecBody);
 
-static Type *convertPointerToIntegerType(const DataLayout &DL, Type *Ty) {
-  if (Ty->isPointerTy())
-    return DL.getIntPtrType(Ty);
+  // Now we have two terminators. Remove the old one from the block.
+  VecBody->getTerminator()->eraseFromParent();
 
-  // It is possible that char's or short's overflow when we ask for the loop's
-  // trip count, work around this by changing the type size.
-  if (Ty->getScalarSizeInBits() < 32)
-    return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
+  // Get ready to start creating new instructions into the vectorized body.
+  Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstInsertionPt());
 
-  return Ty;
-}
+  // Save the state.
+  LoopVectorPreHeader = VectorPH;
+  LoopScalarPreHeader = ScalarPH;
+  LoopMiddleBlock = MiddleBlock;
+  LoopExitBlock = ExitBlock;
+  LoopVectorBody.push_back(VecBody);
+  LoopScalarBody = OldBasicBlock;
 
-static Type* getWiderType(const DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
-  Ty0 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty0);
-  Ty1 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty1);
-  if (Ty0->getScalarSizeInBits() > Ty1->getScalarSizeInBits())
-    return Ty0;
-  return Ty1;
+  LoopVectorizeHints Hints(Lp, true);
+  Hints.setAlreadyVectorized();
 }
 
-/// \brief Check that the instruction has outside loop users and is not an
-/// identified reduction variable.
-static bool hasOutsideLoopUser(const Loop *TheLoop, Instruction *Inst,
-                               SmallPtrSetImpl<Value *> &Reductions) {
-  // Reduction instructions are allowed to have exit users. All other
-  // instructions must not have external users.
-  if (!Reductions.count(Inst))
-    //Check that all of the users of the loop are inside the BB.
-    for (User *U : Inst->users()) {
-      Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
-      // This user may be a reduction exit value.
-      if (!TheLoop->contains(UI)) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found an outside user for : " << *UI << '\n');
-        return true;
-      }
-    }
-  return false;
+namespace {
+struct CSEDenseMapInfo {
+  static bool canHandle(Instruction *I) {
+    return isa<InsertElementInst>(I) || isa<ExtractElementInst>(I) ||
+           isa<ShuffleVectorInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I);
+  }
+  static inline Instruction *getEmptyKey() {
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getEmptyKey();
+  }
+  static inline Instruction *getTombstoneKey() {
+    return DenseMapInfo<Instruction *>::getTombstoneKey();
+  }
+  static unsigned getHashValue(Instruction *I) {
+    assert(canHandle(I) && "Unknown instruction!");
+    return hash_combine(I->getOpcode(), hash_combine_range(I->value_op_begin(),
+                                                           I->value_op_end()));
+  }
+  static bool isEqual(Instruction *LHS, Instruction *RHS) {
+    if (LHS == getEmptyKey() || RHS == getEmptyKey() ||
+        LHS == getTombstoneKey() || RHS == getTombstoneKey())
+      return LHS == RHS;
+    return LHS->isIdenticalTo(RHS);
+  }
+};
 }
 
-bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
-  BasicBlock *PreHeader = TheLoop->getLoopPreheader();
-  BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
-
-  // Look for the attribute signaling the absence of NaNs.
-  Function &F = *Header->getParent();
-  if (F.hasFnAttribute("no-nans-fp-math"))
-    HasFunNoNaNAttr = F.getAttributes().getAttribute(
-      AttributeSet::FunctionIndex,
-      "no-nans-fp-math").getValueAsString() == "true";
-
-  // For each block in the loop.
-  for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
-       be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
-
-    // Scan the instructions in the block and look for hazards.
-    for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
-         ++it) {
-
-      if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(it)) {
-        Type *PhiTy = Phi->getType();
-        // Check that this PHI type is allowed.
-        if (!PhiTy->isIntegerTy() &&
-            !PhiTy->isFloatingPointTy() &&
-            !PhiTy->isPointerTy()) {
-          emitAnalysis(VectorizationReport(it)
-                       << "loop control flow is not understood by vectorizer");
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an non-int non-pointer PHI.\n");
-          return false;
-        }
-
-        // If this PHINode is not in the header block, then we know that we
-        // can convert it to select during if-conversion. No need to check if
-        // the PHIs in this block are induction or reduction variables.
-        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))
-            continue;
-          emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
-                       "value could not be identified as "
-                       "an induction or reduction variable");
-          return false;
-        }
-
-        // We only allow if-converted PHIs with exactly two incoming values.
-        if (Phi->getNumIncomingValues() != 2) {
-          emitAnalysis(VectorizationReport(it)
-                       << "control flow not understood by vectorizer");
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an invalid PHI.\n");
-          return false;
-        }
-
-        // This is the value coming from the preheader.
-        Value *StartValue = Phi->getIncomingValueForBlock(PreHeader);
-        ConstantInt *StepValue = nullptr;
-        // Check if this is an induction variable.
-        InductionKind IK = isInductionVariable(Phi, StepValue);
-
-        if (IK_NoInduction != IK) {
-          // Get the widest type.
-          if (!WidestIndTy)
-            WidestIndTy = convertPointerToIntegerType(*DL, PhiTy);
-          else
-            WidestIndTy = getWiderType(*DL, PhiTy, WidestIndTy);
-
-          // Int inductions are special because we only allow one IV.
-          if (IK == IK_IntInduction && StepValue->isOne()) {
-            // Use the phi node with the widest type as induction. Use the last
-            // one if there are multiple (no good reason for doing this other
-            // than it is expedient).
-            if (!Induction || PhiTy == WidestIndTy)
-              Induction = Phi;
-          }
-
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an induction variable.\n");
-          Inductions[Phi] = InductionInfo(StartValue, IK, StepValue);
-
-          // 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)) {
-            emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
-                         "use of induction value outside of the "
-                         "loop is not handled by vectorizer");
-            return false;
-          }
-
-          continue;
-        }
-
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerAdd)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an ADD reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerMult)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found a MUL reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerOr)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an OR reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerAnd)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an AND reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerXor)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found a XOR reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerMinMax)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found a MINMAX reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatMult)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an FMult reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatAdd)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an FAdd reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
-          continue;
-        }
-        if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatMinMax)) {
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an float MINMAX reduction PHI."<< *Phi <<
-                "\n");
-          continue;
-        }
-
-        emitAnalysis(VectorizationReport(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
-
-      // We still don't handle functions. However, we can ignore dbg intrinsic
-      // 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(VectorizationReport(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(VectorizationReport(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(VectorizationReport(it)
-                     << "instruction return type cannot be vectorized");
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable type.\n");
-        return false;
-      }
-
-      // Check that the stored type is vectorizable.
-      if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(it)) {
-        Type *T = ST->getValueOperand()->getType();
-        if (!VectorType::isValidElementType(T)) {
-          emitAnalysis(VectorizationReport(ST) <<
-                       "store instruction cannot be vectorized");
-          return false;
-        }
-        if (EnableMemAccessVersioning)
-          collectStridedAccess(ST);
-      }
-
-      if (EnableMemAccessVersioning)
-        if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(it))
-          collectStridedAccess(LI);
+/// \brief Check whether this block is a predicated block.
+/// Due to if predication of stores we might create a sequence of "if(pred) a[i]
+/// = ...;  " blocks. We start with one vectorized basic block. For every
+/// conditional block we split this vectorized block. Therefore, every second
+/// block will be a predicated one.
+static bool isPredicatedBlock(unsigned BlockNum) {
+  return BlockNum % 2;
+}
 
-      // Reduction instructions are allowed to have exit users.
-      // All other instructions must not have external users.
-      if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit)) {
-        emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
-                     "value cannot be used outside the loop");
-        return false;
-      }
+///\brief Perform cse of induction variable instructions.
+static void cse(SmallVector<BasicBlock *, 4> &BBs) {
+  // Perform simple cse.
+  SmallDenseMap<Instruction *, Instruction *, 4, CSEDenseMapInfo> CSEMap;
+  for (unsigned i = 0, e = BBs.size(); i != e; ++i) {
+    BasicBlock *BB = BBs[i];
+    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;) {
+      Instruction *In = I++;
 
-    } // next instr.
+      if (!CSEDenseMapInfo::canHandle(In))
+        continue;
 
-  }
+      // Check if we can replace this instruction with any of the
+      // visited instructions.
+      if (Instruction *V = CSEMap.lookup(In)) {
+        In->replaceAllUsesWith(V);
+        In->eraseFromParent();
+        continue;
+      }
+      // Ignore instructions in conditional blocks. We create "if (pred) a[i] =
+      // ...;" blocks for predicated stores. Every second block is a predicated
+      // block.
+      if (isPredicatedBlock(i))
+        continue;
 
-  if (!Induction) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Did not find one integer induction var.\n");
-    if (Inductions.empty()) {
-      emitAnalysis(VectorizationReport()
-                   << "loop induction variable could not be identified");
-      return false;
+      CSEMap[In] = In;
     }
   }
+}
 
-  return true;
+/// \brief Adds a 'fast' flag to floating point operations.
+static Value *addFastMathFlag(Value *V) {
+  if (isa<FPMathOperator>(V)){
+    FastMathFlags Flags;
+    Flags.setUnsafeAlgebra();
+    cast<Instruction>(V)->setFastMathFlags(Flags);
+  }
+  return V;
 }
 
-///\brief Remove GEPs whose indices but the last one are loop invariant and
-/// return the induction operand of the gep pointer.
-static Value *stripGetElementPtr(Value *Ptr, ScalarEvolution *SE,
-                                 const DataLayout *DL, Loop *Lp) {
-  GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
-  if (!GEP)
-    return Ptr;
+/// Estimate the overhead of scalarizing a value. Insert and Extract are set if
+/// the result needs to be inserted and/or extracted from vectors.
+static unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract,
+                                         const TargetTransformInfo &TTI) {
+  if (Ty->isVoidTy())
+    return 0;
 
-  unsigned InductionOperand = getGEPInductionOperand(DL, GEP);
+  assert(Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
+  unsigned Cost = 0;
 
-  // Check that all of the gep indices are uniform except for our induction
-  // operand.
-  for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
-    if (i != InductionOperand &&
-        !SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(GEP->getOperand(i)), Lp))
-      return Ptr;
-  return GEP->getOperand(InductionOperand);
+  for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
+    if (Insert)
+      Cost += TTI.getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
+    if (Extract)
+      Cost += TTI.getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
+  }
+
+  return Cost;
 }
 
-///\brief Look for a cast use of the passed value.
-static Value *getUniqueCastUse(Value *Ptr, Loop *Lp, Type *Ty) {
-  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 nullptr;
-    }
+// Estimate cost of a call instruction CI if it were vectorized with factor VF.
+// Return the cost of the instruction, including scalarization overhead if it's
+// needed. The flag NeedToScalarize shows if the call needs to be scalarized -
+// i.e. either vector version isn't available, or is too expensive.
+static unsigned getVectorCallCost(CallInst *CI, unsigned VF,
+                                  const TargetTransformInfo &TTI,
+                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
+                                  bool &NeedToScalarize) {
+  Function *F = CI->getCalledFunction();
+  StringRef FnName = CI->getCalledFunction()->getName();
+  Type *ScalarRetTy = CI->getType();
+  SmallVector<Type *, 4> Tys, ScalarTys;
+  for (auto &ArgOp : CI->arg_operands())
+    ScalarTys.push_back(ArgOp->getType());
+
+  // Estimate cost of scalarized vector call. The source operands are assumed
+  // to be vectors, so we need to extract individual elements from there,
+  // execute VF scalar calls, and then gather the result into the vector return
+  // value.
+  unsigned ScalarCallCost = TTI.getCallInstrCost(F, ScalarRetTy, ScalarTys);
+  if (VF == 1)
+    return ScalarCallCost;
+
+  // Compute corresponding vector type for return value and arguments.
+  Type *RetTy = ToVectorTy(ScalarRetTy, VF);
+  for (unsigned i = 0, ie = ScalarTys.size(); i != ie; ++i)
+    Tys.push_back(ToVectorTy(ScalarTys[i], VF));
+
+  // Compute costs of unpacking argument values for the scalar calls and
+  // packing the return values to a vector.
+  unsigned ScalarizationCost =
+      getScalarizationOverhead(RetTy, true, false, TTI);
+  for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i)
+    ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(Tys[i], false, true, TTI);
+
+  unsigned Cost = ScalarCallCost * VF + ScalarizationCost;
+
+  // If we can't emit a vector call for this function, then the currently found
+  // cost is the cost we need to return.
+  NeedToScalarize = true;
+  if (!TLI || !TLI->isFunctionVectorizable(FnName, VF) || CI->isNoBuiltin())
+    return Cost;
+
+  // If the corresponding vector cost is cheaper, return its cost.
+  unsigned VectorCallCost = TTI.getCallInstrCost(nullptr, RetTy, Tys);
+  if (VectorCallCost < Cost) {
+    NeedToScalarize = false;
+    return VectorCallCost;
   }
-  return UniqueCast;
+  return Cost;
 }
 
-///\brief Get the stride of a pointer access in a loop.
-/// Looks for symbolic strides "a[i*stride]". Returns the symbolic stride as a
-/// pointer to the Value, or null otherwise.
-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 nullptr;
+// Estimate cost of an intrinsic call instruction CI if it were vectorized with
+// factor VF.  Return the cost of the instruction, including scalarization
+// overhead if it's needed.
+static unsigned getVectorIntrinsicCost(CallInst *CI, unsigned VF,
+                                       const TargetTransformInfo &TTI,
+                                       const TargetLibraryInfo *TLI) {
+  Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
+  assert(ID && "Expected intrinsic call!");
+
+  Type *RetTy = ToVectorTy(CI->getType(), VF);
+  SmallVector<Type *, 4> Tys;
+  for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
+    Tys.push_back(ToVectorTy(CI->getArgOperand(i)->getType(), VF));
+
+  return TTI.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
+}
+
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop() {
+  //===------------------------------------------------===//
+  //
+  // Notice: any optimization or new instruction that go
+  // into the code below should be also be implemented in
+  // the cost-model.
+  //
+  //===------------------------------------------------===//
+  Constant *Zero = Builder.getInt32(0);
 
-  // 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
-  // pointer, otherwise, we are analyzing the index.
-  Value *OrigPtr = Ptr;
+  // In order to support reduction variables we need to be able to vectorize
+  // Phi nodes. Phi nodes have cycles, so we need to vectorize them in two
+  // stages. First, we create a new vector PHI node with no incoming edges.
+  // We use this value when we vectorize all of the instructions that use the
+  // PHI. Next, after all of the instructions in the block are complete we
+  // add the new incoming edges to the PHI. At this point all of the
+  // instructions in the basic block are vectorized, so we can use them to
+  // construct the PHI.
+  PhiVector RdxPHIsToFix;
 
-  // The size of the pointer access.
-  int64_t PtrAccessSize = 1;
+  // Scan the loop in a topological order to ensure that defs are vectorized
+  // before users.
+  LoopBlocksDFS DFS(OrigLoop);
+  DFS.perform(LI);
 
-  Ptr = stripGetElementPtr(Ptr, SE, DL, Lp);
-  const SCEV *V = SE->getSCEV(Ptr);
+  // Vectorize all of the blocks in the original loop.
+  for (LoopBlocksDFS::RPOIterator bb = DFS.beginRPO(),
+       be = DFS.endRPO(); bb != be; ++bb)
+    vectorizeBlockInLoop(*bb, &RdxPHIsToFix);
 
-  if (Ptr != OrigPtr)
-    // Strip off casts.
-    while (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(V))
-      V = C->getOperand();
+  // At this point every instruction in the original loop is widened to
+  // a vector form. We are almost done. Now, we need to fix the PHI nodes
+  // that we vectorized. The PHI nodes are currently empty because we did
+  // not want to introduce cycles. Notice that the remaining PHI nodes
+  // that we need to fix are reduction variables.
 
-  const SCEVAddRecExpr *S = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
-  if (!S)
-    return nullptr;
+  // Create the 'reduced' values for each of the induction vars.
+  // The reduced values are the vector values that we scalarize and combine
+  // after the loop is finished.
+  for (PhiVector::iterator it = RdxPHIsToFix.begin(), e = RdxPHIsToFix.end();
+       it != e; ++it) {
+    PHINode *RdxPhi = *it;
+    assert(RdxPhi && "Unable to recover vectorized PHI");
 
-  V = S->getStepRecurrence(*SE);
-  if (!V)
-    return nullptr;
+    // Find the reduction variable descriptor.
+    assert(Legal->getReductionVars()->count(RdxPhi) &&
+           "Unable to find the reduction variable");
+    RecurrenceDescriptor RdxDesc = (*Legal->getReductionVars())[RdxPhi];
 
-  // Strip off the size of access multiplication if we are still analyzing the
-  // pointer.
-  if (OrigPtr == Ptr) {
-    DL->getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
-    if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(V)) {
-      if (M->getOperand(0)->getSCEVType() != scConstant)
-        return nullptr;
+    RecurrenceDescriptor::RecurrenceKind RK = RdxDesc.getRecurrenceKind();
+    TrackingVH<Value> ReductionStartValue = RdxDesc.getRecurrenceStartValue();
+    Instruction *LoopExitInst = RdxDesc.getLoopExitInstr();
+    RecurrenceDescriptor::MinMaxRecurrenceKind MinMaxKind =
+        RdxDesc.getMinMaxRecurrenceKind();
+    setDebugLocFromInst(Builder, ReductionStartValue);
 
-      const APInt &APStepVal =
-          cast<SCEVConstant>(M->getOperand(0))->getValue()->getValue();
+    // We need to generate a reduction vector from the incoming scalar.
+    // 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[1]->getTerminator());
 
-      // Huge step value - give up.
-      if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
-        return nullptr;
+    // This is the vector-clone of the value that leaves the loop.
+    VectorParts &VectorExit = getVectorValue(LoopExitInst);
+    Type *VecTy = VectorExit[0]->getType();
 
-      int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
-      if (PtrAccessSize != StepVal)
-        return nullptr;
-      V = M->getOperand(1);
+    // Find the reduction identity variable. Zero for addition, or, xor,
+    // one for multiplication, -1 for And.
+    Value *Identity;
+    Value *VectorStart;
+    if (RK == RecurrenceDescriptor::RK_IntegerMinMax ||
+        RK == RecurrenceDescriptor::RK_FloatMinMax) {
+      // MinMax reduction have the start value as their identify.
+      if (VF == 1) {
+        VectorStart = Identity = ReductionStartValue;
+      } else {
+        VectorStart = Identity =
+            Builder.CreateVectorSplat(VF, ReductionStartValue, "minmax.ident");
+      }
+    } else {
+      // Handle other reduction kinds:
+      Constant *Iden = RecurrenceDescriptor::getRecurrenceIdentity(
+          RK, VecTy->getScalarType());
+      if (VF == 1) {
+        Identity = Iden;
+        // This vector is the Identity vector where the first element is the
+        // incoming scalar reduction.
+        VectorStart = ReductionStartValue;
+      } else {
+        Identity = ConstantVector::getSplat(VF, Iden);
+
+        // This vector is the Identity vector where the first element is the
+        // incoming scalar reduction.
+        VectorStart =
+            Builder.CreateInsertElement(Identity, ReductionStartValue, Zero);
+      }
     }
-  }
 
-  // Strip off casts.
-  Type *StripedOffRecurrenceCast = nullptr;
-  if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(V)) {
-    StripedOffRecurrenceCast = C->getType();
-    V = C->getOperand();
-  }
+    // Fix the vector-loop phi.
 
-  // Look for the loop invariant symbolic value.
-  const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(V);
-  if (!U)
-    return nullptr;
+    // Reductions do not have to start at zero. They can start with
+    // any loop invariant values.
+    VectorParts &VecRdxPhi = WidenMap.get(RdxPhi);
+    BasicBlock *Latch = OrigLoop->getLoopLatch();
+    Value *LoopVal = RdxPhi->getIncomingValueForBlock(Latch);
+    VectorParts &Val = getVectorValue(LoopVal);
+    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+      // Make sure to add the reduction stat value only to the
+      // first unroll part.
+      Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
+      cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(StartVal,
+                                                  LoopVectorPreHeader);
+      cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(Val[part],
+                                                  LoopVectorBody.back());
+    }
+
+    // Before each round, move the insertion point right between
+    // the PHIs and the values we are going to write.
+    // This allows us to write both PHINodes and the extractelement
+    // instructions.
+    Builder.SetInsertPoint(LoopMiddleBlock->getFirstInsertionPt());
+
+    VectorParts RdxParts;
+    setDebugLocFromInst(Builder, LoopExitInst);
+    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+      // This PHINode contains the vectorized reduction variable, or
+      // the initial value vector, if we bypass the vector loop.
+      VectorParts &RdxExitVal = getVectorValue(LoopExitInst);
+      PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, 2, "rdx.vec.exit.phi");
+      Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
+      for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+        NewPhi->addIncoming(StartVal, LoopBypassBlocks[I]);
+      NewPhi->addIncoming(RdxExitVal[part],
+                          LoopVectorBody.back());
+      RdxParts.push_back(NewPhi);
+    }
+
+    // Reduce all of the unrolled parts into a single vector.
+    Value *ReducedPartRdx = RdxParts[0];
+    unsigned Op = RecurrenceDescriptor::getRecurrenceBinOp(RK);
+    setDebugLocFromInst(Builder, ReducedPartRdx);
+    for (unsigned part = 1; part < UF; ++part) {
+      if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
+        // Floating point operations had to be 'fast' to enable the reduction.
+        ReducedPartRdx = addFastMathFlag(
+            Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op, RdxParts[part],
+                                ReducedPartRdx, "bin.rdx"));
+      else
+        ReducedPartRdx = RecurrenceDescriptor::createMinMaxOp(
+            Builder, MinMaxKind, ReducedPartRdx, RdxParts[part]);
+    }
+
+    if (VF > 1) {
+      // VF is a power of 2 so we can emit the reduction using log2(VF) shuffles
+      // and vector ops, reducing the set of values being computed by half each
+      // round.
+      assert(isPowerOf2_32(VF) &&
+             "Reduction emission only supported for pow2 vectors!");
+      Value *TmpVec = ReducedPartRdx;
+      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)
+          ShuffleMask[j] = Builder.getInt32(i/2 + j);
+
+        // Fill the rest of the mask with undef.
+        std::fill(&ShuffleMask[i/2], ShuffleMask.end(),
+                  UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
+
+        Value *Shuf =
+        Builder.CreateShuffleVector(TmpVec,
+                                    UndefValue::get(TmpVec->getType()),
+                                    ConstantVector::get(ShuffleMask),
+                                    "rdx.shuf");
+
+        if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
+          // Floating point operations had to be 'fast' to enable the reduction.
+          TmpVec = addFastMathFlag(Builder.CreateBinOp(
+              (Instruction::BinaryOps)Op, TmpVec, Shuf, "bin.rdx"));
+        else
+          TmpVec = RecurrenceDescriptor::createMinMaxOp(Builder, MinMaxKind,
+                                                        TmpVec, Shuf);
+      }
+
+      // The result is in the first element of the vector.
+      ReducedPartRdx = Builder.CreateExtractElement(TmpVec,
+                                                    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(ReductionStartValue, 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
+    // PHI nodes in the exit blocks.
+    for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
+         LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
+      PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
+      if (!LCSSAPhi) break;
+
+      // All PHINodes need to have a single entry edge, or two if
+      // we already fixed them.
+      assert(LCSSAPhi->getNumIncomingValues() < 3 && "Invalid LCSSA PHI");
+
+      // We found our reduction value exit-PHI. Update it with the
+      // incoming bypass edge.
+      if (LCSSAPhi->getIncomingValue(0) == LoopExitInst) {
+        // Add an edge coming from the bypass.
+        LCSSAPhi->addIncoming(ReducedPartRdx, LoopMiddleBlock);
+        break;
+      }
+    }// end of the LCSSA phi scan.
 
-  Value *Stride = U->getValue();
-  if (!Lp->isLoopInvariant(Stride))
-    return nullptr;
+    // Fix the scalar loop reduction variable with the incoming reduction sum
+    // from the vector body and from the backedge value.
+    int IncomingEdgeBlockIdx =
+    (RdxPhi)->getBasicBlockIndex(OrigLoop->getLoopLatch());
+    assert(IncomingEdgeBlockIdx >= 0 && "Invalid block index");
+    // Pick the other block.
+    int SelfEdgeBlockIdx = (IncomingEdgeBlockIdx ? 0 : 1);
+    (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, BCBlockPhi);
+    (RdxPhi)->setIncomingValue(IncomingEdgeBlockIdx, LoopExitInst);
+  }// end of for each redux variable.
 
-  // 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.
-  if (StripedOffRecurrenceCast)
-    Stride = getUniqueCastUse(Stride, Lp, StripedOffRecurrenceCast);
+  fixLCSSAPHIs();
 
-  return Stride;
+  // Remove redundant induction instructions.
+  cse(LoopVectorBody);
 }
 
-void LoopVectorizationLegality::collectStridedAccess(Value *MemAccess) {
-  Value *Ptr = nullptr;
-  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(MemAccess))
-    Ptr = LI->getPointerOperand();
-  else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(MemAccess))
-    Ptr = SI->getPointerOperand();
-  else
-    return;
-
-  Value *Stride = getStrideFromPointer(Ptr, SE, DL, TheLoop);
-  if (!Stride)
-    return;
-
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a strided access that we can version");
-  DEBUG(dbgs() << "  Ptr: " << *Ptr << " Stride: " << *Stride << "\n");
-  Strides[Ptr] = Stride;
-  StrideSet.insert(Stride);
+void InnerLoopVectorizer::fixLCSSAPHIs() {
+  for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
+       LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
+    PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
+    if (!LCSSAPhi) break;
+    if (LCSSAPhi->getNumIncomingValues() == 1)
+      LCSSAPhi->addIncoming(UndefValue::get(LCSSAPhi->getType()),
+                            LoopMiddleBlock);
+  }
 }
 
-void LoopVectorizationLegality::collectLoopUniforms() {
-  // We now know that the loop is vectorizable!
-  // Collect variables that will remain uniform after vectorization.
-  std::vector<Value*> Worklist;
-  BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
+InnerLoopVectorizer::VectorParts
+InnerLoopVectorizer::createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst) {
+  assert(std::find(pred_begin(Dst), pred_end(Dst), Src) != pred_end(Dst) &&
+         "Invalid edge");
 
-  // Start with the conditional branch and walk up the block.
-  Worklist.push_back(Latch->getTerminator()->getOperand(0));
+  // Look for cached value.
+  std::pair<BasicBlock*, BasicBlock*> Edge(Src, Dst);
+  EdgeMaskCache::iterator ECEntryIt = MaskCache.find(Edge);
+  if (ECEntryIt != MaskCache.end())
+    return ECEntryIt->second;
 
-  // Also add all consecutive pointer values; these values will be uniform
-  // after vectorization (and subsequent cleanup) and, until revectorization is
-  // supported, all dependencies must also be uniform.
-  for (Loop::block_iterator B = TheLoop->block_begin(),
-       BE = TheLoop->block_end(); B != BE; ++B)
-    for (BasicBlock::iterator I = (*B)->begin(), IE = (*B)->end();
-         I != IE; ++I)
-      if (I->getType()->isPointerTy() && isConsecutivePtr(I))
-        Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
+  VectorParts SrcMask = createBlockInMask(Src);
 
-  while (!Worklist.empty()) {
-    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Worklist.back());
-    Worklist.pop_back();
+  // The terminator has to be a branch inst!
+  BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Src->getTerminator());
+  assert(BI && "Unexpected terminator found");
 
-    // Look at instructions inside this loop.
-    // Stop when reaching PHI nodes.
-    // TODO: we need to follow values all over the loop, not only in this block.
-    if (!I || !TheLoop->contains(I) || isa<PHINode>(I))
-      continue;
+  if (BI->isConditional()) {
+    VectorParts EdgeMask = getVectorValue(BI->getCondition());
 
-    // This is a known uniform.
-    Uniforms.insert(I);
+    if (BI->getSuccessor(0) != Dst)
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
+        EdgeMask[part] = Builder.CreateNot(EdgeMask[part]);
 
-    // Insert all operands.
-    Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
-  }
-}
+    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
+      EdgeMask[part] = Builder.CreateAnd(EdgeMask[part], SrcMask[part]);
 
-namespace {
-/// \brief Analyses memory accesses in a loop.
-///
-/// Checks whether run time pointer checks are needed and builds sets for data
-/// dependence checking.
-class AccessAnalysis {
-public:
-  /// \brief Read or write access location.
-  typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
-  typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
+    MaskCache[Edge] = EdgeMask;
+    return EdgeMask;
+  }
 
-  /// \brief Set of potential dependent memory accesses.
-  typedef EquivalenceClasses<MemAccessInfo> DepCandidates;
+  MaskCache[Edge] = SrcMask;
+  return SrcMask;
+}
 
-  AccessAnalysis(const DataLayout *Dl, AliasAnalysis *AA, DepCandidates &DA) :
-    DL(Dl), AST(*AA), DepCands(DA), IsRTCheckNeeded(false) {}
+InnerLoopVectorizer::VectorParts
+InnerLoopVectorizer::createBlockInMask(BasicBlock *BB) {
+  assert(OrigLoop->contains(BB) && "Block is not a part of a loop");
 
-  /// \brief Register a load  and whether it is only read from.
-  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);
+  // Loop incoming mask is all-one.
+  if (OrigLoop->getHeader() == BB) {
+    Value *C = ConstantInt::get(IntegerType::getInt1Ty(BB->getContext()), 1);
+    return getVectorValue(C);
   }
 
-  /// \brief Register a store.
-  void addStore(AliasAnalysis::Location &Loc) {
-    Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
-    AST.add(Ptr, AliasAnalysis::UnknownSize, Loc.AATags);
-    Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, true));
+  // This is the block mask. We OR all incoming edges, and with zero.
+  Value *Zero = ConstantInt::get(IntegerType::getInt1Ty(BB->getContext()), 0);
+  VectorParts BlockMask = getVectorValue(Zero);
+
+  // For each pred:
+  for (pred_iterator it = pred_begin(BB), e = pred_end(BB); it != e; ++it) {
+    VectorParts EM = createEdgeMask(*it, BB);
+    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
+      BlockMask[part] = Builder.CreateOr(BlockMask[part], EM[part]);
   }
 
-  /// \brief Check whether we can check the pointers at runtime for
-  /// non-intersection.
-  bool canCheckPtrAtRT(RuntimePointerCheck &RtCheck, unsigned &NumComparisons,
-                       ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop,
-                       ValueToValueMap &Strides,
-                       bool ShouldCheckStride = false);
+  return BlockMask;
+}
 
-  /// \brief Goes over all memory accesses, checks whether a RT check is needed
-  /// and builds sets of dependent accesses.
-  void buildDependenceSets() {
-    processMemAccesses();
+void InnerLoopVectorizer::widenPHIInstruction(Instruction *PN,
+                                              InnerLoopVectorizer::VectorParts &Entry,
+                                              unsigned UF, unsigned VF, PhiVector *PV) {
+  PHINode* P = cast<PHINode>(PN);
+  // Handle reduction variables:
+  if (Legal->getReductionVars()->count(P)) {
+    for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+      // This is phase one of vectorizing PHIs.
+      Type *VecTy = (VF == 1) ? PN->getType() :
+      VectorType::get(PN->getType(), VF);
+      Entry[part] = PHINode::Create(VecTy, 2, "vec.phi",
+                                    LoopVectorBody.back()-> getFirstInsertionPt());
+    }
+    PV->push_back(P);
+    return;
   }
 
-  bool isRTCheckNeeded() { return IsRTCheckNeeded; }
+  setDebugLocFromInst(Builder, P);
+  // Check for PHI nodes that are lowered to vector selects.
+  if (P->getParent() != OrigLoop->getHeader()) {
+    // We know that all PHIs in non-header blocks are converted into
+    // selects, so we don't have to worry about the insertion order and we
+    // can just use the builder.
+    // At this point we generate the predication tree. There may be
+    // duplications since this is a simple recursive scan, but future
+    // optimizations will clean it up.
 
-  bool isDependencyCheckNeeded() { return !CheckDeps.empty(); }
-  void resetDepChecks() { CheckDeps.clear(); }
+    unsigned NumIncoming = P->getNumIncomingValues();
 
-  MemAccessInfoSet &getDependenciesToCheck() { return CheckDeps; }
+    // Generate a sequence of selects of the form:
+    // SELECT(Mask3, In3,
+    //      SELECT(Mask2, In2,
+    //                   ( ...)))
+    for (unsigned In = 0; In < NumIncoming; In++) {
+      VectorParts Cond = createEdgeMask(P->getIncomingBlock(In),
+                                        P->getParent());
+      VectorParts &In0 = getVectorValue(P->getIncomingValue(In));
 
-private:
-  typedef SetVector<MemAccessInfo> PtrAccessSet;
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+        // We might have single edge PHIs (blocks) - use an identity
+        // 'select' for the first PHI operand.
+        if (In == 0)
+          Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
+                                             In0[part]);
+        else
+          // Select between the current value and the previous incoming edge
+          // based on the incoming mask.
+          Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
+                                             Entry[part], "predphi");
+      }
+    }
+    return;
+  }
+
+  // This PHINode must be an induction variable.
+  // Make sure that we know about it.
+  assert(Legal->getInductionVars()->count(P) &&
+         "Not an induction variable");
 
-  /// \brief Go over all memory access and check whether runtime pointer checks
-  /// are needed /// and build sets of dependency check candidates.
-  void processMemAccesses();
+  LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
+  Legal->getInductionVars()->lookup(P);
 
-  /// Set of all accesses.
-  PtrAccessSet Accesses;
+  // FIXME: The newly created binary instructions should contain nsw/nuw flags,
+  // which can be found from the original scalar operations.
+  switch (II.IK) {
+    case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
+      llvm_unreachable("Unknown induction");
+    case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
+      assert(P->getType() == II.StartValue->getType() && "Types must match");
+      Type *PhiTy = P->getType();
+      Value *Broadcasted;
+      if (P == OldInduction) {
+        // Handle the canonical induction variable. We might have had to
+        // extend the type.
+        Broadcasted = Builder.CreateTrunc(Induction, PhiTy);
+      } else {
+        // Handle other induction variables that are now based on the
+        // canonical one.
+        Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx,
+                                                 "normalized.idx");
+        NormalizedIdx = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, PhiTy);
+        Broadcasted = II.transform(Builder, NormalizedIdx);
+        Broadcasted->setName("offset.idx");
+      }
+      Broadcasted = getBroadcastInstrs(Broadcasted);
+      // After broadcasting the induction variable we need to make the vector
+      // consecutive by adding 0, 1, 2, etc.
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
+        Entry[part] = getStepVector(Broadcasted, VF * part, II.StepValue);
+      return;
+    }
+    case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction:
+      // Handle the pointer induction variable case.
+      assert(P->getType()->isPointerTy() && "Unexpected type.");
+      // This is the normalized GEP that starts counting at zero.
+      Value *NormalizedIdx =
+          Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx, "normalized.idx");
+      NormalizedIdx =
+          Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, II.StepValue->getType());
+      // This is the vector of results. Notice that we don't generate
+      // vector geps because scalar geps result in better code.
+      for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
+        if (VF == 1) {
+          int EltIndex = part;
+          Constant *Idx = ConstantInt::get(NormalizedIdx->getType(), EltIndex);
+          Value *GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx);
+          Value *SclrGep = II.transform(Builder, GlobalIdx);
+          SclrGep->setName("next.gep");
+          Entry[part] = SclrGep;
+          continue;
+        }
 
-  /// Set of accesses that need a further dependence check.
-  MemAccessInfoSet CheckDeps;
+        Value *VecVal = UndefValue::get(VectorType::get(P->getType(), VF));
+        for (unsigned int i = 0; i < VF; ++i) {
+          int EltIndex = i + part * VF;
+          Constant *Idx = ConstantInt::get(NormalizedIdx->getType(), EltIndex);
+          Value *GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx);
+          Value *SclrGep = II.transform(Builder, GlobalIdx);
+          SclrGep->setName("next.gep");
+          VecVal = Builder.CreateInsertElement(VecVal, SclrGep,
+                                               Builder.getInt32(i),
+                                               "insert.gep");
+        }
+        Entry[part] = VecVal;
+      }
+      return;
+  }
+}
 
-  /// Set of pointers that are read only.
-  SmallPtrSet<Value*, 16> ReadOnlyPtr;
+void InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
+  // For each instruction in the old loop.
+  for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
+    VectorParts &Entry = WidenMap.get(it);
+    switch (it->getOpcode()) {
+    case Instruction::Br:
+      // Nothing to do for PHIs and BR, since we already took care of the
+      // loop control flow instructions.
+      continue;
+    case Instruction::PHI: {
+      // Vectorize PHINodes.
+      widenPHIInstruction(it, Entry, UF, VF, PV);
+      continue;
+    }// End of PHI.
 
-  const DataLayout *DL;
+    case Instruction::Add:
+    case Instruction::FAdd:
+    case Instruction::Sub:
+    case Instruction::FSub:
+    case Instruction::Mul:
+    case Instruction::FMul:
+    case Instruction::UDiv:
+    case Instruction::SDiv:
+    case Instruction::FDiv:
+    case Instruction::URem:
+    case Instruction::SRem:
+    case Instruction::FRem:
+    case Instruction::Shl:
+    case Instruction::LShr:
+    case Instruction::AShr:
+    case Instruction::And:
+    case Instruction::Or:
+    case Instruction::Xor: {
+      // Just widen binops.
+      BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(it);
+      setDebugLocFromInst(Builder, BinOp);
+      VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
+      VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
 
-  /// An alias set tracker to partition the access set by underlying object and
-  //intrinsic property (such as TBAA metadata).
-  AliasSetTracker AST;
+      // Use this vector value for all users of the original instruction.
+      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+        Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), A[Part], B[Part]);
 
-  /// 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;
+        if (BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
+          VecOp->copyIRFlags(BinOp);
 
-  bool IsRTCheckNeeded;
-};
+        Entry[Part] = V;
+      }
 
-} // end anonymous namespace
+      propagateMetadata(Entry, it);
+      break;
+    }
+    case Instruction::Select: {
+      // Widen selects.
+      // If the selector is loop invariant we can create a select
+      // instruction with a scalar condition. Otherwise, use vector-select.
+      bool InvariantCond = SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(it->getOperand(0)),
+                                               OrigLoop);
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
 
-/// \brief Check whether a pointer can participate in a runtime bounds check.
-static bool hasComputableBounds(ScalarEvolution *SE, ValueToValueMap &Strides,
-                                Value *Ptr) {
-  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
-  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
-  if (!AR)
-    return false;
+      // The condition can be loop invariant  but still defined inside the
+      // loop. This means that we can't just use the original 'cond' value.
+      // We have to take the 'vectorized' value and pick the first lane.
+      // Instcombine will make this a no-op.
+      VectorParts &Cond = getVectorValue(it->getOperand(0));
+      VectorParts &Op0  = getVectorValue(it->getOperand(1));
+      VectorParts &Op1  = getVectorValue(it->getOperand(2));
 
-  return AR->isAffine();
-}
+      Value *ScalarCond = (VF == 1) ? Cond[0] :
+        Builder.CreateExtractElement(Cond[0], Builder.getInt32(0));
 
-/// \brief Check the stride of the pointer and ensure that it does not wrap in
-/// the address space.
-static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL, Value *Ptr,
-                        const Loop *Lp, ValueToValueMap &StridesMap);
-
-bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
-    RuntimePointerCheck &RtCheck,
-    unsigned &NumComparisons, ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop,
-    ValueToValueMap &StridesMap, bool ShouldCheckStride) {
-  // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
-  // to place a runtime bound check.
-  bool CanDoRT = true;
-
-  bool IsDepCheckNeeded = isDependencyCheckNeeded();
-  NumComparisons = 0;
-
-  // 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;
+      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+        Entry[Part] = Builder.CreateSelect(
+          InvariantCond ? ScalarCond : Cond[Part],
+          Op0[Part],
+          Op1[Part]);
       }
-    }
 
-    if (IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2)
-      NumComparisons += 0; // Only one dependence set.
-    else {
-      NumComparisons += (NumWritePtrChecks * (NumReadPtrChecks +
-                                              NumWritePtrChecks - 1));
+      propagateMetadata(Entry, it);
+      break;
     }
 
-    ++ASId;
-  }
-
-  // If the pointers that we would use for the bounds comparison have different
-  // address spaces, assume the values aren't directly comparable, so we can't
-  // use them for the runtime check. We also have to assume they could
-  // overlap. In the future there should be metadata for whether address spaces
-  // are disjoint.
-  unsigned NumPointers = RtCheck.Pointers.size();
-  for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
-    for (unsigned j = i + 1; j < NumPointers; ++j) {
-      // 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;
+    case Instruction::ICmp:
+    case Instruction::FCmp: {
+      // Widen compares. Generate vector compares.
+      bool FCmp = (it->getOpcode() == Instruction::FCmp);
+      CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(it);
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
+      VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
+      VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
+      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+        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;
+      }
 
-      Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i];
-      Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j];
+      propagateMetadata(Entry, it);
+      break;
+    }
 
-      unsigned ASi = PtrI->getType()->getPointerAddressSpace();
-      unsigned ASj = PtrJ->getType()->getPointerAddressSpace();
-      if (ASi != ASj) {
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Runtime check would require comparison between"
-                       " different address spaces\n");
-        return false;
+    case Instruction::Store:
+    case Instruction::Load:
+      vectorizeMemoryInstruction(it);
+        break;
+    case Instruction::ZExt:
+    case Instruction::SExt:
+    case Instruction::FPToUI:
+    case Instruction::FPToSI:
+    case Instruction::FPExt:
+    case Instruction::PtrToInt:
+    case Instruction::IntToPtr:
+    case Instruction::SIToFP:
+    case Instruction::UIToFP:
+    case Instruction::Trunc:
+    case Instruction::FPTrunc:
+    case Instruction::BitCast: {
+      CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(it);
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
+      /// Optimize the special case where the source is the induction
+      /// variable. Notice that we can only optimize the 'trunc' case
+      /// because: a. FP conversions lose precision, b. sext/zext may wrap,
+      /// c. other casts depend on pointer size.
+      if (CI->getOperand(0) == OldInduction &&
+          it->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
+        Value *ScalarCast = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), Induction,
+                                               CI->getType());
+        Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ScalarCast);
+        LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
+            Legal->getInductionVars()->lookup(OldInduction);
+        Constant *Step =
+            ConstantInt::getSigned(CI->getType(), II.StepValue->getSExtValue());
+        for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
+          Entry[Part] = getStepVector(Broadcasted, VF * Part, Step);
+        propagateMetadata(Entry, it);
+        break;
       }
+      /// Vectorize casts.
+      Type *DestTy = (VF == 1) ? CI->getType() :
+                                 VectorType::get(CI->getType(), VF);
+
+      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;
     }
-  }
 
-  return CanDoRT;
-}
+    case Instruction::Call: {
+      // Ignore dbg intrinsics.
+      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
+        break;
+      setDebugLocFromInst(Builder, it);
 
-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.
-
-  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 AV : AS) {
-        Value *Ptr = AV.getValue();
-
-        // For a single memory access in AliasSetTracker, Accesses may contain
-        // both read and write, and they both need to be handled for CheckDeps.
-        for (auto AC : S) {
-          if (AC.getPointer() != Ptr)
-            continue;
+      Module *M = BB->getParent()->getParent();
+      CallInst *CI = cast<CallInst>(it);
 
-          bool IsWrite = AC.getInt();
+      StringRef FnName = CI->getCalledFunction()->getName();
+      Function *F = CI->getCalledFunction();
+      Type *RetTy = ToVectorTy(CI->getType(), VF);
+      SmallVector<Type *, 4> Tys;
+      for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
+        Tys.push_back(ToVectorTy(CI->getArgOperand(i)->getType(), VF));
 
-          // 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;
-          }
+      Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
+      if (ID &&
+          (ID == Intrinsic::assume || ID == Intrinsic::lifetime_end ||
+           ID == Intrinsic::lifetime_start)) {
+        scalarizeInstruction(it);
+        break;
+      }
+      // The flag shows whether we use Intrinsic or a usual Call for vectorized
+      // version of the instruction.
+      // Is it beneficial to perform intrinsic call compared to lib call?
+      bool NeedToScalarize;
+      unsigned CallCost = getVectorCallCost(CI, VF, *TTI, TLI, NeedToScalarize);
+      bool UseVectorIntrinsic =
+          ID && getVectorIntrinsicCost(CI, VF, *TTI, TLI) <= CallCost;
+      if (!UseVectorIntrinsic && NeedToScalarize) {
+        scalarizeInstruction(it);
+        break;
+      }
 
-          // 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;
+      for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
+        SmallVector<Value *, 4> Args;
+        for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
+          Value *Arg = CI->getArgOperand(i);
+          // Some intrinsics have a scalar argument - don't replace it with a
+          // vector.
+          if (!UseVectorIntrinsic || !hasVectorInstrinsicScalarOpd(ID, i)) {
+            VectorParts &VectorArg = getVectorValue(CI->getArgOperand(i));
+            Arg = VectorArg[Part];
           }
+          Args.push_back(Arg);
+        }
 
-          if (IsWrite)
-            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;
+        Function *VectorF;
+        if (UseVectorIntrinsic) {
+          // Use vector version of the intrinsic.
+          Type *TysForDecl[] = {CI->getType()};
+          if (VF > 1)
+            TysForDecl[0] = VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF);
+          VectorF = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, TysForDecl);
+        } else {
+          // Use vector version of the library call.
+          StringRef VFnName = TLI->getVectorizedFunction(FnName, VF);
+          assert(!VFnName.empty() && "Vector function name is empty.");
+          VectorF = M->getFunction(VFnName);
+          if (!VectorF) {
+            // Generate a declaration
+            FunctionType *FTy = FunctionType::get(RetTy, Tys, false);
+            VectorF =
+                Function::Create(FTy, Function::ExternalLinkage, VFnName, M);
+            VectorF->copyAttributesFrom(F);
           }
         }
+        assert(VectorF && "Can't create vector function.");
+        Entry[Part] = Builder.CreateCall(VectorF, Args);
       }
-    }
-  }
-}
-
-namespace {
-/// \brief Checks memory dependences among accesses to the same underlying
-/// object to determine whether there vectorization is legal or not (and at
-/// which vectorization factor).
-///
-/// This class works under the assumption that we already checked that memory
-/// locations with different underlying pointers are "must-not alias".
-/// We use the ScalarEvolution framework to symbolically evalutate access
-/// functions pairs. Since we currently don't restructure the loop we can rely
-/// on the program order of memory accesses to determine their safety.
-/// At the moment we will only deem accesses as safe for:
-///  * A negative constant distance assuming program order.
-///
-///      Safe: tmp = a[i + 1];     OR     a[i + 1] = x;
-///            a[i] = tmp;                y = a[i];
-///
-///   The latter case is safe because later checks guarantuee that there can't
-///   be a cycle through a phi node (that is, we check that "x" and "y" is not
-///   the same variable: a header phi can only be an induction or a reduction, a
-///   reduction can't have a memory sink, an induction can't have a memory
-///   source). This is important and must not be violated (or we have to
-///   resort to checking for cycles through memory).
-///
-///  * A positive constant distance assuming program order that is bigger
-///    than the biggest memory access.
-///
-///     tmp = a[i]        OR              b[i] = x
-///     a[i+2] = tmp                      y = b[i+2];
-///
-///     Safe distance: 2 x sizeof(a[0]), and 2 x sizeof(b[0]), respectively.
-///
-///  * Zero distances and all accesses have the same size.
-///
-class MemoryDepChecker {
-public:
-  typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
-  typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
-
-  MemoryDepChecker(ScalarEvolution *Se, const DataLayout *Dl, const Loop *L,
-                   const LoopAccessAnalysis::VectorizerParams &VectParams)
-      : SE(Se), DL(Dl), InnermostLoop(L), AccessIdx(0),
-        ShouldRetryWithRuntimeCheck(false), VectParams(VectParams) {}
-
-  /// \brief Register the location (instructions are given increasing numbers)
-  /// of a write access.
-  void addAccess(StoreInst *SI) {
-    Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
-    Accesses[MemAccessInfo(Ptr, true)].push_back(AccessIdx);
-    InstMap.push_back(SI);
-    ++AccessIdx;
-  }
-
-  /// \brief Register the location (instructions are given increasing numbers)
-  /// of a write access.
-  void addAccess(LoadInst *LI) {
-    Value *Ptr = LI->getPointerOperand();
-    Accesses[MemAccessInfo(Ptr, false)].push_back(AccessIdx);
-    InstMap.push_back(LI);
-    ++AccessIdx;
-  }
-
-  /// \brief Check whether the dependencies between the accesses are safe.
-  ///
-  /// Only checks sets with elements in \p CheckDeps.
-  bool areDepsSafe(AccessAnalysis::DepCandidates &AccessSets,
-                   MemAccessInfoSet &CheckDeps, ValueToValueMap &Strides);
-
-  /// \brief The maximum number of bytes of a vector register we can vectorize
-  /// the accesses safely with.
-  unsigned getMaxSafeDepDistBytes() { return MaxSafeDepDistBytes; }
-
-  /// \brief In same cases when the dependency check fails we can still
-  /// vectorize the loop with a dynamic array access check.
-  bool shouldRetryWithRuntimeCheck() { return ShouldRetryWithRuntimeCheck; }
-
-private:
-  ScalarEvolution *SE;
-  const DataLayout *DL;
-  const Loop *InnermostLoop;
-
-  /// \brief Maps access locations (ptr, read/write) to program order.
-  DenseMap<MemAccessInfo, std::vector<unsigned> > Accesses;
-
-  /// \brief Memory access instructions in program order.
-  SmallVector<Instruction *, 16> InstMap;
-
-  /// \brief The program order index to be used for the next instruction.
-  unsigned AccessIdx;
-
-  // We can access this many bytes in parallel safely.
-  unsigned MaxSafeDepDistBytes;
-
-  /// \brief If we see a non-constant dependence distance we can still try to
-  /// vectorize this loop with runtime checks.
-  bool ShouldRetryWithRuntimeCheck;
-
-  /// \brief Vectorizer parameters used by the analysis.
-  LoopAccessAnalysis::VectorizerParams VectParams;
 
-  /// \brief Check whether there is a plausible dependence between the two
-  /// accesses.
-  ///
-  /// Access \p A must happen before \p B in program order. The two indices
-  /// identify the index into the program order map.
-  ///
-  /// This function checks  whether there is a plausible dependence (or the
-  /// absence of such can't be proved) between the two accesses. If there is a
-  /// plausible dependence but the dependence distance is bigger than one
-  /// element access it records this distance in \p MaxSafeDepDistBytes (if this
-  /// distance is smaller than any other distance encountered so far).
-  /// Otherwise, this function returns true signaling a possible dependence.
-  bool isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
-                   const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
-                   ValueToValueMap &Strides);
-
-  /// \brief Check whether the data dependence could prevent store-load
-  /// forwarding.
-  bool couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance, unsigned TypeByteSize);
-};
-
-} // end anonymous namespace
+      propagateMetadata(Entry, it);
+      break;
+    }
 
-static bool isInBoundsGep(Value *Ptr) {
-  if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
-    return GEP->isInBounds();
-  return false;
+    default:
+      // All other instructions are unsupported. Scalarize them.
+      scalarizeInstruction(it);
+      break;
+    }// end of switch.
+  }// end of for_each instr.
 }
 
-/// \brief Check whether the access through \p Ptr has a constant stride.
-static int isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, const DataLayout *DL, Value *Ptr,
-                        const Loop *Lp, ValueToValueMap &StridesMap) {
-  const Type *Ty = Ptr->getType();
-  assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
-
-  // Make sure that the pointer does not point to aggregate types.
-  const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ty);
-  if (PtrTy->getElementType()->isAggregateType()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not a pointer to a scalar type" << *Ptr <<
-          "\n");
-    return 0;
-  }
-
-  const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, StridesMap, Ptr);
-
-  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
-  if (!AR) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not an AddRecExpr pointer "
-          << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
-    return 0;
-  }
+void InnerLoopVectorizer::updateAnalysis() {
+  // Forget the original basic block.
+  SE->forgetLoop(OrigLoop);
 
-  // The accesss function must stride over the innermost loop.
-  if (Lp != AR->getLoop()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not striding over innermost loop " <<
-          *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
-  }
-
-  // The address calculation must not wrap. Otherwise, a dependence could be
-  // inverted.
-  // An inbounds getelementptr that is a AddRec with a unit stride
-  // cannot wrap per definition. The unit stride requirement is checked later.
-  // An getelementptr without an inbounds attribute and unit stride would have
-  // to access the pointer value "0" which is undefined behavior in address
-  // space 0, therefore we can also vectorize this case.
-  bool IsInBoundsGEP = isInBoundsGep(Ptr);
-  bool IsNoWrapAddRec = AR->getNoWrapFlags(SCEV::NoWrapMask);
-  bool IsInAddressSpaceZero = PtrTy->getAddressSpace() == 0;
-  if (!IsNoWrapAddRec && !IsInBoundsGEP && !IsInAddressSpaceZero) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Pointer may wrap in the address space "
-          << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
-    return 0;
-  }
+  // Update the dominator tree information.
+  assert(DT->properlyDominates(LoopBypassBlocks.front(), LoopExitBlock) &&
+         "Entry does not dominate exit.");
 
-  // Check the step is constant.
-  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
+  for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
+    DT->addNewBlock(LoopBypassBlocks[I], LoopBypassBlocks[I-1]);
+  DT->addNewBlock(LoopVectorPreHeader, LoopBypassBlocks.back());
 
-  // Calculate the pointer stride and check if it is consecutive.
-  const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
-  if (!C) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Bad stride - Not a constant strided " << *Ptr <<
-          " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
-    return 0;
+  // Due to if predication of stores we might create a sequence of "if(pred)
+  // a[i] = ...;  " blocks.
+  for (unsigned i = 0, e = LoopVectorBody.size(); i != e; ++i) {
+    if (i == 0)
+      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[0], LoopVectorPreHeader);
+    else if (isPredicatedBlock(i)) {
+      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[i], LoopVectorBody[i-1]);
+    } else {
+      DT->addNewBlock(LoopVectorBody[i], LoopVectorBody[i-2]);
+    }
   }
 
-  int64_t Size = DL->getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
-  const APInt &APStepVal = C->getValue()->getValue();
-
-  // Huge step value - give up.
-  if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
-    return 0;
-
-  int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
-
-  // Strided access.
-  int64_t Stride = StepVal / Size;
-  int64_t Rem = StepVal % Size;
-  if (Rem)
-    return 0;
-
-  // If the SCEV could wrap but we have an inbounds gep with a unit stride we
-  // know we can't "wrap around the address space". In case of address space
-  // zero we know that this won't happen without triggering undefined behavior.
-  if (!IsNoWrapAddRec && (IsInBoundsGEP || IsInAddressSpaceZero) &&
-      Stride != 1 && Stride != -1)
-    return 0;
+  DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks[1]);
+  DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopBypassBlocks[0]);
+  DT->changeImmediateDominator(LoopScalarBody, LoopScalarPreHeader);
+  DT->changeImmediateDominator(LoopExitBlock, LoopBypassBlocks[0]);
 
-  return Stride;
+  DEBUG(DT->verifyDomTree());
 }
 
-bool MemoryDepChecker::couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance,
-                                                    unsigned TypeByteSize) {
-  // If loads occur at a distance that is not a multiple of a feasible vector
-  // factor store-load forwarding does not take place.
-  // Positive dependences might cause troubles because vectorizing them might
-  // prevent store-load forwarding making vectorized code run a lot slower.
-  //   a[i] = a[i-3] ^ a[i-8];
-  //   The stores to a[i:i+1] don't align with the stores to a[i-3:i-2] and
-  //   hence on your typical architecture store-load forwarding does not take
-  //   place. Vectorizing in such cases does not make sense.
-  // Store-load forwarding distance.
-  const unsigned NumCyclesForStoreLoadThroughMemory = 8*TypeByteSize;
-  // Maximum vector factor.
-  unsigned MaxVFWithoutSLForwardIssues = VectParams.MaxVectorWidth*TypeByteSize;
-  if(MaxSafeDepDistBytes < MaxVFWithoutSLForwardIssues)
-    MaxVFWithoutSLForwardIssues = MaxSafeDepDistBytes;
-
-  for (unsigned vf = 2*TypeByteSize; vf <= MaxVFWithoutSLForwardIssues;
-       vf *= 2) {
-    if (Distance % vf && Distance / vf < NumCyclesForStoreLoadThroughMemory) {
-      MaxVFWithoutSLForwardIssues = (vf >>=1);
-      break;
-    }
-  }
-
-  if (MaxVFWithoutSLForwardIssues< 2*TypeByteSize) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Distance " << Distance <<
-          " that could cause a store-load forwarding conflict\n");
-    return true;
+/// \brief Check whether it is safe to if-convert this phi node.
+///
+/// Phi nodes with constant expressions that can trap are not safe to if
+/// convert.
+static bool canIfConvertPHINodes(BasicBlock *BB) {
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
+    PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(I);
+    if (!Phi)
+      return true;
+    for (unsigned p = 0, e = Phi->getNumIncomingValues(); p != e; ++p)
+      if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Phi->getIncomingValue(p)))
+        if (C->canTrap())
+          return false;
   }
-
-  if (MaxVFWithoutSLForwardIssues < MaxSafeDepDistBytes &&
-      MaxVFWithoutSLForwardIssues != VectParams.MaxVectorWidth*TypeByteSize)
-    MaxSafeDepDistBytes = MaxVFWithoutSLForwardIssues;
-  return false;
+  return true;
 }
 
-bool MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
-                                   const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
-                                   ValueToValueMap &Strides) {
-  assert (AIdx < BIdx && "Must pass arguments in program order");
-
-  Value *APtr = A.getPointer();
-  Value *BPtr = B.getPointer();
-  bool AIsWrite = A.getInt();
-  bool BIsWrite = B.getInt();
-
-  // Two reads are independent.
-  if (!AIsWrite && !BIsWrite)
+bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
+  if (!EnableIfConversion) {
+    emitAnalysis(VectorizationReport() << "if-conversion is disabled");
     return false;
+  }
 
-  // We cannot check pointers in different address spaces.
-  if (APtr->getType()->getPointerAddressSpace() !=
-      BPtr->getType()->getPointerAddressSpace())
-    return true;
+  assert(TheLoop->getNumBlocks() > 1 && "Single block loops are vectorizable");
 
-  const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, APtr);
-  const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, BPtr);
+  // A list of pointers that we can safely read and write to.
+  SmallPtrSet<Value *, 8> SafePointes;
 
-  int StrideAPtr = isStridedPtr(SE, DL, APtr, InnermostLoop, Strides);
-  int StrideBPtr = isStridedPtr(SE, DL, BPtr, InnermostLoop, Strides);
+  // Collect safe addresses.
+  for (Loop::block_iterator BI = TheLoop->block_begin(),
+         BE = TheLoop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
+    BasicBlock *BB = *BI;
 
-  const SCEV *Src = AScev;
-  const SCEV *Sink = BScev;
+    if (blockNeedsPredication(BB))
+      continue;
 
-  // If the induction step is negative we have to invert source and sink of the
-  // dependence.
-  if (StrideAPtr < 0) {
-    //Src = BScev;
-    //Sink = AScev;
-    std::swap(APtr, BPtr);
-    std::swap(Src, Sink);
-    std::swap(AIsWrite, BIsWrite);
-    std::swap(AIdx, BIdx);
-    std::swap(StrideAPtr, StrideBPtr);
+    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
+      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
+        SafePointes.insert(LI->getPointerOperand());
+      else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
+        SafePointes.insert(SI->getPointerOperand());
+    }
   }
 
-  const SCEV *Dist = SE->getMinusSCEV(Sink, Src);
+  // Collect the blocks that need predication.
+  BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
+  for (Loop::block_iterator BI = TheLoop->block_begin(),
+         BE = TheLoop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
+    BasicBlock *BB = *BI;
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Src Scev: " << *Src << "Sink Scev: " << *Sink
-        << "(Induction step: " << StrideAPtr <<  ")\n");
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Distance for " << *InstMap[AIdx] << " to "
-        << *InstMap[BIdx] << ": " << *Dist << "\n");
+    // We don't support switch statements inside loops.
+    if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator())) {
+      emitAnalysis(VectorizationReport(BB->getTerminator())
+                   << "loop contains a switch statement");
+      return false;
+    }
 
-  // Need consecutive accesses. We don't want to vectorize
-  // "A[B[i]] += ..." and similar code or pointer arithmetic that could wrap in
-  // the address space.
-  if (!StrideAPtr || !StrideBPtr || StrideAPtr != StrideBPtr){
-    DEBUG(dbgs() << "Non-consecutive pointer access\n");
-    return true;
+    // We must be able to predicate all blocks that need to be predicated.
+    if (blockNeedsPredication(BB)) {
+      if (!blockCanBePredicated(BB, SafePointes)) {
+        emitAnalysis(VectorizationReport(BB->getTerminator())
+                     << "control flow cannot be substituted for a select");
+        return false;
+      }
+    } else if (BB != Header && !canIfConvertPHINodes(BB)) {
+      emitAnalysis(VectorizationReport(BB->getTerminator())
+                   << "control flow cannot be substituted for a select");
+      return false;
+    }
   }
 
-  const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Dist);
-  if (!C) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Dependence because of non-constant distance\n");
-    ShouldRetryWithRuntimeCheck = true;
-    return true;
+  // We can if-convert this loop.
+  return true;
+}
+
+bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
+  // We must have a loop in canonical form. Loops with indirectbr in them cannot
+  // be canonicalized.
+  if (!TheLoop->getLoopPreheader()) {
+    emitAnalysis(
+        VectorizationReport() <<
+        "loop control flow is not understood by vectorizer");
+    return false;
   }
 
-  Type *ATy = APtr->getType()->getPointerElementType();
-  Type *BTy = BPtr->getType()->getPointerElementType();
-  unsigned TypeByteSize = DL->getTypeAllocSize(ATy);
+  // We can only vectorize innermost loops.
+  if (!TheLoop->empty()) {
+    emitAnalysis(VectorizationReport() << "loop is not the innermost loop");
+    return false;
+  }
 
-  // Negative distances are not plausible dependencies.
-  const APInt &Val = C->getValue()->getValue();
-  if (Val.isNegative()) {
-    bool IsTrueDataDependence = (AIsWrite && !BIsWrite);
-    if (IsTrueDataDependence &&
-        (couldPreventStoreLoadForward(Val.abs().getZExtValue(), TypeByteSize) ||
-         ATy != BTy))
-      return true;
+  // We must have a single backedge.
+  if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1) {
+    emitAnalysis(
+        VectorizationReport() <<
+        "loop control flow is not understood by vectorizer");
+    return false;
+  }
 
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Dependence is negative: NoDep\n");
+  // We must have a single exiting block.
+  if (!TheLoop->getExitingBlock()) {
+    emitAnalysis(
+        VectorizationReport() <<
+        "loop control flow is not understood by vectorizer");
     return false;
   }
 
-  // Write to the same location with the same size.
-  // Could be improved to assert type sizes are the same (i32 == float, etc).
-  if (Val == 0) {
-    if (ATy == BTy)
-      return false;
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Zero dependence difference but different types\n");
-    return true;
+  // We only handle bottom-tested loops, i.e. loop in which the condition is
+  // checked at the end of each iteration. With that we can assume that all
+  // instructions in the loop are executed the same number of times.
+  if (TheLoop->getExitingBlock() != TheLoop->getLoopLatch()) {
+    emitAnalysis(
+        VectorizationReport() <<
+        "loop control flow is not understood by vectorizer");
+    return false;
   }
 
-  assert(Val.isStrictlyPositive() && "Expect a positive value");
+  // We need to have a loop header.
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop: " <<
+        TheLoop->getHeader()->getName() << '\n');
 
-  // Positive distance bigger than max vectorization factor.
-  if (ATy != BTy) {
-    DEBUG(dbgs() <<
-          "LV: ReadWrite-Write positive dependency with different types\n");
+  // Check if we can if-convert non-single-bb loops.
+  unsigned NumBlocks = TheLoop->getNumBlocks();
+  if (NumBlocks != 1 && !canVectorizeWithIfConvert()) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Can't if-convert the loop.\n");
     return false;
   }
 
-  unsigned Distance = (unsigned) Val.getZExtValue();
+  // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
+  const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(TheLoop);
+  if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
+    emitAnalysis(VectorizationReport() <<
+                 "could not determine number of loop iterations");
+    DEBUG(dbgs() << "LV: SCEV could not compute the loop exit count.\n");
+    return false;
+  }
 
-  // Bail out early if passed-in parameters make vectorization not feasible.
-  unsigned ForcedFactor = (VectParams.VectorizationFactor ?
-                           VectParams.VectorizationFactor : 1);
-  unsigned ForcedUnroll = (VectParams.VectorizationInterleave ?
-                           VectParams.VectorizationInterleave : 1);
+  // 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");
+    return false;
+  }
 
-  // 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
-  // bigger than the currrent maximum size.
-  if (Distance < 2*TypeByteSize ||
-      2*TypeByteSize > MaxSafeDepDistBytes ||
-      Distance < TypeByteSize * ForcedUnroll * ForcedFactor) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Failure because of Positive distance "
-        << Val.getSExtValue() << '\n');
-    return true;
+  // Go over each instruction and look at memory deps.
+  if (!canVectorizeMemory()) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize due to memory conflicts\n");
+    return false;
   }
 
-  MaxSafeDepDistBytes = Distance < MaxSafeDepDistBytes ?
-    Distance : MaxSafeDepDistBytes;
+  // Collect all of the variables that remain uniform after vectorization.
+  collectLoopUniforms();
 
-  bool IsTrueDataDependence = (!AIsWrite && BIsWrite);
-  if (IsTrueDataDependence &&
-      couldPreventStoreLoadForward(Distance, TypeByteSize))
-     return true;
+  DEBUG(dbgs() << "LV: We can vectorize this loop"
+               << (LAI->getRuntimePointerChecking()->Need
+                       ? " (with a runtime bound check)"
+                       : "")
+               << "!\n");
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Positive distance " << Val.getSExtValue() <<
-        " with max VF = " << MaxSafeDepDistBytes / TypeByteSize << '\n');
+  bool UseInterleaved = TTI->enableInterleavedAccessVectorization();
 
-  return false;
-}
+  // If an override option has been passed in for interleaved accesses, use it.
+  if (EnableInterleavedMemAccesses.getNumOccurrences() > 0)
+    UseInterleaved = EnableInterleavedMemAccesses;
 
-bool MemoryDepChecker::areDepsSafe(AccessAnalysis::DepCandidates &AccessSets,
-                                   MemAccessInfoSet &CheckDeps,
-                                   ValueToValueMap &Strides) {
-
-  MaxSafeDepDistBytes = -1U;
-  while (!CheckDeps.empty()) {
-    MemAccessInfo CurAccess = *CheckDeps.begin();
-
-    // Get the relevant memory access set.
-    EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::iterator I =
-      AccessSets.findValue(AccessSets.getLeaderValue(CurAccess));
-
-    // Check accesses within this set.
-    EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator AI, AE;
-    AI = AccessSets.member_begin(I), AE = AccessSets.member_end();
-
-    // Check every access pair.
-    while (AI != AE) {
-      CheckDeps.erase(*AI);
-      EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator OI = std::next(AI);
-      while (OI != AE) {
-        // Check every accessing instruction pair in program order.
-        for (std::vector<unsigned>::iterator I1 = Accesses[*AI].begin(),
-             I1E = Accesses[*AI].end(); I1 != I1E; ++I1)
-          for (std::vector<unsigned>::iterator I2 = Accesses[*OI].begin(),
-               I2E = Accesses[*OI].end(); I2 != I2E; ++I2) {
-            if (*I1 < *I2 && isDependent(*AI, *I1, *OI, *I2, Strides))
-              return false;
-            if (*I2 < *I1 && isDependent(*OI, *I2, *AI, *I1, Strides))
-              return false;
-          }
-        ++OI;
-      }
-      AI++;
-    }
-  }
+  // Analyze interleaved memory accesses.
+  if (UseInterleaved)
+     InterleaveInfo.analyzeInterleaving(Strides);
+
+  // Okay! We can vectorize. At this point we don't have any other mem analysis
+  // which may limit our maximum vectorization factor, so just return true with
+  // no restrictions.
   return true;
 }
 
-bool LoopAccessAnalysis::canVectorizeMemory(ValueToValueMap &Strides) {
+static Type *convertPointerToIntegerType(const DataLayout &DL, Type *Ty) {
+  if (Ty->isPointerTy())
+    return DL.getIntPtrType(Ty);
+
+  // It is possible that char's or short's overflow when we ask for the loop's
+  // trip count, work around this by changing the type size.
+  if (Ty->getScalarSizeInBits() < 32)
+    return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
 
-  typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
-  typedef SmallPtrSet<Value*, 16> ValueSet;
+  return Ty;
+}
 
-  // Holds the Load and Store *instructions*.
-  ValueVector Loads;
-  ValueVector Stores;
+static Type* getWiderType(const DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
+  Ty0 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty0);
+  Ty1 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty1);
+  if (Ty0->getScalarSizeInBits() > Ty1->getScalarSizeInBits())
+    return Ty0;
+  return Ty1;
+}
 
-  // Holds all the different accesses in the loop.
-  unsigned NumReads = 0;
-  unsigned NumReadWrites = 0;
+/// \brief Check that the instruction has outside loop users and is not an
+/// identified reduction variable.
+static bool hasOutsideLoopUser(const Loop *TheLoop, Instruction *Inst,
+                               SmallPtrSetImpl<Value *> &Reductions) {
+  // Reduction instructions are allowed to have exit users. All other
+  // instructions must not have external users.
+  if (!Reductions.count(Inst))
+    //Check that all of the users of the loop are inside the BB.
+    for (User *U : Inst->users()) {
+      Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+      // This user may be a reduction exit value.
+      if (!TheLoop->contains(UI)) {
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found an outside user for : " << *UI << '\n');
+        return true;
+      }
+    }
+  return false;
+}
 
-  PtrRtCheck.Pointers.clear();
-  PtrRtCheck.Need = false;
+bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
+  BasicBlock *PreHeader = TheLoop->getLoopPreheader();
+  BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
 
-  const bool IsAnnotatedParallel = TheLoop->isAnnotatedParallel();
-  MemoryDepChecker DepChecker(SE, DL, TheLoop, VectParams);
+  // Look for the attribute signaling the absence of NaNs.
+  Function &F = *Header->getParent();
+  const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
+  if (F.hasFnAttribute("no-nans-fp-math"))
+    HasFunNoNaNAttr =
+        F.getFnAttribute("no-nans-fp-math").getValueAsString() == "true";
 
-  // For each block.
+  // For each block in the loop.
   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
 
-    // Scan the BB and collect legal loads and stores.
+    // Scan the instructions in the block and look for hazards.
     for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
          ++it) {
 
-      // If this is a load, save it. If this instruction can read from memory
-      // but is not a load, then we quit. Notice that we don't handle function
-      // calls that read or write.
-      if (it->mayReadFromMemory()) {
-        // Many math library functions read the rounding mode. We will only
-        // vectorize a loop if it contains known function calls that don't set
-        // the flag. Therefore, it is safe to ignore this read from memory.
-        CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(it);
-        if (Call && getIntrinsicIDForCall(Call, TLI))
-          continue;
-
-        LoadInst *Ld = dyn_cast<LoadInst>(it);
-        if (!Ld || (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel)) {
-          emitAnalysis(VectorizationReport(Ld)
-                       << "read with atomic ordering or volatile read");
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple load.\n");
+      if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(it)) {
+        Type *PhiTy = Phi->getType();
+        // Check that this PHI type is allowed.
+        if (!PhiTy->isIntegerTy() &&
+            !PhiTy->isFloatingPointTy() &&
+            !PhiTy->isPointerTy()) {
+          emitAnalysis(VectorizationReport(it)
+                       << "loop control flow is not understood by vectorizer");
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an non-int non-pointer PHI.\n");
           return false;
         }
-        NumLoads++;
-        Loads.push_back(Ld);
-        DepChecker.addAccess(Ld);
-        continue;
-      }
 
-      // Save 'store' instructions. Abort if other instructions write to memory.
-      if (it->mayWriteToMemory()) {
-        StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
-        if (!St) {
+        // If this PHINode is not in the header block, then we know that we
+        // can convert it to select during if-conversion. No need to check if
+        // the PHIs in this block are induction or reduction variables.
+        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))
+            continue;
           emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
-                       "instruction cannot be vectorized");
+                       "value could not be identified as "
+                       "an induction or reduction variable");
           return false;
         }
-        if (!St->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
-          emitAnalysis(VectorizationReport(St)
-                       << "write with atomic ordering or volatile write");
-          DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple store.\n");
+
+        // We only allow if-converted PHIs with exactly two incoming values.
+        if (Phi->getNumIncomingValues() != 2) {
+          emitAnalysis(VectorizationReport(it)
+                       << "control flow not understood by vectorizer");
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an invalid PHI.\n");
           return false;
         }
-        NumStores++;
-        Stores.push_back(St);
-        DepChecker.addAccess(St);
-      }
-    } // Next instr.
-  } // Next block.
-
-  // Now we have two lists that hold the loads and the stores.
-  // Next, we find the pointers that they use.
-
-  // Check if we see any stores. If there are no stores, then we don't
-  // care if the pointers are *restrict*.
-  if (!Stores.size()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a read-only loop!\n");
-    return true;
-  }
-
-  AccessAnalysis::DepCandidates 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
-  // for read and once for write, it will only appear once (on the write
-  // list). This is okay, since we are going to check for conflicts between
-  // writes and between reads and writes, but not between reads and reads.
-  ValueSet Seen;
-
-  ValueVector::iterator I, IE;
-  for (I = Stores.begin(), IE = Stores.end(); I != IE; ++I) {
-    StoreInst *ST = cast<StoreInst>(*I);
-    Value* Ptr = ST->getPointerOperand();
-
-    if (isUniform(Ptr)) {
-      emitAnalysis(
-          VectorizationReport(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;
-    }
-
-    // If we did *not* see this pointer before, insert it to  the read-write
-    // list. At this phase it is only a 'write' list.
-    if (Seen.insert(Ptr).second) {
-      ++NumReadWrites;
-
-      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);
-    }
-  }
-
-  if (IsAnnotatedParallel) {
-    DEBUG(dbgs()
-          << "LV: A loop annotated parallel, ignore memory dependency "
-          << "checks.\n");
-    return true;
-  }
-
-  for (I = Loads.begin(), IE = Loads.end(); I != IE; ++I) {
-    LoadInst *LD = cast<LoadInst>(*I);
-    Value* Ptr = LD->getPointerOperand();
-    // If we did *not* see this pointer before, insert it to the
-    // read list. If we *did* see it before, then it is already in
-    // the read-write list. This allows us to vectorize expressions
-    // such as A[i] += x;  Because the address of A[i] is a read-write
-    // pointer. This only works if the index of A[i] is consecutive.
-    // If the address of i is unknown (for example A[B[i]]) then we may
-    // read a few words, modify, and write a few words, and some of the
-    // words may be written to the same address.
-    bool IsReadOnlyPtr = false;
-    if (Seen.insert(Ptr).second ||
-        !isStridedPtr(SE, DL, Ptr, TheLoop, Strides)) {
-      ++NumReads;
-      IsReadOnlyPtr = true;
-    }
-
-    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
-  // other reads in this loop then is it safe to vectorize.
-  if (NumReadWrites == 1 && NumReads == 0) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Found a write-only loop!\n");
-    return true;
-  }
-
-  // Build dependence sets and check whether we need a runtime pointer bounds
-  // check.
-  Accesses.buildDependenceSets();
-  bool NeedRTCheck = Accesses.isRTCheckNeeded();
-
-  // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
-  // to place a runtime bound check.
-  unsigned NumComparisons = 0;
-  bool CanDoRT = false;
-  if (NeedRTCheck)
-    CanDoRT = Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, NumComparisons, SE, TheLoop,
-                                       Strides);
-
-  DEBUG(dbgs() << "LV: We need to do " << NumComparisons <<
-        " pointer comparisons.\n");
+        // This is the value coming from the preheader.
+        Value *StartValue = Phi->getIncomingValueForBlock(PreHeader);
+        ConstantInt *StepValue = nullptr;
+        // Check if this is an induction variable.
+        InductionKind IK = isInductionVariable(Phi, StepValue);
 
-  // If we only have one set of dependences to check pointers among we don't
-  // need a runtime check.
-  if (NumComparisons == 0 && NeedRTCheck)
-    NeedRTCheck = false;
+        if (IK_NoInduction != IK) {
+          // Get the widest type.
+          if (!WidestIndTy)
+            WidestIndTy = convertPointerToIntegerType(DL, PhiTy);
+          else
+            WidestIndTy = getWiderType(DL, PhiTy, WidestIndTy);
 
-  // Check that we did not collect too many pointers or found an unsizeable
-  // pointer.
-  if (!CanDoRT || NumComparisons > VectParams.RuntimeMemoryCheckThreshold) {
-    PtrRtCheck.reset();
-    CanDoRT = false;
-  }
+          // Int inductions are special because we only allow one IV.
+          if (IK == IK_IntInduction && StepValue->isOne()) {
+            // Use the phi node with the widest type as induction. Use the last
+            // one if there are multiple (no good reason for doing this other
+            // than it is expedient).
+            if (!Induction || PhiTy == WidestIndTy)
+              Induction = Phi;
+          }
 
-  if (CanDoRT) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
-  }
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found an induction variable.\n");
+          Inductions[Phi] = InductionInfo(StartValue, IK, StepValue);
 
-  if (NeedRTCheck && !CanDoRT) {
-    emitAnalysis(VectorizationReport() << "cannot identify array bounds");
-    DEBUG(dbgs() << "LV: We can't vectorize because we can't find " <<
-          "the array bounds.\n");
-    PtrRtCheck.reset();
-    return false;
-  }
+          // 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)) {
+            emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
+                         "use of induction value outside of the "
+                         "loop is not handled by vectorizer");
+            return false;
+          }
 
-  PtrRtCheck.Need = NeedRTCheck;
+          continue;
+        }
 
-  bool CanVecMem = true;
-  if (Accesses.isDependencyCheckNeeded()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Checking memory dependencies\n");
-    CanVecMem = DepChecker.areDepsSafe(
-        DependentAccesses, Accesses.getDependenciesToCheck(), Strides);
-    MaxSafeDepDistBytes = DepChecker.getMaxSafeDepDistBytes();
+        if (RecurrenceDescriptor::isReductionPHI(Phi, TheLoop,
+                                                 Reductions[Phi])) {
+          if (Reductions[Phi].hasUnsafeAlgebra())
+            Requirements->addUnsafeAlgebraInst(
+                Reductions[Phi].getUnsafeAlgebraInst());
+          AllowedExit.insert(Reductions[Phi].getLoopExitInstr());
+          continue;
+        }
 
-    if (!CanVecMem && DepChecker.shouldRetryWithRuntimeCheck()) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Retrying with memory checks\n");
-      NeedRTCheck = true;
+        emitAnalysis(VectorizationReport(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
 
-      // Clear the dependency checks. We assume they are not needed.
-      Accesses.resetDepChecks();
+      // We handle calls that:
+      //   * Are debug info intrinsics.
+      //   * Have a mapping to an IR intrinsic.
+      //   * Have a vector version available.
+      CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(it);
+      if (CI && !getIntrinsicIDForCall(CI, TLI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(CI) &&
+          !(CI->getCalledFunction() && TLI &&
+            TLI->isFunctionVectorizable(CI->getCalledFunction()->getName()))) {
+        emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
+                     "call instruction cannot be vectorized");
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-intrinsic, non-libfunc callsite.\n");
+        return false;
+      }
 
-      PtrRtCheck.reset();
-      PtrRtCheck.Need = true;
+      // 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(VectorizationReport(it)
+                       << "intrinsic instruction cannot be vectorized");
+          DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable intrinsic " << *CI << "\n");
+          return false;
+        }
+      }
 
-      CanDoRT = Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, NumComparisons, SE,
-                                         TheLoop, Strides, true);
-      // Check that we did not collect too many pointers or found an unsizeable
-      // pointer.
-      if (!CanDoRT || NumComparisons > VectParams.RuntimeMemoryCheckThreshold) {
-        if (!CanDoRT && NumComparisons > 0)
-          emitAnalysis(VectorizationReport()
-                       << "cannot check memory dependencies at runtime");
-        else
-          emitAnalysis(VectorizationReport()
-                       << NumComparisons << " exceeds limit of "
-                       << VectParams.RuntimeMemoryCheckThreshold
-                       << " dependent memory operations checked at runtime");
-        DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize with memory checks\n");
-        PtrRtCheck.reset();
+      // 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(VectorizationReport(it)
+                     << "instruction return type cannot be vectorized");
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable type.\n");
         return false;
       }
 
-      CanVecMem = true;
-    }
-  }
-
-  if (!CanVecMem)
-    emitAnalysis(VectorizationReport() <<
-                 "unsafe dependent memory operations in loop");
+      // Check that the stored type is vectorizable.
+      if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(it)) {
+        Type *T = ST->getValueOperand()->getType();
+        if (!VectorType::isValidElementType(T)) {
+          emitAnalysis(VectorizationReport(ST) <<
+                       "store instruction cannot be vectorized");
+          return false;
+        }
+        if (EnableMemAccessVersioning)
+          collectStridedAccess(ST);
+      }
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: We" << (NeedRTCheck ? "" : " don't") <<
-        " need a runtime memory check.\n");
+      if (EnableMemAccessVersioning)
+        if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(it))
+          collectStridedAccess(LI);
 
-  return CanVecMem;
-}
+      // Reduction instructions are allowed to have exit users.
+      // All other instructions must not have external users.
+      if (hasOutsideLoopUser(TheLoop, it, AllowedExit)) {
+        emitAnalysis(VectorizationReport(it) <<
+                     "value cannot be used outside the loop");
+        return false;
+      }
 
-bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
-  return LAA.canVectorizeMemory(Strides);
-}
+    } // next instr.
 
-static bool hasMultipleUsesOf(Instruction *I,
-                              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)))
-      ++NumUses;
-    if (NumUses > 1)
-      return true;
   }
 
-  return false;
-}
-
-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)))
+  if (!Induction) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Did not find one integer induction var.\n");
+    if (Inductions.empty()) {
+      emitAnalysis(VectorizationReport()
+                   << "loop induction variable could not be identified");
       return false;
+    }
+  }
+
   return true;
 }
 
-bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
-                                                ReductionKind Kind) {
-  if (Phi->getNumIncomingValues() != 2)
-    return false;
-
-  // Reduction variables are only found in the loop header block.
-  if (Phi->getParent() != TheLoop->getHeader())
-    return false;
-
-  // Obtain the reduction start value from the value that comes from the loop
-  // preheader.
-  Value *RdxStart = Phi->getIncomingValueForBlock(TheLoop->getLoopPreheader());
-
-  // ExitInstruction is the single value which is used outside the loop.
-  // 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 = nullptr;
-  // Indicates that we found a reduction operation in our scan.
-  bool FoundReduxOp = false;
-
-  // We start with the PHI node and scan for all of the users of this
-  // instruction. All users must be instructions that can be used as reduction
-  // variables (such as ADD). We must have a single out-of-block user. The cycle
-  // must include the original PHI.
-  bool FoundStartPHI = false;
-
-  // To recognize min/max patterns formed by a icmp select sequence, we store
-  // 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, nullptr);
-
-  SmallPtrSet<Instruction *, 8> VisitedInsts;
-  SmallVector<Instruction *, 8> Worklist;
-  Worklist.push_back(Phi);
-  VisitedInsts.insert(Phi);
-
-  // A value in the reduction can be used:
-  //  - By the reduction:
-  //      - Reduction operation:
-  //        - One use of reduction value (safe).
-  //        - Multiple use of reduction value (not safe).
-  //      - PHI:
-  //        - All uses of the PHI must be the reduction (safe).
-  //        - Otherwise, not safe.
-  //  - By one instruction outside of the loop (safe).
-  //  - By further instructions outside of the loop (not safe).
-  //  - By an instruction that is not part of the reduction (not safe).
-  //    This is either:
-  //      * An instruction type other than PHI or the reduction operation.
-  //      * A PHI in the header other than the initial PHI.
-  while (!Worklist.empty()) {
-    Instruction *Cur = Worklist.back();
-    Worklist.pop_back();
-
-    // No Users.
-    // If the instruction has no users then this is a broken chain and can't be
-    // a reduction variable.
-    if (Cur->use_empty())
-      return false;
-
-    bool IsAPhi = isa<PHINode>(Cur);
-
-    // A header PHI use other than the original PHI.
-    if (Cur != Phi && IsAPhi && Cur->getParent() == Phi->getParent())
-      return false;
-
-    // Reductions of instructions such as Div, and Sub is only possible if the
-    // LHS is the reduction variable.
-    if (!Cur->isCommutative() && !IsAPhi && !isa<SelectInst>(Cur) &&
-        !isa<ICmpInst>(Cur) && !isa<FCmpInst>(Cur) &&
-        !VisitedInsts.count(dyn_cast<Instruction>(Cur->getOperand(0))))
-      return false;
+void LoopVectorizationLegality::collectStridedAccess(Value *MemAccess) {
+  Value *Ptr = nullptr;
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(MemAccess))
+    Ptr = LI->getPointerOperand();
+  else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(MemAccess))
+    Ptr = SI->getPointerOperand();
+  else
+    return;
 
-    // Any reduction instruction must be of one of the allowed kinds.
-    ReduxDesc = isReductionInstr(Cur, Kind, ReduxDesc);
-    if (!ReduxDesc.IsReduction)
-      return false;
+  Value *Stride = getStrideFromPointer(Ptr, SE, TheLoop);
+  if (!Stride)
+    return;
 
-    // A reduction operation must only have one use of the reduction value.
-    if (!IsAPhi && Kind != RK_IntegerMinMax && Kind != RK_FloatMinMax &&
-        hasMultipleUsesOf(Cur, VisitedInsts))
-      return false;
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Found a strided access that we can version");
+  DEBUG(dbgs() << "  Ptr: " << *Ptr << " Stride: " << *Stride << "\n");
+  Strides[Ptr] = Stride;
+  StrideSet.insert(Stride);
+}
 
-    // All inputs to a PHI node must be a reduction value.
-    if(IsAPhi && Cur != Phi && !areAllUsesIn(Cur, VisitedInsts))
-      return false;
+void LoopVectorizationLegality::collectLoopUniforms() {
+  // We now know that the loop is vectorizable!
+  // Collect variables that will remain uniform after vectorization.
+  std::vector<Value*> Worklist;
+  BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
 
-    if (Kind == RK_IntegerMinMax && (isa<ICmpInst>(Cur) ||
-                                     isa<SelectInst>(Cur)))
-      ++NumCmpSelectPatternInst;
-    if (Kind == RK_FloatMinMax && (isa<FCmpInst>(Cur) ||
-                                   isa<SelectInst>(Cur)))
-      ++NumCmpSelectPatternInst;
-
-    // Check  whether we found a reduction operator.
-    FoundReduxOp |= !IsAPhi;
-
-    // Process users of current instruction. Push non-PHI nodes after PHI nodes
-    // onto the stack. This way we are going to have seen all inputs to PHI
-    // nodes once we get to them.
-    SmallVector<Instruction *, 8> NonPHIs;
-    SmallVector<Instruction *, 8> PHIs;
-    for (User *U : Cur->users()) {
-      Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
+  // Start with the conditional branch and walk up the block.
+  Worklist.push_back(Latch->getTerminator()->getOperand(0));
 
-      // Check if we found the exit user.
-      BasicBlock *Parent = UI->getParent();
-      if (!TheLoop->contains(Parent)) {
-        // Exit if you find multiple outside users or if the header phi node is
-        // 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 != nullptr || Cur == Phi)
-          return false;
+  // Also add all consecutive pointer values; these values will be uniform
+  // after vectorization (and subsequent cleanup) and, until revectorization is
+  // supported, all dependencies must also be uniform.
+  for (Loop::block_iterator B = TheLoop->block_begin(),
+       BE = TheLoop->block_end(); B != BE; ++B)
+    for (BasicBlock::iterator I = (*B)->begin(), IE = (*B)->end();
+         I != IE; ++I)
+      if (I->getType()->isPointerTy() && isConsecutivePtr(I))
+        Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
 
-        // The instruction used by an outside user must be the last instruction
-        // before we feed back to the reduction phi. Otherwise, we loose VF-1
-        // operations on the value.
-        if (std::find(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), Cur) == Phi->op_end())
-         return false;
+  while (!Worklist.empty()) {
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Worklist.back());
+    Worklist.pop_back();
 
-        ExitInstruction = Cur;
-        continue;
-      }
+    // Look at instructions inside this loop.
+    // Stop when reaching PHI nodes.
+    // TODO: we need to follow values all over the loop, not only in this block.
+    if (!I || !TheLoop->contains(I) || isa<PHINode>(I))
+      continue;
 
-      // 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, nullptr);
-      if (VisitedInsts.insert(UI).second) {
-        if (isa<PHINode>(UI))
-          PHIs.push_back(UI);
-        else
-          NonPHIs.push_back(UI);
-      } else if (!isa<PHINode>(UI) &&
-                 ((!isa<FCmpInst>(UI) &&
-                   !isa<ICmpInst>(UI) &&
-                   !isa<SelectInst>(UI)) ||
-                  !isMinMaxSelectCmpPattern(UI, IgnoredVal).IsReduction))
-        return false;
+    // This is a known uniform.
+    Uniforms.insert(I);
 
-      // Remember that we completed the cycle.
-      if (UI == Phi)
-        FoundStartPHI = true;
-    }
-    Worklist.append(PHIs.begin(), PHIs.end());
-    Worklist.append(NonPHIs.begin(), NonPHIs.end());
+    // Insert all operands.
+    Worklist.insert(Worklist.end(), I->op_begin(), I->op_end());
   }
+}
 
-  // This means we have seen one but not the other instruction of the
-  // pattern or more than just a select and cmp.
-  if ((Kind == RK_IntegerMinMax || Kind == RK_FloatMinMax) &&
-      NumCmpSelectPatternInst != 2)
+bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
+  LAI = &LAA->getInfo(TheLoop, Strides);
+  auto &OptionalReport = LAI->getReport();
+  if (OptionalReport)
+    emitAnalysis(VectorizationReport(*OptionalReport));
+  if (!LAI->canVectorizeMemory())
     return false;
 
-  if (!FoundStartPHI || !FoundReduxOp || !ExitInstruction)
+  if (LAI->hasStoreToLoopInvariantAddress()) {
+    emitAnalysis(
+        VectorizationReport()
+        << "write to a loop invariant address could not be vectorized");
+    DEBUG(dbgs() << "LV: We don't allow storing to uniform addresses\n");
     return false;
+  }
 
-  // We found a reduction var if we have reached the original phi node and we
-  // only have a single instruction with out-of-loop users.
-
-  // This instruction is allowed to have out-of-loop users.
-  AllowedExit.insert(ExitInstruction);
-
-  // Save the description of this reduction variable.
-  ReductionDescriptor RD(RdxStart, ExitInstruction, Kind,
-                         ReduxDesc.MinMaxKind);
-  Reductions[Phi] = RD;
-  // We've ended the cycle. This is a reduction variable if we have an
-  // outside user and it has a binary op.
+  Requirements->addRuntimePointerChecks(LAI->getNumRuntimePointerChecks());
 
   return true;
 }
 
-/// Returns true if the instruction is a Select(ICmp(X, Y), X, Y) instruction
-/// pattern corresponding to a min(X, Y) or max(X, Y).
-LoopVectorizationLegality::ReductionInstDesc
-LoopVectorizationLegality::isMinMaxSelectCmpPattern(Instruction *I,
-                                                    ReductionInstDesc &Prev) {
-
-  assert((isa<ICmpInst>(I) || isa<FCmpInst>(I) || isa<SelectInst>(I)) &&
-         "Expect a select instruction");
-  Instruction *Cmp = nullptr;
-  SelectInst *Select = nullptr;
-
-  // We must handle the select(cmp()) as a single instruction. Advance to the
-  // select.
-  if ((Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(I)) || (Cmp = dyn_cast<FCmpInst>(I))) {
-    if (!Cmp->hasOneUse() || !(Select = dyn_cast<SelectInst>(*I->user_begin())))
-      return ReductionInstDesc(false, I);
-    return ReductionInstDesc(Select, Prev.MinMaxKind);
-  }
-
-  // Only handle single use cases for now.
-  if (!(Select = dyn_cast<SelectInst>(I)))
-    return ReductionInstDesc(false, I);
-  if (!(Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(I->getOperand(0))) &&
-      !(Cmp = dyn_cast<FCmpInst>(I->getOperand(0))))
-    return ReductionInstDesc(false, I);
-  if (!Cmp->hasOneUse())
-    return ReductionInstDesc(false, I);
-
-  Value *CmpLeft;
-  Value *CmpRight;
-
-  // Look for a min/max pattern.
-  if (m_UMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_UIntMin);
-  else if (m_UMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_UIntMax);
-  else if (m_SMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_SIntMax);
-  else if (m_SMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_SIntMin);
-  else if (m_OrdFMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMin);
-  else if (m_OrdFMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMax);
-  else if (m_UnordFMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMin);
-  else if (m_UnordFMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
-    return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMax);
-
-  return ReductionInstDesc(false, I);
-}
-
-LoopVectorizationLegality::ReductionInstDesc
-LoopVectorizationLegality::isReductionInstr(Instruction *I,
-                                            ReductionKind Kind,
-                                            ReductionInstDesc &Prev) {
-  bool FP = I->getType()->isFloatingPointTy();
-  bool FastMath = FP && I->hasUnsafeAlgebra();
-  switch (I->getOpcode()) {
-  default:
-    return ReductionInstDesc(false, I);
-  case Instruction::PHI:
-      if (FP && (Kind != RK_FloatMult && Kind != RK_FloatAdd &&
-                 Kind != RK_FloatMinMax))
-        return ReductionInstDesc(false, I);
-    return ReductionInstDesc(I, Prev.MinMaxKind);
-  case Instruction::Sub:
-  case Instruction::Add:
-    return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerAdd, I);
-  case Instruction::Mul:
-    return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerMult, I);
-  case Instruction::And:
-    return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerAnd, I);
-  case Instruction::Or:
-    return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerOr, I);
-  case Instruction::Xor:
-    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:
-  case Instruction::ICmp:
-  case Instruction::Select:
-    if (Kind != RK_IntegerMinMax &&
-        (!HasFunNoNaNAttr || Kind != RK_FloatMinMax))
-      return ReductionInstDesc(false, I);
-    return isMinMaxSelectCmpPattern(I, Prev);
-  }
-}
-
 LoopVectorizationLegality::InductionKind
 LoopVectorizationLegality::isInductionVariable(PHINode *Phi,
                                                ConstantInt *&StepValue) {
-  Type *PhiTy = Phi->getType();
-  // We only handle integer and pointer inductions variables.
-  if (!PhiTy->isIntegerTy() && !PhiTy->isPointerTy())
-    return IK_NoInduction;
-
-  // Check that the PHI is consecutive.
-  const SCEV *PhiScev = SE->getSCEV(Phi);
-  const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PhiScev);
-  if (!AR) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: PHI is not a poly recurrence.\n");
-    return IK_NoInduction;
-  }
-
-  const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
-  // Calculate the pointer stride and check if it is consecutive.
-  const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
-  if (!C)
+  if (!isInductionPHI(Phi, SE, StepValue))
     return IK_NoInduction;
 
-  ConstantInt *CV = C->getValue();
-  if (PhiTy->isIntegerTy()) {
-    StepValue = CV;
+  Type *PhiTy = Phi->getType();
+  // Found an Integer induction variable.
+  if (PhiTy->isIntegerTy())
     return IK_IntInduction;
-  }
-
-  assert(PhiTy->isPointerTy() && "The PHI must be a pointer");
-  Type *PointerElementType = PhiTy->getPointerElementType();
-  // The pointer stride cannot be determined if the pointer element type is not
-  // sized.
-  if (!PointerElementType->isSized())
-    return IK_NoInduction;
-
-  int64_t Size = static_cast<int64_t>(DL->getTypeAllocSize(PointerElementType));
-  int64_t CVSize = CV->getSExtValue();
-  if (CVSize % Size)
-    return IK_NoInduction;
-  StepValue = ConstantInt::getSigned(CV->getType(), CVSize / Size);
+  // Found an Pointer induction variable.
   return IK_PtrInduction;
 }
 
@@ -5469,16 +4373,8 @@ bool LoopVectorizationLegality::isInductionVariable(const Value *V) {
   return Inductions.count(PN);
 }
 
-bool LoopAccessAnalysis::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB)  {
-  assert(TheLoop->contains(BB) && "Unknown block used");
-
-  // Blocks that do not dominate the latch need predication.
-  BasicBlock* Latch = TheLoop->getLoopLatch();
-  return !DT->dominates(BB, Latch);
-}
-
 bool LoopVectorizationLegality::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB)  {
-  return LAA.blockNeedsPredication(BB);
+  return LoopAccessInfo::blockNeedsPredication(BB, TheLoop, DT);
 }
 
 bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB,
@@ -5549,16 +4445,177 @@ bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB,
   return true;
 }
 
+void InterleavedAccessInfo::collectConstStridedAccesses(
+    MapVector<Instruction *, StrideDescriptor> &StrideAccesses,
+    const ValueToValueMap &Strides) {
+  // Holds load/store instructions in program order.
+  SmallVector<Instruction *, 16> AccessList;
+
+  for (auto *BB : TheLoop->getBlocks()) {
+    bool IsPred = LoopAccessInfo::blockNeedsPredication(BB, TheLoop, DT);
+
+    for (auto &I : *BB) {
+      if (!isa<LoadInst>(&I) && !isa<StoreInst>(&I))
+        continue;
+      // FIXME: Currently we can't handle mixed accesses and predicated accesses
+      if (IsPred)
+        return;
+
+      AccessList.push_back(&I);
+    }
+  }
+
+  if (AccessList.empty())
+    return;
+
+  auto &DL = TheLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
+  for (auto I : AccessList) {
+    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I);
+    StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I);
+
+    Value *Ptr = LI ? LI->getPointerOperand() : SI->getPointerOperand();
+    int Stride = isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, Strides);
+
+    // The factor of the corresponding interleave group.
+    unsigned Factor = std::abs(Stride);
+
+    // Ignore the access if the factor is too small or too large.
+    if (Factor < 2 || Factor > MaxInterleaveGroupFactor)
+      continue;
+
+    const SCEV *Scev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
+    PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ptr->getType());
+    unsigned Size = DL.getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
+
+    // An alignment of 0 means target ABI alignment.
+    unsigned Align = LI ? LI->getAlignment() : SI->getAlignment();
+    if (!Align)
+      Align = DL.getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
+
+    StrideAccesses[I] = StrideDescriptor(Stride, Scev, Size, Align);
+  }
+}
+
+// Analyze interleaved accesses and collect them into interleave groups.
+//
+// Notice that the vectorization on interleaved groups will change instruction
+// orders and may break dependences. But the memory dependence check guarantees
+// that there is no overlap between two pointers of different strides, element
+// sizes or underlying bases.
+//
+// For pointers sharing the same stride, element size and underlying base, no
+// need to worry about Read-After-Write dependences and Write-After-Read
+// dependences.
+//
+// E.g. The RAW dependence:  A[i] = a;
+//                           b = A[i];
+// This won't exist as it is a store-load forwarding conflict, which has
+// already been checked and forbidden in the dependence check.
+//
+// E.g. The WAR dependence:  a = A[i];  // (1)
+//                           A[i] = b;  // (2)
+// The store group of (2) is always inserted at or below (2), and the load group
+// of (1) is always inserted at or above (1). The dependence is safe.
+void InterleavedAccessInfo::analyzeInterleaving(
+    const ValueToValueMap &Strides) {
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Analyzing interleaved accesses...\n");
+
+  // Holds all the stride accesses.
+  MapVector<Instruction *, StrideDescriptor> StrideAccesses;
+  collectConstStridedAccesses(StrideAccesses, Strides);
+
+  if (StrideAccesses.empty())
+    return;
+
+  // Holds all interleaved store groups temporarily.
+  SmallSetVector<InterleaveGroup *, 4> StoreGroups;
+
+  // Search the load-load/write-write pair B-A in bottom-up order and try to
+  // insert B into the interleave group of A according to 3 rules:
+  //   1. A and B have the same stride.
+  //   2. A and B have the same memory object size.
+  //   3. B belongs to the group according to the distance.
+  //
+  // The bottom-up order can avoid breaking the Write-After-Write dependences
+  // between two pointers of the same base.
+  // E.g.  A[i]   = a;   (1)
+  //       A[i]   = b;   (2)
+  //       A[i+1] = c    (3)
+  // We form the group (2)+(3) in front, so (1) has to form groups with accesses
+  // above (1), which guarantees that (1) is always above (2).
+  for (auto I = StrideAccesses.rbegin(), E = StrideAccesses.rend(); I != E;
+       ++I) {
+    Instruction *A = I->first;
+    StrideDescriptor DesA = I->second;
+
+    InterleaveGroup *Group = getInterleaveGroup(A);
+    if (!Group) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Creating an interleave group with:" << *A << '\n');
+      Group = createInterleaveGroup(A, DesA.Stride, DesA.Align);
+    }
+
+    if (A->mayWriteToMemory())
+      StoreGroups.insert(Group);
+
+    for (auto II = std::next(I); II != E; ++II) {
+      Instruction *B = II->first;
+      StrideDescriptor DesB = II->second;
+
+      // Ignore if B is already in a group or B is a different memory operation.
+      if (isInterleaved(B) || A->mayReadFromMemory() != B->mayReadFromMemory())
+        continue;
+
+      // Check the rule 1 and 2.
+      if (DesB.Stride != DesA.Stride || DesB.Size != DesA.Size)
+        continue;
+
+      // Calculate the distance and prepare for the rule 3.
+      const SCEVConstant *DistToA =
+          dyn_cast<SCEVConstant>(SE->getMinusSCEV(DesB.Scev, DesA.Scev));
+      if (!DistToA)
+        continue;
+
+      int DistanceToA = DistToA->getValue()->getValue().getSExtValue();
+
+      // Skip if the distance is not multiple of size as they are not in the
+      // same group.
+      if (DistanceToA % static_cast<int>(DesA.Size))
+        continue;
+
+      // The index of B is the index of A plus the related index to A.
+      int IndexB =
+          Group->getIndex(A) + DistanceToA / static_cast<int>(DesA.Size);
+
+      // Try to insert B into the group.
+      if (Group->insertMember(B, IndexB, DesB.Align)) {
+        DEBUG(dbgs() << "LV: Inserted:" << *B << '\n'
+                     << "    into the interleave group with" << *A << '\n');
+        InterleaveGroupMap[B] = Group;
+
+        // Set the first load in program order as the insert position.
+        if (B->mayReadFromMemory())
+          Group->setInsertPos(B);
+      }
+    } // Iteration on instruction B
+  }   // Iteration on instruction A
+
+  // Remove interleaved store groups with gaps.
+  for (InterleaveGroup *Group : StoreGroups)
+    if (Group->getNumMembers() != Group->getFactor())
+      releaseGroup(Group);
+}
+
 LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor
 LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize) {
   // Width 1 means no vectorize
   VectorizationFactor Factor = { 1U, 0U };
-  if (OptForSize && Legal->getRuntimePointerCheck()->Need) {
+  if (OptForSize && Legal->getRuntimePointerChecking()->Need) {
     emitAnalysis(VectorizationReport() <<
                  "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");
+                 "compiling with -Os/-Oz");
+    DEBUG(dbgs() <<
+          "LV: Aborting. Runtime ptr check is required with -Os/-Oz.\n");
     return Factor;
   }
 
@@ -5602,7 +4659,7 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize) {
       emitAnalysis
         (VectorizationReport() <<
          "unable to calculate the loop count due to complex control flow");
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required with -Os/-Oz.\n");
       return Factor;
     }
 
@@ -5611,16 +4668,15 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize) {
 
     if (VF == 0)
       VF = MaxVectorSize;
-
-    // If the trip count that we found modulo the vectorization factor is not
-    // zero then we require a tail.
-    if (VF < 2) {
+    else {
+      // If the trip count that we found modulo the vectorization factor is not
+      // zero then we require a tail.
       emitAnalysis(VectorizationReport() <<
                    "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");
+                   "when compiling with -Os/-Oz");
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required with -Os/-Oz.\n");
       return Factor;
     }
   }
@@ -5672,6 +4728,7 @@ LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize) {
 
 unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
   unsigned MaxWidth = 8;
+  const DataLayout &DL = TheFunction->getParent()->getDataLayout();
 
   // For each block.
   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
@@ -5706,48 +4763,42 @@ unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
         continue;
 
       MaxWidth = std::max(MaxWidth,
-                          (unsigned)DL->getTypeSizeInBits(T->getScalarType()));
+                          (unsigned)DL.getTypeSizeInBits(T->getScalarType()));
     }
   }
 
   return MaxWidth;
 }
 
-unsigned
-LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
-                                               unsigned VF,
-                                               unsigned LoopCost) {
+unsigned LoopVectorizationCostModel::selectInterleaveCount(bool OptForSize,
+                                                           unsigned VF,
+                                                           unsigned LoopCost) {
 
-  // -- The unroll heuristics --
-  // We unroll the loop in order to expose ILP and reduce the loop overhead.
+  // -- The interleave heuristics --
+  // We interleave 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
   // 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, then we unroll in order to break the cross
+  // We use the following heuristics to select the interleave count:
+  // 1. If the code has reductions, then we interleave 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 interleave 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;
+  // 3. We don't interleave if we think that we will spill registers to memory
+  // due to the increased register pressure.
 
-  // When we optimize for size, we don't unroll.
+  // When we optimize for size, we don't interleave.
   if (OptForSize)
     return 1;
 
-  // We used the distance for the unroll factor.
+  // We used the distance for the interleave count.
   if (Legal->getMaxSafeDepDistBytes() != -1U)
     return 1;
 
-  // Do not unroll loops with a relatively small trip count.
+  // Do not interleave loops with a relatively small trip count.
   unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop);
-  if (TC > 1 && TC < TinyTripCountUnrollThreshold)
+  if (TC > 1 && TC < TinyTripCountInterleaveThreshold)
     return 1;
 
   unsigned TargetNumRegisters = TTI.getNumberOfRegisters(VF > 1);
@@ -5768,32 +4819,32 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
   R.MaxLocalUsers = std::max(R.MaxLocalUsers, 1U);
   R.NumInstructions = std::max(R.NumInstructions, 1U);
 
-  // We calculate the unroll factor using the following formula.
+  // We calculate the interleave count using the following formula.
   // Subtract the number of loop invariants from the number of available
-  // registers. These registers are used by all of the unrolled instances.
+  // registers. These registers are used by all of the interleaved instances.
   // Next, divide the remaining registers by the number of registers that is
   // required by the loop, in order to estimate how many parallel instances
   // fit without causing spills. All of this is rounded down if necessary to be
-  // a power of two. We want power of two unroll factors to simplify any
+  // a power of two. We want power of two interleave count to simplify any
   // addressing operations or alignment considerations.
-  unsigned UF = PowerOf2Floor((TargetNumRegisters - R.LoopInvariantRegs) /
+  unsigned IC = PowerOf2Floor((TargetNumRegisters - R.LoopInvariantRegs) /
                               R.MaxLocalUsers);
 
-  // Don't count the induction variable as unrolled.
+  // Don't count the induction variable as interleaved.
   if (EnableIndVarRegisterHeur)
-    UF = PowerOf2Floor((TargetNumRegisters - R.LoopInvariantRegs - 1) /
+    IC = PowerOf2Floor((TargetNumRegisters - R.LoopInvariantRegs - 1) /
                        std::max(1U, (R.MaxLocalUsers - 1)));
 
-  // Clamp the unroll factor ranges to reasonable factors.
-  unsigned MaxInterleaveSize = TTI.getMaxInterleaveFactor();
+  // Clamp the interleave ranges to reasonable counts.
+  unsigned MaxInterleaveCount = TTI.getMaxInterleaveFactor(VF);
 
-  // Check if the user has overridden the unroll max.
+  // Check if the user has overridden the max.
   if (VF == 1) {
     if (ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor.getNumOccurrences() > 0)
-      MaxInterleaveSize = ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor;
+      MaxInterleaveCount = ForceTargetMaxScalarInterleaveFactor;
   } else {
     if (ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor.getNumOccurrences() > 0)
-      MaxInterleaveSize = ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor;
+      MaxInterleaveCount = ForceTargetMaxVectorInterleaveFactor;
   }
 
   // If we did not calculate the cost for VF (because the user selected the VF)
@@ -5801,64 +4852,74 @@ LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
   if (LoopCost == 0)
     LoopCost = expectedCost(VF);
 
-  // Clamp the calculated UF to be between the 1 and the max unroll factor
+  // Clamp the calculated IC to be between the 1 and the max interleave count
   // that the target allows.
-  if (UF > MaxInterleaveSize)
-    UF = MaxInterleaveSize;
-  else if (UF < 1)
-    UF = 1;
+  if (IC > MaxInterleaveCount)
+    IC = MaxInterleaveCount;
+  else if (IC < 1)
+    IC = 1;
 
-  // Unroll if we vectorized this loop and there is a reduction that could
-  // benefit from unrolling.
+  // Interleave if we vectorized this loop and there is a reduction that could
+  // benefit from interleaving.
   if (VF > 1 && Legal->getReductionVars()->size()) {
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling because of reductions.\n");
-    return UF;
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Interleaving because of reductions.\n");
+    return IC;
   }
 
   // Note that if we've already vectorized the loop we will have done the
-  // runtime check and so unrolling won't require further checks.
-  bool UnrollingRequiresRuntimePointerCheck =
-      (VF == 1 && Legal->getRuntimePointerCheck()->Need);
+  // runtime check and so interleaving won't require further checks.
+  bool InterleavingRequiresRuntimePointerCheck =
+      (VF == 1 && Legal->getRuntimePointerChecking()->Need);
 
-  // We want to unroll small loops in order to reduce the loop overhead and
+  // We want to interleave small loops in order to reduce the loop overhead and
   // potentially expose ILP opportunities.
   DEBUG(dbgs() << "LV: Loop cost is " << LoopCost << '\n');
-  if (!UnrollingRequiresRuntimePointerCheck &&
-      LoopCost < SmallLoopCost) {
+  if (!InterleavingRequiresRuntimePointerCheck && LoopCost < SmallLoopCost) {
     // We assume that the cost overhead is 1 and we use the cost model
-    // to estimate the cost of the loop and unroll until the cost of the
+    // to estimate the cost of the loop and interleave until the cost of the
     // loop overhead is about 5% of the cost of the loop.
-    unsigned SmallUF = std::min(UF, (unsigned)PowerOf2Floor(SmallLoopCost / LoopCost));
+    unsigned SmallIC =
+        std::min(IC, (unsigned)PowerOf2Floor(SmallLoopCost / LoopCost));
 
-    // Unroll until store/load ports (estimated by max unroll factor) are
+    // Interleave until store/load ports (estimated by max interleave count) are
     // saturated.
     unsigned NumStores = Legal->getNumStores();
     unsigned NumLoads = Legal->getNumLoads();
-    unsigned StoresUF = UF / (NumStores ? NumStores : 1);
-    unsigned LoadsUF = UF /  (NumLoads ? NumLoads : 1);
+    unsigned StoresIC = IC / (NumStores ? NumStores : 1);
+    unsigned LoadsIC = IC / (NumLoads ? 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
+    // we're interleaving 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);
+      unsigned F = static_cast<unsigned>(MaxNestedScalarReductionIC);
+      SmallIC = std::min(SmallIC, F);
+      StoresIC = std::min(StoresIC, F);
+      LoadsIC = std::min(LoadsIC, F);
     }
 
-    if (EnableLoadStoreRuntimeUnroll && std::max(StoresUF, LoadsUF) > SmallUF) {
-      DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to saturate store or load ports.\n");
-      return std::max(StoresUF, LoadsUF);
+    if (EnableLoadStoreRuntimeInterleave &&
+        std::max(StoresIC, LoadsIC) > SmallIC) {
+      DEBUG(dbgs() << "LV: Interleaving to saturate store or load ports.\n");
+      return std::max(StoresIC, LoadsIC);
     }
 
-    DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to reduce branch cost.\n");
-    return SmallUF;
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Interleaving to reduce branch cost.\n");
+    return SmallIC;
+  }
+
+  // Interleave if this is a large loop (small loops are already dealt with by
+  // this
+  // point) that could benefit from interleaving.
+  bool HasReductions = (Legal->getReductionVars()->size() > 0);
+  if (TTI.enableAggressiveInterleaving(HasReductions)) {
+    DEBUG(dbgs() << "LV: Interleaving to expose ILP.\n");
+    return IC;
   }
 
-  DEBUG(dbgs() << "LV: Not Unrolling.\n");
+  DEBUG(dbgs() << "LV: Not Interleaving.\n");
   return 1;
 }
 
@@ -6192,11 +5253,52 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
       return TTI.getAddressComputationCost(VectorTy) +
         TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VectorTy, Alignment, AS);
 
+    // For an interleaved access, calculate the total cost of the whole
+    // interleave group.
+    if (Legal->isAccessInterleaved(I)) {
+      auto Group = Legal->getInterleavedAccessGroup(I);
+      assert(Group && "Fail to get an interleaved access group.");
+
+      // Only calculate the cost once at the insert position.
+      if (Group->getInsertPos() != I)
+        return 0;
+
+      unsigned InterleaveFactor = Group->getFactor();
+      Type *WideVecTy =
+          VectorType::get(VectorTy->getVectorElementType(),
+                          VectorTy->getVectorNumElements() * InterleaveFactor);
+
+      // Holds the indices of existing members in an interleaved load group.
+      // An interleaved store group doesn't need this as it dones't allow gaps.
+      SmallVector<unsigned, 4> Indices;
+      if (LI) {
+        for (unsigned i = 0; i < InterleaveFactor; i++)
+          if (Group->getMember(i))
+            Indices.push_back(i);
+      }
+
+      // Calculate the cost of the whole interleaved group.
+      unsigned Cost = TTI.getInterleavedMemoryOpCost(
+          I->getOpcode(), WideVecTy, Group->getFactor(), Indices,
+          Group->getAlignment(), AS);
+
+      if (Group->isReverse())
+        Cost +=
+            Group->getNumMembers() *
+            TTI.getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Reverse, VectorTy, 0);
+
+      // FIXME: The interleaved load group with a huge gap could be even more
+      // expensive than scalar operations. Then we could ignore such group and
+      // use scalar operations instead.
+      return Cost;
+    }
+
     // Scalarized loads/stores.
     int ConsecutiveStride = Legal->isConsecutivePtr(Ptr);
     bool Reverse = ConsecutiveStride < 0;
-    unsigned ScalarAllocatedSize = DL->getTypeAllocSize(ValTy);
-    unsigned VectorElementSize = DL->getTypeStoreSize(VectorTy)/VF;
+    const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
+    unsigned ScalarAllocatedSize = DL.getTypeAllocSize(ValTy);
+    unsigned VectorElementSize = DL.getTypeStoreSize(VectorTy) / VF;
     if (!ConsecutiveStride || ScalarAllocatedSize != VectorElementSize) {
       bool IsComplexComputation =
         isLikelyComplexAddressComputation(Ptr, Legal, SE, TheLoop);
@@ -6223,7 +5325,11 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
 
     // Wide load/stores.
     unsigned Cost = TTI.getAddressComputationCost(VectorTy);
-    Cost += TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VectorTy, Alignment, AS);
+    if (Legal->isMaskRequired(I))
+      Cost += TTI.getMaskedMemoryOpCost(I->getOpcode(), VectorTy, Alignment,
+                                        AS);
+    else
+      Cost += TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VectorTy, Alignment, AS);
 
     if (Reverse)
       Cost += TTI.getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Reverse,
@@ -6253,14 +5359,12 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
     return TTI.getCastInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, SrcVecTy);
   }
   case Instruction::Call: {
+    bool NeedToScalarize;
     CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
-    Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
-    assert(ID && "Not an intrinsic call!");
-    Type *RetTy = ToVectorTy(CI->getType(), VF);
-    SmallVector<Type*, 4> Tys;
-    for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
-      Tys.push_back(ToVectorTy(CI->getArgOperand(i)->getType(), VF));
-    return TTI.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
+    unsigned CallCost = getVectorCallCost(CI, VF, TTI, TLI, NeedToScalarize);
+    if (getIntrinsicIDForCall(CI, TLI))
+      return std::min(CallCost, getVectorIntrinsicCost(CI, VF, TTI, TLI));
+    return CallCost;
   }
   default: {
     // We are scalarizing the instruction. Return the cost of the scalar
@@ -6287,24 +5391,19 @@ LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
   }// end of switch.
 }
 
-Type* LoopVectorizationCostModel::ToVectorTy(Type *Scalar, unsigned VF) {
-  if (Scalar->isVoidTy() || VF == 1)
-    return Scalar;
-  return VectorType::get(Scalar, VF);
-}
-
 char LoopVectorize::ID = 0;
 static const char lv_name[] = "Loop Vectorization";
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetTransformInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(BlockFrequencyInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(BlockFrequencyInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolutionWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopAccessAnalysis)
 INITIALIZE_PASS_END(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
 
 namespace llvm {
@@ -6429,9 +5528,8 @@ void InnerLoopUnroller::scalarizeInstruction(Instruction *Instr,
         LoopVectorBody.push_back(NewIfBlock);
         VectorLp->addBasicBlockToLoop(NewIfBlock, *LI);
         Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
-        Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
-        BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
-        OldBr->eraseFromParent();
+        ReplaceInstWithInst(IfBlock->getTerminator(),
+                            BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp));
         IfBlock = NewIfBlock;
       }
   }