[SCEV] Try to prove predicates by splitting them
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolution.h
1 //===- llvm/Analysis/ScalarEvolution.h - Scalar Evolution -------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // The ScalarEvolution class is an LLVM pass which can be used to analyze and
11 // categorize scalar expressions in loops.  It specializes in recognizing
12 // general induction variables, representing them with the abstract and opaque
13 // SCEV class.  Given this analysis, trip counts of loops and other important
14 // properties can be obtained.
15 //
16 // This analysis is primarily useful for induction variable substitution and
17 // strength reduction.
18 //
19 //===----------------------------------------------------------------------===//
20
21 #ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
22 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
23
24 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
25 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
27 #include "llvm/IR/Function.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/Operator.h"
30 #include "llvm/IR/PassManager.h"
31 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/Support/Allocator.h"
34 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
35 #include <map>
36
37 namespace llvm {
38   class APInt;
39   class AssumptionCache;
40   class Constant;
41   class ConstantInt;
42   class DominatorTree;
43   class Type;
44   class ScalarEvolution;
45   class DataLayout;
46   class TargetLibraryInfo;
47   class LLVMContext;
48   class Loop;
49   class LoopInfo;
50   class Operator;
51   class SCEVUnknown;
52   class SCEVAddRecExpr;
53   class SCEV;
54   template<> struct FoldingSetTrait<SCEV>;
55
56   /// This class represents an analyzed expression in the program.  These are
57   /// opaque objects that the client is not allowed to do much with directly.
58   ///
59   class SCEV : public FoldingSetNode {
60     friend struct FoldingSetTrait<SCEV>;
61
62     /// A reference to an Interned FoldingSetNodeID for this node.  The
63     /// ScalarEvolution's BumpPtrAllocator holds the data.
64     FoldingSetNodeIDRef FastID;
65
66     // The SCEV baseclass this node corresponds to
67     const unsigned short SCEVType;
68
69   protected:
70     /// This field is initialized to zero and may be used in subclasses to store
71     /// miscellaneous information.
72     unsigned short SubclassData;
73
74   private:
75     SCEV(const SCEV &) = delete;
76     void operator=(const SCEV &) = delete;
77
78   public:
79     /// NoWrapFlags are bitfield indices into SubclassData.
80     ///
81     /// Add and Mul expressions may have no-unsigned-wrap <NUW> or
82     /// no-signed-wrap <NSW> properties, which are derived from the IR
83     /// operator. NSW is a misnomer that we use to mean no signed overflow or
84     /// underflow.
85     ///
86     /// AddRec expressions may have a no-self-wraparound <NW> property if, in
87     /// the integer domain, abs(step) * max-iteration(loop) <=
88     /// unsigned-max(bitwidth).  This means that the recurrence will never reach
89     /// its start value if the step is non-zero.  Computing the same value on
90     /// each iteration is not considered wrapping, and recurrences with step = 0
91     /// are trivially <NW>.  <NW> is independent of the sign of step and the
92     /// value the add recurrence starts with.
93     ///
94     /// Note that NUW and NSW are also valid properties of a recurrence, and
95     /// either implies NW. For convenience, NW will be set for a recurrence
96     /// whenever either NUW or NSW are set.
97     enum NoWrapFlags { FlagAnyWrap = 0,          // No guarantee.
98                        FlagNW      = (1 << 0),   // No self-wrap.
99                        FlagNUW     = (1 << 1),   // No unsigned wrap.
100                        FlagNSW     = (1 << 2),   // No signed wrap.
101                        NoWrapMask  = (1 << 3) -1 };
102
103     explicit SCEV(const FoldingSetNodeIDRef ID, unsigned SCEVTy) :
104       FastID(ID), SCEVType(SCEVTy), SubclassData(0) {}
105
106     unsigned getSCEVType() const { return SCEVType; }
107
108     /// Return the LLVM type of this SCEV expression.
109     ///
110     Type *getType() const;
111
112     /// Return true if the expression is a constant zero.
113     ///
114     bool isZero() const;
115
116     /// Return true if the expression is a constant one.
117     ///
118     bool isOne() const;
119
120     /// Return true if the expression is a constant all-ones value.
121     ///
122     bool isAllOnesValue() const;
123
124     /// Return true if the specified scev is negated, but not a constant.
125     bool isNonConstantNegative() const;
126
127     /// Print out the internal representation of this scalar to the specified
128     /// stream.  This should really only be used for debugging purposes.
129     void print(raw_ostream &OS) const;
130
131 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
132     /// This method is used for debugging.
133     ///
134     void dump() const;
135 #endif
136   };
137
138   // Specialize FoldingSetTrait for SCEV to avoid needing to compute
139   // temporary FoldingSetNodeID values.
140   template<> struct FoldingSetTrait<SCEV> : DefaultFoldingSetTrait<SCEV> {
141     static void Profile(const SCEV &X, FoldingSetNodeID& ID) {
142       ID = X.FastID;
143     }
144     static bool Equals(const SCEV &X, const FoldingSetNodeID &ID,
145                        unsigned IDHash, FoldingSetNodeID &TempID) {
146       return ID == X.FastID;
147     }
148     static unsigned ComputeHash(const SCEV &X, FoldingSetNodeID &TempID) {
149       return X.FastID.ComputeHash();
150     }
151   };
152
153   inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const SCEV &S) {
154     S.print(OS);
155     return OS;
156   }
157
158   /// An object of this class is returned by queries that could not be answered.
159   /// For example, if you ask for the number of iterations of a linked-list
160   /// traversal loop, you will get one of these.  None of the standard SCEV
161   /// operations are valid on this class, it is just a marker.
162   struct SCEVCouldNotCompute : public SCEV {
163     SCEVCouldNotCompute();
164
165     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
166     static bool classof(const SCEV *S);
167   };
168
169   /// The main scalar evolution driver. Because client code (intentionally)
170   /// can't do much with the SCEV objects directly, they must ask this class
171   /// for services.
172   class ScalarEvolution {
173   public:
174     /// An enum describing the relationship between a SCEV and a loop.
175     enum LoopDisposition {
176       LoopVariant,    ///< The SCEV is loop-variant (unknown).
177       LoopInvariant,  ///< The SCEV is loop-invariant.
178       LoopComputable  ///< The SCEV varies predictably with the loop.
179     };
180
181     /// An enum describing the relationship between a SCEV and a basic block.
182     enum BlockDisposition {
183       DoesNotDominateBlock,  ///< The SCEV does not dominate the block.
184       DominatesBlock,        ///< The SCEV dominates the block.
185       ProperlyDominatesBlock ///< The SCEV properly dominates the block.
186     };
187
188     /// Convenient NoWrapFlags manipulation that hides enum casts and is
189     /// visible in the ScalarEvolution name space.
190     static SCEV::NoWrapFlags LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED_RESULT
191     maskFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, int Mask) {
192       return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags & Mask);
193     }
194     static SCEV::NoWrapFlags LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED_RESULT
195     setFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, SCEV::NoWrapFlags OnFlags) {
196       return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags | OnFlags);
197     }
198     static SCEV::NoWrapFlags LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED_RESULT
199     clearFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, SCEV::NoWrapFlags OffFlags) {
200       return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags & ~OffFlags);
201     }
202
203   private:
204     /// A CallbackVH to arrange for ScalarEvolution to be notified whenever a
205     /// Value is deleted.
206     class SCEVCallbackVH final : public CallbackVH {
207       ScalarEvolution *SE;
208       void deleted() override;
209       void allUsesReplacedWith(Value *New) override;
210     public:
211       SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *SE = nullptr);
212     };
213
214     friend class SCEVCallbackVH;
215     friend class SCEVExpander;
216     friend class SCEVUnknown;
217
218     /// The function we are analyzing.
219     ///
220     Function &F;
221
222     /// The target library information for the target we are targeting.
223     ///
224     TargetLibraryInfo &TLI;
225
226     /// The tracker for @llvm.assume intrinsics in this function.
227     AssumptionCache &AC;
228
229     /// The dominator tree.
230     ///
231     DominatorTree &DT;
232
233     /// The loop information for the function we are currently analyzing.
234     ///
235     LoopInfo &LI;
236
237     /// This SCEV is used to represent unknown trip counts and things.
238     std::unique_ptr<SCEVCouldNotCompute> CouldNotCompute;
239
240     /// The typedef for ValueExprMap.
241     ///
242     typedef DenseMap<SCEVCallbackVH, const SCEV *, DenseMapInfo<Value *> >
243       ValueExprMapType;
244
245     /// This is a cache of the values we have analyzed so far.
246     ///
247     ValueExprMapType ValueExprMap;
248
249     /// Mark predicate values currently being processed by isImpliedCond.
250     DenseSet<Value*> PendingLoopPredicates;
251
252     /// Set to true by isLoopBackedgeGuardedByCond when we're walking the set of
253     /// conditions dominating the backedge of a loop.
254     bool WalkingBEDominatingConds;
255
256     /// Set to true by isKnownPredicateViaSplitting when we're trying to prove a
257     /// predicate by splitting it into a set of independent predicates.
258     bool ProvingSplitPredicate;
259
260     /// Information about the number of loop iterations for which a loop exit's
261     /// branch condition evaluates to the not-taken path.  This is a temporary
262     /// pair of exact and max expressions that are eventually summarized in
263     /// ExitNotTakenInfo and BackedgeTakenInfo.
264     struct ExitLimit {
265       const SCEV *Exact;
266       const SCEV *Max;
267
268       /*implicit*/ ExitLimit(const SCEV *E) : Exact(E), Max(E) {}
269
270       ExitLimit(const SCEV *E, const SCEV *M) : Exact(E), Max(M) {}
271
272       /// Test whether this ExitLimit contains any computed information, or
273       /// whether it's all SCEVCouldNotCompute values.
274       bool hasAnyInfo() const {
275         return !isa<SCEVCouldNotCompute>(Exact) ||
276           !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
277       }
278     };
279
280     /// Information about the number of times a particular loop exit may be
281     /// reached before exiting the loop.
282     struct ExitNotTakenInfo {
283       AssertingVH<BasicBlock> ExitingBlock;
284       const SCEV *ExactNotTaken;
285       PointerIntPair<ExitNotTakenInfo*, 1> NextExit;
286
287       ExitNotTakenInfo() : ExitingBlock(nullptr), ExactNotTaken(nullptr) {}
288
289       /// Return true if all loop exits are computable.
290       bool isCompleteList() const {
291         return NextExit.getInt() == 0;
292       }
293
294       void setIncomplete() { NextExit.setInt(1); }
295
296       /// Return a pointer to the next exit's not-taken info.
297       ExitNotTakenInfo *getNextExit() const {
298         return NextExit.getPointer();
299       }
300
301       void setNextExit(ExitNotTakenInfo *ENT) { NextExit.setPointer(ENT); }
302     };
303
304     /// Information about the backedge-taken count of a loop. This currently
305     /// includes an exact count and a maximum count.
306     ///
307     class BackedgeTakenInfo {
308       /// A list of computable exits and their not-taken counts.  Loops almost
309       /// never have more than one computable exit.
310       ExitNotTakenInfo ExitNotTaken;
311
312       /// An expression indicating the least maximum backedge-taken count of the
313       /// loop that is known, or a SCEVCouldNotCompute.
314       const SCEV *Max;
315
316     public:
317       BackedgeTakenInfo() : Max(nullptr) {}
318
319       /// Initialize BackedgeTakenInfo from a list of exact exit counts.
320       BackedgeTakenInfo(
321         SmallVectorImpl< std::pair<BasicBlock *, const SCEV *> > &ExitCounts,
322         bool Complete, const SCEV *MaxCount);
323
324       /// Test whether this BackedgeTakenInfo contains any computed information,
325       /// or whether it's all SCEVCouldNotCompute values.
326       bool hasAnyInfo() const {
327         return ExitNotTaken.ExitingBlock || !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
328       }
329
330       /// Return an expression indicating the exact backedge-taken count of the
331       /// loop if it is known, or SCEVCouldNotCompute otherwise. This is the
332       /// number of times the loop header can be guaranteed to execute, minus
333       /// one.
334       const SCEV *getExact(ScalarEvolution *SE) const;
335
336       /// Return the number of times this loop exit may fall through to the back
337       /// edge, or SCEVCouldNotCompute. The loop is guaranteed not to exit via
338       /// this block before this number of iterations, but may exit via another
339       /// block.
340       const SCEV *getExact(BasicBlock *ExitingBlock, ScalarEvolution *SE) const;
341
342       /// Get the max backedge taken count for the loop.
343       const SCEV *getMax(ScalarEvolution *SE) const;
344
345       /// Return true if any backedge taken count expressions refer to the given
346       /// subexpression.
347       bool hasOperand(const SCEV *S, ScalarEvolution *SE) const;
348
349       /// Invalidate this result and free associated memory.
350       void clear();
351     };
352
353     /// Cache the backedge-taken count of the loops for this function as they
354     /// are computed.
355     DenseMap<const Loop*, BackedgeTakenInfo> BackedgeTakenCounts;
356
357     /// This map contains entries for all of the PHI instructions that we
358     /// attempt to compute constant evolutions for.  This allows us to avoid
359     /// potentially expensive recomputation of these properties.  An instruction
360     /// maps to null if we are unable to compute its exit value.
361     DenseMap<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
362
363     /// This map contains entries for all the expressions that we attempt to
364     /// compute getSCEVAtScope information for, which can be expensive in
365     /// extreme cases.
366     DenseMap<const SCEV *,
367              SmallVector<std::pair<const Loop *, const SCEV *>, 2> > ValuesAtScopes;
368
369     /// Memoized computeLoopDisposition results.
370     DenseMap<const SCEV *,
371              SmallVector<PointerIntPair<const Loop *, 2, LoopDisposition>, 2>>
372         LoopDispositions;
373
374     /// Compute a LoopDisposition value.
375     LoopDisposition computeLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L);
376
377     /// Memoized computeBlockDisposition results.
378     DenseMap<
379         const SCEV *,
380         SmallVector<PointerIntPair<const BasicBlock *, 2, BlockDisposition>, 2>>
381         BlockDispositions;
382
383     /// Compute a BlockDisposition value.
384     BlockDisposition computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
385
386     /// Memoized results from getRange
387     DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> UnsignedRanges;
388
389     /// Memoized results from getRange
390     DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> SignedRanges;
391
392     /// Used to parameterize getRange
393     enum RangeSignHint { HINT_RANGE_UNSIGNED, HINT_RANGE_SIGNED };
394
395     /// Set the memoized range for the given SCEV.
396     const ConstantRange &setRange(const SCEV *S, RangeSignHint Hint,
397                                   const ConstantRange &CR) {
398       DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> &Cache =
399           Hint == HINT_RANGE_UNSIGNED ? UnsignedRanges : SignedRanges;
400
401       std::pair<DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator, bool> Pair =
402           Cache.insert(std::make_pair(S, CR));
403       if (!Pair.second)
404         Pair.first->second = CR;
405       return Pair.first->second;
406     }
407
408     /// Determine the range for a particular SCEV.
409     ConstantRange getRange(const SCEV *S, RangeSignHint Hint);
410
411     /// We know that there is no SCEV for the specified value.  Analyze the
412     /// expression.
413     const SCEV *createSCEV(Value *V);
414
415     /// Provide the special handling we need to analyze PHI SCEVs.
416     const SCEV *createNodeForPHI(PHINode *PN);
417
418     /// Provide the special handling we need to analyze GEP SCEVs.
419     const SCEV *createNodeForGEP(GEPOperator *GEP);
420
421     /// Implementation code for getSCEVAtScope; called at most once for each
422     /// SCEV+Loop pair.
423     ///
424     const SCEV *computeSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
425
426     /// This looks up computed SCEV values for all instructions that depend on
427     /// the given instruction and removes them from the ValueExprMap map if they
428     /// reference SymName. This is used during PHI resolution.
429     void ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName);
430
431     /// Return the BackedgeTakenInfo for the given loop, lazily computing new
432     /// values if the loop hasn't been analyzed yet.
433     const BackedgeTakenInfo &getBackedgeTakenInfo(const Loop *L);
434
435     /// Compute the number of times the specified loop will iterate.
436     BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L);
437
438     /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
439     /// execute if it exits via the specified block.
440     ExitLimit ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
441
442     /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
443     /// execute if its exit condition were a conditional branch of ExitCond,
444     /// TBB, and FBB.
445     ExitLimit ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
446                                        Value *ExitCond,
447                                        BasicBlock *TBB,
448                                        BasicBlock *FBB,
449                                        bool IsSubExpr);
450
451     /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
452     /// execute if its exit condition were a conditional branch of the ICmpInst
453     /// ExitCond, TBB, and FBB.
454     ExitLimit ComputeExitLimitFromICmp(const Loop *L,
455                                        ICmpInst *ExitCond,
456                                        BasicBlock *TBB,
457                                        BasicBlock *FBB,
458                                        bool IsSubExpr);
459
460     /// Compute the number of times the backedge of the specified loop will
461     /// execute if its exit condition were a switch with a single exiting case
462     /// to ExitingBB.
463     ExitLimit
464     ComputeExitLimitFromSingleExitSwitch(const Loop *L, SwitchInst *Switch,
465                                BasicBlock *ExitingBB, bool IsSubExpr);
466
467     /// Given an exit condition of 'icmp op load X, cst', try to see if we can
468     /// compute the backedge-taken count.
469     ExitLimit ComputeLoadConstantCompareExitLimit(LoadInst *LI,
470                                                   Constant *RHS,
471                                                   const Loop *L,
472                                                   ICmpInst::Predicate p);
473
474     /// If the loop is known to execute a constant number of times (the
475     /// condition evolves only from constants), try to evaluate a few iterations
476     /// of the loop until we get the exit condition gets a value of ExitWhen
477     /// (true or false).  If we cannot evaluate the exit count of the loop,
478     /// return CouldNotCompute.
479     const SCEV *ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
480                                              Value *Cond,
481                                              bool ExitWhen);
482
483     /// Return the number of times an exit condition comparing the specified
484     /// value to zero will execute.  If not computable, return CouldNotCompute.
485     ExitLimit HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool IsSubExpr);
486
487     /// Return the number of times an exit condition checking the specified
488     /// value for nonzero will execute.  If not computable, return
489     /// CouldNotCompute.
490     ExitLimit HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L);
491
492     /// Return the number of times an exit condition containing the specified
493     /// less-than comparison will execute.  If not computable, return
494     /// CouldNotCompute. isSigned specifies whether the less-than is signed.
495     ExitLimit HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
496                                const Loop *L, bool isSigned, bool IsSubExpr);
497     ExitLimit HowManyGreaterThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
498                                   const Loop *L, bool isSigned, bool IsSubExpr);
499
500     /// Return a predecessor of BB (which may not be an immediate predecessor)
501     /// which has exactly one successor from which BB is reachable, or null if
502     /// no such block is found.
503     std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>
504     getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
505
506     /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
507     /// whenever the given FoundCondValue value evaluates to true.
508     bool isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
509                        const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
510                        Value *FoundCondValue,
511                        bool Inverse);
512
513     /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
514     /// whenever the condition described by FoundPred, FoundLHS, FoundRHS is
515     /// true.
516     bool isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS,
517                        const SCEV *RHS, ICmpInst::Predicate FoundPred,
518                        const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
519
520     /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
521     /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
522     /// true.
523     bool isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
524                                const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
525                                const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
526
527     /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
528     /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
529     /// true.
530     bool isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
531                                      const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
532                                      const SCEV *FoundLHS,
533                                      const SCEV *FoundRHS);
534
535     /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
536     /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
537     /// true.  Utility function used by isImpliedCondOperands.
538     bool isImpliedCondOperandsViaRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
539                                         const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
540                                         const SCEV *FoundLHS,
541                                         const SCEV *FoundRHS);
542
543     /// Test whether the condition described by Pred, LHS, and RHS is true
544     /// whenever the condition described by Pred, FoundLHS, and FoundRHS is
545     /// true.
546     ///
547     /// This routine tries to rule out certain kinds of integer overflow, and
548     /// then tries to reason about arithmetic properties of the predicates.
549     bool isImpliedCondOperandsViaNoOverflow(ICmpInst::Predicate Pred,
550                                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
551                                             const SCEV *FoundLHS,
552                                             const SCEV *FoundRHS);
553
554     /// If we know that the specified Phi is in the header of its containing
555     /// loop, we know the loop executes a constant number of times, and the PHI
556     /// node is just a recurrence involving constants, fold it.
557     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& BEs,
558                                                 const Loop *L);
559
560     /// Test if the given expression is known to satisfy the condition described
561     /// by Pred and the known constant ranges of LHS and RHS.
562     ///
563     bool isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
564                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
565
566     /// Try to split Pred LHS RHS into logical conjunctions (and's) and try to
567     /// prove them individually.
568     bool isKnownPredicateViaSplitting(ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS,
569                                       const SCEV *RHS);
570
571     /// Drop memoized information computed for S.
572     void forgetMemoizedResults(const SCEV *S);
573
574     /// Return an existing SCEV for V if there is one, otherwise return nullptr.
575     const SCEV *getExistingSCEV(Value *V);
576
577     /// Return false iff given SCEV contains a SCEVUnknown with NULL value-
578     /// pointer.
579     bool checkValidity(const SCEV *S) const;
580
581     /// Return true if `ExtendOpTy`({`Start`,+,`Step`}) can be proved to be
582     /// equal to {`ExtendOpTy`(`Start`),+,`ExtendOpTy`(`Step`)}.  This is
583     /// equivalent to proving no signed (resp. unsigned) wrap in
584     /// {`Start`,+,`Step`} if `ExtendOpTy` is `SCEVSignExtendExpr`
585     /// (resp. `SCEVZeroExtendExpr`).
586     ///
587     template<typename ExtendOpTy>
588     bool proveNoWrapByVaryingStart(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
589                                    const Loop *L);
590
591     bool isMonotonicPredicateImpl(const SCEVAddRecExpr *LHS,
592                                   ICmpInst::Predicate Pred, bool &Increasing);
593
594     /// Return true if, for all loop invariant X, the predicate "LHS `Pred` X"
595     /// is monotonically increasing or decreasing.  In the former case set
596     /// `Increasing` to true and in the latter case set `Increasing` to false.
597     ///
598     /// A predicate is said to be monotonically increasing if may go from being
599     /// false to being true as the loop iterates, but never the other way
600     /// around.  A predicate is said to be monotonically decreasing if may go
601     /// from being true to being false as the loop iterates, but never the other
602     /// way around.
603     bool isMonotonicPredicate(const SCEVAddRecExpr *LHS,
604                               ICmpInst::Predicate Pred, bool &Increasing);
605
606     // Return SCEV no-wrap flags that can be proven based on reasoning
607     // about how poison produced from no-wrap flags on this value
608     // (e.g. a nuw add) would trigger undefined behavior on overflow.
609     SCEV::NoWrapFlags getNoWrapFlagsFromUB(const Value *V);
610
611   public:
612     ScalarEvolution(Function &F, TargetLibraryInfo &TLI, AssumptionCache &AC,
613                     DominatorTree &DT, LoopInfo &LI);
614     ~ScalarEvolution();
615     ScalarEvolution(ScalarEvolution &&Arg);
616
617     LLVMContext &getContext() const { return F.getContext(); }
618
619     /// Test if values of the given type are analyzable within the SCEV
620     /// framework. This primarily includes integer types, and it can optionally
621     /// include pointer types if the ScalarEvolution class has access to
622     /// target-specific information.
623     bool isSCEVable(Type *Ty) const;
624
625     /// Return the size in bits of the specified type, for which isSCEVable must
626     /// return true.
627     uint64_t getTypeSizeInBits(Type *Ty) const;
628
629     /// Return a type with the same bitwidth as the given type and which
630     /// represents how SCEV will treat the given type, for which isSCEVable must
631     /// return true. For pointer types, this is the pointer-sized integer type.
632     Type *getEffectiveSCEVType(Type *Ty) const;
633
634     /// Return a SCEV expression for the full generality of the specified
635     /// expression.
636     const SCEV *getSCEV(Value *V);
637
638     const SCEV *getConstant(ConstantInt *V);
639     const SCEV *getConstant(const APInt& Val);
640     const SCEV *getConstant(Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned = false);
641     const SCEV *getTruncateExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
642     const SCEV *getZeroExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
643     const SCEV *getSignExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
644     const SCEV *getAnyExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
645     const SCEV *getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
646                            SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
647     const SCEV *getAddExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
648                            SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
649       SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
650       Ops.push_back(LHS);
651       Ops.push_back(RHS);
652       return getAddExpr(Ops, Flags);
653     }
654     const SCEV *getAddExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1, const SCEV *Op2,
655                            SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
656       SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
657       Ops.push_back(Op0);
658       Ops.push_back(Op1);
659       Ops.push_back(Op2);
660       return getAddExpr(Ops, Flags);
661     }
662     const SCEV *getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
663                            SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
664     const SCEV *getMulExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
665                            SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap)
666     {
667       SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
668       Ops.push_back(LHS);
669       Ops.push_back(RHS);
670       return getMulExpr(Ops, Flags);
671     }
672     const SCEV *getMulExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1, const SCEV *Op2,
673                            SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
674       SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
675       Ops.push_back(Op0);
676       Ops.push_back(Op1);
677       Ops.push_back(Op2);
678       return getMulExpr(Ops, Flags);
679     }
680     const SCEV *getUDivExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
681     const SCEV *getUDivExactExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
682     const SCEV *getAddRecExpr(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
683                               const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags);
684     const SCEV *getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
685                               const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags);
686     const SCEV *getAddRecExpr(const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
687                               const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags) {
688       SmallVector<const SCEV *, 4> NewOp(Operands.begin(), Operands.end());
689       return getAddRecExpr(NewOp, L, Flags);
690     }
691     /// \brief Returns an expression for a GEP
692     ///
693     /// \p PointeeType The type used as the basis for the pointer arithmetics
694     /// \p BaseExpr The expression for the pointer operand.
695     /// \p IndexExprs The expressions for the indices.
696     /// \p InBounds Whether the GEP is in bounds.
697     const SCEV *getGEPExpr(Type *PointeeType, const SCEV *BaseExpr,
698                            const SmallVectorImpl<const SCEV *> &IndexExprs,
699                            bool InBounds = false);
700     const SCEV *getSMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
701     const SCEV *getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
702     const SCEV *getUMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
703     const SCEV *getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
704     const SCEV *getSMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
705     const SCEV *getUMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
706     const SCEV *getUnknown(Value *V);
707     const SCEV *getCouldNotCompute();
708
709     /// \brief Return a SCEV for the constant 0 of a specific type.
710     const SCEV *getZero(Type *Ty) { return getConstant(Ty, 0); }
711
712     /// \brief Return a SCEV for the constant 1 of a specific type.
713     const SCEV *getOne(Type *Ty) { return getConstant(Ty, 1); }
714
715     /// Return an expression for sizeof AllocTy that is type IntTy
716     ///
717     const SCEV *getSizeOfExpr(Type *IntTy, Type *AllocTy);
718
719     /// Return an expression for offsetof on the given field with type IntTy
720     ///
721     const SCEV *getOffsetOfExpr(Type *IntTy, StructType *STy, unsigned FieldNo);
722
723     /// Return the SCEV object corresponding to -V.
724     ///
725     const SCEV *getNegativeSCEV(const SCEV *V,
726                                 SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
727
728     /// Return the SCEV object corresponding to ~V.
729     ///
730     const SCEV *getNotSCEV(const SCEV *V);
731
732     /// Return LHS-RHS.  Minus is represented in SCEV as A+B*-1.
733     const SCEV *getMinusSCEV(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
734                              SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
735
736     /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
737     /// specified type.  If the type must be extended, it is zero extended.
738     const SCEV *getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
739
740     /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
741     /// specified type.  If the type must be extended, it is sign extended.
742     const SCEV *getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
743
744     /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
745     /// specified type.  If the type must be extended, it is zero extended.  The
746     /// conversion must not be narrowing.
747     const SCEV *getNoopOrZeroExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
748
749     /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
750     /// specified type.  If the type must be extended, it is sign extended.  The
751     /// conversion must not be narrowing.
752     const SCEV *getNoopOrSignExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
753
754     /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
755     /// specified type. If the type must be extended, it is extended with
756     /// unspecified bits. The conversion must not be narrowing.
757     const SCEV *getNoopOrAnyExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
758
759     /// Return a SCEV corresponding to a conversion of the input value to the
760     /// specified type.  The conversion must not be widening.
761     const SCEV *getTruncateOrNoop(const SCEV *V, Type *Ty);
762
763     /// Promote the operands to the wider of the types using zero-extension, and
764     /// then perform a umax operation with them.
765     const SCEV *getUMaxFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
766                                            const SCEV *RHS);
767
768     /// Promote the operands to the wider of the types using zero-extension, and
769     /// then perform a umin operation with them.
770     const SCEV *getUMinFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
771                                            const SCEV *RHS);
772
773     /// Transitively follow the chain of pointer-type operands until reaching a
774     /// SCEV that does not have a single pointer operand. This returns a
775     /// SCEVUnknown pointer for well-formed pointer-type expressions, but corner
776     /// cases do exist.
777     const SCEV *getPointerBase(const SCEV *V);
778
779     /// Return a SCEV expression for the specified value at the specified scope
780     /// in the program.  The L value specifies a loop nest to evaluate the
781     /// expression at, where null is the top-level or a specified loop is
782     /// immediately inside of the loop.
783     ///
784     /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
785     /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
786     ///
787     /// In the case that a relevant loop exit value cannot be computed, the
788     /// original value V is returned.
789     const SCEV *getSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
790
791     /// This is a convenience function which does getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
792     const SCEV *getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
793
794     /// Test whether entry to the loop is protected by a conditional between LHS
795     /// and RHS.  This is used to help avoid max expressions in loop trip
796     /// counts, and to eliminate casts.
797     bool isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
798                                   const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
799
800     /// Test whether the backedge of the loop is protected by a conditional
801     /// between LHS and RHS.  This is used to to eliminate casts.
802     bool isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
803                                      const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
804
805     /// \brief Returns the maximum trip count of the loop if it is a single-exit
806     /// loop and we can compute a small maximum for that loop.
807     ///
808     /// Implemented in terms of the \c getSmallConstantTripCount overload with
809     /// the single exiting block passed to it. See that routine for details.
810     unsigned getSmallConstantTripCount(Loop *L);
811
812     /// Returns the maximum trip count of this loop as a normal unsigned
813     /// value. Returns 0 if the trip count is unknown or not constant. This
814     /// "trip count" assumes that control exits via ExitingBlock. More
815     /// precisely, it is the number of times that control may reach ExitingBlock
816     /// before taking the branch. For loops with multiple exits, it may not be
817     /// the number times that the loop header executes if the loop exits
818     /// prematurely via another branch.
819     unsigned getSmallConstantTripCount(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
820
821     /// \brief Returns the largest constant divisor of the trip count of the
822     /// loop if it is a single-exit loop and we can compute a small maximum for
823     /// that loop.
824     ///
825     /// Implemented in terms of the \c getSmallConstantTripMultiple overload with
826     /// the single exiting block passed to it. See that routine for details.
827     unsigned getSmallConstantTripMultiple(Loop *L);
828
829     /// Returns the largest constant divisor of the trip count of this loop as a
830     /// normal unsigned value, if possible. This means that the actual trip
831     /// count is always a multiple of the returned value (don't forget the trip
832     /// count could very well be zero as well!). As explained in the comments
833     /// for getSmallConstantTripCount, this assumes that control exits the loop
834     /// via ExitingBlock.
835     unsigned getSmallConstantTripMultiple(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
836
837     /// Get the expression for the number of loop iterations for which this loop
838     /// is guaranteed not to exit via ExitingBlock. Otherwise return
839     /// SCEVCouldNotCompute.
840     const SCEV *getExitCount(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
841
842     /// If the specified loop has a predictable backedge-taken count, return it,
843     /// otherwise return a SCEVCouldNotCompute object. The backedge-taken count
844     /// is the number of times the loop header will be branched to from within
845     /// the loop. This is one less than the trip count of the loop, since it
846     /// doesn't count the first iteration, when the header is branched to from
847     /// outside the loop.
848     ///
849     /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
850     /// loop-invariant backedge-taken count (see
851     /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
852     ///
853     const SCEV *getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
854
855     /// Similar to getBackedgeTakenCount, except return the least SCEV value
856     /// that is known never to be less than the actual backedge taken count.
857     const SCEV *getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L);
858
859     /// Return true if the specified loop has an analyzable loop-invariant
860     /// backedge-taken count.
861     bool hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L);
862
863     /// This method should be called by the client when it has changed a loop in
864     /// a way that may effect ScalarEvolution's ability to compute a trip count,
865     /// or if the loop is deleted.  This call is potentially expensive for large
866     /// loop bodies.
867     void forgetLoop(const Loop *L);
868
869     /// This method should be called by the client when it has changed a value
870     /// in a way that may effect its value, or which may disconnect it from a
871     /// def-use chain linking it to a loop.
872     void forgetValue(Value *V);
873
874     /// \brief Called when the client has changed the disposition of values in
875     /// this loop.
876     ///
877     /// We don't have a way to invalidate per-loop dispositions. Clear and
878     /// recompute is simpler.
879     void forgetLoopDispositions(const Loop *L) { LoopDispositions.clear(); }
880
881     /// Determine the minimum number of zero bits that S is guaranteed to end in
882     /// (at every loop iteration).  It is, at the same time, the minimum number
883     /// of times S is divisible by 2.  For example, given {4,+,8} it returns 2.
884     /// If S is guaranteed to be 0, it returns the bitwidth of S.
885     uint32_t GetMinTrailingZeros(const SCEV *S);
886
887     /// Determine the unsigned range for a particular SCEV.
888     ///
889     ConstantRange getUnsignedRange(const SCEV *S) {
890       return getRange(S, HINT_RANGE_UNSIGNED);
891     }
892
893     /// Determine the signed range for a particular SCEV.
894     ///
895     ConstantRange getSignedRange(const SCEV *S) {
896       return getRange(S, HINT_RANGE_SIGNED);
897     }
898
899     /// Test if the given expression is known to be negative.
900     ///
901     bool isKnownNegative(const SCEV *S);
902
903     /// Test if the given expression is known to be positive.
904     ///
905     bool isKnownPositive(const SCEV *S);
906
907     /// Test if the given expression is known to be non-negative.
908     ///
909     bool isKnownNonNegative(const SCEV *S);
910
911     /// Test if the given expression is known to be non-positive.
912     ///
913     bool isKnownNonPositive(const SCEV *S);
914
915     /// Test if the given expression is known to be non-zero.
916     ///
917     bool isKnownNonZero(const SCEV *S);
918
919     /// Test if the given expression is known to satisfy the condition described
920     /// by Pred, LHS, and RHS.
921     ///
922     bool isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
923                           const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
924
925     /// Return true if the result of the predicate LHS `Pred` RHS is loop
926     /// invariant with respect to L.  Set InvariantPred, InvariantLHS and
927     /// InvariantLHS so that InvariantLHS `InvariantPred` InvariantRHS is the
928     /// loop invariant form of LHS `Pred` RHS.
929     bool isLoopInvariantPredicate(ICmpInst::Predicate Pred, const SCEV *LHS,
930                                   const SCEV *RHS, const Loop *L,
931                                   ICmpInst::Predicate &InvariantPred,
932                                   const SCEV *&InvariantLHS,
933                                   const SCEV *&InvariantRHS);
934
935     /// Simplify LHS and RHS in a comparison with predicate Pred. Return true
936     /// iff any changes were made. If the operands are provably equal or
937     /// unequal, LHS and RHS are set to the same value and Pred is set to either
938     /// ICMP_EQ or ICMP_NE.
939     ///
940     bool SimplifyICmpOperands(ICmpInst::Predicate &Pred,
941                               const SCEV *&LHS,
942                               const SCEV *&RHS,
943                               unsigned Depth = 0);
944
945     /// Return the "disposition" of the given SCEV with respect to the given
946     /// loop.
947     LoopDisposition getLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L);
948
949     /// Return true if the value of the given SCEV is unchanging in the
950     /// specified loop.
951     bool isLoopInvariant(const SCEV *S, const Loop *L);
952
953     /// Return true if the given SCEV changes value in a known way in the
954     /// specified loop.  This property being true implies that the value is
955     /// variant in the loop AND that we can emit an expression to compute the
956     /// value of the expression at any particular loop iteration.
957     bool hasComputableLoopEvolution(const SCEV *S, const Loop *L);
958
959     /// Return the "disposition" of the given SCEV with respect to the given
960     /// block.
961     BlockDisposition getBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
962
963     /// Return true if elements that makes up the given SCEV dominate the
964     /// specified basic block.
965     bool dominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
966
967     /// Return true if elements that makes up the given SCEV properly dominate
968     /// the specified basic block.
969     bool properlyDominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
970
971     /// Test whether the given SCEV has Op as a direct or indirect operand.
972     bool hasOperand(const SCEV *S, const SCEV *Op) const;
973
974     /// Return the size of an element read or written by Inst.
975     const SCEV *getElementSize(Instruction *Inst);
976
977     /// Compute the array dimensions Sizes from the set of Terms extracted from
978     /// the memory access function of this SCEVAddRecExpr.
979     void findArrayDimensions(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms,
980                              SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes,
981                              const SCEV *ElementSize) const;
982
983     void print(raw_ostream &OS) const;
984     void verify() const;
985
986     /// Collect parametric terms occurring in step expressions.
987     void collectParametricTerms(const SCEV *Expr,
988                                 SmallVectorImpl<const SCEV *> &Terms);
989
990
991
992     /// Return in Subscripts the access functions for each dimension in Sizes.
993     void computeAccessFunctions(const SCEV *Expr,
994                                 SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
995                                 SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes);
996
997     /// Split this SCEVAddRecExpr into two vectors of SCEVs representing the
998     /// subscripts and sizes of an array access.
999     ///
1000     /// The delinearization is a 3 step process: the first two steps compute the
1001     /// sizes of each subscript and the third step computes the access functions
1002     /// for the delinearized array:
1003     ///
1004     /// 1. Find the terms in the step functions
1005     /// 2. Compute the array size
1006     /// 3. Compute the access function: divide the SCEV by the array size
1007     ///    starting with the innermost dimensions found in step 2. The Quotient
1008     ///    is the SCEV to be divided in the next step of the recursion. The
1009     ///    Remainder is the subscript of the innermost dimension. Loop over all
1010     ///    array dimensions computed in step 2.
1011     ///
1012     /// To compute a uniform array size for several memory accesses to the same
1013     /// object, one can collect in step 1 all the step terms for all the memory
1014     /// accesses, and compute in step 2 a unique array shape. This guarantees
1015     /// that the array shape will be the same across all memory accesses.
1016     ///
1017     /// FIXME: We could derive the result of steps 1 and 2 from a description of
1018     /// the array shape given in metadata.
1019     ///
1020     /// Example:
1021     ///
1022     /// A[][n][m]
1023     ///
1024     /// for i
1025     ///   for j
1026     ///     for k
1027     ///       A[j+k][2i][5i] =
1028     ///
1029     /// The initial SCEV:
1030     ///
1031     /// A[{{{0,+,2*m+5}_i, +, n*m}_j, +, n*m}_k]
1032     ///
1033     /// 1. Find the different terms in the step functions:
1034     /// -> [2*m, 5, n*m, n*m]
1035     ///
1036     /// 2. Compute the array size: sort and unique them
1037     /// -> [n*m, 2*m, 5]
1038     /// find the GCD of all the terms = 1
1039     /// divide by the GCD and erase constant terms
1040     /// -> [n*m, 2*m]
1041     /// GCD = m
1042     /// divide by GCD -> [n, 2]
1043     /// remove constant terms
1044     /// -> [n]
1045     /// size of the array is A[unknown][n][m]
1046     ///
1047     /// 3. Compute the access function
1048     /// a. Divide {{{0,+,2*m+5}_i, +, n*m}_j, +, n*m}_k by the innermost size m
1049     /// Quotient: {{{0,+,2}_i, +, n}_j, +, n}_k
1050     /// Remainder: {{{0,+,5}_i, +, 0}_j, +, 0}_k
1051     /// The remainder is the subscript of the innermost array dimension: [5i].
1052     ///
1053     /// b. Divide Quotient: {{{0,+,2}_i, +, n}_j, +, n}_k by next outer size n
1054     /// Quotient: {{{0,+,0}_i, +, 1}_j, +, 1}_k
1055     /// Remainder: {{{0,+,2}_i, +, 0}_j, +, 0}_k
1056     /// The Remainder is the subscript of the next array dimension: [2i].
1057     ///
1058     /// The subscript of the outermost dimension is the Quotient: [j+k].
1059     ///
1060     /// Overall, we have: A[][n][m], and the access function: A[j+k][2i][5i].
1061     void delinearize(const SCEV *Expr,
1062                      SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
1063                      SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes,
1064                      const SCEV *ElementSize);
1065
1066   private:
1067     /// Compute the backedge taken count knowing the interval difference, the
1068     /// stride and presence of the equality in the comparison.
1069     const SCEV *computeBECount(const SCEV *Delta, const SCEV *Stride,
1070                                bool Equality);
1071
1072     /// Verify if an linear IV with positive stride can overflow when in a
1073     /// less-than comparison, knowing the invariant term of the comparison,
1074     /// the stride and the knowledge of NSW/NUW flags on the recurrence.
1075     bool doesIVOverflowOnLT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
1076                             bool IsSigned, bool NoWrap);
1077
1078     /// Verify if an linear IV with negative stride can overflow when in a
1079     /// greater-than comparison, knowing the invariant term of the comparison,
1080     /// the stride and the knowledge of NSW/NUW flags on the recurrence.
1081     bool doesIVOverflowOnGT(const SCEV *RHS, const SCEV *Stride,
1082                             bool IsSigned, bool NoWrap);
1083
1084   private:
1085     FoldingSet<SCEV> UniqueSCEVs;
1086     BumpPtrAllocator SCEVAllocator;
1087
1088     /// The head of a linked list of all SCEVUnknown values that have been
1089     /// allocated. This is used by releaseMemory to locate them all and call
1090     /// their destructors.
1091     SCEVUnknown *FirstUnknown;
1092   };
1093
1094   /// \brief Analysis pass that exposes the \c ScalarEvolution for a function.
1095   class ScalarEvolutionAnalysis {
1096     static char PassID;
1097
1098   public:
1099     typedef ScalarEvolution Result;
1100
1101     /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
1102     static void *ID() { return (void *)&PassID; }
1103
1104     /// \brief Provide a name for the analysis for debugging and logging.
1105     static StringRef name() { return "ScalarEvolutionAnalysis"; }
1106
1107     ScalarEvolution run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
1108   };
1109
1110   /// \brief Printer pass for the \c ScalarEvolutionAnalysis results.
1111   class ScalarEvolutionPrinterPass {
1112     raw_ostream &OS;
1113
1114   public:
1115     explicit ScalarEvolutionPrinterPass(raw_ostream &OS) : OS(OS) {}
1116     PreservedAnalyses run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
1117
1118     static StringRef name() { return "ScalarEvolutionPrinterPass"; }
1119   };
1120
1121   class ScalarEvolutionWrapperPass : public FunctionPass {
1122     std::unique_ptr<ScalarEvolution> SE;
1123
1124   public:
1125     static char ID;
1126
1127     ScalarEvolutionWrapperPass();
1128
1129     ScalarEvolution &getSE() { return *SE; }
1130     const ScalarEvolution &getSE() const { return *SE; }
1131
1132     bool runOnFunction(Function &F) override;
1133     void releaseMemory() override;
1134     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
1135     void print(raw_ostream &OS, const Module * = nullptr) const override;
1136     void verifyAnalysis() const override;
1137   };
1138 }
1139
1140 #endif