Do not add cse-ed instructions into the visited map because we dont want to consider...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Vectorize / SLPVectorizer.cpp
index 01b2b92870e5a63a7b9d10f38e7fe7f2ff128e7b..bb37994e9ff0ec2b6d5c8488f3e589615f7dbbb8 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 #define SV_NAME "slp-vectorizer"
-#define DEBUG_TYPE SV_NAME
+#define DEBUG_TYPE "SLP"
 
-#include "VecUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
+#include "llvm/ADT/MapVector.h"
+#include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
+#include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
 #include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/IR/Value.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include <algorithm>
 #include <map>
 
 using namespace llvm;
 
 static cl::opt<int>
-SLPCostThreshold("slp-threshold", cl::init(1), cl::Hidden,
-                 cl::desc("Only vectorize trees if the gain is above this "
-                          "number. (gain = -cost of vectorization)"));
+    SLPCostThreshold("slp-threshold", cl::init(0), cl::Hidden,
+                     cl::desc("Only vectorize trees if the gain is above this "
+                              "number. (gain = -cost of vectorization)"));
 namespace {
 
-/// The SLPVectorizer Pass.
-struct SLPVectorizer : public BasicBlockPass {
-  typedef std::map<Value*, BoUpSLP::StoreList> StoreListMap;
+static const unsigned MinVecRegSize = 128;
 
-  /// Pass identification, replacement for typeid
-  static char ID;
+static const unsigned RecursionMaxDepth = 12;
 
-  explicit SLPVectorizer() : BasicBlockPass(ID) {
-    initializeSLPVectorizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+/// RAII pattern to save the insertion point of the IR builder.
+class BuilderLocGuard {
+public:
+  BuilderLocGuard(IRBuilder<> &B) : Builder(B), Loc(B.GetInsertPoint()) {}
+  ~BuilderLocGuard() { Builder.SetInsertPoint(Loc); }
+
+private:
+  // Prevent copying.
+  BuilderLocGuard(const BuilderLocGuard &);
+  BuilderLocGuard &operator=(const BuilderLocGuard &);
+  IRBuilder<> &Builder;
+  BasicBlock::iterator Loc;
+};
+
+/// A helper class for numbering instructions in multible blocks.
+/// Numbers starts at zero for each basic block.
+struct BlockNumbering {
+
+  BlockNumbering(BasicBlock *Bb) : BB(Bb), Valid(false) {}
+
+  BlockNumbering() : BB(0), Valid(false) {}
+
+  void numberInstructions() {
+    unsigned Loc = 0;
+    InstrIdx.clear();
+    InstrVec.clear();
+    // Number the instructions in the block.
+    for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
+      InstrIdx[it] = Loc++;
+      InstrVec.push_back(it);
+      assert(InstrVec[InstrIdx[it]] == it && "Invalid allocation");
+    }
+    Valid = true;
+  }
+
+  int getIndex(Instruction *I) {
+    if (!Valid)
+      numberInstructions();
+    assert(InstrIdx.count(I) && "Unknown instruction");
+    return InstrIdx[I];
+  }
+
+  Instruction *getInstruction(unsigned loc) {
+    if (!Valid)
+      numberInstructions();
+    assert(InstrVec.size() > loc && "Invalid Index");
+    return InstrVec[loc];
+  }
+
+  void forget() { Valid = false; }
+
+private:
+  /// The block we are numbering.
+  BasicBlock *BB;
+  /// Is the block numbered.
+  bool Valid;
+  /// Maps instructions to numbers and back.
+  SmallDenseMap<Instruction *, int> InstrIdx;
+  /// Maps integers to Instructions.
+  std::vector<Instruction *> InstrVec;
+};
+
+class FuncSLP {
+  typedef SmallVector<Value *, 8> ValueList;
+  typedef SmallVector<Instruction *, 16> InstrList;
+  typedef SmallPtrSet<Value *, 16> ValueSet;
+  typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
+
+public:
+  static const int MAX_COST = INT_MIN;
+
+  FuncSLP(Function *Func, ScalarEvolution *Se, DataLayout *Dl,
+          TargetTransformInfo *Tti, AliasAnalysis *Aa, LoopInfo *Li, 
+          DominatorTree *Dt) :
+    F(Func), SE(Se), DL(Dl), TTI(Tti), AA(Aa), LI(Li), DT(Dt),
+    Builder(Se->getContext()) {
+    for (Function::iterator it = F->begin(), e = F->end(); it != e; ++it) {
+      BasicBlock *BB = it;
+      BlocksNumbers[BB] = BlockNumbering(BB);
+    }
+  }
+
+  /// \brief Take the pointer operand from the Load/Store instruction.
+  /// \returns NULL if this is not a valid Load/Store instruction.
+  static Value *getPointerOperand(Value *I);
+
+  /// \brief Take the address space operand from the Load/Store instruction.
+  /// \returns -1 if this is not a valid Load/Store instruction.
+  static unsigned getAddressSpaceOperand(Value *I);
+
+  /// \returns true if the memory operations A and B are consecutive.
+  bool isConsecutiveAccess(Value *A, Value *B);
+
+  /// \brief Vectorize the tree that starts with the elements in \p VL.
+  /// \returns the vectorized value.
+  Value *vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  /// \returns the vectorization cost of the subtree that starts at \p VL.
+  /// A negative number means that this is profitable.
+  int getTreeCost(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  /// \returns the scalarization cost for this list of values. Assuming that
+  /// this subtree gets vectorized, we may need to extract the values from the
+  /// roots. This method calculates the cost of extracting the values.
+  int getGatherCost(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  /// \brief Attempts to order and vectorize a sequence of stores. This
+  /// function does a quadratic scan of the given stores.
+  /// \returns true if the basic block was modified.
+  bool vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores, int costThreshold);
+
+  /// \brief Vectorize a group of scalars into a vector tree.
+  /// \returns the vectorized value.
+  Value *vectorizeArith(ArrayRef<Value *> Operands);
+
+  /// \brief This method contains the recursive part of getTreeCost.
+  int getTreeCost_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth);
+
+  /// \brief This recursive method looks for vectorization hazards such as
+  /// values that are used by multiple users and checks that values are used
+  /// by only one vector lane. It updates the variables LaneMap, MultiUserVals.
+  void getTreeUses_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth);
+
+  /// \brief This method contains the recursive part of vectorizeTree.
+  Value *vectorizeTree_rec(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  ///  \brief Vectorize a sorted sequence of stores.
+  bool vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain, int CostThreshold);
+
+  /// \returns the scalarization cost for this type. Scalarization in this
+  /// context means the creation of vectors from a group of scalars.
+  int getGatherCost(Type *Ty);
+
+  /// \returns the AA location that is being access by the instruction.
+  AliasAnalysis::Location getLocation(Instruction *I);
+
+  /// \brief Checks if it is possible to sink an instruction from
+  /// \p Src to \p Dst.
+  /// \returns the pointer to the barrier instruction if we can't sink.
+  Value *getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst);
+
+  /// \returns the index of the last instrucion in the BB from \p VL.
+  int getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  /// \returns the Instrucion in the bundle \p VL.
+  Instruction *getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  /// \returns the Instruction at index \p Index which is in Block \p BB.
+  Instruction *getInstructionForIndex(unsigned Index, BasicBlock *BB);
+
+  /// \returns the index of the first User of \p VL.
+  int getFirstUserIndex(ArrayRef<Value *> VL);
+
+  /// \returns a vector from a collection of scalars in \p VL.
+  Value *Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty);
+
+  /// \brief Perform LICM and CSE on the newly generated gather sequences.
+  void optimizeGatherSequence();
+
+  bool needToGatherAny(ArrayRef<Value *> VL) {
+    for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
+      if (MustGather.count(VL[i]))
+        return true;
+    return false;
   }
 
+  /// -- Vectorization State --
+
+  /// Maps values in the tree to the vector lanes that uses them. This map must
+  /// be reset between runs of getCost.
+  std::map<Value *, int> LaneMap;
+  /// A list of instructions to ignore while sinking
+  /// memory instructions. This map must be reset between runs of getCost.
+  ValueSet MemBarrierIgnoreList;
+
+  /// Maps between the first scalar to the vector. This map must be reset
+  /// between runs.
+  DenseMap<Value *, Value *> VectorizedValues;
+
+  /// Contains values that must be gathered because they are used
+  /// by multiple lanes, or by users outside the tree.
+  /// NOTICE: The vectorization methods also use this set.
+  ValueSet MustGather;
+
+  /// Contains PHINodes that are being processed. We use this data structure
+  /// to stop cycles in the graph.
+  ValueSet VisitedPHIs;
+
+  /// Contains a list of values that are used outside the current tree. This
+  /// set must be reset between runs.
+  SetVector<Value *> MultiUserVals;
+
+  /// Holds all of the instructions that we gathered.
+  SetVector<Instruction *> GatherSeq;
+
+  /// Numbers instructions in different blocks.
+  std::map<BasicBlock *, BlockNumbering> BlocksNumbers;
+
+  // Analysis and block reference.
+  Function *F;
   ScalarEvolution *SE;
   DataLayout *DL;
   TargetTransformInfo *TTI;
   AliasAnalysis *AA;
+  LoopInfo *LI;
+  DominatorTree *DT;
+  /// Instruction builder to construct the vectorized tree.
+  IRBuilder<> Builder;
+};
 
-  /// \brief Collect memory references and sort them according to their base
-  /// object. We sort the stores to their base objects to reduce the cost of the
-  /// quadratic search on the stores. TODO: We can further reduce this cost
-  /// if we flush the chain creation every time we run into a memory barrier.
-  bool CollectStores(BasicBlock *BB, BoUpSLP &R) {
-    for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
-      // Can't vectorize instructions with side effects.
-      if (it->mayThrow())
-        return false;
+int FuncSLP::getGatherCost(Type *Ty) {
+  int Cost = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = cast<VectorType>(Ty)->getNumElements(); i < e; ++i)
+    Cost += TTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
+  return Cost;
+}
+
+int FuncSLP::getGatherCost(ArrayRef<Value *> VL) {
+  // Find the type of the operands in VL.
+  Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
+    ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
+  VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
+  // Find the cost of inserting/extracting values from the vector.
+  return getGatherCost(VecTy);
+}
+
+AliasAnalysis::Location FuncSLP::getLocation(Instruction *I) {
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
+    return AA->getLocation(SI);
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
+    return AA->getLocation(LI);
+  return AliasAnalysis::Location();
+}
+
+Value *FuncSLP::getPointerOperand(Value *I) {
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
+    return LI->getPointerOperand();
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
+    return SI->getPointerOperand();
+  return 0;
+}
+
+unsigned FuncSLP::getAddressSpaceOperand(Value *I) {
+  if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I))
+    return L->getPointerAddressSpace();
+  if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(I))
+    return S->getPointerAddressSpace();
+  return -1;
+}
+
+bool FuncSLP::isConsecutiveAccess(Value *A, Value *B) {
+  Value *PtrA = getPointerOperand(A);
+  Value *PtrB = getPointerOperand(B);
+  unsigned ASA = getAddressSpaceOperand(A);
+  unsigned ASB = getAddressSpaceOperand(B);
+
+  // Check that the address spaces match and that the pointers are valid.
+  if (!PtrA || !PtrB || (ASA != ASB))
+    return false;
 
-      StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it);
-      if (!SI)
+  // Check that A and B are of the same type.
+  if (PtrA->getType() != PtrB->getType())
+    return false;
+
+  // Calculate the distance.
+  const SCEV *PtrSCEVA = SE->getSCEV(PtrA);
+  const SCEV *PtrSCEVB = SE->getSCEV(PtrB);
+  const SCEV *OffsetSCEV = SE->getMinusSCEV(PtrSCEVA, PtrSCEVB);
+  const SCEVConstant *ConstOffSCEV = dyn_cast<SCEVConstant>(OffsetSCEV);
+
+  // Non constant distance.
+  if (!ConstOffSCEV)
+    return false;
+
+  int64_t Offset = ConstOffSCEV->getValue()->getSExtValue();
+  Type *Ty = cast<PointerType>(PtrA->getType())->getElementType();
+  // The Instructions are connsecutive if the size of the first load/store is
+  // the same as the offset.
+  int64_t Sz = DL->getTypeStoreSize(Ty);
+  return ((-Offset) == Sz);
+}
+
+Value *FuncSLP::getSinkBarrier(Instruction *Src, Instruction *Dst) {
+  assert(Src->getParent() == Dst->getParent() && "Not the same BB");
+  BasicBlock::iterator I = Src, E = Dst;
+  /// Scan all of the instruction from SRC to DST and check if
+  /// the source may alias.
+  for (++I; I != E; ++I) {
+    // Ignore store instructions that are marked as 'ignore'.
+    if (MemBarrierIgnoreList.count(I))
+      continue;
+    if (Src->mayWriteToMemory()) /* Write */ {
+      if (!I->mayReadOrWriteMemory())
+        continue;
+    } else /* Read */ {
+      if (!I->mayWriteToMemory())
         continue;
+    }
+    AliasAnalysis::Location A = getLocation(&*I);
+    AliasAnalysis::Location B = getLocation(Src);
 
-      // Check that the pointer points to scalars.
-      if (SI->getValueOperand()->getType()->isAggregateType())
-        return false;
+    if (!A.Ptr || !B.Ptr || AA->alias(A, B))
+      return I;
+  }
+  return 0;
+}
 
-      // Find the base of the GEP.
-      Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
-      if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
-        Ptr = GEP->getPointerOperand();
+static BasicBlock *getSameBlock(ArrayRef<Value *> VL) {
+  BasicBlock *BB = 0;
+  for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; i++) {
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
+    if (!I)
+      return 0;
 
-      // Save the store locations.
-      StoreRefs[Ptr].push_back(SI);
+    if (!BB) {
+      BB = I->getParent();
+      continue;
+    }
+
+    if (BB != I->getParent())
+      return 0;
+  }
+  return BB;
+}
+
+static bool allConstant(ArrayRef<Value *> VL) {
+  for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
+    if (!isa<Constant>(VL[i]))
+      return false;
+  return true;
+}
+
+static bool isSplat(ArrayRef<Value *> VL) {
+  for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
+    if (VL[i] != VL[0])
+      return false;
+  return true;
+}
+
+static unsigned getSameOpcode(ArrayRef<Value *> VL) {
+  unsigned Opcode = 0;
+  for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; i++) {
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i])) {
+      if (!Opcode) {
+        Opcode = I->getOpcode();
+        continue;
+      }
+      if (Opcode != I->getOpcode())
+        return 0;
     }
-    return true;
   }
+  return Opcode;
+}
 
-  bool RollStoreChains(BoUpSLP &R) {
-    bool Changed = false;
-    // Attempt to sort and vectorize each of the store-groups.
-    for (StoreListMap::iterator it = StoreRefs.begin(), e = StoreRefs.end();
-         it != e; ++it) {
-      if (it->second.size() < 2)
+static bool CanReuseExtract(ArrayRef<Value *> VL, unsigned VF,
+                            VectorType *VecTy) {
+  assert(Instruction::ExtractElement == getSameOpcode(VL) && "Invalid opcode");
+  // Check if all of the extracts come from the same vector and from the
+  // correct offset.
+  Value *VL0 = VL[0];
+  ExtractElementInst *E0 = cast<ExtractElementInst>(VL0);
+  Value *Vec = E0->getOperand(0);
+
+  // We have to extract from the same vector type.
+  if (Vec->getType() != VecTy)
+    return false;
+
+  // Check that all of the indices extract from the correct offset.
+  ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E0->getOperand(1));
+  if (!CI || CI->getZExtValue())
+    return false;
+
+  for (unsigned i = 1, e = VF; i < e; ++i) {
+    ExtractElementInst *E = cast<ExtractElementInst>(VL[i]);
+    ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(E->getOperand(1));
+
+    if (!CI || CI->getZExtValue() != i || E->getOperand(0) != Vec)
+      return false;
+  }
+
+  return true;
+}
+
+void FuncSLP::getTreeUses_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
+  if (Depth == RecursionMaxDepth)
+    return MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+
+  // Don't handle vectors.
+  if (VL[0]->getType()->isVectorTy())
+    return;
+
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
+    if (SI->getValueOperand()->getType()->isVectorTy())
+      return;
+
+  // If all of the operands are identical or constant we have a simple solution.
+  if (allConstant(VL) || isSplat(VL) || !getSameBlock(VL))
+    return MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+
+  // Stop the scan at unknown IR.
+  Instruction *VL0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
+  assert(VL0 && "Invalid instruction");
+
+  // Mark instructions with multiple users.
+  for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(VL[i])) {
+      unsigned NumUses = 0;
+      // Check that PHINodes have only one external (non-self) use.
+      for (Value::use_iterator U = VL[i]->use_begin(), UE = VL[i]->use_end();
+           U != UE; ++U) {
+        // Don't count self uses.
+        if (*U == PN)
+          continue;
+        NumUses++;
+      }
+      if (NumUses > 1) {
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding PHI to MultiUserVals "
+              "because it has " << NumUses << " users:" << *PN << " \n");
+        MultiUserVals.insert(PN);
+      }
+      continue;
+    }
+
+    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
+    // Remember to check if all of the users of this instruction are vectorized
+    // within our tree. At depth zero we have no local users, only external
+    // users that we don't care about.
+    if (Depth && I && I->getNumUses() > 1) {
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding to MultiUserVals "
+            "because it has " << I->getNumUses() << " users:" << *I << " \n");
+      MultiUserVals.insert(I);
+    }
+  }
+
+  // Check that the instruction is only used within one lane.
+  for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+    if (LaneMap.count(VL[i]) && LaneMap[VL[i]] != i) {
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: Value used by multiple lanes:" << *VL[i] << "\n");
+      return MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+    }
+    // Make this instruction as 'seen' and remember the lane.
+    LaneMap[VL[i]] = i;
+  }
+
+  unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
+  if (!Opcode)
+    return MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+
+  switch (Opcode) {
+  case Instruction::PHI: {
+    PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
+
+    // Stop self cycles.
+    if (VisitedPHIs.count(PH))
+        return;
+
+    VisitedPHIs.insert(PH);
+    for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
+      ValueList Operands;
+      // Prepare the operand vector.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+        Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValue(i));
+
+      getTreeUses_rec(Operands, Depth + 1);
+    }
+    return;
+  }
+  case Instruction::ExtractElement: {
+    VectorType *VecTy = VectorType::get(VL[0]->getType(), VL.size());
+    // No need to follow ExtractElements that are going to be optimized away.
+    if (CanReuseExtract(VL, VL.size(), VecTy))
+      return;
+    // Fall through.
+  }
+  case Instruction::Load:
+    return;
+  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:
+  case Instruction::Select:
+  case Instruction::ICmp:
+  case Instruction::FCmp:
+  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: {
+    for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
+      ValueList Operands;
+      // Prepare the operand vector.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+        Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
+
+      getTreeUses_rec(Operands, Depth + 1);
+    }
+    return;
+  }
+  case Instruction::Store: {
+    ValueList Operands;
+    for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+      Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0));
+    getTreeUses_rec(Operands, Depth + 1);
+    return;
+  }
+  default:
+    return MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+  }
+}
+
+int FuncSLP::getLastIndex(ArrayRef<Value *> VL) {
+  BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
+  assert(BB == getSameBlock(VL) && BlocksNumbers.count(BB) && "Invalid block");
+  BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
+
+  int MaxIdx = BN.getIndex(BB->getFirstNonPHI());
+  for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
+    MaxIdx = std::max(MaxIdx, BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[i])));
+  return MaxIdx;
+}
+
+Instruction *FuncSLP::getLastInstruction(ArrayRef<Value *> VL) {
+  BasicBlock *BB = cast<Instruction>(VL[0])->getParent();
+  assert(BB == getSameBlock(VL) && BlocksNumbers.count(BB) && "Invalid block");
+  BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
+
+  int MaxIdx = BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[0]));
+  for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
+    MaxIdx = std::max(MaxIdx, BN.getIndex(cast<Instruction>(VL[i])));
+  return BN.getInstruction(MaxIdx);
+}
+
+Instruction *FuncSLP::getInstructionForIndex(unsigned Index, BasicBlock *BB) {
+  BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
+  return BN.getInstruction(Index);
+}
+
+int FuncSLP::getFirstUserIndex(ArrayRef<Value *> VL) {
+  BasicBlock *BB = getSameBlock(VL);
+  assert(BB && "All instructions must come from the same block");
+  BlockNumbering &BN = BlocksNumbers[BB];
+
+  // Find the first user of the values.
+  int FirstUser = BN.getIndex(BB->getTerminator());
+  for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+    for (Value::use_iterator U = VL[i]->use_begin(), UE = VL[i]->use_end();
+         U != UE; ++U) {
+      Instruction *Instr = dyn_cast<Instruction>(*U);
+
+      if (!Instr || Instr->getParent() != BB)
         continue;
-      Changed |= R.vectorizeStores(it->second, -SLPCostThreshold);
+
+      FirstUser = std::min(FirstUser, BN.getIndex(Instr));
     }
+  }
+  return FirstUser;
+}
+
+int FuncSLP::getTreeCost_rec(ArrayRef<Value *> VL, unsigned Depth) {
+  Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
+
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
+    ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
+
+  /// Don't mess with vectors.
+  if (ScalarTy->isVectorTy())
+    return FuncSLP::MAX_COST;
+
+  if (allConstant(VL))
+    return 0;
+
+  VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
+
+  if (isSplat(VL))
+    return TTI->getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Broadcast, VecTy, 0);
+
+  int GatherCost = getGatherCost(VecTy);
+  if (Depth == RecursionMaxDepth || needToGatherAny(VL))
+    return GatherCost;
+
+  BasicBlock *BB = getSameBlock(VL);
+  unsigned Opcode = getSameOpcode(VL);
+  assert(Opcode && BB && "Invalid Instruction Value");
+
+  // Check if it is safe to sink the loads or the stores.
+  if (Opcode == Instruction::Load || Opcode == Instruction::Store) {
+    int MaxIdx = getLastIndex(VL);
+    Instruction *Last = getInstructionForIndex(MaxIdx, BB);
+
+    for (unsigned i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+      if (VL[i] == Last)
+        continue;
+      Value *Barrier = getSinkBarrier(cast<Instruction>(VL[i]), Last);
+      if (Barrier) {
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Can't sink " << *VL[i] << "\n down to " << *Last
+                     << "\n because of " << *Barrier << "\n");
+        return MAX_COST;
+      }
+    }
+  }
+
+  Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
+  switch (Opcode) {
+  case Instruction::PHI: {
+    PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
+
+    // Stop self cycles.
+    if (VisitedPHIs.count(PH))
+        return 0;
+
+    VisitedPHIs.insert(PH);
+    int TotalCost = 0;
+    // Calculate the cost of all of the operands.
+    for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {      
+      ValueList Operands;
+      // Prepare the operand vector.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+        Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValue(i));
+
+      int Cost = getTreeCost_rec(Operands, Depth + 1);
+      if (Cost == MAX_COST)
+        return MAX_COST;
+      TotalCost += TotalCost;
+    }
+
+    if (TotalCost > GatherCost) {
+      MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+      return GatherCost;
+    }
+
+    return TotalCost;
+  }
+  case Instruction::ExtractElement: {
+    if (CanReuseExtract(VL, VL.size(), VecTy))
+      return 0;
+    return getGatherCost(VecTy);
+  }
+  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: {
+    ValueList Operands;
+    Type *SrcTy = VL0->getOperand(0)->getType();
+    // Prepare the operand vector.
+    for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
+      Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0));
+      // Check that the casted type is the same for all users.
+      if (cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0)->getType() != SrcTy)
+        return getGatherCost(VecTy);
+    }
+
+    int Cost = getTreeCost_rec(Operands, Depth + 1);
+    if (Cost == FuncSLP::MAX_COST)
+      return Cost;
+
+    // Calculate the cost of this instruction.
+    int ScalarCost = VL.size() * TTI->getCastInstrCost(VL0->getOpcode(),
+                                                       VL0->getType(), SrcTy);
+
+    VectorType *SrcVecTy = VectorType::get(SrcTy, VL.size());
+    int VecCost = TTI->getCastInstrCost(VL0->getOpcode(), VecTy, SrcVecTy);
+    Cost += (VecCost - ScalarCost);
+
+    if (Cost > GatherCost) {
+      MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+      return GatherCost;
+    }
+
+    return Cost;
+  }
+  case Instruction::FCmp:
+  case Instruction::ICmp: {
+    // Check that all of the compares have the same predicate.
+    CmpInst::Predicate P0 = dyn_cast<CmpInst>(VL0)->getPredicate();
+    for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+      CmpInst *Cmp = cast<CmpInst>(VL[i]);
+      if (Cmp->getPredicate() != P0)
+        return getGatherCost(VecTy);
+    }
+    // Fall through.
+  }
+  case Instruction::Select:
+  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: {
+    int TotalCost = 0;
+    // Calculate the cost of all of the operands.
+    for (unsigned i = 0, e = VL0->getNumOperands(); i < e; ++i) {
+      ValueList Operands;
+      // Prepare the operand vector.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+        Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(i));
+
+      int Cost = getTreeCost_rec(Operands, Depth + 1);
+      if (Cost == MAX_COST)
+        return MAX_COST;
+      TotalCost += Cost;
+    }
+
+    // Calculate the cost of this instruction.
+    int ScalarCost = 0;
+    int VecCost = 0;
+    if (Opcode == Instruction::FCmp || Opcode == Instruction::ICmp ||
+        Opcode == Instruction::Select) {
+      VectorType *MaskTy = VectorType::get(Builder.getInt1Ty(), VL.size());
+      ScalarCost =
+          VecTy->getNumElements() *
+          TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ScalarTy, Builder.getInt1Ty());
+      VecCost = TTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, VecTy, MaskTy);
+    } else {
+      ScalarCost = VecTy->getNumElements() *
+                   TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, ScalarTy);
+      VecCost = TTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, VecTy);
+    }
+    TotalCost += (VecCost - ScalarCost);
+
+    if (TotalCost > GatherCost) {
+      MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+      return GatherCost;
+    }
+
+    return TotalCost;
+  }
+  case Instruction::Load: {
+    // If we are scalarize the loads, add the cost of forming the vector.
+    for (unsigned i = 0, e = VL.size() - 1; i < e; ++i)
+      if (!isConsecutiveAccess(VL[i], VL[i + 1]))
+        return getGatherCost(VecTy);
+
+    // Cost of wide load - cost of scalar loads.
+    int ScalarLdCost = VecTy->getNumElements() *
+                       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
+    int VecLdCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Load, ScalarTy, 1, 0);
+    int TotalCost = VecLdCost - ScalarLdCost;
+
+    if (TotalCost > GatherCost) {
+      MustGather.insert(VL.begin(), VL.end());
+      return GatherCost;
+    }
+
+    return TotalCost;
+  }
+  case Instruction::Store: {
+    // We know that we can merge the stores. Calculate the cost.
+    int ScalarStCost = VecTy->getNumElements() *
+                       TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
+    int VecStCost = TTI->getMemoryOpCost(Instruction::Store, ScalarTy, 1, 0);
+    int StoreCost = VecStCost - ScalarStCost;
+
+    ValueList Operands;
+    for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j) {
+      Operands.push_back(cast<Instruction>(VL[j])->getOperand(0));
+      MemBarrierIgnoreList.insert(VL[j]);
+    }
+
+    int Cost = getTreeCost_rec(Operands, Depth + 1);
+    if (Cost == MAX_COST)
+      return MAX_COST;
+
+    int TotalCost = StoreCost + Cost;
+    return TotalCost;
+  }
+  default:
+    // Unable to vectorize unknown instructions.
+    return getGatherCost(VecTy);
+  }
+}
+
+int FuncSLP::getTreeCost(ArrayRef<Value *> VL) {
+  // Get rid of the list of stores that were removed, and from the
+  // lists of instructions with multiple users.
+  MemBarrierIgnoreList.clear();
+  LaneMap.clear();
+  MultiUserVals.clear();
+  MustGather.clear();
+  VisitedPHIs.clear();
+
+  if (!getSameBlock(VL))
+    return MAX_COST;
+
+  // Find the location of the last root.
+  int LastRootIndex = getLastIndex(VL);
+  int FirstUserIndex = getFirstUserIndex(VL);
+
+  // Don't vectorize if there are users of the tree roots inside the tree
+  // itself.
+  if (LastRootIndex > FirstUserIndex)
+    return MAX_COST;
+
+  // Scan the tree and find which value is used by which lane, and which values
+  // must be scalarized.
+  getTreeUses_rec(VL, 0);
+
+  // Check that instructions with multiple users can be vectorized. Mark unsafe
+  // instructions.
+  for (SetVector<Value *>::iterator it = MultiUserVals.begin(),
+                                    e = MultiUserVals.end();
+       it != e; ++it) {
+    // Check that all of the users of this instr are within the tree.
+    for (Value::use_iterator I = (*it)->use_begin(), E = (*it)->use_end();
+         I != E; ++I) {
+      if (LaneMap.find(*I) == LaneMap.end()) {
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Adding to MustExtract "
+                        "because of an out of tree usage.\n");
+        MustGather.insert(*it);
+        continue;
+      }
+    }
+  }
+
+  // Now calculate the cost of vectorizing the tree.
+  return getTreeCost_rec(VL, 0);
+}
+bool FuncSLP::vectorizeStoreChain(ArrayRef<Value *> Chain, int CostThreshold) {
+  unsigned ChainLen = Chain.size();
+  DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing a store chain of length " << ChainLen
+               << "\n");
+  Type *StoreTy = cast<StoreInst>(Chain[0])->getValueOperand()->getType();
+  unsigned Sz = DL->getTypeSizeInBits(StoreTy);
+  unsigned VF = MinVecRegSize / Sz;
+
+  if (!isPowerOf2_32(Sz) || VF < 2)
+    return false;
+
+  bool Changed = false;
+  // Look for profitable vectorizable trees at all offsets, starting at zero.
+  for (unsigned i = 0, e = ChainLen; i < e; ++i) {
+    if (i + VF > e)
+      break;
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing " << VF << " stores at offset " << i
+                 << "\n");
+    ArrayRef<Value *> Operands = Chain.slice(i, VF);
+
+    int Cost = getTreeCost(Operands);
+    if (Cost == FuncSLP::MAX_COST)
+      continue;
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Found cost=" << Cost << " for VF=" << VF << "\n");
+    if (Cost < CostThreshold) {
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: Decided to vectorize cost=" << Cost << "\n");
+      vectorizeTree(Operands);
+
+      // Remove the scalar stores.
+      for (int j = 0, e = VF; j < e; ++j)
+        cast<Instruction>(Operands[j])->eraseFromParent();
+
+      // Move to the next bundle.
+      i += VF - 1;
+      Changed = true;
+    }
+  }
+
+  if (Changed || ChainLen > VF)
     return Changed;
+
+  // Handle short chains. This helps us catch types such as <3 x float> that
+  // are smaller than vector size.
+  int Cost = getTreeCost(Chain);
+  if (Cost == FuncSLP::MAX_COST)
+    return false;
+  if (Cost < CostThreshold) {
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Found store chain cost = " << Cost
+                 << " for size = " << ChainLen << "\n");
+    vectorizeTree(Chain);
+
+    // Remove all of the scalar stores.
+    for (int i = 0, e = Chain.size(); i < e; ++i)
+      cast<Instruction>(Chain[i])->eraseFromParent();
+
+    return true;
   }
 
-  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) {
+  return false;
+}
+
+bool FuncSLP::vectorizeStores(ArrayRef<StoreInst *> Stores, int costThreshold) {
+  SetVector<Value *> Heads, Tails;
+  SmallDenseMap<Value *, Value *> ConsecutiveChain;
+
+  // We may run into multiple chains that merge into a single chain. We mark the
+  // stores that we vectorized so that we don't visit the same store twice.
+  ValueSet VectorizedStores;
+  bool Changed = false;
+
+  // Do a quadratic search on all of the given stores and find
+  // all of the pairs of loads that follow each other.
+  for (unsigned i = 0, e = Stores.size(); i < e; ++i)
+    for (unsigned j = 0; j < e; ++j) {
+      if (i == j)
+        continue;
+
+      if (isConsecutiveAccess(Stores[i], Stores[j])) {
+        Tails.insert(Stores[j]);
+        Heads.insert(Stores[i]);
+        ConsecutiveChain[Stores[i]] = Stores[j];
+      }
+    }
+
+  // For stores that start but don't end a link in the chain:
+  for (SetVector<Value *>::iterator it = Heads.begin(), e = Heads.end();
+       it != e; ++it) {
+    if (Tails.count(*it))
+      continue;
+
+    // We found a store instr that starts a chain. Now follow the chain and try
+    // to vectorize it.
+    ValueList Operands;
+    Value *I = *it;
+    // Collect the chain into a list.
+    while (Tails.count(I) || Heads.count(I)) {
+      if (VectorizedStores.count(I))
+        break;
+      Operands.push_back(I);
+      // Move to the next value in the chain.
+      I = ConsecutiveChain[I];
+    }
+
+    bool Vectorized = vectorizeStoreChain(Operands, costThreshold);
+
+    // Mark the vectorized stores so that we don't vectorize them again.
+    if (Vectorized)
+      VectorizedStores.insert(Operands.begin(), Operands.end());
+    Changed |= Vectorized;
+  }
+
+  return Changed;
+}
+
+Value *FuncSLP::Gather(ArrayRef<Value *> VL, VectorType *Ty) {
+  Value *Vec = UndefValue::get(Ty);
+  // Generate the 'InsertElement' instruction.
+  for (unsigned i = 0; i < Ty->getNumElements(); ++i) {
+    Vec = Builder.CreateInsertElement(Vec, VL[i], Builder.getInt32(i));
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Vec))
+      GatherSeq.insert(I);
+  }
+
+  return Vec;
+}
+
+Value *FuncSLP::vectorizeTree_rec(ArrayRef<Value *> VL) {
+  BuilderLocGuard Guard(Builder);
+
+  Type *ScalarTy = VL[0]->getType();
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(VL[0]))
+    ScalarTy = SI->getValueOperand()->getType();
+  VectorType *VecTy = VectorType::get(ScalarTy, VL.size());
+
+  if (needToGatherAny(VL))
+    return Gather(VL, VecTy);
+
+  if (VectorizedValues.count(VL[0])) {
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Diamond merged at depth.\n");
+    return VectorizedValues[VL[0]];
+  }
+
+  Instruction *VL0 = cast<Instruction>(VL[0]);
+  unsigned Opcode = VL0->getOpcode();
+  assert(Opcode == getSameOpcode(VL) && "Invalid opcode");
+
+  switch (Opcode) {
+  case Instruction::PHI: {
+    PHINode *PH = dyn_cast<PHINode>(VL0);
+    Builder.SetInsertPoint(PH->getParent()->getFirstInsertionPt());
+    PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, PH->getNumIncomingValues());
+    VectorizedValues[VL0] = NewPhi;
+
+    for (unsigned i = 0, e = PH->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
+      ValueList Operands;
+      BasicBlock *IBB = PH->getIncomingBlock(i);
+
+      // Prepare the operand vector.
+      for (unsigned j = 0; j < VL.size(); ++j)
+        Operands.push_back(cast<PHINode>(VL[j])->getIncomingValueForBlock(IBB));
+
+      Builder.SetInsertPoint(IBB->getTerminator());
+      Value *Vec = vectorizeTree_rec(Operands);
+      NewPhi->addIncoming(Vec, IBB);
+    }
+
+    assert(NewPhi->getNumIncomingValues() == PH->getNumIncomingValues() &&
+           "Invalid number of incoming values");
+    return NewPhi;
+  }
+
+  case Instruction::ExtractElement: {
+    if (CanReuseExtract(VL, VL.size(), VecTy))
+      return VL0->getOperand(0);
+    return Gather(VL, VecTy);
+  }
+  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: {
+    ValueList INVL;
+    for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
+      INVL.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(0));
+
+    Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+    Value *InVec = vectorizeTree_rec(INVL);
+    CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(VL0);
+    Value *V = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), InVec, VecTy);
+    VectorizedValues[VL0] = V;
+    return V;
+  }
+  case Instruction::FCmp:
+  case Instruction::ICmp: {
+    // Check that all of the compares have the same predicate.
+    CmpInst::Predicate P0 = dyn_cast<CmpInst>(VL0)->getPredicate();
+    for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+      CmpInst *Cmp = cast<CmpInst>(VL[i]);
+      if (Cmp->getPredicate() != P0)
+        return Gather(VL, VecTy);
+    }
+
+    ValueList LHSV, RHSV;
+    for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+      LHSV.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(0));
+      RHSV.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(1));
+    }
+
+    Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+    Value *L = vectorizeTree_rec(LHSV);
+    Value *R = vectorizeTree_rec(RHSV);
+    Value *V;
+
+    if (Opcode == Instruction::FCmp)
+      V = Builder.CreateFCmp(P0, L, R);
+    else
+      V = Builder.CreateICmp(P0, L, R);
+
+    VectorizedValues[VL0] = V;
+    return V;
+  }
+  case Instruction::Select: {
+    ValueList TrueVec, FalseVec, CondVec;
+    for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+      CondVec.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(0));
+      TrueVec.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(1));
+      FalseVec.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(2));
+    }
+
+    Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+    Value *True = vectorizeTree_rec(TrueVec);
+    Value *False = vectorizeTree_rec(FalseVec);
+    Value *Cond = vectorizeTree_rec(CondVec);
+    Value *V = Builder.CreateSelect(Cond, True, False);
+    VectorizedValues[VL0] = V;
+    return V;
+  }
+  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: {
+    ValueList LHSVL, RHSVL;
+    for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+      LHSVL.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(0));
+      RHSVL.push_back(cast<Instruction>(VL[i])->getOperand(1));
+    }
+
+    Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+    Value *LHS = vectorizeTree_rec(LHSVL);
+    Value *RHS = vectorizeTree_rec(RHSVL);
+
+    if (LHS == RHS) {
+      assert((VL0->getOperand(0) == VL0->getOperand(1)) && "Invalid order");
+    }
+
+    BinaryOperator *BinOp = cast<BinaryOperator>(VL0);
+    Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), LHS, RHS);
+    VectorizedValues[VL0] = V;
+    return V;
+  }
+  case Instruction::Load: {
+    // Check if all of the loads are consecutive.
+    for (unsigned i = 1, e = VL.size(); i < e; ++i)
+      if (!isConsecutiveAccess(VL[i - 1], VL[i]))
+        return Gather(VL, VecTy);
+
+    // Loads are inserted at the head of the tree because we don't want to
+    // sink them all the way down past store instructions.
+    Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+    LoadInst *LI = cast<LoadInst>(VL0);
+    Value *VecPtr =
+        Builder.CreateBitCast(LI->getPointerOperand(), VecTy->getPointerTo());
+    unsigned Alignment = LI->getAlignment();
+    LI = Builder.CreateLoad(VecPtr);
+    LI->setAlignment(Alignment);
+
+    VectorizedValues[VL0] = LI;
+    return LI;
+  }
+  case Instruction::Store: {
+    StoreInst *SI = cast<StoreInst>(VL0);
+    unsigned Alignment = SI->getAlignment();
+
+    ValueList ValueOp;
+    for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i)
+      ValueOp.push_back(cast<StoreInst>(VL[i])->getValueOperand());
+
+    Value *VecValue = vectorizeTree_rec(ValueOp);
+
+    Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+    Value *VecPtr =
+        Builder.CreateBitCast(SI->getPointerOperand(), VecTy->getPointerTo());
+    Builder.CreateStore(VecValue, VecPtr)->setAlignment(Alignment);
+    return 0;
+  }
+  default:
+    return Gather(VL, VecTy);
+  }
+}
+
+Value *FuncSLP::vectorizeTree(ArrayRef<Value *> VL) {
+  Builder.SetInsertPoint(getLastInstruction(VL));
+  Value *V = vectorizeTree_rec(VL);
+
+  // We moved some instructions around. We have to number them again
+  // before we can do any analysis.
+  for (Function::iterator it = F->begin(), e = F->end(); it != e; ++it)
+    BlocksNumbers[it].forget();
+  // Clear the state.
+  MustGather.clear();
+  VisitedPHIs.clear();
+  VectorizedValues.clear();
+  MemBarrierIgnoreList.clear();
+  return V;
+}
+
+Value *FuncSLP::vectorizeArith(ArrayRef<Value *> Operands) {
+  Value *Vec = vectorizeTree(Operands);
+  // After vectorizing the operands we need to generate extractelement
+  // instructions and replace all of the uses of the scalar values with
+  // the values that we extracted from the vectorized tree.
+  for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i) {
+    Value *S = Builder.CreateExtractElement(Vec, Builder.getInt32(i));
+    Operands[i]->replaceAllUsesWith(S);
+    Instruction *I = cast<Instruction>(Operands[i]);
+    I->eraseFromParent();
+  }
+
+  return Vec;
+}
+
+void FuncSLP::optimizeGatherSequence() {
+  // LICM InsertElementInst sequences.
+  for (SetVector<Instruction *>::iterator it = GatherSeq.begin(),
+       e = GatherSeq.end(); it != e; ++it) {
+    InsertElementInst *Insert = dyn_cast<InsertElementInst>(*it);
+
+    if (!Insert)
+      continue;
+
+    // Check if this block is inside a loop.
+    Loop *L = LI->getLoopFor(Insert->getParent());
+    if (!L)
+      continue;
+
+    // Check if it has a preheader.
+    BasicBlock *PreHeader = L->getLoopPreheader();
+    if (!PreHeader)
+      continue;
+
+    // If the vector or the element that we insert into it are
+    // instructions that are defined in this basic block then we can't
+    // hoist this instruction.
+    Instruction *CurrVec = dyn_cast<Instruction>(Insert->getOperand(0));
+    Instruction *NewElem = dyn_cast<Instruction>(Insert->getOperand(1));
+    if (CurrVec && L->contains(CurrVec))
+      continue;
+    if (NewElem && L->contains(NewElem))
+      continue;
+
+    // We can hoist this instruction. Move it to the pre-header.
+    Insert->moveBefore(PreHeader->getTerminator());
+  }
+
+  // Perform O(N^2) search over the gather sequences and merge identical
+  // instructions. TODO: We can further optimize this scan if we split the
+  // instructions into different buckets based on the insert lane.
+  SmallPtrSet<Instruction*, 16> Visited;
+  ReversePostOrderTraversal<Function*> RPOT(F);
+  for (ReversePostOrderTraversal<Function*>::rpo_iterator I = RPOT.begin(),
+       E = RPOT.end(); I != E; ++I) {
+    BasicBlock *BB = *I;
+    // For all instructions in the function:
+    for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
+      InsertElementInst *Insert = dyn_cast<InsertElementInst>(it);
+      if (!Insert || !GatherSeq.count(Insert))
+        continue;
+
+      // Check if we can replace this instruction with any of the
+      // visited instructions.
+      for (SmallPtrSet<Instruction*, 16>::iterator v = Visited.begin(),
+           ve = Visited.end(); v != ve; ++v) {
+        if (Insert->isIdenticalTo(*v) &&
+            DT->dominates((*v)->getParent(), Insert->getParent())) {
+          Insert->replaceAllUsesWith(*v);
+          Insert = 0;
+          break;
+        }
+      }
+      if (Insert)
+        Visited.insert(Insert);
+    }
+  }
+}
+
+/// The SLPVectorizer Pass.
+struct SLPVectorizer : public FunctionPass {
+  typedef SmallVector<StoreInst *, 8> StoreList;
+  typedef MapVector<Value *, StoreList> StoreListMap;
+
+  /// Pass identification, replacement for typeid
+  static char ID;
+
+  explicit SLPVectorizer() : FunctionPass(ID) {
+    initializeSLPVectorizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  ScalarEvolution *SE;
+  DataLayout *DL;
+  TargetTransformInfo *TTI;
+  AliasAnalysis *AA;
+  LoopInfo *LI;
+  DominatorTree *DT;
+
+  virtual bool runOnFunction(Function &F) {
     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
     DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
     AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+    LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
+    DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+
     StoreRefs.clear();
+    bool Changed = false;
 
     // Must have DataLayout. We can't require it because some tests run w/o
     // triple.
     if (!DL)
       return false;
 
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing blocks in " << F.getName() << ".\n");
+
     // Use the bollom up slp vectorizer to construct chains that start with
     // he store instructions.
-    BoUpSLP R(&BB, SE, DL, TTI, AA);
+    FuncSLP R(&F, SE, DL, TTI, AA, LI, DT);
 
-    if (!CollectStores(&BB, R))
-      return false;
+    for (Function::iterator it = F.begin(), e = F.end(); it != e; ++it) {
+      BasicBlock *BB = it;
 
-    bool Changed = RollStoreChains(R);
-    if (Changed) {
-      DEBUG(dbgs()<<"Rolled chains in \""<<BB.getParent()->getName()<<"\"\n");
-      DEBUG(verifyFunction(*BB.getParent()));
+      // Vectorize trees that end at reductions.
+      Changed |= vectorizeChainsInBlock(BB, R);
+
+      // Vectorize trees that end at stores.
+      if (unsigned count = collectStores(BB, R)) {
+        (void)count;
+        DEBUG(dbgs() << "SLP: Found " << count << " stores to vectorize.\n");
+        Changed |= vectorizeStoreChains(R);
+      }
     }
 
+    if (Changed) {
+      R.optimizeGatherSequence();
+      DEBUG(dbgs() << "SLP: vectorized \"" << F.getName() << "\"\n");
+      DEBUG(verifyFunction(F));
+    }
     return Changed;
   }
 
   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    BasicBlockPass::getAnalysisUsage(AU);
+    FunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
     AU.addRequired<AliasAnalysis>();
     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
+    AU.addRequired<LoopInfo>();
+    AU.addRequired<DominatorTree>();
   }
 
+private:
+
+  /// \brief Collect memory references and sort them according to their base
+  /// object. We sort the stores to their base objects to reduce the cost of the
+  /// quadratic search on the stores. TODO: We can further reduce this cost
+  /// if we flush the chain creation every time we run into a memory barrier.
+  unsigned collectStores(BasicBlock *BB, FuncSLP &R);
+
+  /// \brief Try to vectorize a chain that starts at two arithmetic instrs.
+  bool tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, FuncSLP &R);
+
+  /// \brief Try to vectorize a list of operands. If \p NeedExtracts is true
+  /// then we calculate the cost of extracting the scalars from the vector.
+  /// \returns true if a value was vectorized.
+  bool tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, FuncSLP &R, bool NeedExtracts);
+
+  /// \brief Try to vectorize a chain that may start at the operands of \V;
+  bool tryToVectorize(BinaryOperator *V, FuncSLP &R);
+
+  /// \brief Vectorize the stores that were collected in StoreRefs.
+  bool vectorizeStoreChains(FuncSLP &R);
+
+  /// \brief Scan the basic block and look for patterns that are likely to start
+  /// a vectorization chain.
+  bool vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, FuncSLP &R);
+
 private:
   StoreListMap StoreRefs;
 };
 
+unsigned SLPVectorizer::collectStores(BasicBlock *BB, FuncSLP &R) {
+  unsigned count = 0;
+  StoreRefs.clear();
+  for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
+    StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(it);
+    if (!SI)
+      continue;
+
+    // Check that the pointer points to scalars.
+    Type *Ty = SI->getValueOperand()->getType();
+    if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
+      return 0;
+
+    // Find the base of the GEP.
+    Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
+    if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
+      Ptr = GEP->getPointerOperand();
+
+    // Save the store locations.
+    StoreRefs[Ptr].push_back(SI);
+    count++;
+  }
+  return count;
+}
+
+bool SLPVectorizer::tryToVectorizePair(Value *A, Value *B, FuncSLP &R) {
+  if (!A || !B)
+    return false;
+  Value *VL[] = { A, B };
+  return tryToVectorizeList(VL, R, true);
+}
+
+bool SLPVectorizer::tryToVectorizeList(ArrayRef<Value *> VL, FuncSLP &R,
+                                       bool NeedExtracts) {
+  if (VL.size() < 2)
+    return false;
+
+  DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing a list of length = " << VL.size() << ".\n");
+
+  // Check that all of the parts are scalar instructions of the same type.
+  Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(VL[0]);
+  if (!I0)
+    return 0;
+
+  unsigned Opcode0 = I0->getOpcode();
+
+  for (int i = 0, e = VL.size(); i < e; ++i) {
+    Type *Ty = VL[i]->getType();
+    if (Ty->isAggregateType() || Ty->isVectorTy())
+      return 0;
+    Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(VL[i]);
+    if (!Inst || Inst->getOpcode() != Opcode0)
+      return 0;
+  }
+
+  int Cost = R.getTreeCost(VL);
+  if (Cost == FuncSLP::MAX_COST)
+    return false;
+
+  int ExtrCost = NeedExtracts ? R.getGatherCost(VL) : 0;
+  DEBUG(dbgs() << "SLP: Cost of pair:" << Cost
+               << " Cost of extract:" << ExtrCost << ".\n");
+  if ((Cost + ExtrCost) >= -SLPCostThreshold)
+    return false;
+  DEBUG(dbgs() << "SLP: Vectorizing pair.\n");
+  R.vectorizeArith(VL);
+  return true;
+}
+
+bool SLPVectorizer::tryToVectorize(BinaryOperator *V, FuncSLP &R) {
+  if (!V)
+    return false;
+
+  // Try to vectorize V.
+  if (tryToVectorizePair(V->getOperand(0), V->getOperand(1), R))
+    return true;
+
+  BinaryOperator *A = dyn_cast<BinaryOperator>(V->getOperand(0));
+  BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(V->getOperand(1));
+  // Try to skip B.
+  if (B && B->hasOneUse()) {
+    BinaryOperator *B0 = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(0));
+    BinaryOperator *B1 = dyn_cast<BinaryOperator>(B->getOperand(1));
+    if (tryToVectorizePair(A, B0, R)) {
+      B->moveBefore(V);
+      return true;
+    }
+    if (tryToVectorizePair(A, B1, R)) {
+      B->moveBefore(V);
+      return true;
+    }
+  }
+
+  // Try to skip A.
+  if (A && A->hasOneUse()) {
+    BinaryOperator *A0 = dyn_cast<BinaryOperator>(A->getOperand(0));
+    BinaryOperator *A1 = dyn_cast<BinaryOperator>(A->getOperand(1));
+    if (tryToVectorizePair(A0, B, R)) {
+      A->moveBefore(V);
+      return true;
+    }
+    if (tryToVectorizePair(A1, B, R)) {
+      A->moveBefore(V);
+      return true;
+    }
+  }
+  return 0;
+}
+
+bool SLPVectorizer::vectorizeChainsInBlock(BasicBlock *BB, FuncSLP &R) {
+  bool Changed = false;
+  for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
+    if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
+      continue;
+
+    // Try to vectorize reductions that use PHINodes.
+    if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(it)) {
+      // Check that the PHI is a reduction PHI.
+      if (P->getNumIncomingValues() != 2)
+        return Changed;
+      Value *Rdx =
+          (P->getIncomingBlock(0) == BB
+               ? (P->getIncomingValue(0))
+               : (P->getIncomingBlock(1) == BB ? P->getIncomingValue(1) : 0));
+      // Check if this is a Binary Operator.
+      BinaryOperator *BI = dyn_cast_or_null<BinaryOperator>(Rdx);
+      if (!BI)
+        continue;
+
+      Value *Inst = BI->getOperand(0);
+      if (Inst == P)
+        Inst = BI->getOperand(1);
+
+      Changed |= tryToVectorize(dyn_cast<BinaryOperator>(Inst), R);
+      continue;
+    }
+
+    // Try to vectorize trees that start at compare instructions.
+    if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(it)) {
+      if (tryToVectorizePair(CI->getOperand(0), CI->getOperand(1), R)) {
+        Changed |= true;
+        continue;
+      }
+      for (int i = 0; i < 2; ++i)
+        if (BinaryOperator *BI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI->getOperand(i)))
+          Changed |=
+              tryToVectorizePair(BI->getOperand(0), BI->getOperand(1), R);
+      continue;
+    }
+  }
+
+  // Scan the PHINodes in our successors in search for pairing hints.
+  for (succ_iterator it = succ_begin(BB), e = succ_end(BB); it != e; ++it) {
+    BasicBlock *Succ = *it;
+    SmallVector<Value *, 4> Incoming;
+
+    // Collect the incoming values from the PHIs.
+    for (BasicBlock::iterator instr = Succ->begin(), ie = Succ->end();
+         instr != ie; ++instr) {
+      PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(instr);
+
+      if (!P)
+        break;
+
+      Value *V = P->getIncomingValueForBlock(BB);
+      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        if (I->getParent() == BB)
+          Incoming.push_back(I);
+    }
+
+    if (Incoming.size() > 1)
+      Changed |= tryToVectorizeList(Incoming, R, true);
+  }
+
+  return Changed;
+}
+
+bool SLPVectorizer::vectorizeStoreChains(FuncSLP &R) {
+  bool Changed = false;
+  // Attempt to sort and vectorize each of the store-groups.
+  for (StoreListMap::iterator it = StoreRefs.begin(), e = StoreRefs.end();
+       it != e; ++it) {
+    if (it->second.size() < 2)
+      continue;
+
+    DEBUG(dbgs() << "SLP: Analyzing a store chain of length "
+                 << it->second.size() << ".\n");
+
+    Changed |= R.vectorizeStores(it->second, -SLPCostThreshold);
+  }
+  return Changed;
+}
+
 } // end anonymous namespace
 
 char SLPVectorizer::ID = 0;
@@ -151,8 +1636,5 @@ INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
 INITIALIZE_PASS_END(SLPVectorizer, SV_NAME, lv_name, false, false)
 
 namespace llvm {
-  Pass *createSLPVectorizerPass() {
-    return new SLPVectorizer();
-  }
+Pass *createSLPVectorizerPass() { return new SLPVectorizer(); }
 }
-