59e76c0538f67eeb49d83358b141a979f71bf957
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
1 //===- ScalarEvolution.cpp - Scalar Evolution Analysis ----------*- 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 // This file contains the implementation of the scalar evolution analysis
11 // engine, which is used primarily to analyze expressions involving induction
12 // variables in loops.
13 //
14 // There are several aspects to this library.  First is the representation of
15 // scalar expressions, which are represented as subclasses of the SCEV class.
16 // These classes are used to represent certain types of subexpressions that we
17 // can handle.  These classes are reference counted, managed by the SCEVHandle
18 // class.  We only create one SCEV of a particular shape, so pointer-comparisons
19 // for equality are legal.
20 //
21 // One important aspect of the SCEV objects is that they are never cyclic, even
22 // if there is a cycle in the dataflow for an expression (ie, a PHI node).  If
23 // the PHI node is one of the idioms that we can represent (e.g., a polynomial
24 // recurrence) then we represent it directly as a recurrence node, otherwise we
25 // represent it as a SCEVUnknown node.
26 //
27 // In addition to being able to represent expressions of various types, we also
28 // have folders that are used to build the *canonical* representation for a
29 // particular expression.  These folders are capable of using a variety of
30 // rewrite rules to simplify the expressions.
31 //
32 // Once the folders are defined, we can implement the more interesting
33 // higher-level code, such as the code that recognizes PHI nodes of various
34 // types, computes the execution count of a loop, etc.
35 //
36 // TODO: We should use these routines and value representations to implement
37 // dependence analysis!
38 //
39 //===----------------------------------------------------------------------===//
40 //
41 // There are several good references for the techniques used in this analysis.
42 //
43 //  Chains of recurrences -- a method to expedite the evaluation
44 //  of closed-form functions
45 //  Olaf Bachmann, Paul S. Wang, Eugene V. Zima
46 //
47 //  On computational properties of chains of recurrences
48 //  Eugene V. Zima
49 //
50 //  Symbolic Evaluation of Chains of Recurrences for Loop Optimization
51 //  Robert A. van Engelen
52 //
53 //  Efficient Symbolic Analysis for Optimizing Compilers
54 //  Robert A. van Engelen
55 //
56 //  Using the chains of recurrences algebra for data dependence testing and
57 //  induction variable substitution
58 //  MS Thesis, Johnie Birch
59 //
60 //===----------------------------------------------------------------------===//
61
62 #define DEBUG_TYPE "scalar-evolution"
63 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
64 #include "llvm/Constants.h"
65 #include "llvm/DerivedTypes.h"
66 #include "llvm/GlobalVariable.h"
67 #include "llvm/Instructions.h"
68 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
69 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
70 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
71 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
72 #include "llvm/Support/CFG.h"
73 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
74 #include "llvm/Support/Compiler.h"
75 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
76 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
77 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
78 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
79 #include "llvm/Support/Streams.h"
80 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
81 #include <ostream>
82 #include <algorithm>
83 #include <cmath>
84 using namespace llvm;
85
86 STATISTIC(NumArrayLenItCounts,
87           "Number of trip counts computed with array length");
88 STATISTIC(NumTripCountsComputed,
89           "Number of loops with predictable loop counts");
90 STATISTIC(NumTripCountsNotComputed,
91           "Number of loops without predictable loop counts");
92 STATISTIC(NumBruteForceTripCountsComputed,
93           "Number of loops with trip counts computed by force");
94
95 static cl::opt<unsigned>
96 MaxBruteForceIterations("scalar-evolution-max-iterations", cl::ReallyHidden,
97                         cl::desc("Maximum number of iterations SCEV will "
98                                  "symbolically execute a constant derived loop"),
99                         cl::init(100));
100
101 static RegisterPass<ScalarEvolution>
102 R("scalar-evolution", "Scalar Evolution Analysis", false, true);
103 char ScalarEvolution::ID = 0;
104
105 //===----------------------------------------------------------------------===//
106 //                           SCEV class definitions
107 //===----------------------------------------------------------------------===//
108
109 //===----------------------------------------------------------------------===//
110 // Implementation of the SCEV class.
111 //
112 SCEV::~SCEV() {}
113 void SCEV::dump() const {
114   print(cerr);
115   cerr << '\n';
116 }
117
118 uint32_t SCEV::getBitWidth() const {
119   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(getType()))
120     return ITy->getBitWidth();
121   return 0;
122 }
123
124 bool SCEV::isZero() const {
125   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
126     return SC->getValue()->isZero();
127   return false;
128 }
129
130
131 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() : SCEV(scCouldNotCompute) {}
132
133 bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
134   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
135   return false;
136 }
137
138 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
139   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
140   return 0;
141 }
142
143 bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
144   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
145   return false;
146 }
147
148 SCEVHandle SCEVCouldNotCompute::
149 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
150                                   const SCEVHandle &Conc,
151                                   ScalarEvolution &SE) const {
152   return this;
153 }
154
155 void SCEVCouldNotCompute::print(std::ostream &OS) const {
156   OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
157 }
158
159 bool SCEVCouldNotCompute::classof(const SCEV *S) {
160   return S->getSCEVType() == scCouldNotCompute;
161 }
162
163
164 // SCEVConstants - Only allow the creation of one SCEVConstant for any
165 // particular value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
166 // never be deleted!
167 static ManagedStatic<std::map<ConstantInt*, SCEVConstant*> > SCEVConstants;
168
169
170 SCEVConstant::~SCEVConstant() {
171   SCEVConstants->erase(V);
172 }
173
174 SCEVHandle ScalarEvolution::getConstant(ConstantInt *V) {
175   SCEVConstant *&R = (*SCEVConstants)[V];
176   if (R == 0) R = new SCEVConstant(V);
177   return R;
178 }
179
180 SCEVHandle ScalarEvolution::getConstant(const APInt& Val) {
181   return getConstant(ConstantInt::get(Val));
182 }
183
184 const Type *SCEVConstant::getType() const { return V->getType(); }
185
186 void SCEVConstant::print(std::ostream &OS) const {
187   WriteAsOperand(OS, V, false);
188 }
189
190 // SCEVTruncates - Only allow the creation of one SCEVTruncateExpr for any
191 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
192 // never be deleted!
193 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>, 
194                      SCEVTruncateExpr*> > SCEVTruncates;
195
196 SCEVTruncateExpr::SCEVTruncateExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
197   : SCEV(scTruncate), Op(op), Ty(ty) {
198   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
199          "Cannot truncate non-integer value!");
200   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits()
201          && "This is not a truncating conversion!");
202 }
203
204 SCEVTruncateExpr::~SCEVTruncateExpr() {
205   SCEVTruncates->erase(std::make_pair(Op, Ty));
206 }
207
208 void SCEVTruncateExpr::print(std::ostream &OS) const {
209   OS << "(truncate " << *Op << " to " << *Ty << ")";
210 }
211
212 // SCEVZeroExtends - Only allow the creation of one SCEVZeroExtendExpr for any
213 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
214 // be deleted!
215 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>,
216                      SCEVZeroExtendExpr*> > SCEVZeroExtends;
217
218 SCEVZeroExtendExpr::SCEVZeroExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
219   : SCEV(scZeroExtend), Op(op), Ty(ty) {
220   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
221          "Cannot zero extend non-integer value!");
222   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Ty->getPrimitiveSizeInBits()
223          && "This is not an extending conversion!");
224 }
225
226 SCEVZeroExtendExpr::~SCEVZeroExtendExpr() {
227   SCEVZeroExtends->erase(std::make_pair(Op, Ty));
228 }
229
230 void SCEVZeroExtendExpr::print(std::ostream &OS) const {
231   OS << "(zeroextend " << *Op << " to " << *Ty << ")";
232 }
233
234 // SCEVSignExtends - Only allow the creation of one SCEVSignExtendExpr for any
235 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
236 // be deleted!
237 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>,
238                      SCEVSignExtendExpr*> > SCEVSignExtends;
239
240 SCEVSignExtendExpr::SCEVSignExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
241   : SCEV(scSignExtend), Op(op), Ty(ty) {
242   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
243          "Cannot sign extend non-integer value!");
244   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Ty->getPrimitiveSizeInBits()
245          && "This is not an extending conversion!");
246 }
247
248 SCEVSignExtendExpr::~SCEVSignExtendExpr() {
249   SCEVSignExtends->erase(std::make_pair(Op, Ty));
250 }
251
252 void SCEVSignExtendExpr::print(std::ostream &OS) const {
253   OS << "(signextend " << *Op << " to " << *Ty << ")";
254 }
255
256 // SCEVCommExprs - Only allow the creation of one SCEVCommutativeExpr for any
257 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
258 // be deleted!
259 static ManagedStatic<std::map<std::pair<unsigned, std::vector<SCEV*> >,
260                      SCEVCommutativeExpr*> > SCEVCommExprs;
261
262 SCEVCommutativeExpr::~SCEVCommutativeExpr() {
263   SCEVCommExprs->erase(std::make_pair(getSCEVType(),
264                                       std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
265                                                          Operands.end())));
266 }
267
268 void SCEVCommutativeExpr::print(std::ostream &OS) const {
269   assert(Operands.size() > 1 && "This plus expr shouldn't exist!");
270   const char *OpStr = getOperationStr();
271   OS << "(" << *Operands[0];
272   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
273     OS << OpStr << *Operands[i];
274   OS << ")";
275 }
276
277 SCEVHandle SCEVCommutativeExpr::
278 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
279                                   const SCEVHandle &Conc,
280                                   ScalarEvolution &SE) const {
281   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
282     SCEVHandle H =
283       getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE);
284     if (H != getOperand(i)) {
285       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
286       NewOps.reserve(getNumOperands());
287       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
288         NewOps.push_back(getOperand(j));
289       NewOps.push_back(H);
290       for (++i; i != e; ++i)
291         NewOps.push_back(getOperand(i)->
292                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE));
293
294       if (isa<SCEVAddExpr>(this))
295         return SE.getAddExpr(NewOps);
296       else if (isa<SCEVMulExpr>(this))
297         return SE.getMulExpr(NewOps);
298       else if (isa<SCEVSMaxExpr>(this))
299         return SE.getSMaxExpr(NewOps);
300       else if (isa<SCEVUMaxExpr>(this))
301         return SE.getUMaxExpr(NewOps);
302       else
303         assert(0 && "Unknown commutative expr!");
304     }
305   }
306   return this;
307 }
308
309
310 // SCEVUDivs - Only allow the creation of one SCEVUDivExpr for any particular
311 // input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
312 // deleted!
313 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, SCEV*>, 
314                      SCEVUDivExpr*> > SCEVUDivs;
315
316 SCEVUDivExpr::~SCEVUDivExpr() {
317   SCEVUDivs->erase(std::make_pair(LHS, RHS));
318 }
319
320 void SCEVUDivExpr::print(std::ostream &OS) const {
321   OS << "(" << *LHS << " /u " << *RHS << ")";
322 }
323
324 const Type *SCEVUDivExpr::getType() const {
325   return LHS->getType();
326 }
327
328 // SCEVAddRecExprs - Only allow the creation of one SCEVAddRecExpr for any
329 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
330 // be deleted!
331 static ManagedStatic<std::map<std::pair<const Loop *, std::vector<SCEV*> >,
332                      SCEVAddRecExpr*> > SCEVAddRecExprs;
333
334 SCEVAddRecExpr::~SCEVAddRecExpr() {
335   SCEVAddRecExprs->erase(std::make_pair(L,
336                                         std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
337                                                            Operands.end())));
338 }
339
340 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::
341 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
342                                   const SCEVHandle &Conc,
343                                   ScalarEvolution &SE) const {
344   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
345     SCEVHandle H =
346       getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE);
347     if (H != getOperand(i)) {
348       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
349       NewOps.reserve(getNumOperands());
350       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
351         NewOps.push_back(getOperand(j));
352       NewOps.push_back(H);
353       for (++i; i != e; ++i)
354         NewOps.push_back(getOperand(i)->
355                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc, SE));
356
357       return SE.getAddRecExpr(NewOps, L);
358     }
359   }
360   return this;
361 }
362
363
364 bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
365   // This recurrence is invariant w.r.t to QueryLoop iff QueryLoop doesn't
366   // contain L and if the start is invariant.
367   return !QueryLoop->contains(L->getHeader()) &&
368          getOperand(0)->isLoopInvariant(QueryLoop);
369 }
370
371
372 void SCEVAddRecExpr::print(std::ostream &OS) const {
373   OS << "{" << *Operands[0];
374   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
375     OS << ",+," << *Operands[i];
376   OS << "}<" << L->getHeader()->getName() + ">";
377 }
378
379 // SCEVUnknowns - Only allow the creation of one SCEVUnknown for any particular
380 // value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
381 // deleted!
382 static ManagedStatic<std::map<Value*, SCEVUnknown*> > SCEVUnknowns;
383
384 SCEVUnknown::~SCEVUnknown() { SCEVUnknowns->erase(V); }
385
386 bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
387   // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
388   // invariant if they are not contained in the specified loop.
389   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
390     return !L->contains(I->getParent());
391   return true;
392 }
393
394 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
395   return V->getType();
396 }
397
398 void SCEVUnknown::print(std::ostream &OS) const {
399   WriteAsOperand(OS, V, false);
400 }
401
402 //===----------------------------------------------------------------------===//
403 //                               SCEV Utilities
404 //===----------------------------------------------------------------------===//
405
406 namespace {
407   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
408   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
409   /// expressions.
410   struct VISIBILITY_HIDDEN SCEVComplexityCompare {
411     bool operator()(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) const {
412       return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
413     }
414   };
415 }
416
417 /// GroupByComplexity - Given a list of SCEV objects, order them by their
418 /// complexity, and group objects of the same complexity together by value.
419 /// When this routine is finished, we know that any duplicates in the vector are
420 /// consecutive and that complexity is monotonically increasing.
421 ///
422 /// Note that we go take special precautions to ensure that we get determinstic
423 /// results from this routine.  In other words, we don't want the results of
424 /// this to depend on where the addresses of various SCEV objects happened to
425 /// land in memory.
426 ///
427 static void GroupByComplexity(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
428   if (Ops.size() < 2) return;  // Noop
429   if (Ops.size() == 2) {
430     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
431     // Special case it.
432     if (SCEVComplexityCompare()(Ops[1], Ops[0]))
433       std::swap(Ops[0], Ops[1]);
434     return;
435   }
436
437   // Do the rough sort by complexity.
438   std::sort(Ops.begin(), Ops.end(), SCEVComplexityCompare());
439
440   // Now that we are sorted by complexity, group elements of the same
441   // complexity.  Note that this is, at worst, N^2, but the vector is likely to
442   // be extremely short in practice.  Note that we take this approach because we
443   // do not want to depend on the addresses of the objects we are grouping.
444   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-2; ++i) {
445     SCEV *S = Ops[i];
446     unsigned Complexity = S->getSCEVType();
447
448     // If there are any objects of the same complexity and same value as this
449     // one, group them.
450     for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j]->getSCEVType() == Complexity; ++j) {
451       if (Ops[j] == S) { // Found a duplicate.
452         // Move it to immediately after i'th element.
453         std::swap(Ops[i+1], Ops[j]);
454         ++i;   // no need to rescan it.
455         if (i == e-2) return;  // Done!
456       }
457     }
458   }
459 }
460
461
462
463 //===----------------------------------------------------------------------===//
464 //                      Simple SCEV method implementations
465 //===----------------------------------------------------------------------===//
466
467 /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
468 /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
469 SCEVHandle ScalarEvolution::getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty) {
470   Constant *C;
471   if (Val == 0)
472     C = Constant::getNullValue(Ty);
473   else if (Ty->isFloatingPoint())
474     C = ConstantFP::get(APFloat(Ty==Type::FloatTy ? APFloat::IEEEsingle : 
475                                 APFloat::IEEEdouble, Val));
476   else 
477     C = ConstantInt::get(Ty, Val);
478   return getUnknown(C);
479 }
480
481 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
482 ///
483 SCEVHandle ScalarEvolution::getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V) {
484   if (SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
485     return getUnknown(ConstantExpr::getNeg(VC->getValue()));
486
487   return getMulExpr(V, getConstant(ConstantInt::getAllOnesValue(V->getType())));
488 }
489
490 /// getNotSCEV - Return a SCEV corresponding to ~V = -1-V
491 SCEVHandle ScalarEvolution::getNotSCEV(const SCEVHandle &V) {
492   if (SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
493     return getUnknown(ConstantExpr::getNot(VC->getValue()));
494
495   SCEVHandle AllOnes = getConstant(ConstantInt::getAllOnesValue(V->getType()));
496   return getMinusSCEV(AllOnes, V);
497 }
498
499 /// getMinusSCEV - Return a SCEV corresponding to LHS - RHS.
500 ///
501 SCEVHandle ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS,
502                                          const SCEVHandle &RHS) {
503   // X - Y --> X + -Y
504   return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
505 }
506
507
508 /// BinomialCoefficient - Compute BC(It, K).  The result has width W.
509 // Assume, K > 0.
510 static SCEVHandle BinomialCoefficient(SCEVHandle It, unsigned K,
511                                       ScalarEvolution &SE,
512                                       const IntegerType* ResultTy) {
513   // Handle the simplest case efficiently.
514   if (K == 1)
515     return SE.getTruncateOrZeroExtend(It, ResultTy);
516
517   // We are using the following formula for BC(It, K):
518   //
519   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / K!
520   //
521   // Suppose, W is the bitwidth of the return value.  We must be prepared for
522   // overflow.  Hence, we must assure that the result of our computation is
523   // equal to the accurate one modulo 2^W.  Unfortunately, division isn't
524   // safe in modular arithmetic.
525   //
526   // However, this code doesn't use exactly that formula; the formula it uses
527   // is something like the following, where T is the number of factors of 2 in 
528   // K! (i.e. trailing zeros in the binary representation of K!), and ^ is
529   // exponentiation:
530   //
531   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / 2^T / (K! / 2^T)
532   //
533   // This formula is trivially equivalent to the previous formula.  However,
534   // this formula can be implemented much more efficiently.  The trick is that
535   // K! / 2^T is odd, and exact division by an odd number *is* safe in modular
536   // arithmetic.  To do exact division in modular arithmetic, all we have
537   // to do is multiply by the inverse.  Therefore, this step can be done at
538   // width W.
539   // 
540   // The next issue is how to safely do the division by 2^T.  The way this
541   // is done is by doing the multiplication step at a width of at least W + T
542   // bits.  This way, the bottom W+T bits of the product are accurate. Then,
543   // when we perform the division by 2^T (which is equivalent to a right shift
544   // by T), the bottom W bits are accurate.  Extra bits are okay; they'll get
545   // truncated out after the division by 2^T.
546   //
547   // In comparison to just directly using the first formula, this technique
548   // is much more efficient; using the first formula requires W * K bits,
549   // but this formula less than W + K bits. Also, the first formula requires
550   // a division step, whereas this formula only requires multiplies and shifts.
551   //
552   // It doesn't matter whether the subtraction step is done in the calculation
553   // width or the input iteration count's width; if the subtraction overflows,
554   // the result must be zero anyway.  We prefer here to do it in the width of
555   // the induction variable because it helps a lot for certain cases; CodeGen
556   // isn't smart enough to ignore the overflow, which leads to much less
557   // efficient code if the width of the subtraction is wider than the native
558   // register width.
559   //
560   // (It's possible to not widen at all by pulling out factors of 2 before
561   // the multiplication; for example, K=2 can be calculated as
562   // It/2*(It+(It*INT_MIN/INT_MIN)+-1). However, it requires
563   // extra arithmetic, so it's not an obvious win, and it gets
564   // much more complicated for K > 3.)
565
566   // Protection from insane SCEVs; this bound is conservative,
567   // but it probably doesn't matter.
568   if (K > 1000)
569     return new SCEVCouldNotCompute();
570
571   unsigned W = ResultTy->getBitWidth();
572
573   // Calculate K! / 2^T and T; we divide out the factors of two before
574   // multiplying for calculating K! / 2^T to avoid overflow.
575   // Other overflow doesn't matter because we only care about the bottom
576   // W bits of the result.
577   APInt OddFactorial(W, 1);
578   unsigned T = 1;
579   for (unsigned i = 3; i <= K; ++i) {
580     APInt Mult(W, i);
581     unsigned TwoFactors = Mult.countTrailingZeros();
582     T += TwoFactors;
583     Mult = Mult.lshr(TwoFactors);
584     OddFactorial *= Mult;
585   }
586
587   // We need at least W + T bits for the multiplication step
588   unsigned CalculationBits = W + T;
589
590   // Calcuate 2^T, at width T+W.
591   APInt DivFactor = APInt(CalculationBits, 1).shl(T);
592
593   // Calculate the multiplicative inverse of K! / 2^T;
594   // this multiplication factor will perform the exact division by
595   // K! / 2^T.
596   APInt Mod = APInt::getSignedMinValue(W+1);
597   APInt MultiplyFactor = OddFactorial.zext(W+1);
598   MultiplyFactor = MultiplyFactor.multiplicativeInverse(Mod);
599   MultiplyFactor = MultiplyFactor.trunc(W);
600
601   // Calculate the product, at width T+W
602   const IntegerType *CalculationTy = IntegerType::get(CalculationBits);
603   SCEVHandle Dividend = SE.getTruncateOrZeroExtend(It, CalculationTy);
604   for (unsigned i = 1; i != K; ++i) {
605     SCEVHandle S = SE.getMinusSCEV(It, SE.getIntegerSCEV(i, It->getType()));
606     Dividend = SE.getMulExpr(Dividend,
607                              SE.getTruncateOrZeroExtend(S, CalculationTy));
608   }
609
610   // Divide by 2^T
611   SCEVHandle DivResult = SE.getUDivExpr(Dividend, SE.getConstant(DivFactor));
612
613   // Truncate the result, and divide by K! / 2^T.
614
615   return SE.getMulExpr(SE.getConstant(MultiplyFactor),
616                        SE.getTruncateOrZeroExtend(DivResult, ResultTy));
617 }
618
619 /// evaluateAtIteration - Return the value of this chain of recurrences at
620 /// the specified iteration number.  We can evaluate this recurrence by
621 /// multiplying each element in the chain by the binomial coefficient
622 /// corresponding to it.  In other words, we can evaluate {A,+,B,+,C,+,D} as:
623 ///
624 ///   A*BC(It, 0) + B*BC(It, 1) + C*BC(It, 2) + D*BC(It, 3)
625 ///
626 /// where BC(It, k) stands for binomial coefficient.
627 ///
628 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::evaluateAtIteration(SCEVHandle It,
629                                                ScalarEvolution &SE) const {
630   SCEVHandle Result = getStart();
631   for (unsigned i = 1, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
632     // The computation is correct in the face of overflow provided that the
633     // multiplication is performed _after_ the evaluation of the binomial
634     // coefficient.
635     SCEVHandle Coeff = BinomialCoefficient(It, i, SE,
636                                            cast<IntegerType>(getType()));
637     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Coeff))
638       return Coeff;
639
640     Result = SE.getAddExpr(Result, SE.getMulExpr(getOperand(i), Coeff));
641   }
642   return Result;
643 }
644
645 //===----------------------------------------------------------------------===//
646 //                    SCEV Expression folder implementations
647 //===----------------------------------------------------------------------===//
648
649 SCEVHandle ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
650   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
651     return getUnknown(
652         ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty));
653
654   // If the input value is a chrec scev made out of constants, truncate
655   // all of the constants.
656   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
657     std::vector<SCEVHandle> Operands;
658     for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
659       // FIXME: This should allow truncation of other expression types!
660       if (isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(i)))
661         Operands.push_back(getTruncateExpr(AddRec->getOperand(i), Ty));
662       else
663         break;
664     if (Operands.size() == AddRec->getNumOperands())
665       return getAddRecExpr(Operands, AddRec->getLoop());
666   }
667
668   SCEVTruncateExpr *&Result = (*SCEVTruncates)[std::make_pair(Op, Ty)];
669   if (Result == 0) Result = new SCEVTruncateExpr(Op, Ty);
670   return Result;
671 }
672
673 SCEVHandle ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
674   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
675     return getUnknown(
676         ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), Ty));
677
678   // FIXME: If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
679   // did not overflow the old, smaller, value, we can zero extend all of the
680   // operands (often constants).  This would allow analysis of something like
681   // this:  for (unsigned char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
682
683   SCEVZeroExtendExpr *&Result = (*SCEVZeroExtends)[std::make_pair(Op, Ty)];
684   if (Result == 0) Result = new SCEVZeroExtendExpr(Op, Ty);
685   return Result;
686 }
687
688 SCEVHandle ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
689   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
690     return getUnknown(
691         ConstantExpr::getSExt(SC->getValue(), Ty));
692
693   // FIXME: If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
694   // did not overflow the old, smaller, value, we can sign extend all of the
695   // operands (often constants).  This would allow analysis of something like
696   // this:  for (signed char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
697
698   SCEVSignExtendExpr *&Result = (*SCEVSignExtends)[std::make_pair(Op, Ty)];
699   if (Result == 0) Result = new SCEVSignExtendExpr(Op, Ty);
700   return Result;
701 }
702
703 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
704 /// of the input value to the specified type.  If the type must be
705 /// extended, it is zero extended.
706 SCEVHandle ScalarEvolution::getTruncateOrZeroExtend(const SCEVHandle &V,
707                                                     const Type *Ty) {
708   const Type *SrcTy = V->getType();
709   assert(SrcTy->isInteger() && Ty->isInteger() &&
710          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
711   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() == Ty->getPrimitiveSizeInBits())
712     return V;  // No conversion
713   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits())
714     return getTruncateExpr(V, Ty);
715   return getZeroExtendExpr(V, Ty);
716 }
717
718 // get - Get a canonical add expression, or something simpler if possible.
719 SCEVHandle ScalarEvolution::getAddExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
720   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty add!");
721   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
722
723   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
724   GroupByComplexity(Ops);
725
726   // If there are any constants, fold them together.
727   unsigned Idx = 0;
728   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
729     ++Idx;
730     assert(Idx < Ops.size());
731     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
732       // We found two constants, fold them together!
733       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(LHSC->getValue()->getValue() + 
734                                            RHSC->getValue()->getValue());
735       Ops[0] = getConstant(Fold);
736       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
737       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
738       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
739     }
740
741     // If we are left with a constant zero being added, strip it off.
742     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
743       Ops.erase(Ops.begin());
744       --Idx;
745     }
746   }
747
748   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
749
750   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
751   // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
752   // list, these values are required to be adjacent.
753   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
754   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
755     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
756       // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
757       // remaining values to the result.
758       SCEVHandle Two = getIntegerSCEV(2, Ty);
759       SCEVHandle Mul = getMulExpr(Ops[i], Two);
760       if (Ops.size() == 2)
761         return Mul;
762       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
763       Ops.push_back(Mul);
764       return getAddExpr(Ops);
765     }
766
767   // Now we know the first non-constant operand.  Skip past any cast SCEVs.
768   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddExpr)
769     ++Idx;
770
771   // If there are add operands they would be next.
772   if (Idx < Ops.size()) {
773     bool DeletedAdd = false;
774     while (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
775       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
776       // list.
777       Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
778       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
779       DeletedAdd = true;
780     }
781
782     // If we deleted at least one add, we added operands to the end of the list,
783     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
784     // any operands we just aquired.
785     if (DeletedAdd)
786       return getAddExpr(Ops);
787   }
788
789   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
790   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
791     ++Idx;
792
793   // If we are adding something to a multiply expression, make sure the
794   // something is not already an operand of the multiply.  If so, merge it into
795   // the multiply.
796   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
797     SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
798     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
799       SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
800       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
801         if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(MulOpSCEV)) {
802           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
803           SCEVHandle InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
804           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
805             // If the multiply has more than two operands, we must get the
806             // Y*Z term.
807             std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
808             MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
809             InnerMul = getMulExpr(MulOps);
810           }
811           SCEVHandle One = getIntegerSCEV(1, Ty);
812           SCEVHandle AddOne = getAddExpr(InnerMul, One);
813           SCEVHandle OuterMul = getMulExpr(AddOne, Ops[AddOp]);
814           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
815           if (AddOp < Idx) {
816             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
817             Ops.erase(Ops.begin()+Idx-1);
818           } else {
819             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
820             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp-1);
821           }
822           Ops.push_back(OuterMul);
823           return getAddExpr(Ops);
824         }
825
826       // Check this multiply against other multiplies being added together.
827       for (unsigned OtherMulIdx = Idx+1;
828            OtherMulIdx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
829            ++OtherMulIdx) {
830         SCEVMulExpr *OtherMul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
831         // If MulOp occurs in OtherMul, we can fold the two multiplies
832         // together.
833         for (unsigned OMulOp = 0, e = OtherMul->getNumOperands();
834              OMulOp != e; ++OMulOp)
835           if (OtherMul->getOperand(OMulOp) == MulOpSCEV) {
836             // Fold X + (A*B*C) + (A*D*E) --> X + (A*(B*C+D*E))
837             SCEVHandle InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
838             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
839               std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
840               MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
841               InnerMul1 = getMulExpr(MulOps);
842             }
843             SCEVHandle InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
844             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
845               std::vector<SCEVHandle> MulOps(OtherMul->op_begin(),
846                                              OtherMul->op_end());
847               MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
848               InnerMul2 = getMulExpr(MulOps);
849             }
850             SCEVHandle InnerMulSum = getAddExpr(InnerMul1,InnerMul2);
851             SCEVHandle OuterMul = getMulExpr(MulOpSCEV, InnerMulSum);
852             if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
853             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
854             Ops.erase(Ops.begin()+OtherMulIdx-1);
855             Ops.push_back(OuterMul);
856             return getAddExpr(Ops);
857           }
858       }
859     }
860   }
861
862   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
863   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
864   // recurrence.
865   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
866     ++Idx;
867
868   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
869   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
870     // Scan all of the other operands to this add and add them to the vector if
871     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
872     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
873     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
874     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
875       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
876         LIOps.push_back(Ops[i]);
877         Ops.erase(Ops.begin()+i);
878         --i; --e;
879       }
880
881     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
882     if (!LIOps.empty()) {
883       //  NLI + LI + {Start,+,Step}  -->  NLI + {LI+Start,+,Step}
884       LIOps.push_back(AddRec->getStart());
885
886       std::vector<SCEVHandle> AddRecOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
887       AddRecOps[0] = getAddExpr(LIOps);
888
889       SCEVHandle NewRec = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRec->getLoop());
890       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
891       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
892
893       // Otherwise, add the folded AddRec by the non-liv parts.
894       for (unsigned i = 0;; ++i)
895         if (Ops[i] == AddRec) {
896           Ops[i] = NewRec;
897           break;
898         }
899       return getAddExpr(Ops);
900     }
901
902     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
903     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
904     // added together.  If so, we can fold them.
905     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
906          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
907       if (OtherIdx != Idx) {
908         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
909         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
910           // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
911           std::vector<SCEVHandle> NewOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
912           for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
913             if (i >= NewOps.size()) {
914               NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
915                             OtherAddRec->op_end());
916               break;
917             }
918             NewOps[i] = getAddExpr(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
919           }
920           SCEVHandle NewAddRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
921
922           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
923
924           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
925           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
926           Ops.push_back(NewAddRec);
927           return getAddExpr(Ops);
928         }
929       }
930
931     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
932     // next one.
933   }
934
935   // Okay, it looks like we really DO need an add expr.  Check to see if we
936   // already have one, otherwise create a new one.
937   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
938   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scAddExpr,
939                                                                  SCEVOps)];
940   if (Result == 0) Result = new SCEVAddExpr(Ops);
941   return Result;
942 }
943
944
945 SCEVHandle ScalarEvolution::getMulExpr(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
946   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
947
948   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
949   GroupByComplexity(Ops);
950
951   // If there are any constants, fold them together.
952   unsigned Idx = 0;
953   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
954
955     // C1*(C2+V) -> C1*C2 + C1*V
956     if (Ops.size() == 2)
957       if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[1]))
958         if (Add->getNumOperands() == 2 &&
959             isa<SCEVConstant>(Add->getOperand(0)))
960           return getAddExpr(getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(0)),
961                             getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(1)));
962
963
964     ++Idx;
965     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
966       // We found two constants, fold them together!
967       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(LHSC->getValue()->getValue() * 
968                                            RHSC->getValue()->getValue());
969       Ops[0] = getConstant(Fold);
970       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
971       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
972       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
973     }
974
975     // If we are left with a constant one being multiplied, strip it off.
976     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->equalsInt(1)) {
977       Ops.erase(Ops.begin());
978       --Idx;
979     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
980       // If we have a multiply of zero, it will always be zero.
981       return Ops[0];
982     }
983   }
984
985   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
986   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
987     ++Idx;
988
989   if (Ops.size() == 1)
990     return Ops[0];
991
992   // If there are mul operands inline them all into this expression.
993   if (Idx < Ops.size()) {
994     bool DeletedMul = false;
995     while (SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
996       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
997       // list.
998       Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
999       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1000       DeletedMul = true;
1001     }
1002
1003     // If we deleted at least one mul, we added operands to the end of the list,
1004     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
1005     // any operands we just aquired.
1006     if (DeletedMul)
1007       return getMulExpr(Ops);
1008   }
1009
1010   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
1011   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
1012   // recurrence.
1013   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
1014     ++Idx;
1015
1016   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
1017   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1018     // Scan all of the other operands to this mul and add them to the vector if
1019     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
1020     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
1021     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
1022     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1023       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
1024         LIOps.push_back(Ops[i]);
1025         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1026         --i; --e;
1027       }
1028
1029     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
1030     if (!LIOps.empty()) {
1031       //  NLI * LI * {Start,+,Step}  -->  NLI * {LI*Start,+,LI*Step}
1032       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
1033       NewOps.reserve(AddRec->getNumOperands());
1034       if (LIOps.size() == 1) {
1035         SCEV *Scale = LIOps[0];
1036         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
1037           NewOps.push_back(getMulExpr(Scale, AddRec->getOperand(i)));
1038       } else {
1039         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1040           std::vector<SCEVHandle> MulOps(LIOps);
1041           MulOps.push_back(AddRec->getOperand(i));
1042           NewOps.push_back(getMulExpr(MulOps));
1043         }
1044       }
1045
1046       SCEVHandle NewRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
1047
1048       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
1049       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
1050
1051       // Otherwise, multiply the folded AddRec by the non-liv parts.
1052       for (unsigned i = 0;; ++i)
1053         if (Ops[i] == AddRec) {
1054           Ops[i] = NewRec;
1055           break;
1056         }
1057       return getMulExpr(Ops);
1058     }
1059
1060     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
1061     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
1062     // multiplied together.  If so, we can fold them.
1063     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
1064          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
1065       if (OtherIdx != Idx) {
1066         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
1067         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
1068           // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
1069           SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
1070           SCEVHandle NewStart = getMulExpr(F->getStart(),
1071                                                  G->getStart());
1072           SCEVHandle B = F->getStepRecurrence(*this);
1073           SCEVHandle D = G->getStepRecurrence(*this);
1074           SCEVHandle NewStep = getAddExpr(getMulExpr(F, D),
1075                                           getMulExpr(G, B),
1076                                           getMulExpr(B, D));
1077           SCEVHandle NewAddRec = getAddRecExpr(NewStart, NewStep,
1078                                                F->getLoop());
1079           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
1080
1081           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1082           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
1083           Ops.push_back(NewAddRec);
1084           return getMulExpr(Ops);
1085         }
1086       }
1087
1088     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
1089     // next one.
1090   }
1091
1092   // Okay, it looks like we really DO need an mul expr.  Check to see if we
1093   // already have one, otherwise create a new one.
1094   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
1095   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scMulExpr,
1096                                                                  SCEVOps)];
1097   if (Result == 0)
1098     Result = new SCEVMulExpr(Ops);
1099   return Result;
1100 }
1101
1102 SCEVHandle ScalarEvolution::getUDivExpr(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
1103   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
1104     if (RHSC->getValue()->equalsInt(1))
1105       return LHS;                            // X udiv 1 --> x
1106
1107     if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
1108       Constant *LHSCV = LHSC->getValue();
1109       Constant *RHSCV = RHSC->getValue();
1110       return getUnknown(ConstantExpr::getUDiv(LHSCV, RHSCV));
1111     }
1112   }
1113
1114   // FIXME: implement folding of (X*4)/4 when we know X*4 doesn't overflow.
1115
1116   SCEVUDivExpr *&Result = (*SCEVUDivs)[std::make_pair(LHS, RHS)];
1117   if (Result == 0) Result = new SCEVUDivExpr(LHS, RHS);
1118   return Result;
1119 }
1120
1121
1122 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1123 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1124 SCEVHandle ScalarEvolution::getAddRecExpr(const SCEVHandle &Start,
1125                                const SCEVHandle &Step, const Loop *L) {
1126   std::vector<SCEVHandle> Operands;
1127   Operands.push_back(Start);
1128   if (SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
1129     if (StepChrec->getLoop() == L) {
1130       Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
1131                       StepChrec->op_end());
1132       return getAddRecExpr(Operands, L);
1133     }
1134
1135   Operands.push_back(Step);
1136   return getAddRecExpr(Operands, L);
1137 }
1138
1139 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1140 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1141 SCEVHandle ScalarEvolution::getAddRecExpr(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
1142                                const Loop *L) {
1143   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
1144
1145   if (Operands.back()->isZero()) {
1146     Operands.pop_back();
1147     return getAddRecExpr(Operands, L);             // {X,+,0}  -->  X
1148   }
1149
1150   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
1151   if (SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
1152     const Loop* NestedLoop = NestedAR->getLoop();
1153     if (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth()) {
1154       std::vector<SCEVHandle> NestedOperands(NestedAR->op_begin(),
1155                                              NestedAR->op_end());
1156       SCEVHandle NestedARHandle(NestedAR);
1157       Operands[0] = NestedAR->getStart();
1158       NestedOperands[0] = getAddRecExpr(Operands, L);
1159       return getAddRecExpr(NestedOperands, NestedLoop);
1160     }
1161   }
1162
1163   SCEVAddRecExpr *&Result =
1164     (*SCEVAddRecExprs)[std::make_pair(L, std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
1165                                                             Operands.end()))];
1166   if (Result == 0) Result = new SCEVAddRecExpr(Operands, L);
1167   return Result;
1168 }
1169
1170 SCEVHandle ScalarEvolution::getSMaxExpr(const SCEVHandle &LHS,
1171                                         const SCEVHandle &RHS) {
1172   std::vector<SCEVHandle> Ops;
1173   Ops.push_back(LHS);
1174   Ops.push_back(RHS);
1175   return getSMaxExpr(Ops);
1176 }
1177
1178 SCEVHandle ScalarEvolution::getSMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Ops) {
1179   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty smax!");
1180   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1181
1182   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1183   GroupByComplexity(Ops);
1184
1185   // If there are any constants, fold them together.
1186   unsigned Idx = 0;
1187   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1188     ++Idx;
1189     assert(Idx < Ops.size());
1190     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1191       // We found two constants, fold them together!
1192       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(
1193                               APIntOps::smax(LHSC->getValue()->getValue(),
1194                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1195       Ops[0] = getConstant(Fold);
1196       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1197       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1198       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1199     }
1200
1201     // If we are left with a constant -inf, strip it off.
1202     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(true)) {
1203       Ops.erase(Ops.begin());
1204       --Idx;
1205     }
1206   }
1207
1208   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1209
1210   // Find the first SMax
1211   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scSMaxExpr)
1212     ++Idx;
1213
1214   // Check to see if one of the operands is an SMax. If so, expand its operands
1215   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1216   if (Idx < Ops.size()) {
1217     bool DeletedSMax = false;
1218     while (SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1219       Ops.insert(Ops.end(), SMax->op_begin(), SMax->op_end());
1220       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1221       DeletedSMax = true;
1222     }
1223
1224     if (DeletedSMax)
1225       return getSMaxExpr(Ops);
1226   }
1227
1228   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1229   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1230   // be adjacent.
1231   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1232     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X smax Y smax Y  -->  X smax Y
1233       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1234       --i; --e;
1235     }
1236
1237   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1238
1239   assert(!Ops.empty() && "Reduced smax down to nothing!");
1240
1241   // Okay, it looks like we really DO need an smax expr.  Check to see if we
1242   // already have one, otherwise create a new one.
1243   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
1244   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scSMaxExpr,
1245                                                                  SCEVOps)];
1246   if (Result == 0) Result = new SCEVSMaxExpr(Ops);
1247   return Result;
1248 }
1249
1250 SCEVHandle ScalarEvolution::getUMaxExpr(const SCEVHandle &LHS,
1251                                         const SCEVHandle &RHS) {
1252   std::vector<SCEVHandle> Ops;
1253   Ops.push_back(LHS);
1254   Ops.push_back(RHS);
1255   return getUMaxExpr(Ops);
1256 }
1257
1258 SCEVHandle ScalarEvolution::getUMaxExpr(std::vector<SCEVHandle> Ops) {
1259   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty umax!");
1260   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1261
1262   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1263   GroupByComplexity(Ops);
1264
1265   // If there are any constants, fold them together.
1266   unsigned Idx = 0;
1267   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1268     ++Idx;
1269     assert(Idx < Ops.size());
1270     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1271       // We found two constants, fold them together!
1272       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(
1273                               APIntOps::umax(LHSC->getValue()->getValue(),
1274                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1275       Ops[0] = getConstant(Fold);
1276       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1277       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1278       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1279     }
1280
1281     // If we are left with a constant zero, strip it off.
1282     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(false)) {
1283       Ops.erase(Ops.begin());
1284       --Idx;
1285     }
1286   }
1287
1288   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1289
1290   // Find the first UMax
1291   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scUMaxExpr)
1292     ++Idx;
1293
1294   // Check to see if one of the operands is a UMax. If so, expand its operands
1295   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1296   if (Idx < Ops.size()) {
1297     bool DeletedUMax = false;
1298     while (SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1299       Ops.insert(Ops.end(), UMax->op_begin(), UMax->op_end());
1300       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1301       DeletedUMax = true;
1302     }
1303
1304     if (DeletedUMax)
1305       return getUMaxExpr(Ops);
1306   }
1307
1308   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1309   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1310   // be adjacent.
1311   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1312     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X umax Y umax Y  -->  X umax Y
1313       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1314       --i; --e;
1315     }
1316
1317   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1318
1319   assert(!Ops.empty() && "Reduced umax down to nothing!");
1320
1321   // Okay, it looks like we really DO need a umax expr.  Check to see if we
1322   // already have one, otherwise create a new one.
1323   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
1324   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scUMaxExpr,
1325                                                                  SCEVOps)];
1326   if (Result == 0) Result = new SCEVUMaxExpr(Ops);
1327   return Result;
1328 }
1329
1330 SCEVHandle ScalarEvolution::getUnknown(Value *V) {
1331   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
1332     return getConstant(CI);
1333   SCEVUnknown *&Result = (*SCEVUnknowns)[V];
1334   if (Result == 0) Result = new SCEVUnknown(V);
1335   return Result;
1336 }
1337
1338
1339 //===----------------------------------------------------------------------===//
1340 //             ScalarEvolutionsImpl Definition and Implementation
1341 //===----------------------------------------------------------------------===//
1342 //
1343 /// ScalarEvolutionsImpl - This class implements the main driver for the scalar
1344 /// evolution code.
1345 ///
1346 namespace {
1347   struct VISIBILITY_HIDDEN ScalarEvolutionsImpl {
1348     /// SE - A reference to the public ScalarEvolution object.
1349     ScalarEvolution &SE;
1350
1351     /// F - The function we are analyzing.
1352     ///
1353     Function &F;
1354
1355     /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
1356     ///
1357     LoopInfo &LI;
1358
1359     /// UnknownValue - This SCEV is used to represent unknown trip counts and
1360     /// things.
1361     SCEVHandle UnknownValue;
1362
1363     /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
1364     ///
1365     std::map<Value*, SCEVHandle> Scalars;
1366
1367     /// IterationCounts - Cache the iteration count of the loops for this
1368     /// function as they are computed.
1369     std::map<const Loop*, SCEVHandle> IterationCounts;
1370
1371     /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
1372     /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
1373     /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
1374     /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
1375     /// exit value.
1376     std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
1377
1378   public:
1379     ScalarEvolutionsImpl(ScalarEvolution &se, Function &f, LoopInfo &li)
1380       : SE(se), F(f), LI(li), UnknownValue(new SCEVCouldNotCompute()) {}
1381
1382     /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1383     /// expression and create a new one.
1384     SCEVHandle getSCEV(Value *V);
1385
1386     /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
1387     /// computed.
1388     bool hasSCEV(Value *V) const {
1389       return Scalars.count(V);
1390     }
1391
1392     /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
1393     /// the specified value.
1394     void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
1395       bool isNew = Scalars.insert(std::make_pair(V, H)).second;
1396       assert(isNew && "This entry already existed!");
1397       isNew = false;
1398     }
1399
1400
1401     /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within
1402     /// the indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
1403     /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue itself.
1404     SCEVHandle getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L);
1405
1406
1407     /// isLoopGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected by
1408     /// a conditional between LHS and RHS.
1409     bool isLoopGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
1410                              SCEV *LHS, SCEV *RHS);
1411
1412     /// hasLoopInvariantIterationCount - Return true if the specified loop has
1413     /// an analyzable loop-invariant iteration count.
1414     bool hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L);
1415
1416     /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1417     /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1418     /// loop without a loop-invariant iteration count.
1419     SCEVHandle getIterationCount(const Loop *L);
1420
1421     /// deleteValueFromRecords - This method should be called by the
1422     /// client before it removes a value from the program, to make sure
1423     /// that no dangling references are left around.
1424     void deleteValueFromRecords(Value *V);
1425
1426   private:
1427     /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1428     /// Analyze the expression.
1429     SCEVHandle createSCEV(Value *V);
1430
1431     /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
1432     /// SCEVs.
1433     SCEVHandle createNodeForPHI(PHINode *PN);
1434
1435     /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value
1436     /// for the specified instruction and replaces any references to the
1437     /// symbolic value SymName with the specified value.  This is used during
1438     /// PHI resolution.
1439     void ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I,
1440                                           const SCEVHandle &SymName,
1441                                           const SCEVHandle &NewVal);
1442
1443     /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1444     /// will iterate.
1445     SCEVHandle ComputeIterationCount(const Loop *L);
1446
1447     /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
1448     /// 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
1449     SCEVHandle ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI,
1450                                                         Constant *RHS,
1451                                                         const Loop *L,
1452                                                         ICmpInst::Predicate p);
1453
1454     /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
1455     /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
1456     /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
1457     /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
1458     /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
1459     SCEVHandle ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond,
1460                                                  bool ExitWhen);
1461
1462     /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the
1463     /// specified value to zero will execute.  If not computable, return
1464     /// UnknownValue.
1465     SCEVHandle HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L);
1466
1467     /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
1468     /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
1469     /// UnknownValue.
1470     SCEVHandle HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L);
1471
1472     /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
1473     /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
1474     /// UnknownValue. isSigned specifies whether the less-than is signed.
1475     SCEVHandle HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L,
1476                                 bool isSigned);
1477
1478     /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
1479     /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
1480     /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
1481     /// found.
1482     BasicBlock* getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
1483
1484     /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
1485     /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
1486     /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
1487     /// involving constants, fold it.
1488     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& Its,
1489                                                 const Loop *L);
1490   };
1491 }
1492
1493 //===----------------------------------------------------------------------===//
1494 //            Basic SCEV Analysis and PHI Idiom Recognition Code
1495 //
1496
1497 /// deleteValueFromRecords - This method should be called by the
1498 /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
1499 /// that no dangling references are left around.
1500 void ScalarEvolutionsImpl::deleteValueFromRecords(Value *V) {
1501   SmallVector<Value *, 16> Worklist;
1502
1503   if (Scalars.erase(V)) {
1504     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V))
1505       ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1506     Worklist.push_back(V);
1507   }
1508
1509   while (!Worklist.empty()) {
1510     Value *VV = Worklist.back();
1511     Worklist.pop_back();
1512
1513     for (Instruction::use_iterator UI = VV->use_begin(), UE = VV->use_end();
1514          UI != UE; ++UI) {
1515       Instruction *Inst = cast<Instruction>(*UI);
1516       if (Scalars.erase(Inst)) {
1517         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(VV))
1518           ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1519         Worklist.push_back(Inst);
1520       }
1521     }
1522   }
1523 }
1524
1525
1526 /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1527 /// expression and create a new one.
1528 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEV(Value *V) {
1529   assert(V->getType() != Type::VoidTy && "Can't analyze void expressions!");
1530
1531   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator I = Scalars.find(V);
1532   if (I != Scalars.end()) return I->second;
1533   SCEVHandle S = createSCEV(V);
1534   Scalars.insert(std::make_pair(V, S));
1535   return S;
1536 }
1537
1538 /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value for
1539 /// the specified instruction and replaces any references to the symbolic value
1540 /// SymName with the specified value.  This is used during PHI resolution.
1541 void ScalarEvolutionsImpl::
1542 ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I, const SCEVHandle &SymName,
1543                                  const SCEVHandle &NewVal) {
1544   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator SI = Scalars.find(I);
1545   if (SI == Scalars.end()) return;
1546
1547   SCEVHandle NV =
1548     SI->second->replaceSymbolicValuesWithConcrete(SymName, NewVal, SE);
1549   if (NV == SI->second) return;  // No change.
1550
1551   SI->second = NV;       // Update the scalars map!
1552
1553   // Any instruction values that use this instruction might also need to be
1554   // updated!
1555   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1556        UI != E; ++UI)
1557     ReplaceSymbolicValueWithConcrete(cast<Instruction>(*UI), SymName, NewVal);
1558 }
1559
1560 /// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
1561 /// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
1562 ///
1563 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
1564   if (PN->getNumIncomingValues() == 2)  // The loops have been canonicalized.
1565     if (const Loop *L = LI.getLoopFor(PN->getParent()))
1566       if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
1567         // If it lives in the loop header, it has two incoming values, one
1568         // from outside the loop, and one from inside.
1569         unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
1570         unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
1571
1572         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
1573         SCEVHandle SymbolicName = SE.getUnknown(PN);
1574         assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
1575                "PHI node already processed?");
1576         Scalars.insert(std::make_pair(PN, SymbolicName));
1577
1578         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
1579         // the back-edge.
1580         SCEVHandle BEValue = getSCEV(PN->getIncomingValue(BackEdge));
1581
1582         // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
1583         // has a special value for the first iteration of the loop.
1584
1585         // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
1586         // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
1587         if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
1588           // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
1589           // with a recurrence.
1590           unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
1591           for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1592             if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
1593               if (FoundIndex == e) {
1594                 FoundIndex = i;
1595                 break;
1596               }
1597
1598           if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
1599             // Create an add with everything but the specified operand.
1600             std::vector<SCEVHandle> Ops;
1601             for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1602               if (i != FoundIndex)
1603                 Ops.push_back(Add->getOperand(i));
1604             SCEVHandle Accum = SE.getAddExpr(Ops);
1605
1606             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
1607             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
1608             if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
1609                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
1610                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
1611               SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1612               SCEVHandle PHISCEV  = SE.getAddRecExpr(StartVal, Accum, L);
1613
1614               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1615               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1616               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1617               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1618               // value.
1619               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1620               return PHISCEV;
1621             }
1622           }
1623         } else if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
1624           // Otherwise, this could be a loop like this:
1625           //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
1626           // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
1627           // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
1628           // i really is an addrec evolution.
1629           if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
1630             SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1631
1632             // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
1633             // initial step of the addrec evolution.
1634             if (StartVal == SE.getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
1635                                             AddRec->getOperand(1))) {
1636               SCEVHandle PHISCEV = 
1637                  SE.getAddRecExpr(StartVal, AddRec->getOperand(1), L);
1638
1639               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1640               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1641               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1642               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1643               // value.
1644               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1645               return PHISCEV;
1646             }
1647           }
1648         }
1649
1650         return SymbolicName;
1651       }
1652
1653   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
1654   return SE.getUnknown(PN);
1655 }
1656
1657 /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S is
1658 /// guaranteed to end in (at every loop iteration).  It is, at the same time,
1659 /// the minimum number of times S is divisible by 2.  For example, given {4,+,8}
1660 /// it returns 2.  If S is guaranteed to be 0, it returns the bitwidth of S.
1661 static uint32_t GetMinTrailingZeros(SCEVHandle S) {
1662   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
1663     return C->getValue()->getValue().countTrailingZeros();
1664
1665   if (SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S))
1666     return std::min(GetMinTrailingZeros(T->getOperand()), T->getBitWidth());
1667
1668   if (SCEVZeroExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
1669     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
1670     return OpRes == E->getOperand()->getBitWidth() ? E->getBitWidth() : OpRes;
1671   }
1672
1673   if (SCEVSignExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
1674     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
1675     return OpRes == E->getOperand()->getBitWidth() ? E->getBitWidth() : OpRes;
1676   }
1677
1678   if (SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
1679     // The result is the min of all operands results.
1680     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
1681     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1682       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
1683     return MinOpRes;
1684   }
1685
1686   if (SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
1687     // The result is the sum of all operands results.
1688     uint32_t SumOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
1689     uint32_t BitWidth = M->getBitWidth();
1690     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands();
1691          SumOpRes != BitWidth && i != e; ++i)
1692       SumOpRes = std::min(SumOpRes + GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)),
1693                           BitWidth);
1694     return SumOpRes;
1695   }
1696
1697   if (SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
1698     // The result is the min of all operands results.
1699     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
1700     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1701       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
1702     return MinOpRes;
1703   }
1704
1705   if (SCEVSMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
1706     // The result is the min of all operands results.
1707     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
1708     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1709       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
1710     return MinOpRes;
1711   }
1712
1713   if (SCEVUMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
1714     // The result is the min of all operands results.
1715     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
1716     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
1717       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
1718     return MinOpRes;
1719   }
1720
1721   // SCEVUDivExpr, SCEVUnknown
1722   return 0;
1723 }
1724
1725 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1726 /// Analyze the expression.
1727 ///
1728 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createSCEV(Value *V) {
1729   if (!isa<IntegerType>(V->getType()))
1730     return SE.getUnknown(V);
1731     
1732   unsigned Opcode = Instruction::UserOp1;
1733   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1734     Opcode = I->getOpcode();
1735   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
1736     Opcode = CE->getOpcode();
1737   else
1738     return SE.getUnknown(V);
1739
1740   User *U = cast<User>(V);
1741   switch (Opcode) {
1742   case Instruction::Add:
1743     return SE.getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1744                          getSCEV(U->getOperand(1)));
1745   case Instruction::Mul:
1746     return SE.getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1747                          getSCEV(U->getOperand(1)));
1748   case Instruction::UDiv:
1749     return SE.getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1750                           getSCEV(U->getOperand(1)));
1751   case Instruction::Sub:
1752     return SE.getMinusSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)),
1753                            getSCEV(U->getOperand(1)));
1754   case Instruction::Or:
1755     // If the RHS of the Or is a constant, we may have something like:
1756     // X*4+1 which got turned into X*4|1.  Handle this as an Add so loop
1757     // optimizations will transparently handle this case.
1758     //
1759     // In order for this transformation to be safe, the LHS must be of the
1760     // form X*(2^n) and the Or constant must be less than 2^n.
1761     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1762       SCEVHandle LHS = getSCEV(U->getOperand(0));
1763       const APInt &CIVal = CI->getValue();
1764       if (GetMinTrailingZeros(LHS) >=
1765           (CIVal.getBitWidth() - CIVal.countLeadingZeros()))
1766         return SE.getAddExpr(LHS, getSCEV(U->getOperand(1)));
1767     }
1768     break;
1769   case Instruction::Xor:
1770     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1771       // If the RHS of the xor is a signbit, then this is just an add.
1772       // Instcombine turns add of signbit into xor as a strength reduction step.
1773       if (CI->getValue().isSignBit())
1774         return SE.getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
1775                              getSCEV(U->getOperand(1)));
1776
1777       // If the RHS of xor is -1, then this is a not operation.
1778       else if (CI->isAllOnesValue())
1779         return SE.getNotSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)));
1780     }
1781     break;
1782
1783   case Instruction::Shl:
1784     // Turn shift left of a constant amount into a multiply.
1785     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1786       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
1787       Constant *X = ConstantInt::get(
1788         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
1789       return SE.getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
1790     }
1791     break;
1792
1793   case Instruction::LShr:
1794     // Turn logical shift right of a constant into a unsigned divide.
1795     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
1796       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
1797       Constant *X = ConstantInt::get(
1798         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
1799       return SE.getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
1800     }
1801     break;
1802
1803   case Instruction::Trunc:
1804     return SE.getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
1805
1806   case Instruction::ZExt:
1807     return SE.getZeroExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
1808
1809   case Instruction::SExt:
1810     return SE.getSignExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
1811
1812   case Instruction::BitCast:
1813     // BitCasts are no-op casts so we just eliminate the cast.
1814     if (U->getType()->isInteger() &&
1815         U->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1816       return getSCEV(U->getOperand(0));
1817     break;
1818
1819   case Instruction::PHI:
1820     return createNodeForPHI(cast<PHINode>(U));
1821
1822   case Instruction::Select:
1823     // This could be a smax or umax that was lowered earlier.
1824     // Try to recover it.
1825     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U->getOperand(0))) {
1826       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
1827       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
1828       switch (ICI->getPredicate()) {
1829       case ICmpInst::ICMP_SLT:
1830       case ICmpInst::ICMP_SLE:
1831         std::swap(LHS, RHS);
1832         // fall through
1833       case ICmpInst::ICMP_SGT:
1834       case ICmpInst::ICMP_SGE:
1835         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
1836           return SE.getSMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
1837         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
1838           // ~smax(~x, ~y) == smin(x, y).
1839           return SE.getNotSCEV(SE.getSMaxExpr(
1840                                    SE.getNotSCEV(getSCEV(LHS)),
1841                                    SE.getNotSCEV(getSCEV(RHS))));
1842         break;
1843       case ICmpInst::ICMP_ULT:
1844       case ICmpInst::ICMP_ULE:
1845         std::swap(LHS, RHS);
1846         // fall through
1847       case ICmpInst::ICMP_UGT:
1848       case ICmpInst::ICMP_UGE:
1849         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
1850           return SE.getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
1851         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
1852           // ~umax(~x, ~y) == umin(x, y)
1853           return SE.getNotSCEV(SE.getUMaxExpr(SE.getNotSCEV(getSCEV(LHS)),
1854                                               SE.getNotSCEV(getSCEV(RHS))));
1855         break;
1856       default:
1857         break;
1858       }
1859     }
1860
1861   default: // We cannot analyze this expression.
1862     break;
1863   }
1864
1865   return SE.getUnknown(V);
1866 }
1867
1868
1869
1870 //===----------------------------------------------------------------------===//
1871 //                   Iteration Count Computation Code
1872 //
1873
1874 /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1875 /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1876 /// loop without a loop-invariant iteration count.
1877 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getIterationCount(const Loop *L) {
1878   std::map<const Loop*, SCEVHandle>::iterator I = IterationCounts.find(L);
1879   if (I == IterationCounts.end()) {
1880     SCEVHandle ItCount = ComputeIterationCount(L);
1881     I = IterationCounts.insert(std::make_pair(L, ItCount)).first;
1882     if (ItCount != UnknownValue) {
1883       assert(ItCount->isLoopInvariant(L) &&
1884              "Computed trip count isn't loop invariant for loop!");
1885       ++NumTripCountsComputed;
1886     } else if (isa<PHINode>(L->getHeader()->begin())) {
1887       // Only count loops that have phi nodes as not being computable.
1888       ++NumTripCountsNotComputed;
1889     }
1890   }
1891   return I->second;
1892 }
1893
1894 /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1895 /// will iterate.
1896 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::ComputeIterationCount(const Loop *L) {
1897   // If the loop has a non-one exit block count, we can't analyze it.
1898   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
1899   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
1900   if (ExitBlocks.size() != 1) return UnknownValue;
1901
1902   // Okay, there is one exit block.  Try to find the condition that causes the
1903   // loop to be exited.
1904   BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[0];
1905
1906   BasicBlock *ExitingBlock = 0;
1907   for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), E = pred_end(ExitBlock);
1908        PI != E; ++PI)
1909     if (L->contains(*PI)) {
1910       if (ExitingBlock == 0)
1911         ExitingBlock = *PI;
1912       else
1913         return UnknownValue;   // More than one block exiting!
1914     }
1915   assert(ExitingBlock && "No exits from loop, something is broken!");
1916
1917   // Okay, we've computed the exiting block.  See what condition causes us to
1918   // exit.
1919   //
1920   // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
1921   BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
1922   if (ExitBr == 0) return UnknownValue;
1923   assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
1924   
1925   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
1926   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
1927   // time through the loop.  If not, then the execution count of the branch will
1928   // not be equal to the trip count of the loop.
1929   //
1930   // Currently we check for this by checking to see if the Exit branch goes to
1931   // the loop header.  If so, we know it will always execute the same number of
1932   // times as the loop.  We also handle the case where the exit block *is* the
1933   // loop header.  This is common for un-rotated loops.  More extensive analysis
1934   // could be done to handle more cases here.
1935   if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
1936       ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
1937       ExitBr->getParent() != L->getHeader())
1938     return UnknownValue;
1939   
1940   ICmpInst *ExitCond = dyn_cast<ICmpInst>(ExitBr->getCondition());
1941
1942   // If it's not an integer comparison then compute it the hard way. 
1943   // Note that ICmpInst deals with pointer comparisons too so we must check
1944   // the type of the operand.
1945   if (ExitCond == 0 || isa<PointerType>(ExitCond->getOperand(0)->getType()))
1946     return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitBr->getCondition(),
1947                                           ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
1948
1949   // If the condition was exit on true, convert the condition to exit on false
1950   ICmpInst::Predicate Cond;
1951   if (ExitBr->getSuccessor(1) == ExitBlock)
1952     Cond = ExitCond->getPredicate();
1953   else
1954     Cond = ExitCond->getInversePredicate();
1955
1956   // Handle common loops like: for (X = "string"; *X; ++X)
1957   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(ExitCond->getOperand(0)))
1958     if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(ExitCond->getOperand(1))) {
1959       SCEVHandle ItCnt =
1960         ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LI, RHS, L, Cond);
1961       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(ItCnt)) return ItCnt;
1962     }
1963
1964   SCEVHandle LHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(0));
1965   SCEVHandle RHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(1));
1966
1967   // Try to evaluate any dependencies out of the loop.
1968   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(LHS, L);
1969   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) LHS = Tmp;
1970   Tmp = getSCEVAtScope(RHS, L);
1971   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) RHS = Tmp;
1972
1973   // At this point, we would like to compute how many iterations of the 
1974   // loop the predicate will return true for these inputs.
1975   if (LHS->isLoopInvariant(L) && !RHS->isLoopInvariant(L)) {
1976     // If there is a loop-invariant, force it into the RHS.
1977     std::swap(LHS, RHS);
1978     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
1979   }
1980
1981   // FIXME: think about handling pointer comparisons!  i.e.:
1982   // while (P != P+100) ++P;
1983
1984   // If we have a comparison of a chrec against a constant, try to use value
1985   // ranges to answer this query.
1986   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS))
1987     if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
1988       if (AddRec->getLoop() == L) {
1989         // Form the comparison range using the constant of the correct type so
1990         // that the ConstantRange class knows to do a signed or unsigned
1991         // comparison.
1992         ConstantInt *CompVal = RHSC->getValue();
1993         const Type *RealTy = ExitCond->getOperand(0)->getType();
1994         CompVal = dyn_cast<ConstantInt>(
1995           ConstantExpr::getBitCast(CompVal, RealTy));
1996         if (CompVal) {
1997           // Form the constant range.
1998           ConstantRange CompRange(
1999               ICmpInst::makeConstantRange(Cond, CompVal->getValue()));
2000
2001           SCEVHandle Ret = AddRec->getNumIterationsInRange(CompRange, SE);
2002           if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Ret)) return Ret;
2003         }
2004       }
2005
2006   switch (Cond) {
2007   case ICmpInst::ICMP_NE: {                     // while (X != Y)
2008     // Convert to: while (X-Y != 0)
2009     SCEVHandle TC = HowFarToZero(SE.getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
2010     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2011     break;
2012   }
2013   case ICmpInst::ICMP_EQ: {
2014     // Convert to: while (X-Y == 0)           // while (X == Y)
2015     SCEVHandle TC = HowFarToNonZero(SE.getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
2016     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2017     break;
2018   }
2019   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
2020     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, true);
2021     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2022     break;
2023   }
2024   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
2025     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(SE.getNotSCEV(LHS),
2026                                      SE.getNotSCEV(RHS), L, true);
2027     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2028     break;
2029   }
2030   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
2031     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, false);
2032     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2033     break;
2034   }
2035   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
2036     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(SE.getNotSCEV(LHS),
2037                                      SE.getNotSCEV(RHS), L, false);
2038     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
2039     break;
2040   }
2041   default:
2042 #if 0
2043     cerr << "ComputeIterationCount ";
2044     if (ExitCond->getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
2045       cerr << "[unsigned] ";
2046     cerr << *LHS << "   "
2047          << Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp) 
2048          << "   " << *RHS << "\n";
2049 #endif
2050     break;
2051   }
2052   return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitCond,
2053                                        ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
2054 }
2055
2056 static ConstantInt *
2057 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ConstantInt *C,
2058                                 ScalarEvolution &SE) {
2059   SCEVHandle InVal = SE.getConstant(C);
2060   SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(InVal, SE);
2061   assert(isa<SCEVConstant>(Val) &&
2062          "Evaluation of SCEV at constant didn't fold correctly?");
2063   return cast<SCEVConstant>(Val)->getValue();
2064 }
2065
2066 /// GetAddressedElementFromGlobal - Given a global variable with an initializer
2067 /// and a GEP expression (missing the pointer index) indexing into it, return
2068 /// the addressed element of the initializer or null if the index expression is
2069 /// invalid.
2070 static Constant *
2071 GetAddressedElementFromGlobal(GlobalVariable *GV,
2072                               const std::vector<ConstantInt*> &Indices) {
2073   Constant *Init = GV->getInitializer();
2074   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
2075     uint64_t Idx = Indices[i]->getZExtValue();
2076     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
2077       assert(Idx < CS->getNumOperands() && "Bad struct index!");
2078       Init = cast<Constant>(CS->getOperand(Idx));
2079     } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
2080       if (Idx >= CA->getNumOperands()) return 0;  // Bogus program
2081       Init = cast<Constant>(CA->getOperand(Idx));
2082     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
2083       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
2084         assert(Idx < STy->getNumElements() && "Bad struct index!");
2085         Init = Constant::getNullValue(STy->getElementType(Idx));
2086       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Init->getType())) {
2087         if (Idx >= ATy->getNumElements()) return 0;  // Bogus program
2088         Init = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
2089       } else {
2090         assert(0 && "Unknown constant aggregate type!");
2091       }
2092       return 0;
2093     } else {
2094       return 0; // Unknown initializer type
2095     }
2096   }
2097   return Init;
2098 }
2099
2100 /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
2101 /// 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
2102 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2103 ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI, Constant *RHS,
2104                                          const Loop *L, 
2105                                          ICmpInst::Predicate predicate) {
2106   if (LI->isVolatile()) return UnknownValue;
2107
2108   // Check to see if the loaded pointer is a getelementptr of a global.
2109   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0));
2110   if (!GEP) return UnknownValue;
2111
2112   // Make sure that it is really a constant global we are gepping, with an
2113   // initializer, and make sure the first IDX is really 0.
2114   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
2115   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer() ||
2116       GEP->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEP->getOperand(1)) ||
2117       !cast<Constant>(GEP->getOperand(1))->isNullValue())
2118     return UnknownValue;
2119
2120   // Okay, we allow one non-constant index into the GEP instruction.
2121   Value *VarIdx = 0;
2122   std::vector<ConstantInt*> Indexes;
2123   unsigned VarIdxNum = 0;
2124   for (unsigned i = 2, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2125     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2126       Indexes.push_back(CI);
2127     } else if (!isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2128       if (VarIdx) return UnknownValue;  // Multiple non-constant idx's.
2129       VarIdx = GEP->getOperand(i);
2130       VarIdxNum = i-2;
2131       Indexes.push_back(0);
2132     }
2133
2134   // Okay, we know we have a (load (gep GV, 0, X)) comparison with a constant.
2135   // Check to see if X is a loop variant variable value now.
2136   SCEVHandle Idx = getSCEV(VarIdx);
2137   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(Idx, L);
2138   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) Idx = Tmp;
2139
2140   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
2141   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
2142   SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
2143   if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
2144       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
2145       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
2146     return UnknownValue;
2147
2148   unsigned MaxSteps = MaxBruteForceIterations;
2149   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxSteps; ++IterationNum) {
2150     ConstantInt *ItCst =
2151       ConstantInt::get(IdxExpr->getType(), IterationNum);
2152     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(IdxExpr, ItCst, SE);
2153
2154     // Form the GEP offset.
2155     Indexes[VarIdxNum] = Val;
2156
2157     Constant *Result = GetAddressedElementFromGlobal(GV, Indexes);
2158     if (Result == 0) break;  // Cannot compute!
2159
2160     // Evaluate the condition for this iteration.
2161     Result = ConstantExpr::getICmp(predicate, Result, RHS);
2162     if (!isa<ConstantInt>(Result)) break;  // Couldn't decide for sure
2163     if (cast<ConstantInt>(Result)->getValue().isMinValue()) {
2164 #if 0
2165       cerr << "\n***\n*** Computed loop count " << *ItCst
2166            << "\n*** From global " << *GV << "*** BB: " << *L->getHeader()
2167            << "***\n";
2168 #endif
2169       ++NumArrayLenItCounts;
2170       return SE.getConstant(ItCst);   // Found terminating iteration!
2171     }
2172   }
2173   return UnknownValue;
2174 }
2175
2176
2177 /// CanConstantFold - Return true if we can constant fold an instruction of the
2178 /// specified type, assuming that all operands were constants.
2179 static bool CanConstantFold(const Instruction *I) {
2180   if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
2181       isa<SelectInst>(I) || isa<CastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I))
2182     return true;
2183
2184   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2185     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
2186       return canConstantFoldCallTo(F);
2187   return false;
2188 }
2189
2190 /// getConstantEvolvingPHI - Given an LLVM value and a loop, return a PHI node
2191 /// in the loop that V is derived from.  We allow arbitrary operations along the
2192 /// way, but the operands of an operation must either be constants or a value
2193 /// derived from a constant PHI.  If this expression does not fit with these
2194 /// constraints, return null.
2195 static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
2196   // If this is not an instruction, or if this is an instruction outside of the
2197   // loop, it can't be derived from a loop PHI.
2198   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2199   if (I == 0 || !L->contains(I->getParent())) return 0;
2200
2201   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
2202     if (L->getHeader() == I->getParent())
2203       return PN;
2204     else
2205       // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
2206       // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
2207       return 0;
2208   }
2209
2210   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
2211   // are constants, return early.
2212   if (!CanConstantFold(I)) return 0;
2213
2214   // Otherwise, we can evaluate this instruction if all of its operands are
2215   // constant or derived from a PHI node themselves.
2216   PHINode *PHI = 0;
2217   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
2218     if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
2219           isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
2220       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
2221       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
2222       if (PHI == 0)
2223         PHI = P;
2224       else if (PHI != P)
2225         return 0;  // Evolving from multiple different PHIs.
2226     }
2227
2228   // This is a expression evolving from a constant PHI!
2229   return PHI;
2230 }
2231
2232 /// EvaluateExpression - Given an expression that passes the
2233 /// getConstantEvolvingPHI predicate, evaluate its value assuming the PHI node
2234 /// in the loop has the value PHIVal.  If we can't fold this expression for some
2235 /// reason, return null.
2236 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal) {
2237   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
2238   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
2239   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
2240
2241   std::vector<Constant*> Operands;
2242   Operands.resize(I->getNumOperands());
2243
2244   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2245     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal);
2246     if (Operands[i] == 0) return 0;
2247   }
2248
2249   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
2250     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
2251                                            &Operands[0], Operands.size());
2252   else
2253     return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
2254                                     &Operands[0], Operands.size());
2255 }
2256
2257 /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
2258 /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
2259 /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
2260 /// involving constants, fold it.
2261 Constant *ScalarEvolutionsImpl::
2262 getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& Its, const Loop *L){
2263   std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
2264     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
2265   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
2266     return I->second;
2267
2268   if (Its.ugt(APInt(Its.getBitWidth(),MaxBruteForceIterations)))
2269     return ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = 0;  // Not going to evaluate it.
2270
2271   Constant *&RetVal = ConstantEvolutionLoopExitValue[PN];
2272
2273   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
2274   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
2275   // second must be derived from the same PHI.
2276   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
2277   Constant *StartCST =
2278     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
2279   if (StartCST == 0)
2280     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
2281
2282   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
2283   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
2284   if (PN2 != PN)
2285     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
2286
2287   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
2288   if (Its.getActiveBits() >= 32)
2289     return RetVal = 0; // More than 2^32-1 iterations?? Not doing it!
2290
2291   unsigned NumIterations = Its.getZExtValue(); // must be in range
2292   unsigned IterationNum = 0;
2293   for (Constant *PHIVal = StartCST; ; ++IterationNum) {
2294     if (IterationNum == NumIterations)
2295       return RetVal = PHIVal;  // Got exit value!
2296
2297     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
2298     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
2299     if (NextPHI == PHIVal)
2300       return RetVal = NextPHI;  // Stopped evolving!
2301     if (NextPHI == 0)
2302       return 0;        // Couldn't evaluate!
2303     PHIVal = NextPHI;
2304   }
2305 }
2306
2307 /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
2308 /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
2309 /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
2310 /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
2311 /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
2312 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2313 ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond, bool ExitWhen) {
2314   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
2315   if (PN == 0) return UnknownValue;
2316
2317   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
2318   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
2319   // second must be derived from the same PHI.
2320   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
2321   Constant *StartCST =
2322     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
2323   if (StartCST == 0) return UnknownValue;  // Must be a constant.
2324
2325   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
2326   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
2327   if (PN2 != PN) return UnknownValue;  // Not derived from same PHI.
2328
2329   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
2330   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
2331   // "ExitWhen".
2332   unsigned IterationNum = 0;
2333   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
2334   for (Constant *PHIVal = StartCST;
2335        IterationNum != MaxIterations; ++IterationNum) {
2336     ConstantInt *CondVal =
2337       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, PHIVal));
2338
2339     // Couldn't symbolically evaluate.
2340     if (!CondVal) return UnknownValue;
2341
2342     if (CondVal->getValue() == uint64_t(ExitWhen)) {
2343       ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = PHIVal;
2344       ++NumBruteForceTripCountsComputed;
2345       return SE.getConstant(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, IterationNum));
2346     }
2347
2348     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
2349     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
2350     if (NextPHI == 0 || NextPHI == PHIVal)
2351       return UnknownValue;  // Couldn't evaluate or not making progress...
2352     PHIVal = NextPHI;
2353   }
2354
2355   // Too many iterations were needed to evaluate.
2356   return UnknownValue;
2357 }
2358
2359 /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within the
2360 /// indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
2361 /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue.
2362 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L) {
2363   // FIXME: this should be turned into a virtual method on SCEV!
2364
2365   if (isa<SCEVConstant>(V)) return V;
2366
2367   // If this instruction is evolved from a constant-evolving PHI, compute the
2368   // exit value from the loop without using SCEVs.
2369   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
2370     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
2371       const Loop *LI = this->LI[I->getParent()];
2372       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
2373         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
2374           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
2375             // Okay, there is no closed form solution for the PHI node.  Check
2376             // to see if the loop that contains it has a known iteration count.
2377             // If so, we may be able to force computation of the exit value.
2378             SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(LI);
2379             if (SCEVConstant *ICC = dyn_cast<SCEVConstant>(IterationCount)) {
2380               // Okay, we know how many times the containing loop executes.  If
2381               // this is a constant evolving PHI node, get the final value at
2382               // the specified iteration number.
2383               Constant *RV = getConstantEvolutionLoopExitValue(PN,
2384                                                     ICC->getValue()->getValue(),
2385                                                                LI);
2386               if (RV) return SE.getUnknown(RV);
2387             }
2388           }
2389
2390       // Okay, this is an expression that we cannot symbolically evaluate
2391       // into a SCEV.  Check to see if it's possible to symbolically evaluate
2392       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
2393       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
2394       if (CanConstantFold(I)) {
2395         std::vector<Constant*> Operands;
2396         Operands.reserve(I->getNumOperands());
2397         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2398           Value *Op = I->getOperand(i);
2399           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2400             Operands.push_back(C);
2401           } else {
2402             // If any of the operands is non-constant and if they are
2403             // non-integer, don't even try to analyze them with scev techniques.
2404             if (!isa<IntegerType>(Op->getType()))
2405               return V;
2406               
2407             SCEVHandle OpV = getSCEVAtScope(getSCEV(Op), L);
2408             if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV))
2409               Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(SC->getValue(), 
2410                                                               Op->getType(), 
2411                                                               false));
2412             else if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
2413               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue()))
2414                 Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(C, 
2415                                                                 Op->getType(), 
2416                                                                 false));
2417               else
2418                 return V;
2419             } else {
2420               return V;
2421             }
2422           }
2423         }
2424         
2425         Constant *C;
2426         if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
2427           C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
2428                                               &Operands[0], Operands.size());
2429         else
2430           C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
2431                                        &Operands[0], Operands.size());
2432         return SE.getUnknown(C);
2433       }
2434     }
2435
2436     // This is some other type of SCEVUnknown, just return it.
2437     return V;
2438   }
2439
2440   if (SCEVCommutativeExpr *Comm = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(V)) {
2441     // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
2442     // expression has no loop-variant portions.
2443     for (unsigned i = 0, e = Comm->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2444       SCEVHandle OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2445       if (OpAtScope != Comm->getOperand(i)) {
2446         if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2447         // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
2448         // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
2449         std::vector<SCEVHandle> NewOps(Comm->op_begin(), Comm->op_begin()+i);
2450         NewOps.push_back(OpAtScope);
2451
2452         for (++i; i != e; ++i) {
2453           OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2454           if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2455           NewOps.push_back(OpAtScope);
2456         }
2457         if (isa<SCEVAddExpr>(Comm))
2458           return SE.getAddExpr(NewOps);
2459         if (isa<SCEVMulExpr>(Comm))
2460           return SE.getMulExpr(NewOps);
2461         if (isa<SCEVSMaxExpr>(Comm))
2462           return SE.getSMaxExpr(NewOps);
2463         if (isa<SCEVUMaxExpr>(Comm))
2464           return SE.getUMaxExpr(NewOps);
2465         assert(0 && "Unknown commutative SCEV type!");
2466       }
2467     }
2468     // If we got here, all operands are loop invariant.
2469     return Comm;
2470   }
2471
2472   if (SCEVUDivExpr *Div = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(V)) {
2473     SCEVHandle LHS = getSCEVAtScope(Div->getLHS(), L);
2474     if (LHS == UnknownValue) return LHS;
2475     SCEVHandle RHS = getSCEVAtScope(Div->getRHS(), L);
2476     if (RHS == UnknownValue) return RHS;
2477     if (LHS == Div->getLHS() && RHS == Div->getRHS())
2478       return Div;   // must be loop invariant
2479     return SE.getUDivExpr(LHS, RHS);
2480   }
2481
2482   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
2483   // are dealing with the final value computed by the loop.
2484   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
2485     if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L->getHeader())) {
2486       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
2487       // loop iterates.  Compute this now.
2488       SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(AddRec->getLoop());
2489       if (IterationCount == UnknownValue) return UnknownValue;
2490
2491       // Then, evaluate the AddRec.
2492       return AddRec->evaluateAtIteration(IterationCount, SE);
2493     }
2494     return UnknownValue;
2495   }
2496
2497   //assert(0 && "Unknown SCEV type!");
2498   return UnknownValue;
2499 }
2500
2501 /// SolveLinEquationWithOverflow - Finds the minimum unsigned root of the
2502 /// following equation:
2503 ///
2504 ///     A * X = B (mod N)
2505 ///
2506 /// where N = 2^BW and BW is the common bit width of A and B. The signedness of
2507 /// A and B isn't important.
2508 ///
2509 /// If the equation does not have a solution, SCEVCouldNotCompute is returned.
2510 static SCEVHandle SolveLinEquationWithOverflow(const APInt &A, const APInt &B,
2511                                                ScalarEvolution &SE) {
2512   uint32_t BW = A.getBitWidth();
2513   assert(BW == B.getBitWidth() && "Bit widths must be the same.");
2514   assert(A != 0 && "A must be non-zero.");
2515
2516   // 1. D = gcd(A, N)
2517   //
2518   // The gcd of A and N may have only one prime factor: 2. The number of
2519   // trailing zeros in A is its multiplicity
2520   uint32_t Mult2 = A.countTrailingZeros();
2521   // D = 2^Mult2
2522
2523   // 2. Check if B is divisible by D.
2524   //
2525   // B is divisible by D if and only if the multiplicity of prime factor 2 for B
2526   // is not less than multiplicity of this prime factor for D.
2527   if (B.countTrailingZeros() < Mult2)
2528     return new SCEVCouldNotCompute();
2529
2530   // 3. Compute I: the multiplicative inverse of (A / D) in arithmetic
2531   // modulo (N / D).
2532   //
2533   // (N / D) may need BW+1 bits in its representation.  Hence, we'll use this
2534   // bit width during computations.
2535   APInt AD = A.lshr(Mult2).zext(BW + 1);  // AD = A / D
2536   APInt Mod(BW + 1, 0);
2537   Mod.set(BW - Mult2);  // Mod = N / D
2538   APInt I = AD.multiplicativeInverse(Mod);
2539
2540   // 4. Compute the minimum unsigned root of the equation:
2541   // I * (B / D) mod (N / D)
2542   APInt Result = (I * B.lshr(Mult2).zext(BW + 1)).urem(Mod);
2543
2544   // The result is guaranteed to be less than 2^BW so we may truncate it to BW
2545   // bits.
2546   return SE.getConstant(Result.trunc(BW));
2547 }
2548
2549 /// SolveQuadraticEquation - Find the roots of the quadratic equation for the
2550 /// given quadratic chrec {L,+,M,+,N}.  This returns either the two roots (which
2551 /// might be the same) or two SCEVCouldNotCompute objects.
2552 ///
2553 static std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle>
2554 SolveQuadraticEquation(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ScalarEvolution &SE) {
2555   assert(AddRec->getNumOperands() == 3 && "This is not a quadratic chrec!");
2556   SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(0));
2557   SCEVConstant *MC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1));
2558   SCEVConstant *NC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(2));
2559
2560   // We currently can only solve this if the coefficients are constants.
2561   if (!LC || !MC || !NC) {
2562     SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2563     return std::make_pair(CNC, CNC);
2564   }
2565
2566   uint32_t BitWidth = LC->getValue()->getValue().getBitWidth();
2567   const APInt &L = LC->getValue()->getValue();
2568   const APInt &M = MC->getValue()->getValue();
2569   const APInt &N = NC->getValue()->getValue();
2570   APInt Two(BitWidth, 2);
2571   APInt Four(BitWidth, 4);
2572
2573   { 
2574     using namespace APIntOps;
2575     const APInt& C = L;
2576     // Convert from chrec coefficients to polynomial coefficients AX^2+BX+C
2577     // The B coefficient is M-N/2
2578     APInt B(M);
2579     B -= sdiv(N,Two);
2580
2581     // The A coefficient is N/2
2582     APInt A(N.sdiv(Two));
2583
2584     // Compute the B^2-4ac term.
2585     APInt SqrtTerm(B);
2586     SqrtTerm *= B;
2587     SqrtTerm -= Four * (A * C);
2588
2589     // Compute sqrt(B^2-4ac). This is guaranteed to be the nearest
2590     // integer value or else APInt::sqrt() will assert.
2591     APInt SqrtVal(SqrtTerm.sqrt());
2592
2593     // Compute the two solutions for the quadratic formula. 
2594     // The divisions must be performed as signed divisions.
2595     APInt NegB(-B);
2596     APInt TwoA( A << 1 );
2597     if (TwoA.isMinValue()) {
2598       SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2599       return std::make_pair(CNC, CNC);
2600     }
2601
2602     ConstantInt *Solution1 = ConstantInt::get((NegB + SqrtVal).sdiv(TwoA));
2603     ConstantInt *Solution2 = ConstantInt::get((NegB - SqrtVal).sdiv(TwoA));
2604
2605     return std::make_pair(SE.getConstant(Solution1), 
2606                           SE.getConstant(Solution2));
2607     } // end APIntOps namespace
2608 }
2609
2610 /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the specified
2611 /// value to zero will execute.  If not computable, return UnknownValue
2612 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2613   // If the value is a constant
2614   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2615     // If the value is already zero, the branch will execute zero times.
2616     if (C->getValue()->isZero()) return C;
2617     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2618   }
2619
2620   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
2621   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2622     return UnknownValue;
2623
2624   if (AddRec->isAffine()) {
2625     // If this is an affine expression, the execution count of this branch is
2626     // the minimum unsigned root of the following equation:
2627     //
2628     //     Start + Step*N = 0 (mod 2^BW)
2629     //
2630     // equivalent to:
2631     //
2632     //             Step*N = -Start (mod 2^BW)
2633     //
2634     // where BW is the common bit width of Start and Step.
2635
2636     // Get the initial value for the loop.
2637     SCEVHandle Start = getSCEVAtScope(AddRec->getStart(), L->getParentLoop());
2638     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Start)) return UnknownValue;
2639
2640     SCEVHandle Step = getSCEVAtScope(AddRec->getOperand(1), L->getParentLoop());
2641
2642     if (SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Step)) {
2643       // For now we handle only constant steps.
2644
2645       // First, handle unitary steps.
2646       if (StepC->getValue()->equalsInt(1))      // 1*N = -Start (mod 2^BW), so:
2647         return SE.getNegativeSCEV(Start);       //   N = -Start (as unsigned)
2648       if (StepC->getValue()->isAllOnesValue())  // -1*N = -Start (mod 2^BW), so:
2649         return Start;                           //    N = Start (as unsigned)
2650
2651       // Then, try to solve the above equation provided that Start is constant.
2652       if (SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start))
2653         return SolveLinEquationWithOverflow(StepC->getValue()->getValue(),
2654                                             -StartC->getValue()->getValue(),SE);
2655     }
2656   } else if (AddRec->isQuadratic() && AddRec->getType()->isInteger()) {
2657     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of
2658     // the quadratic equation to solve it.
2659     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots = SolveQuadraticEquation(AddRec, SE);
2660     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2661     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2662     if (R1) {
2663 #if 0
2664       cerr << "HFTZ: " << *V << " - sol#1: " << *R1
2665            << "  sol#2: " << *R2 << "\n";
2666 #endif
2667       // Pick the smallest positive root value.
2668       if (ConstantInt *CB =
2669           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2670                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2671         if (CB->getZExtValue() == false)
2672           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2673
2674         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
2675         // value at this index.  When solving for "X*X != 5", for example, we
2676         // should not accept a root of 2.
2677         SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(R1, SE);
2678         if (Val->isZero())
2679           return R1;  // We found a quadratic root!
2680       }
2681     }
2682   }
2683
2684   return UnknownValue;
2685 }
2686
2687 /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
2688 /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
2689 /// UnknownValue
2690 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2691   // Loops that look like: while (X == 0) are very strange indeed.  We don't
2692   // handle them yet except for the trivial case.  This could be expanded in the
2693   // future as needed.
2694
2695   // If the value is a constant, check to see if it is known to be non-zero
2696   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
2697   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2698     if (!C->getValue()->isNullValue())
2699       return SE.getIntegerSCEV(0, C->getType());
2700     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2701   }
2702
2703   // We could implement others, but I really doubt anyone writes loops like
2704   // this, and if they did, they would already be constant folded.
2705   return UnknownValue;
2706 }
2707
2708 /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
2709 /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
2710 /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
2711 /// found.
2712 ///
2713 BasicBlock *
2714 ScalarEvolutionsImpl::getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB) {
2715   // If the block has a unique predecessor, the predecessor must have
2716   // no other successors from which BB is reachable.
2717   if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor())
2718     return Pred;
2719
2720   // A loop's header is defined to be a block that dominates the loop.
2721   // If the loop has a preheader, it must be a block that has exactly
2722   // one successor that can reach BB. This is slightly more strict
2723   // than necessary, but works if critical edges are split.
2724   if (Loop *L = LI.getLoopFor(BB))
2725     return L->getLoopPreheader();
2726
2727   return 0;
2728 }
2729
2730 /// isLoopGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected by
2731 /// a conditional between LHS and RHS.
2732 bool ScalarEvolutionsImpl::isLoopGuardedByCond(const Loop *L,
2733                                                ICmpInst::Predicate Pred,
2734                                                SCEV *LHS, SCEV *RHS) {
2735   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
2736   BasicBlock *PreheaderDest = L->getHeader();
2737
2738   // Starting at the preheader, climb up the predecessor chain, as long as
2739   // there are predecessors that can be found that have unique successors
2740   // leading to the original header.
2741   for (; Preheader;
2742        PreheaderDest = Preheader,
2743        Preheader = getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(Preheader)) {
2744
2745     BranchInst *LoopEntryPredicate =
2746       dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
2747     if (!LoopEntryPredicate ||
2748         LoopEntryPredicate->isUnconditional())
2749       continue;
2750
2751     ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(LoopEntryPredicate->getCondition());
2752     if (!ICI) continue;
2753
2754     // Now that we found a conditional branch that dominates the loop, check to
2755     // see if it is the comparison we are looking for.
2756     Value *PreCondLHS = ICI->getOperand(0);
2757     Value *PreCondRHS = ICI->getOperand(1);
2758     ICmpInst::Predicate Cond;
2759     if (LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) == PreheaderDest)
2760       Cond = ICI->getPredicate();
2761     else
2762       Cond = ICI->getInversePredicate();
2763
2764     if (Cond == Pred)
2765       ; // An exact match.
2766     else if (!ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond) && Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2767       ; // The actual condition is beyond sufficient.
2768     else
2769       // Check a few special cases.
2770       switch (Cond) {
2771       case ICmpInst::ICMP_UGT:
2772         if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT) {
2773           std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2774           Cond = ICmpInst::ICMP_ULT;
2775           break;
2776         }
2777         continue;
2778       case ICmpInst::ICMP_SGT:
2779         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT) {
2780           std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2781           Cond = ICmpInst::ICMP_SLT;
2782           break;
2783         }
2784         continue;
2785       case ICmpInst::ICMP_NE:
2786         // Expressions like (x >u 0) are often canonicalized to (x != 0),
2787         // so check for this case by checking if the NE is comparing against
2788         // a minimum or maximum constant.
2789         if (!ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2790           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(PreCondRHS)) {
2791             const APInt &A = CI->getValue();
2792             switch (Pred) {
2793             case ICmpInst::ICMP_SLT:
2794               if (A.isMaxSignedValue()) break;
2795               continue;
2796             case ICmpInst::ICMP_SGT:
2797               if (A.isMinSignedValue()) break;
2798               continue;
2799             case ICmpInst::ICMP_ULT:
2800               if (A.isMaxValue()) break;
2801               continue;
2802             case ICmpInst::ICMP_UGT:
2803               if (A.isMinValue()) break;
2804               continue;
2805             default:
2806               continue;
2807             }
2808             Cond = ICmpInst::ICMP_NE;
2809             // NE is symmetric but the original comparison may not be. Swap
2810             // the operands if necessary so that they match below.
2811             if (isa<SCEVConstant>(LHS))
2812               std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2813             break;
2814           }
2815         continue;
2816       default:
2817         // We weren't able to reconcile the condition.
2818         continue;
2819       }
2820
2821     if (!PreCondLHS->getType()->isInteger()) continue;
2822
2823     SCEVHandle PreCondLHSSCEV = getSCEV(PreCondLHS);
2824     SCEVHandle PreCondRHSSCEV = getSCEV(PreCondRHS);
2825     if ((LHS == PreCondLHSSCEV && RHS == PreCondRHSSCEV) ||
2826         (LHS == SE.getNotSCEV(PreCondRHSSCEV) &&
2827          RHS == SE.getNotSCEV(PreCondLHSSCEV)))
2828       return true;
2829   }
2830
2831   return false;
2832 }
2833
2834 /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
2835 /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
2836 /// UnknownValue.
2837 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2838 HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L, bool isSigned) {
2839   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
2840   if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return UnknownValue;
2841
2842   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
2843   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2844     return UnknownValue;
2845
2846   if (AddRec->isAffine()) {
2847     // FORNOW: We only support unit strides.
2848     SCEVHandle One = SE.getIntegerSCEV(1, RHS->getType());
2849     if (AddRec->getOperand(1) != One)
2850       return UnknownValue;
2851
2852     // We know the LHS is of the form {n,+,1} and the RHS is some loop-invariant
2853     // m.  So, we count the number of iterations in which {n,+,1} < m is true.
2854     // Note that we cannot simply return max(m-n,0) because it's not safe to
2855     // treat m-n as signed nor unsigned due to overflow possibility.
2856
2857     // First, we get the value of the LHS in the first iteration: n
2858     SCEVHandle Start = AddRec->getOperand(0);
2859
2860     if (isLoopGuardedByCond(L,
2861                             isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
2862                             SE.getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0), One), RHS)) {
2863       // Since we know that the condition is true in order to enter the loop,
2864       // we know that it will run exactly m-n times.
2865       return SE.getMinusSCEV(RHS, Start);
2866     } else {
2867       // Then, we get the value of the LHS in the first iteration in which the
2868       // above condition doesn't hold.  This equals to max(m,n).
2869       SCEVHandle End = isSigned ? SE.getSMaxExpr(RHS, Start)
2870                                 : SE.getUMaxExpr(RHS, Start);
2871
2872       // Finally, we subtract these two values to get the number of times the
2873       // backedge is executed: max(m,n)-n.
2874       return SE.getMinusSCEV(End, Start);
2875     }
2876   }
2877
2878   return UnknownValue;
2879 }
2880
2881 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
2882 /// produce values in the specified constant range.  Another way of looking at
2883 /// this is that it returns the first iteration number where the value is not in
2884 /// the condition, thus computing the exit count. If the iteration count can't
2885 /// be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is returned.
2886 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
2887                                                    ScalarEvolution &SE) const {
2888   if (Range.isFullSet())  // Infinite loop.
2889     return new SCEVCouldNotCompute();
2890
2891   // If the start is a non-zero constant, shift the range to simplify things.
2892   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
2893     if (!SC->getValue()->isZero()) {
2894       std::vector<SCEVHandle> Operands(op_begin(), op_end());
2895       Operands[0] = SE.getIntegerSCEV(0, SC->getType());
2896       SCEVHandle Shifted = SE.getAddRecExpr(Operands, getLoop());
2897       if (SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Shifted))
2898         return ShiftedAddRec->getNumIterationsInRange(
2899                            Range.subtract(SC->getValue()->getValue()), SE);
2900       // This is strange and shouldn't happen.
2901       return new SCEVCouldNotCompute();
2902     }
2903
2904   // The only time we can solve this is when we have all constant indices.
2905   // Otherwise, we cannot determine the overflow conditions.
2906   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
2907     if (!isa<SCEVConstant>(getOperand(i)))
2908       return new SCEVCouldNotCompute();
2909
2910
2911   // Okay at this point we know that all elements of the chrec are constants and
2912   // that the start element is zero.
2913
2914   // First check to see if the range contains zero.  If not, the first
2915   // iteration exits.
2916   if (!Range.contains(APInt(getBitWidth(),0))) 
2917     return SE.getConstant(ConstantInt::get(getType(),0));
2918
2919   if (isAffine()) {
2920     // If this is an affine expression then we have this situation:
2921     //   Solve {0,+,A} in Range  ===  Ax in Range
2922
2923     // We know that zero is in the range.  If A is positive then we know that
2924     // the upper value of the range must be the first possible exit value.
2925     // If A is negative then the lower of the range is the last possible loop
2926     // value.  Also note that we already checked for a full range.
2927     APInt One(getBitWidth(),1);
2928     APInt A     = cast<SCEVConstant>(getOperand(1))->getValue()->getValue();
2929     APInt End = A.sge(One) ? (Range.getUpper() - One) : Range.getLower();
2930
2931     // The exit value should be (End+A)/A.
2932     APInt ExitVal = (End + A).udiv(A);
2933     ConstantInt *ExitValue = ConstantInt::get(ExitVal);
2934
2935     // Evaluate at the exit value.  If we really did fall out of the valid
2936     // range, then we computed our trip count, otherwise wrap around or other
2937     // things must have happened.
2938     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, ExitValue, SE);
2939     if (Range.contains(Val->getValue()))
2940       return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2941
2942     // Ensure that the previous value is in the range.  This is a sanity check.
2943     assert(Range.contains(
2944            EvaluateConstantChrecAtConstant(this, 
2945            ConstantInt::get(ExitVal - One), SE)->getValue()) &&
2946            "Linear scev computation is off in a bad way!");
2947     return SE.getConstant(ExitValue);
2948   } else if (isQuadratic()) {
2949     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of the
2950     // quadratic equation to solve it.  To do this, we must frame our problem in
2951     // terms of figuring out when zero is crossed, instead of when
2952     // Range.getUpper() is crossed.
2953     std::vector<SCEVHandle> NewOps(op_begin(), op_end());
2954     NewOps[0] = SE.getNegativeSCEV(SE.getConstant(Range.getUpper()));
2955     SCEVHandle NewAddRec = SE.getAddRecExpr(NewOps, getLoop());
2956
2957     // Next, solve the constructed addrec
2958     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots =
2959       SolveQuadraticEquation(cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec), SE);
2960     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2961     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2962     if (R1) {
2963       // Pick the smallest positive root value.
2964       if (ConstantInt *CB =
2965           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2966                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2967         if (CB->getZExtValue() == false)
2968           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2969
2970         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
2971         // not be in the range, but the previous one should be.  When solving
2972         // for "X*X < 5", for example, we should not return a root of 2.
2973         ConstantInt *R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
2974                                                              R1->getValue(),
2975                                                              SE);
2976         if (Range.contains(R1Val->getValue())) {
2977           // The next iteration must be out of the range...
2978           ConstantInt *NextVal = ConstantInt::get(R1->getValue()->getValue()+1);
2979
2980           R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
2981           if (!Range.contains(R1Val->getValue()))
2982             return SE.getConstant(NextVal);
2983           return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2984         }
2985
2986         // If R1 was not in the range, then it is a good return value.  Make
2987         // sure that R1-1 WAS in the range though, just in case.
2988         ConstantInt *NextVal = ConstantInt::get(R1->getValue()->getValue()-1);
2989         R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
2990         if (Range.contains(R1Val->getValue()))
2991           return R1;
2992         return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2993       }
2994     }
2995   }
2996
2997   return new SCEVCouldNotCompute();
2998 }
2999
3000
3001
3002 //===----------------------------------------------------------------------===//
3003 //                   ScalarEvolution Class Implementation
3004 //===----------------------------------------------------------------------===//
3005
3006 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
3007   Impl = new ScalarEvolutionsImpl(*this, F, getAnalysis<LoopInfo>());
3008   return false;
3009 }
3010
3011 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
3012   delete (ScalarEvolutionsImpl*)Impl;
3013   Impl = 0;
3014 }
3015
3016 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3017   AU.setPreservesAll();
3018   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
3019 }
3020
3021 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) const {
3022   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEV(V);
3023 }
3024
3025 /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
3026 /// computed.
3027 bool ScalarEvolution::hasSCEV(Value *V) const {
3028   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->hasSCEV(V);
3029 }
3030
3031
3032 /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
3033 /// the specified value.
3034 void ScalarEvolution::setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
3035   ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->setSCEV(V, H);
3036 }
3037
3038
3039 bool ScalarEvolution::isLoopGuardedByCond(const Loop *L,
3040                                           ICmpInst::Predicate Pred,
3041                                           SCEV *LHS, SCEV *RHS) {
3042   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->isLoopGuardedByCond(L, Pred,
3043                                                             LHS, RHS);
3044 }
3045
3046 SCEVHandle ScalarEvolution::getIterationCount(const Loop *L) const {
3047   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getIterationCount(L);
3048 }
3049
3050 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L) const {
3051   return !isa<SCEVCouldNotCompute>(getIterationCount(L));
3052 }
3053
3054 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) const {
3055   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEVAtScope(getSCEV(V), L);
3056 }
3057
3058 void ScalarEvolution::deleteValueFromRecords(Value *V) const {
3059   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->deleteValueFromRecords(V);
3060 }
3061
3062 static void PrintLoopInfo(std::ostream &OS, const ScalarEvolution *SE,
3063                           const Loop *L) {
3064   // Print all inner loops first
3065   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
3066     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
3067
3068   OS << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
3069
3070   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
3071   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
3072   if (ExitBlocks.size() != 1)
3073     OS << "<multiple exits> ";
3074
3075   if (SE->hasLoopInvariantIterationCount(L)) {
3076     OS << *SE->getIterationCount(L) << " iterations! ";
3077   } else {
3078     OS << "Unpredictable iteration count. ";
3079   }
3080
3081   OS << "\n";
3082 }
3083
3084 void ScalarEvolution::print(std::ostream &OS, const Module* ) const {
3085   Function &F = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->F;
3086   LoopInfo &LI = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->LI;
3087
3088   OS << "Classifying expressions for: " << F.getName() << "\n";
3089   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
3090     if (I->getType()->isInteger()) {
3091       OS << *I;
3092       OS << "  -->  ";
3093       SCEVHandle SV = getSCEV(&*I);
3094       SV->print(OS);
3095       OS << "\t\t";
3096
3097       if (const Loop *L = LI.getLoopFor((*I).getParent())) {
3098         OS << "Exits: ";
3099         SCEVHandle ExitValue = getSCEVAtScope(&*I, L->getParentLoop());
3100         if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ExitValue)) {
3101           OS << "<<Unknown>>";
3102         } else {
3103           OS << *ExitValue;
3104         }
3105       }
3106
3107
3108       OS << "\n";
3109     }
3110
3111   OS << "Determining loop execution counts for: " << F.getName() << "\n";
3112   for (LoopInfo::iterator I = LI.begin(), E = LI.end(); I != E; ++I)
3113     PrintLoopInfo(OS, this, *I);
3114 }