8ce812cc06619fcb39569f93f6012a0da8548637
[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. We only create one SCEV of a particular shape, so
18 // pointer-comparisons for equality are legal.
19 //
20 // One important aspect of the SCEV objects is that they are never cyclic, even
21 // if there is a cycle in the dataflow for an expression (ie, a PHI node).  If
22 // the PHI node is one of the idioms that we can represent (e.g., a polynomial
23 // recurrence) then we represent it directly as a recurrence node, otherwise we
24 // represent it as a SCEVUnknown node.
25 //
26 // In addition to being able to represent expressions of various types, we also
27 // have folders that are used to build the *canonical* representation for a
28 // particular expression.  These folders are capable of using a variety of
29 // rewrite rules to simplify the expressions.
30 //
31 // Once the folders are defined, we can implement the more interesting
32 // higher-level code, such as the code that recognizes PHI nodes of various
33 // types, computes the execution count of a loop, etc.
34 //
35 // TODO: We should use these routines and value representations to implement
36 // dependence analysis!
37 //
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39 //
40 // There are several good references for the techniques used in this analysis.
41 //
42 //  Chains of recurrences -- a method to expedite the evaluation
43 //  of closed-form functions
44 //  Olaf Bachmann, Paul S. Wang, Eugene V. Zima
45 //
46 //  On computational properties of chains of recurrences
47 //  Eugene V. Zima
48 //
49 //  Symbolic Evaluation of Chains of Recurrences for Loop Optimization
50 //  Robert A. van Engelen
51 //
52 //  Efficient Symbolic Analysis for Optimizing Compilers
53 //  Robert A. van Engelen
54 //
55 //  Using the chains of recurrences algebra for data dependence testing and
56 //  induction variable substitution
57 //  MS Thesis, Johnie Birch
58 //
59 //===----------------------------------------------------------------------===//
60
61 #define DEBUG_TYPE "scalar-evolution"
62 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
63 #include "llvm/Constants.h"
64 #include "llvm/DerivedTypes.h"
65 #include "llvm/GlobalVariable.h"
66 #include "llvm/Instructions.h"
67 #include "llvm/LLVMContext.h"
68 #include "llvm/Operator.h"
69 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
70 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
71 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
72 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
73 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
74 #include "llvm/Target/TargetData.h"
75 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
76 #include "llvm/Support/Compiler.h"
77 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
78 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
79 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
80 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
81 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
82 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
83 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
84 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
85 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
86 #include <algorithm>
87 using namespace llvm;
88
89 STATISTIC(NumArrayLenItCounts,
90           "Number of trip counts computed with array length");
91 STATISTIC(NumTripCountsComputed,
92           "Number of loops with predictable loop counts");
93 STATISTIC(NumTripCountsNotComputed,
94           "Number of loops without predictable loop counts");
95 STATISTIC(NumBruteForceTripCountsComputed,
96           "Number of loops with trip counts computed by force");
97
98 static cl::opt<unsigned>
99 MaxBruteForceIterations("scalar-evolution-max-iterations", cl::ReallyHidden,
100                         cl::desc("Maximum number of iterations SCEV will "
101                                  "symbolically execute a constant "
102                                  "derived loop"),
103                         cl::init(100));
104
105 static RegisterPass<ScalarEvolution>
106 R("scalar-evolution", "Scalar Evolution Analysis", false, true);
107 char ScalarEvolution::ID = 0;
108
109 //===----------------------------------------------------------------------===//
110 //                           SCEV class definitions
111 //===----------------------------------------------------------------------===//
112
113 //===----------------------------------------------------------------------===//
114 // Implementation of the SCEV class.
115 //
116
117 SCEV::~SCEV() {}
118
119 void SCEV::dump() const {
120   print(errs());
121   errs() << '\n';
122 }
123
124 void SCEV::print(std::ostream &o) const {
125   raw_os_ostream OS(o);
126   print(OS);
127 }
128
129 bool SCEV::isZero() const {
130   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
131     return SC->getValue()->isZero();
132   return false;
133 }
134
135 bool SCEV::isOne() const {
136   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
137     return SC->getValue()->isOne();
138   return false;
139 }
140
141 bool SCEV::isAllOnesValue() const {
142   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(this))
143     return SC->getValue()->isAllOnesValue();
144   return false;
145 }
146
147 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() :
148   SCEV(FoldingSetNodeID(), scCouldNotCompute) {}
149
150 bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
151   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
152   return false;
153 }
154
155 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
156   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
157   return 0;
158 }
159
160 bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
161   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
162   return false;
163 }
164
165 bool SCEVCouldNotCompute::hasOperand(const SCEV *) const {
166   llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
167   return false;
168 }
169
170 void SCEVCouldNotCompute::print(raw_ostream &OS) const {
171   OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
172 }
173
174 bool SCEVCouldNotCompute::classof(const SCEV *S) {
175   return S->getSCEVType() == scCouldNotCompute;
176 }
177
178 const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(ConstantInt *V) {
179   FoldingSetNodeID ID;
180   ID.AddInteger(scConstant);
181   ID.AddPointer(V);
182   void *IP = 0;
183   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
184   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVConstant>();
185   new (S) SCEVConstant(ID, V);
186   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
187   return S;
188 }
189
190 const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(const APInt& Val) {
191   return getConstant(ConstantInt::get(getContext(), Val));
192 }
193
194 const SCEV *
195 ScalarEvolution::getConstant(const Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned) {
196   return getConstant(
197     ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Ty), V, isSigned));
198 }
199
200 const Type *SCEVConstant::getType() const { return V->getType(); }
201
202 void SCEVConstant::print(raw_ostream &OS) const {
203   WriteAsOperand(OS, V, false);
204 }
205
206 SCEVCastExpr::SCEVCastExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
207                            unsigned SCEVTy, const SCEV *op, const Type *ty)
208   : SCEV(ID, SCEVTy), Op(op), Ty(ty) {}
209
210 bool SCEVCastExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
211   return Op->dominates(BB, DT);
212 }
213
214 SCEVTruncateExpr::SCEVTruncateExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
215                                    const SCEV *op, const Type *ty)
216   : SCEVCastExpr(ID, scTruncate, op, ty) {
217   assert((Op->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(Op->getType())) &&
218          (Ty->isInteger() || isa<PointerType>(Ty)) &&
219          "Cannot truncate non-integer value!");
220 }
221
222 void SCEVTruncateExpr::print(raw_ostream &OS) const {
223   OS << "(trunc " << *Op->getType() << " " << *Op << " to " << *Ty << ")";
224 }
225
226 SCEVZeroExtendExpr::SCEVZeroExtendExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
227                                        const SCEV *op, const Type *ty)
228   : SCEVCastExpr(ID, scZeroExtend, op, ty) {
229   assert((Op->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(Op->getType())) &&
230          (Ty->isInteger() || isa<PointerType>(Ty)) &&
231          "Cannot zero extend non-integer value!");
232 }
233
234 void SCEVZeroExtendExpr::print(raw_ostream &OS) const {
235   OS << "(zext " << *Op->getType() << " " << *Op << " to " << *Ty << ")";
236 }
237
238 SCEVSignExtendExpr::SCEVSignExtendExpr(const FoldingSetNodeID &ID,
239                                        const SCEV *op, const Type *ty)
240   : SCEVCastExpr(ID, scSignExtend, op, ty) {
241   assert((Op->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(Op->getType())) &&
242          (Ty->isInteger() || isa<PointerType>(Ty)) &&
243          "Cannot sign extend non-integer value!");
244 }
245
246 void SCEVSignExtendExpr::print(raw_ostream &OS) const {
247   OS << "(sext " << *Op->getType() << " " << *Op << " to " << *Ty << ")";
248 }
249
250 void SCEVCommutativeExpr::print(raw_ostream &OS) const {
251   assert(Operands.size() > 1 && "This plus expr shouldn't exist!");
252   const char *OpStr = getOperationStr();
253   OS << "(" << *Operands[0];
254   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
255     OS << OpStr << *Operands[i];
256   OS << ")";
257 }
258
259 bool SCEVNAryExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
260   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
261     if (!getOperand(i)->dominates(BB, DT))
262       return false;
263   }
264   return true;
265 }
266
267 bool SCEVUDivExpr::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
268   return LHS->dominates(BB, DT) && RHS->dominates(BB, DT);
269 }
270
271 void SCEVUDivExpr::print(raw_ostream &OS) const {
272   OS << "(" << *LHS << " /u " << *RHS << ")";
273 }
274
275 const Type *SCEVUDivExpr::getType() const {
276   // In most cases the types of LHS and RHS will be the same, but in some
277   // crazy cases one or the other may be a pointer. ScalarEvolution doesn't
278   // depend on the type for correctness, but handling types carefully can
279   // avoid extra casts in the SCEVExpander. The LHS is more likely to be
280   // a pointer type than the RHS, so use the RHS' type here.
281   return RHS->getType();
282 }
283
284 bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
285   // Add recurrences are never invariant in the function-body (null loop).
286   if (!QueryLoop)
287     return false;
288
289   // This recurrence is variant w.r.t. QueryLoop if QueryLoop contains L.
290   if (QueryLoop->contains(L->getHeader()))
291     return false;
292
293   // This recurrence is variant w.r.t. QueryLoop if any of its operands
294   // are variant.
295   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
296     if (!getOperand(i)->isLoopInvariant(QueryLoop))
297       return false;
298
299   // Otherwise it's loop-invariant.
300   return true;
301 }
302
303 void SCEVAddRecExpr::print(raw_ostream &OS) const {
304   OS << "{" << *Operands[0];
305   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
306     OS << ",+," << *Operands[i];
307   OS << "}<" << L->getHeader()->getName() + ">";
308 }
309
310 bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
311   // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
312   // invariant if they are not contained in the specified loop.
313   // Instructions are never considered invariant in the function body
314   // (null loop) because they are defined within the "loop".
315   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
316     return L && !L->contains(I->getParent());
317   return true;
318 }
319
320 bool SCEVUnknown::dominates(BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) const {
321   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(getValue()))
322     return DT->dominates(I->getParent(), BB);
323   return true;
324 }
325
326 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
327   return V->getType();
328 }
329
330 void SCEVUnknown::print(raw_ostream &OS) const {
331   WriteAsOperand(OS, V, false);
332 }
333
334 //===----------------------------------------------------------------------===//
335 //                               SCEV Utilities
336 //===----------------------------------------------------------------------===//
337
338 namespace {
339   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
340   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
341   /// expressions.
342   class VISIBILITY_HIDDEN SCEVComplexityCompare {
343     LoopInfo *LI;
344   public:
345     explicit SCEVComplexityCompare(LoopInfo *li) : LI(li) {}
346
347     bool operator()(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) const {
348       // Primarily, sort the SCEVs by their getSCEVType().
349       if (LHS->getSCEVType() != RHS->getSCEVType())
350         return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
351
352       // Aside from the getSCEVType() ordering, the particular ordering
353       // isn't very important except that it's beneficial to be consistent,
354       // so that (a + b) and (b + a) don't end up as different expressions.
355
356       // Sort SCEVUnknown values with some loose heuristics. TODO: This is
357       // not as complete as it could be.
358       if (const SCEVUnknown *LU = dyn_cast<SCEVUnknown>(LHS)) {
359         const SCEVUnknown *RU = cast<SCEVUnknown>(RHS);
360
361         // Order pointer values after integer values. This helps SCEVExpander
362         // form GEPs.
363         if (isa<PointerType>(LU->getType()) && !isa<PointerType>(RU->getType()))
364           return false;
365         if (isa<PointerType>(RU->getType()) && !isa<PointerType>(LU->getType()))
366           return true;
367
368         // Compare getValueID values.
369         if (LU->getValue()->getValueID() != RU->getValue()->getValueID())
370           return LU->getValue()->getValueID() < RU->getValue()->getValueID();
371
372         // Sort arguments by their position.
373         if (const Argument *LA = dyn_cast<Argument>(LU->getValue())) {
374           const Argument *RA = cast<Argument>(RU->getValue());
375           return LA->getArgNo() < RA->getArgNo();
376         }
377
378         // For instructions, compare their loop depth, and their opcode.
379         // This is pretty loose.
380         if (Instruction *LV = dyn_cast<Instruction>(LU->getValue())) {
381           Instruction *RV = cast<Instruction>(RU->getValue());
382
383           // Compare loop depths.
384           if (LI->getLoopDepth(LV->getParent()) !=
385               LI->getLoopDepth(RV->getParent()))
386             return LI->getLoopDepth(LV->getParent()) <
387                    LI->getLoopDepth(RV->getParent());
388
389           // Compare opcodes.
390           if (LV->getOpcode() != RV->getOpcode())
391             return LV->getOpcode() < RV->getOpcode();
392
393           // Compare the number of operands.
394           if (LV->getNumOperands() != RV->getNumOperands())
395             return LV->getNumOperands() < RV->getNumOperands();
396         }
397
398         return false;
399       }
400
401       // Compare constant values.
402       if (const SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
403         const SCEVConstant *RC = cast<SCEVConstant>(RHS);
404         if (LC->getValue()->getBitWidth() != RC->getValue()->getBitWidth())
405           return LC->getValue()->getBitWidth() < RC->getValue()->getBitWidth();
406         return LC->getValue()->getValue().ult(RC->getValue()->getValue());
407       }
408
409       // Compare addrec loop depths.
410       if (const SCEVAddRecExpr *LA = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
411         const SCEVAddRecExpr *RA = cast<SCEVAddRecExpr>(RHS);
412         if (LA->getLoop()->getLoopDepth() != RA->getLoop()->getLoopDepth())
413           return LA->getLoop()->getLoopDepth() < RA->getLoop()->getLoopDepth();
414       }
415
416       // Lexicographically compare n-ary expressions.
417       if (const SCEVNAryExpr *LC = dyn_cast<SCEVNAryExpr>(LHS)) {
418         const SCEVNAryExpr *RC = cast<SCEVNAryExpr>(RHS);
419         for (unsigned i = 0, e = LC->getNumOperands(); i != e; ++i) {
420           if (i >= RC->getNumOperands())
421             return false;
422           if (operator()(LC->getOperand(i), RC->getOperand(i)))
423             return true;
424           if (operator()(RC->getOperand(i), LC->getOperand(i)))
425             return false;
426         }
427         return LC->getNumOperands() < RC->getNumOperands();
428       }
429
430       // Lexicographically compare udiv expressions.
431       if (const SCEVUDivExpr *LC = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(LHS)) {
432         const SCEVUDivExpr *RC = cast<SCEVUDivExpr>(RHS);
433         if (operator()(LC->getLHS(), RC->getLHS()))
434           return true;
435         if (operator()(RC->getLHS(), LC->getLHS()))
436           return false;
437         if (operator()(LC->getRHS(), RC->getRHS()))
438           return true;
439         if (operator()(RC->getRHS(), LC->getRHS()))
440           return false;
441         return false;
442       }
443
444       // Compare cast expressions by operand.
445       if (const SCEVCastExpr *LC = dyn_cast<SCEVCastExpr>(LHS)) {
446         const SCEVCastExpr *RC = cast<SCEVCastExpr>(RHS);
447         return operator()(LC->getOperand(), RC->getOperand());
448       }
449
450       llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
451       return false;
452     }
453   };
454 }
455
456 /// GroupByComplexity - Given a list of SCEV objects, order them by their
457 /// complexity, and group objects of the same complexity together by value.
458 /// When this routine is finished, we know that any duplicates in the vector are
459 /// consecutive and that complexity is monotonically increasing.
460 ///
461 /// Note that we go take special precautions to ensure that we get determinstic
462 /// results from this routine.  In other words, we don't want the results of
463 /// this to depend on where the addresses of various SCEV objects happened to
464 /// land in memory.
465 ///
466 static void GroupByComplexity(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
467                               LoopInfo *LI) {
468   if (Ops.size() < 2) return;  // Noop
469   if (Ops.size() == 2) {
470     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
471     // Special case it.
472     if (SCEVComplexityCompare(LI)(Ops[1], Ops[0]))
473       std::swap(Ops[0], Ops[1]);
474     return;
475   }
476
477   // Do the rough sort by complexity.
478   std::stable_sort(Ops.begin(), Ops.end(), SCEVComplexityCompare(LI));
479
480   // Now that we are sorted by complexity, group elements of the same
481   // complexity.  Note that this is, at worst, N^2, but the vector is likely to
482   // be extremely short in practice.  Note that we take this approach because we
483   // do not want to depend on the addresses of the objects we are grouping.
484   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-2; ++i) {
485     const SCEV *S = Ops[i];
486     unsigned Complexity = S->getSCEVType();
487
488     // If there are any objects of the same complexity and same value as this
489     // one, group them.
490     for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j]->getSCEVType() == Complexity; ++j) {
491       if (Ops[j] == S) { // Found a duplicate.
492         // Move it to immediately after i'th element.
493         std::swap(Ops[i+1], Ops[j]);
494         ++i;   // no need to rescan it.
495         if (i == e-2) return;  // Done!
496       }
497     }
498   }
499 }
500
501
502
503 //===----------------------------------------------------------------------===//
504 //                      Simple SCEV method implementations
505 //===----------------------------------------------------------------------===//
506
507 /// BinomialCoefficient - Compute BC(It, K).  The result has width W.
508 /// Assume, K > 0.
509 static const SCEV *BinomialCoefficient(const SCEV *It, unsigned K,
510                                        ScalarEvolution &SE,
511                                        const Type* ResultTy) {
512   // Handle the simplest case efficiently.
513   if (K == 1)
514     return SE.getTruncateOrZeroExtend(It, ResultTy);
515
516   // We are using the following formula for BC(It, K):
517   //
518   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / K!
519   //
520   // Suppose, W is the bitwidth of the return value.  We must be prepared for
521   // overflow.  Hence, we must assure that the result of our computation is
522   // equal to the accurate one modulo 2^W.  Unfortunately, division isn't
523   // safe in modular arithmetic.
524   //
525   // However, this code doesn't use exactly that formula; the formula it uses
526   // is something like the following, where T is the number of factors of 2 in
527   // K! (i.e. trailing zeros in the binary representation of K!), and ^ is
528   // exponentiation:
529   //
530   //   BC(It, K) = (It * (It - 1) * ... * (It - K + 1)) / 2^T / (K! / 2^T)
531   //
532   // This formula is trivially equivalent to the previous formula.  However,
533   // this formula can be implemented much more efficiently.  The trick is that
534   // K! / 2^T is odd, and exact division by an odd number *is* safe in modular
535   // arithmetic.  To do exact division in modular arithmetic, all we have
536   // to do is multiply by the inverse.  Therefore, this step can be done at
537   // width W.
538   //
539   // The next issue is how to safely do the division by 2^T.  The way this
540   // is done is by doing the multiplication step at a width of at least W + T
541   // bits.  This way, the bottom W+T bits of the product are accurate. Then,
542   // when we perform the division by 2^T (which is equivalent to a right shift
543   // by T), the bottom W bits are accurate.  Extra bits are okay; they'll get
544   // truncated out after the division by 2^T.
545   //
546   // In comparison to just directly using the first formula, this technique
547   // is much more efficient; using the first formula requires W * K bits,
548   // but this formula less than W + K bits. Also, the first formula requires
549   // a division step, whereas this formula only requires multiplies and shifts.
550   //
551   // It doesn't matter whether the subtraction step is done in the calculation
552   // width or the input iteration count's width; if the subtraction overflows,
553   // the result must be zero anyway.  We prefer here to do it in the width of
554   // the induction variable because it helps a lot for certain cases; CodeGen
555   // isn't smart enough to ignore the overflow, which leads to much less
556   // efficient code if the width of the subtraction is wider than the native
557   // register width.
558   //
559   // (It's possible to not widen at all by pulling out factors of 2 before
560   // the multiplication; for example, K=2 can be calculated as
561   // It/2*(It+(It*INT_MIN/INT_MIN)+-1). However, it requires
562   // extra arithmetic, so it's not an obvious win, and it gets
563   // much more complicated for K > 3.)
564
565   // Protection from insane SCEVs; this bound is conservative,
566   // but it probably doesn't matter.
567   if (K > 1000)
568     return SE.getCouldNotCompute();
569
570   unsigned W = SE.getTypeSizeInBits(ResultTy);
571
572   // Calculate K! / 2^T and T; we divide out the factors of two before
573   // multiplying for calculating K! / 2^T to avoid overflow.
574   // Other overflow doesn't matter because we only care about the bottom
575   // W bits of the result.
576   APInt OddFactorial(W, 1);
577   unsigned T = 1;
578   for (unsigned i = 3; i <= K; ++i) {
579     APInt Mult(W, i);
580     unsigned TwoFactors = Mult.countTrailingZeros();
581     T += TwoFactors;
582     Mult = Mult.lshr(TwoFactors);
583     OddFactorial *= Mult;
584   }
585
586   // We need at least W + T bits for the multiplication step
587   unsigned CalculationBits = W + T;
588
589   // Calcuate 2^T, at width T+W.
590   APInt DivFactor = APInt(CalculationBits, 1).shl(T);
591
592   // Calculate the multiplicative inverse of K! / 2^T;
593   // this multiplication factor will perform the exact division by
594   // K! / 2^T.
595   APInt Mod = APInt::getSignedMinValue(W+1);
596   APInt MultiplyFactor = OddFactorial.zext(W+1);
597   MultiplyFactor = MultiplyFactor.multiplicativeInverse(Mod);
598   MultiplyFactor = MultiplyFactor.trunc(W);
599
600   // Calculate the product, at width T+W
601   const IntegerType *CalculationTy = IntegerType::get(SE.getContext(),
602                                                       CalculationBits);
603   const SCEV *Dividend = SE.getTruncateOrZeroExtend(It, CalculationTy);
604   for (unsigned i = 1; i != K; ++i) {
605     const SCEV *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   const SCEV *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 const SCEV *SCEVAddRecExpr::evaluateAtIteration(const SCEV *It,
629                                                 ScalarEvolution &SE) const {
630   const SCEV *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     const SCEV *Coeff = BinomialCoefficient(It, i, SE, getType());
636     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Coeff))
637       return Coeff;
638
639     Result = SE.getAddExpr(Result, SE.getMulExpr(getOperand(i), Coeff));
640   }
641   return Result;
642 }
643
644 //===----------------------------------------------------------------------===//
645 //                    SCEV Expression folder implementations
646 //===----------------------------------------------------------------------===//
647
648 const SCEV *ScalarEvolution::getTruncateExpr(const SCEV *Op,
649                                              const Type *Ty) {
650   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) > getTypeSizeInBits(Ty) &&
651          "This is not a truncating conversion!");
652   assert(isSCEVable(Ty) &&
653          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
654   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
655
656   FoldingSetNodeID ID;
657   ID.AddInteger(scTruncate);
658   ID.AddPointer(Op);
659   ID.AddPointer(Ty);
660   void *IP = 0;
661   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
662
663   // Fold if the operand is constant.
664   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
665     return getConstant(
666       cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty)));
667
668   // trunc(trunc(x)) --> trunc(x)
669   if (const SCEVTruncateExpr *ST = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Op))
670     return getTruncateExpr(ST->getOperand(), Ty);
671
672   // trunc(sext(x)) --> sext(x) if widening or trunc(x) if narrowing
673   if (const SCEVSignExtendExpr *SS = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(Op))
674     return getTruncateOrSignExtend(SS->getOperand(), Ty);
675
676   // trunc(zext(x)) --> zext(x) if widening or trunc(x) if narrowing
677   if (const SCEVZeroExtendExpr *SZ = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(Op))
678     return getTruncateOrZeroExtend(SZ->getOperand(), Ty);
679
680   // If the input value is a chrec scev, truncate the chrec's operands.
681   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
682     SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
683     for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
684       Operands.push_back(getTruncateExpr(AddRec->getOperand(i), Ty));
685     return getAddRecExpr(Operands, AddRec->getLoop());
686   }
687
688   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
689   // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
690   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
691   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVTruncateExpr>();
692   new (S) SCEVTruncateExpr(ID, Op, Ty);
693   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
694   return S;
695 }
696
697 const SCEV *ScalarEvolution::getZeroExtendExpr(const SCEV *Op,
698                                                const Type *Ty) {
699   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
700          "This is not an extending conversion!");
701   assert(isSCEVable(Ty) &&
702          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
703   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
704
705   // Fold if the operand is constant.
706   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op)) {
707     const Type *IntTy = getEffectiveSCEVType(Ty);
708     Constant *C = ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), IntTy);
709     if (IntTy != Ty) C = ConstantExpr::getIntToPtr(C, Ty);
710     return getConstant(cast<ConstantInt>(C));
711   }
712
713   // zext(zext(x)) --> zext(x)
714   if (const SCEVZeroExtendExpr *SZ = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(Op))
715     return getZeroExtendExpr(SZ->getOperand(), Ty);
716
717   // Before doing any expensive analysis, check to see if we've already
718   // computed a SCEV for this Op and Ty.
719   FoldingSetNodeID ID;
720   ID.AddInteger(scZeroExtend);
721   ID.AddPointer(Op);
722   ID.AddPointer(Ty);
723   void *IP = 0;
724   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
725
726   // If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
727   // did not overflow the old, smaller, value, we can zero extend all of the
728   // operands (often constants).  This allows analysis of something like
729   // this:  for (unsigned char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
730   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op))
731     if (AR->isAffine()) {
732       const SCEV *Start = AR->getStart();
733       const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*this);
734       unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(AR->getType());
735       const Loop *L = AR->getLoop();
736
737       // If we have special knowledge that this addrec won't overflow,
738       // we don't need to do any further analysis.
739       if (AR->hasNoUnsignedOverflow())
740         return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
741                              getZeroExtendExpr(Step, Ty),
742                              L);
743
744       // Check whether the backedge-taken count is SCEVCouldNotCompute.
745       // Note that this serves two purposes: It filters out loops that are
746       // simply not analyzable, and it covers the case where this code is
747       // being called from within backedge-taken count analysis, such that
748       // attempting to ask for the backedge-taken count would likely result
749       // in infinite recursion. In the later case, the analysis code will
750       // cope with a conservative value, and it will take care to purge
751       // that value once it has finished.
752       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(L);
753       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount)) {
754         // Manually compute the final value for AR, checking for
755         // overflow.
756
757         // Check whether the backedge-taken count can be losslessly casted to
758         // the addrec's type. The count is always unsigned.
759         const SCEV *CastedMaxBECount =
760           getTruncateOrZeroExtend(MaxBECount, Start->getType());
761         const SCEV *RecastedMaxBECount =
762           getTruncateOrZeroExtend(CastedMaxBECount, MaxBECount->getType());
763         if (MaxBECount == RecastedMaxBECount) {
764           const Type *WideTy = IntegerType::get(getContext(), BitWidth * 2);
765           // Check whether Start+Step*MaxBECount has no unsigned overflow.
766           const SCEV *ZMul =
767             getMulExpr(CastedMaxBECount,
768                        getTruncateOrZeroExtend(Step, Start->getType()));
769           const SCEV *Add = getAddExpr(Start, ZMul);
770           const SCEV *OperandExtendedAdd =
771             getAddExpr(getZeroExtendExpr(Start, WideTy),
772                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
773                                   getZeroExtendExpr(Step, WideTy)));
774           if (getZeroExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
775             // Return the expression with the addrec on the outside.
776             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
777                                  getZeroExtendExpr(Step, Ty),
778                                  L);
779
780           // Similar to above, only this time treat the step value as signed.
781           // This covers loops that count down.
782           const SCEV *SMul =
783             getMulExpr(CastedMaxBECount,
784                        getTruncateOrSignExtend(Step, Start->getType()));
785           Add = getAddExpr(Start, SMul);
786           OperandExtendedAdd =
787             getAddExpr(getZeroExtendExpr(Start, WideTy),
788                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
789                                   getSignExtendExpr(Step, WideTy)));
790           if (getZeroExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
791             // Return the expression with the addrec on the outside.
792             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
793                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
794                                  L);
795         }
796
797         // If the backedge is guarded by a comparison with the pre-inc value
798         // the addrec is safe. Also, if the entry is guarded by a comparison
799         // with the start value and the backedge is guarded by a comparison
800         // with the post-inc value, the addrec is safe.
801         if (isKnownPositive(Step)) {
802           const SCEV *N = getConstant(APInt::getMinValue(BitWidth) -
803                                       getUnsignedRange(Step).getUnsignedMax());
804           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_ULT, AR, N) ||
805               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_ULT, Start, N) &&
806                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_ULT,
807                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
808             // Return the expression with the addrec on the outside.
809             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
810                                  getZeroExtendExpr(Step, Ty),
811                                  L);
812         } else if (isKnownNegative(Step)) {
813           const SCEV *N = getConstant(APInt::getMaxValue(BitWidth) -
814                                       getSignedRange(Step).getSignedMin());
815           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_UGT, AR, N) &&
816               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_UGT, Start, N) ||
817                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_UGT,
818                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
819             // Return the expression with the addrec on the outside.
820             return getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(Start, Ty),
821                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
822                                  L);
823         }
824       }
825     }
826
827   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
828   // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
829   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
830   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVZeroExtendExpr>();
831   new (S) SCEVZeroExtendExpr(ID, Op, Ty);
832   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
833   return S;
834 }
835
836 const SCEV *ScalarEvolution::getSignExtendExpr(const SCEV *Op,
837                                                const Type *Ty) {
838   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
839          "This is not an extending conversion!");
840   assert(isSCEVable(Ty) &&
841          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
842   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
843
844   // Fold if the operand is constant.
845   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op)) {
846     const Type *IntTy = getEffectiveSCEVType(Ty);
847     Constant *C = ConstantExpr::getSExt(SC->getValue(), IntTy);
848     if (IntTy != Ty) C = ConstantExpr::getIntToPtr(C, Ty);
849     return getConstant(cast<ConstantInt>(C));
850   }
851
852   // sext(sext(x)) --> sext(x)
853   if (const SCEVSignExtendExpr *SS = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(Op))
854     return getSignExtendExpr(SS->getOperand(), Ty);
855
856   // Before doing any expensive analysis, check to see if we've already
857   // computed a SCEV for this Op and Ty.
858   FoldingSetNodeID ID;
859   ID.AddInteger(scSignExtend);
860   ID.AddPointer(Op);
861   ID.AddPointer(Ty);
862   void *IP = 0;
863   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
864
865   // If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
866   // did not overflow the old, smaller, value, we can sign extend all of the
867   // operands (often constants).  This allows analysis of something like
868   // this:  for (signed char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
869   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op))
870     if (AR->isAffine()) {
871       const SCEV *Start = AR->getStart();
872       const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*this);
873       unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(AR->getType());
874       const Loop *L = AR->getLoop();
875
876       // If we have special knowledge that this addrec won't overflow,
877       // we don't need to do any further analysis.
878       if (AR->hasNoSignedOverflow())
879         return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
880                              getSignExtendExpr(Step, Ty),
881                              L);
882
883       // Check whether the backedge-taken count is SCEVCouldNotCompute.
884       // Note that this serves two purposes: It filters out loops that are
885       // simply not analyzable, and it covers the case where this code is
886       // being called from within backedge-taken count analysis, such that
887       // attempting to ask for the backedge-taken count would likely result
888       // in infinite recursion. In the later case, the analysis code will
889       // cope with a conservative value, and it will take care to purge
890       // that value once it has finished.
891       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(L);
892       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount)) {
893         // Manually compute the final value for AR, checking for
894         // overflow.
895
896         // Check whether the backedge-taken count can be losslessly casted to
897         // the addrec's type. The count is always unsigned.
898         const SCEV *CastedMaxBECount =
899           getTruncateOrZeroExtend(MaxBECount, Start->getType());
900         const SCEV *RecastedMaxBECount =
901           getTruncateOrZeroExtend(CastedMaxBECount, MaxBECount->getType());
902         if (MaxBECount == RecastedMaxBECount) {
903           const Type *WideTy = IntegerType::get(getContext(), BitWidth * 2);
904           // Check whether Start+Step*MaxBECount has no signed overflow.
905           const SCEV *SMul =
906             getMulExpr(CastedMaxBECount,
907                        getTruncateOrSignExtend(Step, Start->getType()));
908           const SCEV *Add = getAddExpr(Start, SMul);
909           const SCEV *OperandExtendedAdd =
910             getAddExpr(getSignExtendExpr(Start, WideTy),
911                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
912                                   getSignExtendExpr(Step, WideTy)));
913           if (getSignExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
914             // Return the expression with the addrec on the outside.
915             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
916                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
917                                  L);
918
919           // Similar to above, only this time treat the step value as unsigned.
920           // This covers loops that count up with an unsigned step.
921           const SCEV *UMul =
922             getMulExpr(CastedMaxBECount,
923                        getTruncateOrZeroExtend(Step, Start->getType()));
924           Add = getAddExpr(Start, UMul);
925           OperandExtendedAdd =
926             getAddExpr(getSignExtendExpr(Start, WideTy),
927                        getMulExpr(getZeroExtendExpr(CastedMaxBECount, WideTy),
928                                   getZeroExtendExpr(Step, WideTy)));
929           if (getSignExtendExpr(Add, WideTy) == OperandExtendedAdd)
930             // Return the expression with the addrec on the outside.
931             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
932                                  getZeroExtendExpr(Step, Ty),
933                                  L);
934         }
935
936         // If the backedge is guarded by a comparison with the pre-inc value
937         // the addrec is safe. Also, if the entry is guarded by a comparison
938         // with the start value and the backedge is guarded by a comparison
939         // with the post-inc value, the addrec is safe.
940         if (isKnownPositive(Step)) {
941           const SCEV *N = getConstant(APInt::getSignedMinValue(BitWidth) -
942                                       getSignedRange(Step).getSignedMax());
943           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SLT, AR, N) ||
944               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SLT, Start, N) &&
945                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SLT,
946                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
947             // Return the expression with the addrec on the outside.
948             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
949                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
950                                  L);
951         } else if (isKnownNegative(Step)) {
952           const SCEV *N = getConstant(APInt::getSignedMaxValue(BitWidth) -
953                                       getSignedRange(Step).getSignedMin());
954           if (isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SGT, AR, N) ||
955               (isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SGT, Start, N) &&
956                isLoopBackedgeGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_SGT,
957                                            AR->getPostIncExpr(*this), N)))
958             // Return the expression with the addrec on the outside.
959             return getAddRecExpr(getSignExtendExpr(Start, Ty),
960                                  getSignExtendExpr(Step, Ty),
961                                  L);
962         }
963       }
964     }
965
966   // The cast wasn't folded; create an explicit cast node.
967   // Recompute the insert position, as it may have been invalidated.
968   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
969   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVSignExtendExpr>();
970   new (S) SCEVSignExtendExpr(ID, Op, Ty);
971   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
972   return S;
973 }
974
975 /// getAnyExtendExpr - Return a SCEV for the given operand extended with
976 /// unspecified bits out to the given type.
977 ///
978 const SCEV *ScalarEvolution::getAnyExtendExpr(const SCEV *Op,
979                                              const Type *Ty) {
980   assert(getTypeSizeInBits(Op->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty) &&
981          "This is not an extending conversion!");
982   assert(isSCEVable(Ty) &&
983          "This is not a conversion to a SCEVable type!");
984   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
985
986   // Sign-extend negative constants.
987   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
988     if (SC->getValue()->getValue().isNegative())
989       return getSignExtendExpr(Op, Ty);
990
991   // Peel off a truncate cast.
992   if (const SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Op)) {
993     const SCEV *NewOp = T->getOperand();
994     if (getTypeSizeInBits(NewOp->getType()) < getTypeSizeInBits(Ty))
995       return getAnyExtendExpr(NewOp, Ty);
996     return getTruncateOrNoop(NewOp, Ty);
997   }
998
999   // Next try a zext cast. If the cast is folded, use it.
1000   const SCEV *ZExt = getZeroExtendExpr(Op, Ty);
1001   if (!isa<SCEVZeroExtendExpr>(ZExt))
1002     return ZExt;
1003
1004   // Next try a sext cast. If the cast is folded, use it.
1005   const SCEV *SExt = getSignExtendExpr(Op, Ty);
1006   if (!isa<SCEVSignExtendExpr>(SExt))
1007     return SExt;
1008
1009   // If the expression is obviously signed, use the sext cast value.
1010   if (isa<SCEVSMaxExpr>(Op))
1011     return SExt;
1012
1013   // Absent any other information, use the zext cast value.
1014   return ZExt;
1015 }
1016
1017 /// CollectAddOperandsWithScales - Process the given Ops list, which is
1018 /// a list of operands to be added under the given scale, update the given
1019 /// map. This is a helper function for getAddRecExpr. As an example of
1020 /// what it does, given a sequence of operands that would form an add
1021 /// expression like this:
1022 ///
1023 ///    m + n + 13 + (A * (o + p + (B * q + m + 29))) + r + (-1 * r)
1024 ///
1025 /// where A and B are constants, update the map with these values:
1026 ///
1027 ///    (m, 1+A*B), (n, 1), (o, A), (p, A), (q, A*B), (r, 0)
1028 ///
1029 /// and add 13 + A*B*29 to AccumulatedConstant.
1030 /// This will allow getAddRecExpr to produce this:
1031 ///
1032 ///    13+A*B*29 + n + (m * (1+A*B)) + ((o + p) * A) + (q * A*B)
1033 ///
1034 /// This form often exposes folding opportunities that are hidden in
1035 /// the original operand list.
1036 ///
1037 /// Return true iff it appears that any interesting folding opportunities
1038 /// may be exposed. This helps getAddRecExpr short-circuit extra work in
1039 /// the common case where no interesting opportunities are present, and
1040 /// is also used as a check to avoid infinite recursion.
1041 ///
1042 static bool
1043 CollectAddOperandsWithScales(DenseMap<const SCEV *, APInt> &M,
1044                              SmallVector<const SCEV *, 8> &NewOps,
1045                              APInt &AccumulatedConstant,
1046                              const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
1047                              const APInt &Scale,
1048                              ScalarEvolution &SE) {
1049   bool Interesting = false;
1050
1051   // Iterate over the add operands.
1052   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1053     const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[i]);
1054     if (Mul && isa<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))) {
1055       APInt NewScale =
1056         Scale * cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))->getValue()->getValue();
1057       if (Mul->getNumOperands() == 2 && isa<SCEVAddExpr>(Mul->getOperand(1))) {
1058         // A multiplication of a constant with another add; recurse.
1059         Interesting |=
1060           CollectAddOperandsWithScales(M, NewOps, AccumulatedConstant,
1061                                        cast<SCEVAddExpr>(Mul->getOperand(1))
1062                                          ->getOperands(),
1063                                        NewScale, SE);
1064       } else {
1065         // A multiplication of a constant with some other value. Update
1066         // the map.
1067         SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin()+1, Mul->op_end());
1068         const SCEV *Key = SE.getMulExpr(MulOps);
1069         std::pair<DenseMap<const SCEV *, APInt>::iterator, bool> Pair =
1070           M.insert(std::make_pair(Key, NewScale));
1071         if (Pair.second) {
1072           NewOps.push_back(Pair.first->first);
1073         } else {
1074           Pair.first->second += NewScale;
1075           // The map already had an entry for this value, which may indicate
1076           // a folding opportunity.
1077           Interesting = true;
1078         }
1079       }
1080     } else if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[i])) {
1081       // Pull a buried constant out to the outside.
1082       if (Scale != 1 || AccumulatedConstant != 0 || C->isZero())
1083         Interesting = true;
1084       AccumulatedConstant += Scale * C->getValue()->getValue();
1085     } else {
1086       // An ordinary operand. Update the map.
1087       std::pair<DenseMap<const SCEV *, APInt>::iterator, bool> Pair =
1088         M.insert(std::make_pair(Ops[i], Scale));
1089       if (Pair.second) {
1090         NewOps.push_back(Pair.first->first);
1091       } else {
1092         Pair.first->second += Scale;
1093         // The map already had an entry for this value, which may indicate
1094         // a folding opportunity.
1095         Interesting = true;
1096       }
1097     }
1098   }
1099
1100   return Interesting;
1101 }
1102
1103 namespace {
1104   struct APIntCompare {
1105     bool operator()(const APInt &LHS, const APInt &RHS) const {
1106       return LHS.ult(RHS);
1107     }
1108   };
1109 }
1110
1111 /// getAddExpr - Get a canonical add expression, or something simpler if
1112 /// possible.
1113 const SCEV *ScalarEvolution::getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1114   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty add!");
1115   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1116 #ifndef NDEBUG
1117   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1118     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1119            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1120            "SCEVAddExpr operand types don't match!");
1121 #endif
1122
1123   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1124   GroupByComplexity(Ops, LI);
1125
1126   // If there are any constants, fold them together.
1127   unsigned Idx = 0;
1128   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1129     ++Idx;
1130     assert(Idx < Ops.size());
1131     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1132       // We found two constants, fold them together!
1133       Ops[0] = getConstant(LHSC->getValue()->getValue() +
1134                            RHSC->getValue()->getValue());
1135       if (Ops.size() == 2) return Ops[0];
1136       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1137       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1138     }
1139
1140     // If we are left with a constant zero being added, strip it off.
1141     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
1142       Ops.erase(Ops.begin());
1143       --Idx;
1144     }
1145   }
1146
1147   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1148
1149   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1150   // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
1151   // list, these values are required to be adjacent.
1152   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
1153   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1154     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
1155       // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
1156       // remaining values to the result.
1157       const SCEV *Two = getIntegerSCEV(2, Ty);
1158       const SCEV *Mul = getMulExpr(Ops[i], Two);
1159       if (Ops.size() == 2)
1160         return Mul;
1161       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
1162       Ops.push_back(Mul);
1163       return getAddExpr(Ops);
1164     }
1165
1166   // Check for truncates. If all the operands are truncated from the same
1167   // type, see if factoring out the truncate would permit the result to be
1168   // folded. eg., trunc(x) + m*trunc(n) --> trunc(x + trunc(m)*n)
1169   // if the contents of the resulting outer trunc fold to something simple.
1170   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVTruncateExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1171     const SCEVTruncateExpr *Trunc = cast<SCEVTruncateExpr>(Ops[Idx]);
1172     const Type *DstType = Trunc->getType();
1173     const Type *SrcType = Trunc->getOperand()->getType();
1174     SmallVector<const SCEV *, 8> LargeOps;
1175     bool Ok = true;
1176     // Check all the operands to see if they can be represented in the
1177     // source type of the truncate.
1178     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1179       if (const SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(Ops[i])) {
1180         if (T->getOperand()->getType() != SrcType) {
1181           Ok = false;
1182           break;
1183         }
1184         LargeOps.push_back(T->getOperand());
1185       } else if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[i])) {
1186         // This could be either sign or zero extension, but sign extension
1187         // is much more likely to be foldable here.
1188         LargeOps.push_back(getSignExtendExpr(C, SrcType));
1189       } else if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[i])) {
1190         SmallVector<const SCEV *, 8> LargeMulOps;
1191         for (unsigned j = 0, f = M->getNumOperands(); j != f && Ok; ++j) {
1192           if (const SCEVTruncateExpr *T =
1193                 dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(M->getOperand(j))) {
1194             if (T->getOperand()->getType() != SrcType) {
1195               Ok = false;
1196               break;
1197             }
1198             LargeMulOps.push_back(T->getOperand());
1199           } else if (const SCEVConstant *C =
1200                        dyn_cast<SCEVConstant>(M->getOperand(j))) {
1201             // This could be either sign or zero extension, but sign extension
1202             // is much more likely to be foldable here.
1203             LargeMulOps.push_back(getSignExtendExpr(C, SrcType));
1204           } else {
1205             Ok = false;
1206             break;
1207           }
1208         }
1209         if (Ok)
1210           LargeOps.push_back(getMulExpr(LargeMulOps));
1211       } else {
1212         Ok = false;
1213         break;
1214       }
1215     }
1216     if (Ok) {
1217       // Evaluate the expression in the larger type.
1218       const SCEV *Fold = getAddExpr(LargeOps);
1219       // If it folds to something simple, use it. Otherwise, don't.
1220       if (isa<SCEVConstant>(Fold) || isa<SCEVUnknown>(Fold))
1221         return getTruncateExpr(Fold, DstType);
1222     }
1223   }
1224
1225   // Skip past any other cast SCEVs.
1226   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddExpr)
1227     ++Idx;
1228
1229   // If there are add operands they would be next.
1230   if (Idx < Ops.size()) {
1231     bool DeletedAdd = false;
1232     while (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
1233       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
1234       // list.
1235       Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
1236       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1237       DeletedAdd = true;
1238     }
1239
1240     // If we deleted at least one add, we added operands to the end of the list,
1241     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
1242     // any operands we just aquired.
1243     if (DeletedAdd)
1244       return getAddExpr(Ops);
1245   }
1246
1247   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
1248   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
1249     ++Idx;
1250
1251   // Check to see if there are any folding opportunities present with
1252   // operands multiplied by constant values.
1253   if (Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
1254     uint64_t BitWidth = getTypeSizeInBits(Ty);
1255     DenseMap<const SCEV *, APInt> M;
1256     SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps;
1257     APInt AccumulatedConstant(BitWidth, 0);
1258     if (CollectAddOperandsWithScales(M, NewOps, AccumulatedConstant,
1259                                      Ops, APInt(BitWidth, 1), *this)) {
1260       // Some interesting folding opportunity is present, so its worthwhile to
1261       // re-generate the operands list. Group the operands by constant scale,
1262       // to avoid multiplying by the same constant scale multiple times.
1263       std::map<APInt, SmallVector<const SCEV *, 4>, APIntCompare> MulOpLists;
1264       for (SmallVector<const SCEV *, 8>::iterator I = NewOps.begin(),
1265            E = NewOps.end(); I != E; ++I)
1266         MulOpLists[M.find(*I)->second].push_back(*I);
1267       // Re-generate the operands list.
1268       Ops.clear();
1269       if (AccumulatedConstant != 0)
1270         Ops.push_back(getConstant(AccumulatedConstant));
1271       for (std::map<APInt, SmallVector<const SCEV *, 4>, APIntCompare>::iterator
1272            I = MulOpLists.begin(), E = MulOpLists.end(); I != E; ++I)
1273         if (I->first != 0)
1274           Ops.push_back(getMulExpr(getConstant(I->first),
1275                                    getAddExpr(I->second)));
1276       if (Ops.empty())
1277         return getIntegerSCEV(0, Ty);
1278       if (Ops.size() == 1)
1279         return Ops[0];
1280       return getAddExpr(Ops);
1281     }
1282   }
1283
1284   // If we are adding something to a multiply expression, make sure the
1285   // something is not already an operand of the multiply.  If so, merge it into
1286   // the multiply.
1287   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1288     const SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
1289     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
1290       const SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
1291       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
1292         if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(Ops[AddOp])) {
1293           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
1294           const SCEV *InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
1295           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
1296             // If the multiply has more than two operands, we must get the
1297             // Y*Z term.
1298             SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
1299             MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
1300             InnerMul = getMulExpr(MulOps);
1301           }
1302           const SCEV *One = getIntegerSCEV(1, Ty);
1303           const SCEV *AddOne = getAddExpr(InnerMul, One);
1304           const SCEV *OuterMul = getMulExpr(AddOne, Ops[AddOp]);
1305           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
1306           if (AddOp < Idx) {
1307             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
1308             Ops.erase(Ops.begin()+Idx-1);
1309           } else {
1310             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1311             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp-1);
1312           }
1313           Ops.push_back(OuterMul);
1314           return getAddExpr(Ops);
1315         }
1316
1317       // Check this multiply against other multiplies being added together.
1318       for (unsigned OtherMulIdx = Idx+1;
1319            OtherMulIdx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
1320            ++OtherMulIdx) {
1321         const SCEVMulExpr *OtherMul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
1322         // If MulOp occurs in OtherMul, we can fold the two multiplies
1323         // together.
1324         for (unsigned OMulOp = 0, e = OtherMul->getNumOperands();
1325              OMulOp != e; ++OMulOp)
1326           if (OtherMul->getOperand(OMulOp) == MulOpSCEV) {
1327             // Fold X + (A*B*C) + (A*D*E) --> X + (A*(B*C+D*E))
1328             const SCEV *InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
1329             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
1330               SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(Mul->op_begin(),
1331                                                   Mul->op_end());
1332               MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
1333               InnerMul1 = getMulExpr(MulOps);
1334             }
1335             const SCEV *InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
1336             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
1337               SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(OtherMul->op_begin(),
1338                                                   OtherMul->op_end());
1339               MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
1340               InnerMul2 = getMulExpr(MulOps);
1341             }
1342             const SCEV *InnerMulSum = getAddExpr(InnerMul1,InnerMul2);
1343             const SCEV *OuterMul = getMulExpr(MulOpSCEV, InnerMulSum);
1344             if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
1345             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1346             Ops.erase(Ops.begin()+OtherMulIdx-1);
1347             Ops.push_back(OuterMul);
1348             return getAddExpr(Ops);
1349           }
1350       }
1351     }
1352   }
1353
1354   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
1355   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
1356   // recurrence.
1357   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
1358     ++Idx;
1359
1360   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
1361   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1362     // Scan all of the other operands to this add and add them to the vector if
1363     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
1364     SmallVector<const SCEV *, 8> LIOps;
1365     const SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
1366     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1367       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
1368         LIOps.push_back(Ops[i]);
1369         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1370         --i; --e;
1371       }
1372
1373     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
1374     if (!LIOps.empty()) {
1375       //  NLI + LI + {Start,+,Step}  -->  NLI + {LI+Start,+,Step}
1376       LIOps.push_back(AddRec->getStart());
1377
1378       SmallVector<const SCEV *, 4> AddRecOps(AddRec->op_begin(),
1379                                            AddRec->op_end());
1380       AddRecOps[0] = getAddExpr(LIOps);
1381
1382       const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(AddRecOps, AddRec->getLoop());
1383       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
1384       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
1385
1386       // Otherwise, add the folded AddRec by the non-liv parts.
1387       for (unsigned i = 0;; ++i)
1388         if (Ops[i] == AddRec) {
1389           Ops[i] = NewRec;
1390           break;
1391         }
1392       return getAddExpr(Ops);
1393     }
1394
1395     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
1396     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
1397     // added together.  If so, we can fold them.
1398     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
1399          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
1400       if (OtherIdx != Idx) {
1401         const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
1402         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
1403           // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
1404           SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(AddRec->op_begin(),
1405                                               AddRec->op_end());
1406           for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1407             if (i >= NewOps.size()) {
1408               NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
1409                             OtherAddRec->op_end());
1410               break;
1411             }
1412             NewOps[i] = getAddExpr(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
1413           }
1414           const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
1415
1416           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
1417
1418           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1419           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
1420           Ops.push_back(NewAddRec);
1421           return getAddExpr(Ops);
1422         }
1423       }
1424
1425     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
1426     // next one.
1427   }
1428
1429   // Okay, it looks like we really DO need an add expr.  Check to see if we
1430   // already have one, otherwise create a new one.
1431   FoldingSetNodeID ID;
1432   ID.AddInteger(scAddExpr);
1433   ID.AddInteger(Ops.size());
1434   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1435     ID.AddPointer(Ops[i]);
1436   void *IP = 0;
1437   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1438   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVAddExpr>();
1439   new (S) SCEVAddExpr(ID, Ops);
1440   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1441   return S;
1442 }
1443
1444
1445 /// getMulExpr - Get a canonical multiply expression, or something simpler if
1446 /// possible.
1447 const SCEV *ScalarEvolution::getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1448   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
1449 #ifndef NDEBUG
1450   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1451     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1452            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1453            "SCEVMulExpr operand types don't match!");
1454 #endif
1455
1456   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1457   GroupByComplexity(Ops, LI);
1458
1459   // If there are any constants, fold them together.
1460   unsigned Idx = 0;
1461   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1462
1463     // C1*(C2+V) -> C1*C2 + C1*V
1464     if (Ops.size() == 2)
1465       if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[1]))
1466         if (Add->getNumOperands() == 2 &&
1467             isa<SCEVConstant>(Add->getOperand(0)))
1468           return getAddExpr(getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(0)),
1469                             getMulExpr(LHSC, Add->getOperand(1)));
1470
1471
1472     ++Idx;
1473     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1474       // We found two constants, fold them together!
1475       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(getContext(),
1476                                            LHSC->getValue()->getValue() *
1477                                            RHSC->getValue()->getValue());
1478       Ops[0] = getConstant(Fold);
1479       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1480       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1481       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1482     }
1483
1484     // If we are left with a constant one being multiplied, strip it off.
1485     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->equalsInt(1)) {
1486       Ops.erase(Ops.begin());
1487       --Idx;
1488     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
1489       // If we have a multiply of zero, it will always be zero.
1490       return Ops[0];
1491     }
1492   }
1493
1494   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
1495   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
1496     ++Idx;
1497
1498   if (Ops.size() == 1)
1499     return Ops[0];
1500
1501   // If there are mul operands inline them all into this expression.
1502   if (Idx < Ops.size()) {
1503     bool DeletedMul = false;
1504     while (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
1505       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
1506       // list.
1507       Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
1508       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1509       DeletedMul = true;
1510     }
1511
1512     // If we deleted at least one mul, we added operands to the end of the list,
1513     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
1514     // any operands we just aquired.
1515     if (DeletedMul)
1516       return getMulExpr(Ops);
1517   }
1518
1519   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
1520   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
1521   // recurrence.
1522   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
1523     ++Idx;
1524
1525   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
1526   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
1527     // Scan all of the other operands to this mul and add them to the vector if
1528     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
1529     SmallVector<const SCEV *, 8> LIOps;
1530     const SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
1531     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1532       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
1533         LIOps.push_back(Ops[i]);
1534         Ops.erase(Ops.begin()+i);
1535         --i; --e;
1536       }
1537
1538     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
1539     if (!LIOps.empty()) {
1540       //  NLI * LI * {Start,+,Step}  -->  NLI * {LI*Start,+,LI*Step}
1541       SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps;
1542       NewOps.reserve(AddRec->getNumOperands());
1543       if (LIOps.size() == 1) {
1544         const SCEV *Scale = LIOps[0];
1545         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
1546           NewOps.push_back(getMulExpr(Scale, AddRec->getOperand(i)));
1547       } else {
1548         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1549           SmallVector<const SCEV *, 4> MulOps(LIOps.begin(), LIOps.end());
1550           MulOps.push_back(AddRec->getOperand(i));
1551           NewOps.push_back(getMulExpr(MulOps));
1552         }
1553       }
1554
1555       const SCEV *NewRec = getAddRecExpr(NewOps, AddRec->getLoop());
1556
1557       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
1558       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
1559
1560       // Otherwise, multiply the folded AddRec by the non-liv parts.
1561       for (unsigned i = 0;; ++i)
1562         if (Ops[i] == AddRec) {
1563           Ops[i] = NewRec;
1564           break;
1565         }
1566       return getMulExpr(Ops);
1567     }
1568
1569     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
1570     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
1571     // multiplied together.  If so, we can fold them.
1572     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
1573          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
1574       if (OtherIdx != Idx) {
1575         const SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
1576         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
1577           // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
1578           const SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
1579           const SCEV *NewStart = getMulExpr(F->getStart(),
1580                                                  G->getStart());
1581           const SCEV *B = F->getStepRecurrence(*this);
1582           const SCEV *D = G->getStepRecurrence(*this);
1583           const SCEV *NewStep = getAddExpr(getMulExpr(F, D),
1584                                           getMulExpr(G, B),
1585                                           getMulExpr(B, D));
1586           const SCEV *NewAddRec = getAddRecExpr(NewStart, NewStep,
1587                                                F->getLoop());
1588           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
1589
1590           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1591           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
1592           Ops.push_back(NewAddRec);
1593           return getMulExpr(Ops);
1594         }
1595       }
1596
1597     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
1598     // next one.
1599   }
1600
1601   // Okay, it looks like we really DO need an mul expr.  Check to see if we
1602   // already have one, otherwise create a new one.
1603   FoldingSetNodeID ID;
1604   ID.AddInteger(scMulExpr);
1605   ID.AddInteger(Ops.size());
1606   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1607     ID.AddPointer(Ops[i]);
1608   void *IP = 0;
1609   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1610   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVMulExpr>();
1611   new (S) SCEVMulExpr(ID, Ops);
1612   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1613   return S;
1614 }
1615
1616 /// getUDivExpr - Get a canonical unsigned division expression, or something
1617 /// simpler if possible.
1618 const SCEV *ScalarEvolution::getUDivExpr(const SCEV *LHS,
1619                                          const SCEV *RHS) {
1620   assert(getEffectiveSCEVType(LHS->getType()) ==
1621          getEffectiveSCEVType(RHS->getType()) &&
1622          "SCEVUDivExpr operand types don't match!");
1623
1624   if (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
1625     if (RHSC->getValue()->equalsInt(1))
1626       return LHS;                            // X udiv 1 --> x
1627     if (RHSC->isZero())
1628       return getIntegerSCEV(0, LHS->getType()); // value is undefined
1629
1630     // Determine if the division can be folded into the operands of
1631     // its operands.
1632     // TODO: Generalize this to non-constants by using known-bits information.
1633     const Type *Ty = LHS->getType();
1634     unsigned LZ = RHSC->getValue()->getValue().countLeadingZeros();
1635     unsigned MaxShiftAmt = getTypeSizeInBits(Ty) - LZ;
1636     // For non-power-of-two values, effectively round the value up to the
1637     // nearest power of two.
1638     if (!RHSC->getValue()->getValue().isPowerOf2())
1639       ++MaxShiftAmt;
1640     const IntegerType *ExtTy =
1641       IntegerType::get(getContext(), getTypeSizeInBits(Ty) + MaxShiftAmt);
1642     // {X,+,N}/C --> {X/C,+,N/C} if safe and N/C can be folded.
1643     if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
1644       if (const SCEVConstant *Step =
1645             dyn_cast<SCEVConstant>(AR->getStepRecurrence(*this)))
1646         if (!Step->getValue()->getValue()
1647               .urem(RHSC->getValue()->getValue()) &&
1648             getZeroExtendExpr(AR, ExtTy) ==
1649             getAddRecExpr(getZeroExtendExpr(AR->getStart(), ExtTy),
1650                           getZeroExtendExpr(Step, ExtTy),
1651                           AR->getLoop())) {
1652           SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1653           for (unsigned i = 0, e = AR->getNumOperands(); i != e; ++i)
1654             Operands.push_back(getUDivExpr(AR->getOperand(i), RHS));
1655           return getAddRecExpr(Operands, AR->getLoop());
1656         }
1657     // (A*B)/C --> A*(B/C) if safe and B/C can be folded.
1658     if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(LHS)) {
1659       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1660       for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i)
1661         Operands.push_back(getZeroExtendExpr(M->getOperand(i), ExtTy));
1662       if (getZeroExtendExpr(M, ExtTy) == getMulExpr(Operands))
1663         // Find an operand that's safely divisible.
1664         for (unsigned i = 0, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1665           const SCEV *Op = M->getOperand(i);
1666           const SCEV *Div = getUDivExpr(Op, RHSC);
1667           if (!isa<SCEVUDivExpr>(Div) && getMulExpr(Div, RHSC) == Op) {
1668             const SmallVectorImpl<const SCEV *> &MOperands = M->getOperands();
1669             Operands = SmallVector<const SCEV *, 4>(MOperands.begin(),
1670                                                   MOperands.end());
1671             Operands[i] = Div;
1672             return getMulExpr(Operands);
1673           }
1674         }
1675     }
1676     // (A+B)/C --> (A/C + B/C) if safe and A/C and B/C can be folded.
1677     if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS)) {
1678       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1679       for (unsigned i = 0, e = A->getNumOperands(); i != e; ++i)
1680         Operands.push_back(getZeroExtendExpr(A->getOperand(i), ExtTy));
1681       if (getZeroExtendExpr(A, ExtTy) == getAddExpr(Operands)) {
1682         Operands.clear();
1683         for (unsigned i = 0, e = A->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1684           const SCEV *Op = getUDivExpr(A->getOperand(i), RHS);
1685           if (isa<SCEVUDivExpr>(Op) || getMulExpr(Op, RHS) != A->getOperand(i))
1686             break;
1687           Operands.push_back(Op);
1688         }
1689         if (Operands.size() == A->getNumOperands())
1690           return getAddExpr(Operands);
1691       }
1692     }
1693
1694     // Fold if both operands are constant.
1695     if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
1696       Constant *LHSCV = LHSC->getValue();
1697       Constant *RHSCV = RHSC->getValue();
1698       return getConstant(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getUDiv(LHSCV,
1699                                                                  RHSCV)));
1700     }
1701   }
1702
1703   FoldingSetNodeID ID;
1704   ID.AddInteger(scUDivExpr);
1705   ID.AddPointer(LHS);
1706   ID.AddPointer(RHS);
1707   void *IP = 0;
1708   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1709   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVUDivExpr>();
1710   new (S) SCEVUDivExpr(ID, LHS, RHS);
1711   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1712   return S;
1713 }
1714
1715
1716 /// getAddRecExpr - Get an add recurrence expression for the specified loop.
1717 /// Simplify the expression as much as possible.
1718 const SCEV *ScalarEvolution::getAddRecExpr(const SCEV *Start,
1719                                            const SCEV *Step, const Loop *L) {
1720   SmallVector<const SCEV *, 4> Operands;
1721   Operands.push_back(Start);
1722   if (const SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
1723     if (StepChrec->getLoop() == L) {
1724       Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
1725                       StepChrec->op_end());
1726       return getAddRecExpr(Operands, L);
1727     }
1728
1729   Operands.push_back(Step);
1730   return getAddRecExpr(Operands, L);
1731 }
1732
1733 /// getAddRecExpr - Get an add recurrence expression for the specified loop.
1734 /// Simplify the expression as much as possible.
1735 const SCEV *
1736 ScalarEvolution::getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
1737                                const Loop *L) {
1738   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
1739 #ifndef NDEBUG
1740   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
1741     assert(getEffectiveSCEVType(Operands[i]->getType()) ==
1742            getEffectiveSCEVType(Operands[0]->getType()) &&
1743            "SCEVAddRecExpr operand types don't match!");
1744 #endif
1745
1746   if (Operands.back()->isZero()) {
1747     Operands.pop_back();
1748     return getAddRecExpr(Operands, L);             // {X,+,0}  -->  X
1749   }
1750
1751   // Canonicalize nested AddRecs in by nesting them in order of loop depth.
1752   if (const SCEVAddRecExpr *NestedAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Operands[0])) {
1753     const Loop* NestedLoop = NestedAR->getLoop();
1754     if (L->getLoopDepth() < NestedLoop->getLoopDepth()) {
1755       SmallVector<const SCEV *, 4> NestedOperands(NestedAR->op_begin(),
1756                                                 NestedAR->op_end());
1757       Operands[0] = NestedAR->getStart();
1758       // AddRecs require their operands be loop-invariant with respect to their
1759       // loops. Don't perform this transformation if it would break this
1760       // requirement.
1761       bool AllInvariant = true;
1762       for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
1763         if (!Operands[i]->isLoopInvariant(L)) {
1764           AllInvariant = false;
1765           break;
1766         }
1767       if (AllInvariant) {
1768         NestedOperands[0] = getAddRecExpr(Operands, L);
1769         AllInvariant = true;
1770         for (unsigned i = 0, e = NestedOperands.size(); i != e; ++i)
1771           if (!NestedOperands[i]->isLoopInvariant(NestedLoop)) {
1772             AllInvariant = false;
1773             break;
1774           }
1775         if (AllInvariant)
1776           // Ok, both add recurrences are valid after the transformation.
1777           return getAddRecExpr(NestedOperands, NestedLoop);
1778       }
1779       // Reset Operands to its original state.
1780       Operands[0] = NestedAR;
1781     }
1782   }
1783
1784   FoldingSetNodeID ID;
1785   ID.AddInteger(scAddRecExpr);
1786   ID.AddInteger(Operands.size());
1787   for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
1788     ID.AddPointer(Operands[i]);
1789   ID.AddPointer(L);
1790   void *IP = 0;
1791   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1792   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVAddRecExpr>();
1793   new (S) SCEVAddRecExpr(ID, Operands, L);
1794   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1795   return S;
1796 }
1797
1798 const SCEV *ScalarEvolution::getSMaxExpr(const SCEV *LHS,
1799                                          const SCEV *RHS) {
1800   SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
1801   Ops.push_back(LHS);
1802   Ops.push_back(RHS);
1803   return getSMaxExpr(Ops);
1804 }
1805
1806 const SCEV *
1807 ScalarEvolution::getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1808   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty smax!");
1809   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1810 #ifndef NDEBUG
1811   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1812     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1813            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1814            "SCEVSMaxExpr operand types don't match!");
1815 #endif
1816
1817   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1818   GroupByComplexity(Ops, LI);
1819
1820   // If there are any constants, fold them together.
1821   unsigned Idx = 0;
1822   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1823     ++Idx;
1824     assert(Idx < Ops.size());
1825     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1826       // We found two constants, fold them together!
1827       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(getContext(),
1828                               APIntOps::smax(LHSC->getValue()->getValue(),
1829                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1830       Ops[0] = getConstant(Fold);
1831       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1832       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1833       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1834     }
1835
1836     // If we are left with a constant minimum-int, strip it off.
1837     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(true)) {
1838       Ops.erase(Ops.begin());
1839       --Idx;
1840     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMaxValue(true)) {
1841       // If we have an smax with a constant maximum-int, it will always be
1842       // maximum-int.
1843       return Ops[0];
1844     }
1845   }
1846
1847   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1848
1849   // Find the first SMax
1850   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scSMaxExpr)
1851     ++Idx;
1852
1853   // Check to see if one of the operands is an SMax. If so, expand its operands
1854   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1855   if (Idx < Ops.size()) {
1856     bool DeletedSMax = false;
1857     while (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1858       Ops.insert(Ops.end(), SMax->op_begin(), SMax->op_end());
1859       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1860       DeletedSMax = true;
1861     }
1862
1863     if (DeletedSMax)
1864       return getSMaxExpr(Ops);
1865   }
1866
1867   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1868   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1869   // be adjacent.
1870   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1871     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X smax Y smax Y  -->  X smax Y
1872       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1873       --i; --e;
1874     }
1875
1876   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1877
1878   assert(!Ops.empty() && "Reduced smax down to nothing!");
1879
1880   // Okay, it looks like we really DO need an smax expr.  Check to see if we
1881   // already have one, otherwise create a new one.
1882   FoldingSetNodeID ID;
1883   ID.AddInteger(scSMaxExpr);
1884   ID.AddInteger(Ops.size());
1885   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1886     ID.AddPointer(Ops[i]);
1887   void *IP = 0;
1888   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1889   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVSMaxExpr>();
1890   new (S) SCEVSMaxExpr(ID, Ops);
1891   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1892   return S;
1893 }
1894
1895 const SCEV *ScalarEvolution::getUMaxExpr(const SCEV *LHS,
1896                                          const SCEV *RHS) {
1897   SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
1898   Ops.push_back(LHS);
1899   Ops.push_back(RHS);
1900   return getUMaxExpr(Ops);
1901 }
1902
1903 const SCEV *
1904 ScalarEvolution::getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops) {
1905   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty umax!");
1906   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1907 #ifndef NDEBUG
1908   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1909     assert(getEffectiveSCEVType(Ops[i]->getType()) ==
1910            getEffectiveSCEVType(Ops[0]->getType()) &&
1911            "SCEVUMaxExpr operand types don't match!");
1912 #endif
1913
1914   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
1915   GroupByComplexity(Ops, LI);
1916
1917   // If there are any constants, fold them together.
1918   unsigned Idx = 0;
1919   if (const SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
1920     ++Idx;
1921     assert(Idx < Ops.size());
1922     while (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
1923       // We found two constants, fold them together!
1924       ConstantInt *Fold = ConstantInt::get(getContext(),
1925                               APIntOps::umax(LHSC->getValue()->getValue(),
1926                                              RHSC->getValue()->getValue()));
1927       Ops[0] = getConstant(Fold);
1928       Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
1929       if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1930       LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
1931     }
1932
1933     // If we are left with a constant minimum-int, strip it off.
1934     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMinValue(false)) {
1935       Ops.erase(Ops.begin());
1936       --Idx;
1937     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isMaxValue(false)) {
1938       // If we have an umax with a constant maximum-int, it will always be
1939       // maximum-int.
1940       return Ops[0];
1941     }
1942   }
1943
1944   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1945
1946   // Find the first UMax
1947   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scUMaxExpr)
1948     ++Idx;
1949
1950   // Check to see if one of the operands is a UMax. If so, expand its operands
1951   // onto our operand list, and recurse to simplify.
1952   if (Idx < Ops.size()) {
1953     bool DeletedUMax = false;
1954     while (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(Ops[Idx])) {
1955       Ops.insert(Ops.end(), UMax->op_begin(), UMax->op_end());
1956       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
1957       DeletedUMax = true;
1958     }
1959
1960     if (DeletedUMax)
1961       return getUMaxExpr(Ops);
1962   }
1963
1964   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
1965   // so, delete one.  Since we sorted the list, these values are required to
1966   // be adjacent.
1967   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
1968     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X umax Y umax Y  -->  X umax Y
1969       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+1);
1970       --i; --e;
1971     }
1972
1973   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
1974
1975   assert(!Ops.empty() && "Reduced umax down to nothing!");
1976
1977   // Okay, it looks like we really DO need a umax expr.  Check to see if we
1978   // already have one, otherwise create a new one.
1979   FoldingSetNodeID ID;
1980   ID.AddInteger(scUMaxExpr);
1981   ID.AddInteger(Ops.size());
1982   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
1983     ID.AddPointer(Ops[i]);
1984   void *IP = 0;
1985   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
1986   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVUMaxExpr>();
1987   new (S) SCEVUMaxExpr(ID, Ops);
1988   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
1989   return S;
1990 }
1991
1992 const SCEV *ScalarEvolution::getSMinExpr(const SCEV *LHS,
1993                                          const SCEV *RHS) {
1994   // ~smax(~x, ~y) == smin(x, y).
1995   return getNotSCEV(getSMaxExpr(getNotSCEV(LHS), getNotSCEV(RHS)));
1996 }
1997
1998 const SCEV *ScalarEvolution::getUMinExpr(const SCEV *LHS,
1999                                          const SCEV *RHS) {
2000   // ~umax(~x, ~y) == umin(x, y)
2001   return getNotSCEV(getUMaxExpr(getNotSCEV(LHS), getNotSCEV(RHS)));
2002 }
2003
2004 const SCEV *ScalarEvolution::getUnknown(Value *V) {
2005   // Don't attempt to do anything other than create a SCEVUnknown object
2006   // here.  createSCEV only calls getUnknown after checking for all other
2007   // interesting possibilities, and any other code that calls getUnknown
2008   // is doing so in order to hide a value from SCEV canonicalization.
2009
2010   FoldingSetNodeID ID;
2011   ID.AddInteger(scUnknown);
2012   ID.AddPointer(V);
2013   void *IP = 0;
2014   if (const SCEV *S = UniqueSCEVs.FindNodeOrInsertPos(ID, IP)) return S;
2015   SCEV *S = SCEVAllocator.Allocate<SCEVUnknown>();
2016   new (S) SCEVUnknown(ID, V);
2017   UniqueSCEVs.InsertNode(S, IP);
2018   return S;
2019 }
2020
2021 //===----------------------------------------------------------------------===//
2022 //            Basic SCEV Analysis and PHI Idiom Recognition Code
2023 //
2024
2025 /// isSCEVable - Test if values of the given type are analyzable within
2026 /// the SCEV framework. This primarily includes integer types, and it
2027 /// can optionally include pointer types if the ScalarEvolution class
2028 /// has access to target-specific information.
2029 bool ScalarEvolution::isSCEVable(const Type *Ty) const {
2030   // Integers are always SCEVable.
2031   if (Ty->isInteger())
2032     return true;
2033
2034   // Pointers are SCEVable if TargetData information is available
2035   // to provide pointer size information.
2036   if (isa<PointerType>(Ty))
2037     return TD != NULL;
2038
2039   // Otherwise it's not SCEVable.
2040   return false;
2041 }
2042
2043 /// getTypeSizeInBits - Return the size in bits of the specified type,
2044 /// for which isSCEVable must return true.
2045 uint64_t ScalarEvolution::getTypeSizeInBits(const Type *Ty) const {
2046   assert(isSCEVable(Ty) && "Type is not SCEVable!");
2047
2048   // If we have a TargetData, use it!
2049   if (TD)
2050     return TD->getTypeSizeInBits(Ty);
2051
2052   // Otherwise, we support only integer types.
2053   assert(Ty->isInteger() && "isSCEVable permitted a non-SCEVable type!");
2054   return Ty->getPrimitiveSizeInBits();
2055 }
2056
2057 /// getEffectiveSCEVType - Return a type with the same bitwidth as
2058 /// the given type and which represents how SCEV will treat the given
2059 /// type, for which isSCEVable must return true. For pointer types,
2060 /// this is the pointer-sized integer type.
2061 const Type *ScalarEvolution::getEffectiveSCEVType(const Type *Ty) const {
2062   assert(isSCEVable(Ty) && "Type is not SCEVable!");
2063
2064   if (Ty->isInteger())
2065     return Ty;
2066
2067   assert(isa<PointerType>(Ty) && "Unexpected non-pointer non-integer type!");
2068   return TD->getIntPtrType(getContext());
2069 }
2070
2071 const SCEV *ScalarEvolution::getCouldNotCompute() {
2072   return &CouldNotCompute;
2073 }
2074
2075 /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
2076 /// expression and create a new one.
2077 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) {
2078   assert(isSCEVable(V->getType()) && "Value is not SCEVable!");
2079
2080   std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV *>::iterator I = Scalars.find(V);
2081   if (I != Scalars.end()) return I->second;
2082   const SCEV *S = createSCEV(V);
2083   Scalars.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(V, this), S));
2084   return S;
2085 }
2086
2087 /// getIntegerSCEV - Given a SCEVable type, create a constant for the
2088 /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
2089 const SCEV *ScalarEvolution::getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty) {
2090   const IntegerType *ITy = cast<IntegerType>(getEffectiveSCEVType(Ty));
2091   return getConstant(ConstantInt::get(ITy, Val));
2092 }
2093
2094 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
2095 ///
2096 const SCEV *ScalarEvolution::getNegativeSCEV(const SCEV *V) {
2097   if (const SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
2098     return getConstant(
2099                cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(VC->getValue())));
2100
2101   const Type *Ty = V->getType();
2102   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
2103   return getMulExpr(V,
2104                   getConstant(cast<ConstantInt>(Constant::getAllOnesValue(Ty))));
2105 }
2106
2107 /// getNotSCEV - Return a SCEV corresponding to ~V = -1-V
2108 const SCEV *ScalarEvolution::getNotSCEV(const SCEV *V) {
2109   if (const SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
2110     return getConstant(
2111                 cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNot(VC->getValue())));
2112
2113   const Type *Ty = V->getType();
2114   Ty = getEffectiveSCEVType(Ty);
2115   const SCEV *AllOnes =
2116                    getConstant(cast<ConstantInt>(Constant::getAllOnesValue(Ty)));
2117   return getMinusSCEV(AllOnes, V);
2118 }
2119
2120 /// getMinusSCEV - Return a SCEV corresponding to LHS - RHS.
2121 ///
2122 const SCEV *ScalarEvolution::getMinusSCEV(const SCEV *LHS,
2123                                           const SCEV *RHS) {
2124   // X - Y --> X + -Y
2125   return getAddExpr(LHS, getNegativeSCEV(RHS));
2126 }
2127
2128 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2129 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is zero
2130 /// extended.
2131 const SCEV *
2132 ScalarEvolution::getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V,
2133                                          const Type *Ty) {
2134   const Type *SrcTy = V->getType();
2135   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2136          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2137          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
2138   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2139     return V;  // No conversion
2140   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) > getTypeSizeInBits(Ty))
2141     return getTruncateExpr(V, Ty);
2142   return getZeroExtendExpr(V, Ty);
2143 }
2144
2145 /// getTruncateOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2146 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is sign
2147 /// extended.
2148 const SCEV *
2149 ScalarEvolution::getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V,
2150                                          const Type *Ty) {
2151   const Type *SrcTy = V->getType();
2152   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2153          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2154          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
2155   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2156     return V;  // No conversion
2157   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) > getTypeSizeInBits(Ty))
2158     return getTruncateExpr(V, Ty);
2159   return getSignExtendExpr(V, Ty);
2160 }
2161
2162 /// getNoopOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2163 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is zero
2164 /// extended.  The conversion must not be narrowing.
2165 const SCEV *
2166 ScalarEvolution::getNoopOrZeroExtend(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2167   const Type *SrcTy = V->getType();
2168   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2169          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2170          "Cannot noop or zero extend with non-integer arguments!");
2171   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) <= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2172          "getNoopOrZeroExtend cannot truncate!");
2173   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2174     return V;  // No conversion
2175   return getZeroExtendExpr(V, Ty);
2176 }
2177
2178 /// getNoopOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2179 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is sign
2180 /// extended.  The conversion must not be narrowing.
2181 const SCEV *
2182 ScalarEvolution::getNoopOrSignExtend(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2183   const Type *SrcTy = V->getType();
2184   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2185          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2186          "Cannot noop or sign extend with non-integer arguments!");
2187   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) <= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2188          "getNoopOrSignExtend cannot truncate!");
2189   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2190     return V;  // No conversion
2191   return getSignExtendExpr(V, Ty);
2192 }
2193
2194 /// getNoopOrAnyExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
2195 /// the input value to the specified type. If the type must be extended,
2196 /// it is extended with unspecified bits. The conversion must not be
2197 /// narrowing.
2198 const SCEV *
2199 ScalarEvolution::getNoopOrAnyExtend(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2200   const Type *SrcTy = V->getType();
2201   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2202          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2203          "Cannot noop or any extend with non-integer arguments!");
2204   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) <= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2205          "getNoopOrAnyExtend cannot truncate!");
2206   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2207     return V;  // No conversion
2208   return getAnyExtendExpr(V, Ty);
2209 }
2210
2211 /// getTruncateOrNoop - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
2212 /// input value to the specified type.  The conversion must not be widening.
2213 const SCEV *
2214 ScalarEvolution::getTruncateOrNoop(const SCEV *V, const Type *Ty) {
2215   const Type *SrcTy = V->getType();
2216   assert((SrcTy->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(SrcTy))) &&
2217          (Ty->isInteger() || (TD && isa<PointerType>(Ty))) &&
2218          "Cannot truncate or noop with non-integer arguments!");
2219   assert(getTypeSizeInBits(SrcTy) >= getTypeSizeInBits(Ty) &&
2220          "getTruncateOrNoop cannot extend!");
2221   if (getTypeSizeInBits(SrcTy) == getTypeSizeInBits(Ty))
2222     return V;  // No conversion
2223   return getTruncateExpr(V, Ty);
2224 }
2225
2226 /// getUMaxFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
2227 /// the types using zero-extension, and then perform a umax operation
2228 /// with them.
2229 const SCEV *ScalarEvolution::getUMaxFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
2230                                                         const SCEV *RHS) {
2231   const SCEV *PromotedLHS = LHS;
2232   const SCEV *PromotedRHS = RHS;
2233
2234   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) > getTypeSizeInBits(RHS->getType()))
2235     PromotedRHS = getZeroExtendExpr(RHS, LHS->getType());
2236   else
2237     PromotedLHS = getNoopOrZeroExtend(LHS, RHS->getType());
2238
2239   return getUMaxExpr(PromotedLHS, PromotedRHS);
2240 }
2241
2242 /// getUMinFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
2243 /// the types using zero-extension, and then perform a umin operation
2244 /// with them.
2245 const SCEV *ScalarEvolution::getUMinFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
2246                                                         const SCEV *RHS) {
2247   const SCEV *PromotedLHS = LHS;
2248   const SCEV *PromotedRHS = RHS;
2249
2250   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) > getTypeSizeInBits(RHS->getType()))
2251     PromotedRHS = getZeroExtendExpr(RHS, LHS->getType());
2252   else
2253     PromotedLHS = getNoopOrZeroExtend(LHS, RHS->getType());
2254
2255   return getUMinExpr(PromotedLHS, PromotedRHS);
2256 }
2257
2258 /// PushDefUseChildren - Push users of the given Instruction
2259 /// onto the given Worklist.
2260 static void
2261 PushDefUseChildren(Instruction *I,
2262                    SmallVectorImpl<Instruction *> &Worklist) {
2263   // Push the def-use children onto the Worklist stack.
2264   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
2265        UI != UE; ++UI)
2266     Worklist.push_back(cast<Instruction>(UI));
2267 }
2268
2269 /// ForgetSymbolicValue - This looks up computed SCEV values for all
2270 /// instructions that depend on the given instruction and removes them from
2271 /// the Scalars map if they reference SymName. This is used during PHI
2272 /// resolution.
2273 void
2274 ScalarEvolution::ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName) {
2275   SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
2276   PushDefUseChildren(I, Worklist);
2277
2278   SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
2279   Visited.insert(I);
2280   while (!Worklist.empty()) {
2281     Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
2282     if (!Visited.insert(I)) continue;
2283
2284     std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV*>::iterator It =
2285       Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
2286     if (It != Scalars.end()) {
2287       // Short-circuit the def-use traversal if the symbolic name
2288       // ceases to appear in expressions.
2289       if (!It->second->hasOperand(SymName))
2290         continue;
2291
2292       // SCEVUnknown for a PHI either means that it has an unrecognized
2293       // structure, or it's a PHI that's in the progress of being computed
2294       // by createNodeForPHI.  In the former case, additional loop trip
2295       // count information isn't going to change anything. In the later
2296       // case, createNodeForPHI will perform the necessary updates on its
2297       // own when it gets to that point.
2298       if (!isa<PHINode>(I) || !isa<SCEVUnknown>(It->second))
2299         Scalars.erase(It);
2300       ValuesAtScopes.erase(I);
2301     }
2302
2303     PushDefUseChildren(I, Worklist);
2304   }
2305 }
2306
2307 /// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
2308 /// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
2309 ///
2310 const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
2311   if (PN->getNumIncomingValues() == 2)  // The loops have been canonicalized.
2312     if (const Loop *L = LI->getLoopFor(PN->getParent()))
2313       if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
2314         // If it lives in the loop header, it has two incoming values, one
2315         // from outside the loop, and one from inside.
2316         unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
2317         unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
2318
2319         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
2320         const SCEV *SymbolicName = getUnknown(PN);
2321         assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
2322                "PHI node already processed?");
2323         Scalars.insert(std::make_pair(SCEVCallbackVH(PN, this), SymbolicName));
2324
2325         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
2326         // the back-edge.
2327         Value *BEValueV = PN->getIncomingValue(BackEdge);
2328         const SCEV *BEValue = getSCEV(BEValueV);
2329
2330         // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
2331         // has a special value for the first iteration of the loop.
2332
2333         // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
2334         // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
2335         if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
2336           // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
2337           // with a recurrence.
2338           unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
2339           for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2340             if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
2341               if (FoundIndex == e) {
2342                 FoundIndex = i;
2343                 break;
2344               }
2345
2346           if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
2347             // Create an add with everything but the specified operand.
2348             SmallVector<const SCEV *, 8> Ops;
2349             for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2350               if (i != FoundIndex)
2351                 Ops.push_back(Add->getOperand(i));
2352             const SCEV *Accum = getAddExpr(Ops);
2353
2354             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
2355             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
2356             if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
2357                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
2358                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
2359               const SCEV *StartVal =
2360                 getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
2361               const SCEVAddRecExpr *PHISCEV =
2362                 cast<SCEVAddRecExpr>(getAddRecExpr(StartVal, Accum, L));
2363
2364               // If the increment doesn't overflow, then neither the addrec nor the
2365               // post-increment will overflow.
2366               if (const AddOperator *OBO = dyn_cast<AddOperator>(BEValueV))
2367                 if (OBO->getOperand(0) == PN &&
2368                     getSCEV(OBO->getOperand(1)) ==
2369                       PHISCEV->getStepRecurrence(*this)) {
2370                   const SCEVAddRecExpr *PostInc = PHISCEV->getPostIncExpr(*this);
2371                   if (OBO->hasNoUnsignedOverflow()) {
2372                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PHISCEV)
2373                       ->setHasNoUnsignedOverflow(true);
2374                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PostInc)
2375                       ->setHasNoUnsignedOverflow(true);
2376                   }
2377                   if (OBO->hasNoSignedOverflow()) {
2378                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PHISCEV)
2379                       ->setHasNoSignedOverflow(true);
2380                     const_cast<SCEVAddRecExpr *>(PostInc)
2381                       ->setHasNoSignedOverflow(true);
2382                   }
2383                 }
2384
2385               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
2386               // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
2387               // entries for the scalars that use the symbolic expression.
2388               ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
2389               Scalars[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
2390               return PHISCEV;
2391             }
2392           }
2393         } else if (const SCEVAddRecExpr *AddRec =
2394                      dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
2395           // Otherwise, this could be a loop like this:
2396           //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
2397           // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
2398           // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
2399           // i really is an addrec evolution.
2400           if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
2401             const SCEV *StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
2402
2403             // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
2404             // initial step of the addrec evolution.
2405             if (StartVal == getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
2406                                             AddRec->getOperand(1))) {
2407               const SCEV *PHISCEV =
2408                  getAddRecExpr(StartVal, AddRec->getOperand(1), L);
2409
2410               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
2411               // to be symbolic.  We now need to go back and purge all of the
2412               // entries for the scalars that use the symbolic expression.
2413               ForgetSymbolicName(PN, SymbolicName);
2414               Scalars[SCEVCallbackVH(PN, this)] = PHISCEV;
2415               return PHISCEV;
2416             }
2417           }
2418         }
2419
2420         return SymbolicName;
2421       }
2422
2423   // It's tempting to recognize PHIs with a unique incoming value, however
2424   // this leads passes like indvars to break LCSSA form. Fortunately, such
2425   // PHIs are rare, as instcombine zaps them.
2426
2427   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
2428   return getUnknown(PN);
2429 }
2430
2431 /// createNodeForGEP - Expand GEP instructions into add and multiply
2432 /// operations. This allows them to be analyzed by regular SCEV code.
2433 ///
2434 const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForGEP(Operator *GEP) {
2435
2436   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(getContext());
2437   Value *Base = GEP->getOperand(0);
2438   // Don't attempt to analyze GEPs over unsized objects.
2439   if (!cast<PointerType>(Base->getType())->getElementType()->isSized())
2440     return getUnknown(GEP);
2441   const SCEV *TotalOffset = getIntegerSCEV(0, IntPtrTy);
2442   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2443   for (GetElementPtrInst::op_iterator I = next(GEP->op_begin()),
2444                                       E = GEP->op_end();
2445        I != E; ++I) {
2446     Value *Index = *I;
2447     // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
2448     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
2449       // For a struct, add the member offset.
2450       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
2451       unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
2452       uint64_t Offset = SL.getElementOffset(FieldNo);
2453       TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, getIntegerSCEV(Offset, IntPtrTy));
2454     } else {
2455       // For an array, add the element offset, explicitly scaled.
2456       const SCEV *LocalOffset = getSCEV(Index);
2457       if (!isa<PointerType>(LocalOffset->getType()))
2458         // Getelementptr indicies are signed.
2459         LocalOffset = getTruncateOrSignExtend(LocalOffset, IntPtrTy);
2460       LocalOffset =
2461         getMulExpr(LocalOffset,
2462                    getIntegerSCEV(TD->getTypeAllocSize(*GTI), IntPtrTy));
2463       TotalOffset = getAddExpr(TotalOffset, LocalOffset);
2464     }
2465   }
2466   return getAddExpr(getSCEV(Base), TotalOffset);
2467 }
2468
2469 /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S is
2470 /// guaranteed to end in (at every loop iteration).  It is, at the same time,
2471 /// the minimum number of times S is divisible by 2.  For example, given {4,+,8}
2472 /// it returns 2.  If S is guaranteed to be 0, it returns the bitwidth of S.
2473 uint32_t
2474 ScalarEvolution::GetMinTrailingZeros(const SCEV *S) {
2475   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
2476     return C->getValue()->getValue().countTrailingZeros();
2477
2478   if (const SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S))
2479     return std::min(GetMinTrailingZeros(T->getOperand()),
2480                     (uint32_t)getTypeSizeInBits(T->getType()));
2481
2482   if (const SCEVZeroExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
2483     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
2484     return OpRes == getTypeSizeInBits(E->getOperand()->getType()) ?
2485              getTypeSizeInBits(E->getType()) : OpRes;
2486   }
2487
2488   if (const SCEVSignExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
2489     uint32_t OpRes = GetMinTrailingZeros(E->getOperand());
2490     return OpRes == getTypeSizeInBits(E->getOperand()->getType()) ?
2491              getTypeSizeInBits(E->getType()) : OpRes;
2492   }
2493
2494   if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2495     // The result is the min of all operands results.
2496     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
2497     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2498       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
2499     return MinOpRes;
2500   }
2501
2502   if (const SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
2503     // The result is the sum of all operands results.
2504     uint32_t SumOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
2505     uint32_t BitWidth = getTypeSizeInBits(M->getType());
2506     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands();
2507          SumOpRes != BitWidth && i != e; ++i)
2508       SumOpRes = std::min(SumOpRes + GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)),
2509                           BitWidth);
2510     return SumOpRes;
2511   }
2512
2513   if (const SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2514     // The result is the min of all operands results.
2515     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(A->getOperand(0));
2516     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2517       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(A->getOperand(i)));
2518     return MinOpRes;
2519   }
2520
2521   if (const SCEVSMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
2522     // The result is the min of all operands results.
2523     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
2524     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2525       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
2526     return MinOpRes;
2527   }
2528
2529   if (const SCEVUMaxExpr *M = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
2530     // The result is the min of all operands results.
2531     uint32_t MinOpRes = GetMinTrailingZeros(M->getOperand(0));
2532     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); MinOpRes && i != e; ++i)
2533       MinOpRes = std::min(MinOpRes, GetMinTrailingZeros(M->getOperand(i)));
2534     return MinOpRes;
2535   }
2536
2537   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2538     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
2539     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2540     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2541     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
2542     ComputeMaskedBits(U->getValue(), Mask, Zeros, Ones);
2543     return Zeros.countTrailingOnes();
2544   }
2545
2546   // SCEVUDivExpr
2547   return 0;
2548 }
2549
2550 /// getUnsignedRange - Determine the unsigned range for a particular SCEV.
2551 ///
2552 ConstantRange
2553 ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
2554
2555   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
2556     return ConstantRange(C->getValue()->getValue());
2557
2558   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2559     ConstantRange X = getUnsignedRange(Add->getOperand(0));
2560     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2561       X = X.add(getUnsignedRange(Add->getOperand(i)));
2562     return X;
2563   }
2564
2565   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
2566     ConstantRange X = getUnsignedRange(Mul->getOperand(0));
2567     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
2568       X = X.multiply(getUnsignedRange(Mul->getOperand(i)));
2569     return X;
2570   }
2571
2572   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
2573     ConstantRange X = getUnsignedRange(SMax->getOperand(0));
2574     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2575       X = X.smax(getUnsignedRange(SMax->getOperand(i)));
2576     return X;
2577   }
2578
2579   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
2580     ConstantRange X = getUnsignedRange(UMax->getOperand(0));
2581     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2582       X = X.umax(getUnsignedRange(UMax->getOperand(i)));
2583     return X;
2584   }
2585
2586   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
2587     ConstantRange X = getUnsignedRange(UDiv->getLHS());
2588     ConstantRange Y = getUnsignedRange(UDiv->getRHS());
2589     return X.udiv(Y);
2590   }
2591
2592   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
2593     ConstantRange X = getUnsignedRange(ZExt->getOperand());
2594     return X.zeroExtend(cast<IntegerType>(ZExt->getType())->getBitWidth());
2595   }
2596
2597   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
2598     ConstantRange X = getUnsignedRange(SExt->getOperand());
2599     return X.signExtend(cast<IntegerType>(SExt->getType())->getBitWidth());
2600   }
2601
2602   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
2603     ConstantRange X = getUnsignedRange(Trunc->getOperand());
2604     return X.truncate(cast<IntegerType>(Trunc->getType())->getBitWidth());
2605   }
2606
2607   ConstantRange FullSet(getTypeSizeInBits(S->getType()), true);
2608
2609   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2610     const SCEV *T = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2611     const SCEVConstant *Trip = dyn_cast<SCEVConstant>(T);
2612     if (!Trip) return FullSet;
2613
2614     // TODO: non-affine addrec
2615     if (AddRec->isAffine()) {
2616       const Type *Ty = AddRec->getType();
2617       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2618       if (getTypeSizeInBits(MaxBECount->getType()) <= getTypeSizeInBits(Ty)) {
2619         MaxBECount = getNoopOrZeroExtend(MaxBECount, Ty);
2620
2621         const SCEV *Start = AddRec->getStart();
2622         const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
2623         const SCEV *End = AddRec->evaluateAtIteration(MaxBECount, *this);
2624
2625         // Check for overflow.
2626         // TODO: This is very conservative.
2627         if (!(Step->isOne() &&
2628               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_ULT, Start, End)) &&
2629             !(Step->isAllOnesValue() &&
2630               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_UGT, Start, End)))
2631           return FullSet;
2632
2633         ConstantRange StartRange = getUnsignedRange(Start);
2634         ConstantRange EndRange = getUnsignedRange(End);
2635         APInt Min = APIntOps::umin(StartRange.getUnsignedMin(),
2636                                    EndRange.getUnsignedMin());
2637         APInt Max = APIntOps::umax(StartRange.getUnsignedMax(),
2638                                    EndRange.getUnsignedMax());
2639         if (Min.isMinValue() && Max.isMaxValue())
2640           return FullSet;
2641         return ConstantRange(Min, Max+1);
2642       }
2643     }
2644   }
2645
2646   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2647     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
2648     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2649     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2650     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
2651     ComputeMaskedBits(U->getValue(), Mask, Zeros, Ones, TD);
2652     if (Ones == ~Zeros + 1)
2653       return FullSet;
2654     return ConstantRange(Ones, ~Zeros + 1);
2655   }
2656
2657   return FullSet;
2658 }
2659
2660 /// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
2661 ///
2662 ConstantRange
2663 ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
2664
2665   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S))
2666     return ConstantRange(C->getValue()->getValue());
2667
2668   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
2669     ConstantRange X = getSignedRange(Add->getOperand(0));
2670     for (unsigned i = 1, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
2671       X = X.add(getSignedRange(Add->getOperand(i)));
2672     return X;
2673   }
2674
2675   if (const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
2676     ConstantRange X = getSignedRange(Mul->getOperand(0));
2677     for (unsigned i = 1, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i)
2678       X = X.multiply(getSignedRange(Mul->getOperand(i)));
2679     return X;
2680   }
2681
2682   if (const SCEVSMaxExpr *SMax = dyn_cast<SCEVSMaxExpr>(S)) {
2683     ConstantRange X = getSignedRange(SMax->getOperand(0));
2684     for (unsigned i = 1, e = SMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2685       X = X.smax(getSignedRange(SMax->getOperand(i)));
2686     return X;
2687   }
2688
2689   if (const SCEVUMaxExpr *UMax = dyn_cast<SCEVUMaxExpr>(S)) {
2690     ConstantRange X = getSignedRange(UMax->getOperand(0));
2691     for (unsigned i = 1, e = UMax->getNumOperands(); i != e; ++i)
2692       X = X.umax(getSignedRange(UMax->getOperand(i)));
2693     return X;
2694   }
2695
2696   if (const SCEVUDivExpr *UDiv = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S)) {
2697     ConstantRange X = getSignedRange(UDiv->getLHS());
2698     ConstantRange Y = getSignedRange(UDiv->getRHS());
2699     return X.udiv(Y);
2700   }
2701
2702   if (const SCEVZeroExtendExpr *ZExt = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S)) {
2703     ConstantRange X = getSignedRange(ZExt->getOperand());
2704     return X.zeroExtend(cast<IntegerType>(ZExt->getType())->getBitWidth());
2705   }
2706
2707   if (const SCEVSignExtendExpr *SExt = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(S)) {
2708     ConstantRange X = getSignedRange(SExt->getOperand());
2709     return X.signExtend(cast<IntegerType>(SExt->getType())->getBitWidth());
2710   }
2711
2712   if (const SCEVTruncateExpr *Trunc = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
2713     ConstantRange X = getSignedRange(Trunc->getOperand());
2714     return X.truncate(cast<IntegerType>(Trunc->getType())->getBitWidth());
2715   }
2716
2717   ConstantRange FullSet(getTypeSizeInBits(S->getType()), true);
2718
2719   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
2720     const SCEV *T = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2721     const SCEVConstant *Trip = dyn_cast<SCEVConstant>(T);
2722     if (!Trip) return FullSet;
2723
2724     // TODO: non-affine addrec
2725     if (AddRec->isAffine()) {
2726       const Type *Ty = AddRec->getType();
2727       const SCEV *MaxBECount = getMaxBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
2728       if (getTypeSizeInBits(MaxBECount->getType()) <= getTypeSizeInBits(Ty)) {
2729         MaxBECount = getNoopOrZeroExtend(MaxBECount, Ty);
2730
2731         const SCEV *Start = AddRec->getStart();
2732         const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
2733         const SCEV *End = AddRec->evaluateAtIteration(MaxBECount, *this);
2734
2735         // Check for overflow.
2736         // TODO: This is very conservative.
2737         if (!(Step->isOne() &&
2738               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SLT, Start, End)) &&
2739             !(Step->isAllOnesValue() &&
2740               isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SGT, Start, End)))
2741           return FullSet;
2742
2743         ConstantRange StartRange = getSignedRange(Start);
2744         ConstantRange EndRange = getSignedRange(End);
2745         APInt Min = APIntOps::smin(StartRange.getSignedMin(),
2746                                    EndRange.getSignedMin());
2747         APInt Max = APIntOps::smax(StartRange.getSignedMax(),
2748                                    EndRange.getSignedMax());
2749         if (Min.isMinSignedValue() && Max.isMaxSignedValue())
2750           return FullSet;
2751         return ConstantRange(Min, Max+1);
2752       }
2753     }
2754   }
2755
2756   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
2757     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
2758     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2759     unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), TD);
2760     if (NS == 1)
2761       return FullSet;
2762     return
2763       ConstantRange(APInt::getSignedMinValue(BitWidth).ashr(NS - 1),
2764                     APInt::getSignedMaxValue(BitWidth).ashr(NS - 1)+1);
2765   }
2766
2767   return FullSet;
2768 }
2769
2770 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
2771 /// Analyze the expression.
2772 ///
2773 const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
2774   if (!isSCEVable(V->getType()))
2775     return getUnknown(V);
2776
2777   unsigned Opcode = Instruction::UserOp1;
2778   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2779     Opcode = I->getOpcode();
2780   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
2781     Opcode = CE->getOpcode();
2782   else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2783     return getConstant(CI);
2784   else if (isa<ConstantPointerNull>(V))
2785     return getIntegerSCEV(0, V->getType());
2786   else if (isa<UndefValue>(V))
2787     return getIntegerSCEV(0, V->getType());
2788   else
2789     return getUnknown(V);
2790
2791   Operator *U = cast<Operator>(V);
2792   switch (Opcode) {
2793   case Instruction::Add:
2794     return getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2795                       getSCEV(U->getOperand(1)));
2796   case Instruction::Mul:
2797     return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2798                       getSCEV(U->getOperand(1)));
2799   case Instruction::UDiv:
2800     return getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2801                        getSCEV(U->getOperand(1)));
2802   case Instruction::Sub:
2803     return getMinusSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)),
2804                         getSCEV(U->getOperand(1)));
2805   case Instruction::And:
2806     // For an expression like x&255 that merely masks off the high bits,
2807     // use zext(trunc(x)) as the SCEV expression.
2808     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2809       if (CI->isNullValue())
2810         return getSCEV(U->getOperand(1));
2811       if (CI->isAllOnesValue())
2812         return getSCEV(U->getOperand(0));
2813       const APInt &A = CI->getValue();
2814
2815       // Instcombine's ShrinkDemandedConstant may strip bits out of
2816       // constants, obscuring what would otherwise be a low-bits mask.
2817       // Use ComputeMaskedBits to compute what ShrinkDemandedConstant
2818       // knew about to reconstruct a low-bits mask value.
2819       unsigned LZ = A.countLeadingZeros();
2820       unsigned BitWidth = A.getBitWidth();
2821       APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2822       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2823       ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), AllOnes, KnownZero, KnownOne, TD);
2824
2825       APInt EffectiveMask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - LZ);
2826
2827       if (LZ != 0 && !((~A & ~KnownZero) & EffectiveMask))
2828         return
2829           getZeroExtendExpr(getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2830                                 IntegerType::get(getContext(), BitWidth - LZ)),
2831                             U->getType());
2832     }
2833     break;
2834
2835   case Instruction::Or:
2836     // If the RHS of the Or is a constant, we may have something like:
2837     // X*4+1 which got turned into X*4|1.  Handle this as an Add so loop
2838     // optimizations will transparently handle this case.
2839     //
2840     // In order for this transformation to be safe, the LHS must be of the
2841     // form X*(2^n) and the Or constant must be less than 2^n.
2842     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2843       const SCEV *LHS = getSCEV(U->getOperand(0));
2844       const APInt &CIVal = CI->getValue();
2845       if (GetMinTrailingZeros(LHS) >=
2846           (CIVal.getBitWidth() - CIVal.countLeadingZeros()))
2847         return getAddExpr(LHS, getSCEV(U->getOperand(1)));
2848     }
2849     break;
2850   case Instruction::Xor:
2851     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2852       // If the RHS of the xor is a signbit, then this is just an add.
2853       // Instcombine turns add of signbit into xor as a strength reduction step.
2854       if (CI->getValue().isSignBit())
2855         return getAddExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
2856                           getSCEV(U->getOperand(1)));
2857
2858       // If the RHS of xor is -1, then this is a not operation.
2859       if (CI->isAllOnesValue())
2860         return getNotSCEV(getSCEV(U->getOperand(0)));
2861
2862       // Model xor(and(x, C), C) as and(~x, C), if C is a low-bits mask.
2863       // This is a variant of the check for xor with -1, and it handles
2864       // the case where instcombine has trimmed non-demanded bits out
2865       // of an xor with -1.
2866       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(U->getOperand(0)))
2867         if (ConstantInt *LCI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
2868           if (BO->getOpcode() == Instruction::And &&
2869               LCI->getValue() == CI->getValue())
2870             if (const SCEVZeroExtendExpr *Z =
2871                   dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(getSCEV(U->getOperand(0)))) {
2872               const Type *UTy = U->getType();
2873               const SCEV *Z0 = Z->getOperand();
2874               const Type *Z0Ty = Z0->getType();
2875               unsigned Z0TySize = getTypeSizeInBits(Z0Ty);
2876
2877               // If C is a low-bits mask, the zero extend is zerving to
2878               // mask off the high bits. Complement the operand and
2879               // re-apply the zext.
2880               if (APIntOps::isMask(Z0TySize, CI->getValue()))
2881                 return getZeroExtendExpr(getNotSCEV(Z0), UTy);
2882
2883               // If C is a single bit, it may be in the sign-bit position
2884               // before the zero-extend. In this case, represent the xor
2885               // using an add, which is equivalent, and re-apply the zext.
2886               APInt Trunc = APInt(CI->getValue()).trunc(Z0TySize);
2887               if (APInt(Trunc).zext(getTypeSizeInBits(UTy)) == CI->getValue() &&
2888                   Trunc.isSignBit())
2889                 return getZeroExtendExpr(getAddExpr(Z0, getConstant(Trunc)),
2890                                          UTy);
2891             }
2892     }
2893     break;
2894
2895   case Instruction::Shl:
2896     // Turn shift left of a constant amount into a multiply.
2897     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2898       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
2899       Constant *X = ConstantInt::get(getContext(),
2900         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
2901       return getMulExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
2902     }
2903     break;
2904
2905   case Instruction::LShr:
2906     // Turn logical shift right of a constant into a unsigned divide.
2907     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2908       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
2909       Constant *X = ConstantInt::get(getContext(),
2910         APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
2911       return getUDivExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), getSCEV(X));
2912     }
2913     break;
2914
2915   case Instruction::AShr:
2916     // For a two-shift sext-inreg, use sext(trunc(x)) as the SCEV expression.
2917     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1)))
2918       if (Instruction *L = dyn_cast<Instruction>(U->getOperand(0)))
2919         if (L->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2920             L->getOperand(1) == U->getOperand(1)) {
2921           unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(U->getType());
2922           uint64_t Amt = BitWidth - CI->getZExtValue();
2923           if (Amt == BitWidth)
2924             return getSCEV(L->getOperand(0));       // shift by zero --> noop
2925           if (Amt > BitWidth)
2926             return getIntegerSCEV(0, U->getType()); // value is undefined
2927           return
2928             getSignExtendExpr(getTruncateExpr(getSCEV(L->getOperand(0)),
2929                                            IntegerType::get(getContext(), Amt)),
2930                                  U->getType());
2931         }
2932     break;
2933
2934   case Instruction::Trunc:
2935     return getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
2936
2937   case Instruction::ZExt:
2938     return getZeroExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
2939
2940   case Instruction::SExt:
2941     return getSignExtendExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), U->getType());
2942
2943   case Instruction::BitCast:
2944     // BitCasts are no-op casts so we just eliminate the cast.
2945     if (isSCEVable(U->getType()) && isSCEVable(U->getOperand(0)->getType()))
2946       return getSCEV(U->getOperand(0));
2947     break;
2948
2949     // It's tempting to handle inttoptr and ptrtoint, however this can
2950     // lead to pointer expressions which cannot be expanded to GEPs
2951     // (because they may overflow). For now, the only pointer-typed
2952     // expressions we handle are GEPs and address literals.
2953
2954   case Instruction::GetElementPtr:
2955     if (!TD) break; // Without TD we can't analyze pointers.
2956     return createNodeForGEP(U);
2957
2958   case Instruction::PHI:
2959     return createNodeForPHI(cast<PHINode>(U));
2960
2961   case Instruction::Select:
2962     // This could be a smax or umax that was lowered earlier.
2963     // Try to recover it.
2964     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U->getOperand(0))) {
2965       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
2966       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
2967       switch (ICI->getPredicate()) {
2968       case ICmpInst::ICMP_SLT:
2969       case ICmpInst::ICMP_SLE:
2970         std::swap(LHS, RHS);
2971         // fall through
2972       case ICmpInst::ICMP_SGT:
2973       case ICmpInst::ICMP_SGE:
2974         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
2975           return getSMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2976         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
2977           return getSMinExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2978         break;
2979       case ICmpInst::ICMP_ULT:
2980       case ICmpInst::ICMP_ULE:
2981         std::swap(LHS, RHS);
2982         // fall through
2983       case ICmpInst::ICMP_UGT:
2984       case ICmpInst::ICMP_UGE:
2985         if (LHS == U->getOperand(1) && RHS == U->getOperand(2))
2986           return getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2987         else if (LHS == U->getOperand(2) && RHS == U->getOperand(1))
2988           return getUMinExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(RHS));
2989         break;
2990       case ICmpInst::ICMP_NE:
2991         // n != 0 ? n : 1  ->  umax(n, 1)
2992         if (LHS == U->getOperand(1) &&
2993             isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)) &&
2994             cast<ConstantInt>(U->getOperand(2))->isOne() &&
2995             isa<ConstantInt>(RHS) &&
2996             cast<ConstantInt>(RHS)->isZero())
2997           return getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(U->getOperand(2)));
2998         break;
2999       case ICmpInst::ICMP_EQ:
3000         // n == 0 ? 1 : n  ->  umax(n, 1)
3001         if (LHS == U->getOperand(2) &&
3002             isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
3003             cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))->isOne() &&
3004             isa<ConstantInt>(RHS) &&
3005             cast<ConstantInt>(RHS)->isZero())
3006           return getUMaxExpr(getSCEV(LHS), getSCEV(U->getOperand(1)));
3007         break;
3008       default:
3009         break;
3010       }
3011     }
3012
3013   default: // We cannot analyze this expression.
3014     break;
3015   }
3016
3017   return getUnknown(V);
3018 }
3019
3020
3021
3022 //===----------------------------------------------------------------------===//
3023 //                   Iteration Count Computation Code
3024 //
3025
3026 /// getBackedgeTakenCount - If the specified loop has a predictable
3027 /// backedge-taken count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute
3028 /// object. The backedge-taken count is the number of times the loop header
3029 /// will be branched to from within the loop. This is one less than the
3030 /// trip count of the loop, since it doesn't count the first iteration,
3031 /// when the header is branched to from outside the loop.
3032 ///
3033 /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
3034 /// loop-invariant backedge-taken count (see
3035 /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
3036 ///
3037 const SCEV *ScalarEvolution::getBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3038   return getBackedgeTakenInfo(L).Exact;
3039 }
3040
3041 /// getMaxBackedgeTakenCount - Similar to getBackedgeTakenCount, except
3042 /// return the least SCEV value that is known never to be less than the
3043 /// actual backedge taken count.
3044 const SCEV *ScalarEvolution::getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3045   return getBackedgeTakenInfo(L).Max;
3046 }
3047
3048 /// PushLoopPHIs - Push PHI nodes in the header of the given loop
3049 /// onto the given Worklist.
3050 static void
3051 PushLoopPHIs(const Loop *L, SmallVectorImpl<Instruction *> &Worklist) {
3052   BasicBlock *Header = L->getHeader();
3053
3054   // Push all Loop-header PHIs onto the Worklist stack.
3055   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin();
3056        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
3057     Worklist.push_back(PN);
3058 }
3059
3060 const ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo &
3061 ScalarEvolution::getBackedgeTakenInfo(const Loop *L) {
3062   // Initially insert a CouldNotCompute for this loop. If the insertion
3063   // succeeds, procede to actually compute a backedge-taken count and
3064   // update the value. The temporary CouldNotCompute value tells SCEV
3065   // code elsewhere that it shouldn't attempt to request a new
3066   // backedge-taken count, which could result in infinite recursion.
3067   std::pair<std::map<const Loop*, BackedgeTakenInfo>::iterator, bool> Pair =
3068     BackedgeTakenCounts.insert(std::make_pair(L, getCouldNotCompute()));
3069   if (Pair.second) {
3070     BackedgeTakenInfo ItCount = ComputeBackedgeTakenCount(L);
3071     if (ItCount.Exact != getCouldNotCompute()) {
3072       assert(ItCount.Exact->isLoopInvariant(L) &&
3073              ItCount.Max->isLoopInvariant(L) &&
3074              "Computed trip count isn't loop invariant for loop!");
3075       ++NumTripCountsComputed;
3076
3077       // Update the value in the map.
3078       Pair.first->second = ItCount;
3079     } else {
3080       if (ItCount.Max != getCouldNotCompute())
3081         // Update the value in the map.
3082         Pair.first->second = ItCount;
3083       if (isa<PHINode>(L->getHeader()->begin()))
3084         // Only count loops that have phi nodes as not being computable.
3085         ++NumTripCountsNotComputed;
3086     }
3087
3088     // Now that we know more about the trip count for this loop, forget any
3089     // existing SCEV values for PHI nodes in this loop since they are only
3090     // conservative estimates made without the benefit of trip count
3091     // information. This is similar to the code in
3092     // forgetLoopBackedgeTakenCount, except that it handles SCEVUnknown PHI
3093     // nodes specially.
3094     if (ItCount.hasAnyInfo()) {
3095       SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
3096       PushLoopPHIs(L, Worklist);
3097
3098       SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
3099       while (!Worklist.empty()) {
3100         Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
3101         if (!Visited.insert(I)) continue;
3102
3103         std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV*>::iterator It =
3104           Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
3105         if (It != Scalars.end()) {
3106           // SCEVUnknown for a PHI either means that it has an unrecognized
3107           // structure, or it's a PHI that's in the progress of being computed
3108           // by createNodeForPHI.  In the former case, additional loop trip
3109           // count information isn't going to change anything. In the later
3110           // case, createNodeForPHI will perform the necessary updates on its
3111           // own when it gets to that point.
3112           if (!isa<PHINode>(I) || !isa<SCEVUnknown>(It->second))
3113             Scalars.erase(It);
3114           ValuesAtScopes.erase(I);
3115           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
3116             ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
3117         }
3118
3119         PushDefUseChildren(I, Worklist);
3120       }
3121     }
3122   }
3123   return Pair.first->second;
3124 }
3125
3126 /// forgetLoopBackedgeTakenCount - This method should be called by the
3127 /// client when it has changed a loop in a way that may effect
3128 /// ScalarEvolution's ability to compute a trip count, or if the loop
3129 /// is deleted.
3130 void ScalarEvolution::forgetLoopBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3131   BackedgeTakenCounts.erase(L);
3132
3133   SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
3134   PushLoopPHIs(L, Worklist);
3135
3136   SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
3137   while (!Worklist.empty()) {
3138     Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
3139     if (!Visited.insert(I)) continue;
3140
3141     std::map<SCEVCallbackVH, const SCEV*>::iterator It =
3142       Scalars.find(static_cast<Value *>(I));
3143     if (It != Scalars.end()) {
3144       Scalars.erase(It);
3145       ValuesAtScopes.erase(I);
3146       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
3147         ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
3148     }
3149
3150     PushDefUseChildren(I, Worklist);
3151   }
3152 }
3153
3154 /// ComputeBackedgeTakenCount - Compute the number of times the backedge
3155 /// of the specified loop will execute.
3156 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3157 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
3158   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
3159   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
3160
3161   // Examine all exits and pick the most conservative values.
3162   const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
3163   const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
3164   bool CouldNotComputeBECount = false;
3165   for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
3166     BackedgeTakenInfo NewBTI =
3167       ComputeBackedgeTakenCountFromExit(L, ExitingBlocks[i]);
3168
3169     if (NewBTI.Exact == getCouldNotCompute()) {
3170       // We couldn't compute an exact value for this exit, so
3171       // we won't be able to compute an exact value for the loop.
3172       CouldNotComputeBECount = true;
3173       BECount = getCouldNotCompute();
3174     } else if (!CouldNotComputeBECount) {
3175       if (BECount == getCouldNotCompute())
3176         BECount = NewBTI.Exact;
3177       else
3178         BECount = getUMinFromMismatchedTypes(BECount, NewBTI.Exact);
3179     }
3180     if (MaxBECount == getCouldNotCompute())
3181       MaxBECount = NewBTI.Max;
3182     else if (NewBTI.Max != getCouldNotCompute())
3183       MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(MaxBECount, NewBTI.Max);
3184   }
3185
3186   return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
3187 }
3188
3189 /// ComputeBackedgeTakenCountFromExit - Compute the number of times the backedge
3190 /// of the specified loop will execute if it exits via the specified block.
3191 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3192 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExit(const Loop *L,
3193                                                    BasicBlock *ExitingBlock) {
3194
3195   // Okay, we've chosen an exiting block.  See what condition causes us to
3196   // exit at this block.
3197   //
3198   // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
3199   BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
3200   if (ExitBr == 0) return getCouldNotCompute();
3201   assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
3202
3203   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
3204   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
3205   // time through the loop.  If not, then the execution count of the branch will
3206   // not be equal to the trip count of the loop.
3207   //
3208   // Currently we check for this by checking to see if the Exit branch goes to
3209   // the loop header.  If so, we know it will always execute the same number of
3210   // times as the loop.  We also handle the case where the exit block *is* the
3211   // loop header.  This is common for un-rotated loops.
3212   //
3213   // If both of those tests fail, walk up the unique predecessor chain to the
3214   // header, stopping if there is an edge that doesn't exit the loop. If the
3215   // header is reached, the execution count of the branch will be equal to the
3216   // trip count of the loop.
3217   //
3218   //  More extensive analysis could be done to handle more cases here.
3219   //
3220   if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
3221       ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
3222       ExitBr->getParent() != L->getHeader()) {
3223     // The simple checks failed, try climbing the unique predecessor chain
3224     // up to the header.
3225     bool Ok = false;
3226     for (BasicBlock *BB = ExitBr->getParent(); BB; ) {
3227       BasicBlock *Pred = BB->getUniquePredecessor();
3228       if (!Pred)
3229         return getCouldNotCompute();
3230       TerminatorInst *PredTerm = Pred->getTerminator();
3231       for (unsigned i = 0, e = PredTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
3232         BasicBlock *PredSucc = PredTerm->getSuccessor(i);
3233         if (PredSucc == BB)
3234           continue;
3235         // If the predecessor has a successor that isn't BB and isn't
3236         // outside the loop, assume the worst.
3237         if (L->contains(PredSucc))
3238           return getCouldNotCompute();
3239       }
3240       if (Pred == L->getHeader()) {
3241         Ok = true;
3242         break;
3243       }
3244       BB = Pred;
3245     }
3246     if (!Ok)
3247       return getCouldNotCompute();
3248   }
3249
3250   // Procede to the next level to examine the exit condition expression.
3251   return ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, ExitBr->getCondition(),
3252                                                ExitBr->getSuccessor(0),
3253                                                ExitBr->getSuccessor(1));
3254 }
3255
3256 /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond - Compute the number of times the
3257 /// backedge of the specified loop will execute if its exit condition
3258 /// were a conditional branch of ExitCond, TBB, and FBB.
3259 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3260 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(const Loop *L,
3261                                                        Value *ExitCond,
3262                                                        BasicBlock *TBB,
3263                                                        BasicBlock *FBB) {
3264   // Check if the controlling expression for this loop is an And or Or.
3265   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(ExitCond)) {
3266     if (BO->getOpcode() == Instruction::And) {
3267       // Recurse on the operands of the and.
3268       BackedgeTakenInfo BTI0 =
3269         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(0), TBB, FBB);
3270       BackedgeTakenInfo BTI1 =
3271         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(1), TBB, FBB);
3272       const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
3273       const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
3274       if (L->contains(TBB)) {
3275         // Both conditions must be true for the loop to continue executing.
3276         // Choose the less conservative count.
3277         if (BTI0.Exact == getCouldNotCompute() ||
3278             BTI1.Exact == getCouldNotCompute())
3279           BECount = getCouldNotCompute();
3280         else
3281           BECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3282         if (BTI0.Max == getCouldNotCompute())
3283           MaxBECount = BTI1.Max;
3284         else if (BTI1.Max == getCouldNotCompute())
3285           MaxBECount = BTI0.Max;
3286         else
3287           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3288       } else {
3289         // Both conditions must be true for the loop to exit.
3290         assert(L->contains(FBB) && "Loop block has no successor in loop!");
3291         if (BTI0.Exact != getCouldNotCompute() &&
3292             BTI1.Exact != getCouldNotCompute())
3293           BECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3294         if (BTI0.Max != getCouldNotCompute() &&
3295             BTI1.Max != getCouldNotCompute())
3296           MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3297       }
3298
3299       return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
3300     }
3301     if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
3302       // Recurse on the operands of the or.
3303       BackedgeTakenInfo BTI0 =
3304         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(0), TBB, FBB);
3305       BackedgeTakenInfo BTI1 =
3306         ComputeBackedgeTakenCountFromExitCond(L, BO->getOperand(1), TBB, FBB);
3307       const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
3308       const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
3309       if (L->contains(FBB)) {
3310         // Both conditions must be false for the loop to continue executing.
3311         // Choose the less conservative count.
3312         if (BTI0.Exact == getCouldNotCompute() ||
3313             BTI1.Exact == getCouldNotCompute())
3314           BECount = getCouldNotCompute();
3315         else
3316           BECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3317         if (BTI0.Max == getCouldNotCompute())
3318           MaxBECount = BTI1.Max;
3319         else if (BTI1.Max == getCouldNotCompute())
3320           MaxBECount = BTI0.Max;
3321         else
3322           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3323       } else {
3324         // Both conditions must be false for the loop to exit.
3325         assert(L->contains(TBB) && "Loop block has no successor in loop!");
3326         if (BTI0.Exact != getCouldNotCompute() &&
3327             BTI1.Exact != getCouldNotCompute())
3328           BECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Exact, BTI1.Exact);
3329         if (BTI0.Max != getCouldNotCompute() &&
3330             BTI1.Max != getCouldNotCompute())
3331           MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(BTI0.Max, BTI1.Max);
3332       }
3333
3334       return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
3335     }
3336   }
3337
3338   // With an icmp, it may be feasible to compute an exact backedge-taken count.
3339   // Procede to the next level to examine the icmp.
3340   if (ICmpInst *ExitCondICmp = dyn_cast<ICmpInst>(ExitCond))
3341     return ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(L, ExitCondICmp, TBB, FBB);
3342
3343   // If it's not an integer or pointer comparison then compute it the hard way.
3344   return ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(L, ExitCond, !L->contains(TBB));
3345 }
3346
3347 /// ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp - Compute the number of times the
3348 /// backedge of the specified loop will execute if its exit condition
3349 /// were a conditional branch of the ICmpInst ExitCond, TBB, and FBB.
3350 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
3351 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountFromExitCondICmp(const Loop *L,
3352                                                            ICmpInst *ExitCond,
3353                                                            BasicBlock *TBB,
3354                                                            BasicBlock *FBB) {
3355
3356   // If the condition was exit on true, convert the condition to exit on false
3357   ICmpInst::Predicate Cond;
3358   if (!L->contains(FBB))
3359     Cond = ExitCond->getPredicate();
3360   else
3361     Cond = ExitCond->getInversePredicate();
3362
3363   // Handle common loops like: for (X = "string"; *X; ++X)
3364   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(ExitCond->getOperand(0)))
3365     if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(ExitCond->getOperand(1))) {
3366       const SCEV *ItCnt =
3367         ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(LI, RHS, L, Cond);
3368       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(ItCnt)) {
3369         unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(ItCnt->getType());
3370         return BackedgeTakenInfo(ItCnt,
3371                                  isa<SCEVConstant>(ItCnt) ? ItCnt :
3372                                    getConstant(APInt::getMaxValue(BitWidth)-1));
3373       }
3374     }
3375
3376   const SCEV *LHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(0));
3377   const SCEV *RHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(1));
3378
3379   // Try to evaluate any dependencies out of the loop.
3380   LHS = getSCEVAtScope(LHS, L);
3381   RHS = getSCEVAtScope(RHS, L);
3382
3383   // At this point, we would like to compute how many iterations of the
3384   // loop the predicate will return true for these inputs.
3385   if (LHS->isLoopInvariant(L) && !RHS->isLoopInvariant(L)) {
3386     // If there is a loop-invariant, force it into the RHS.
3387     std::swap(LHS, RHS);
3388     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
3389   }
3390
3391   // If we have a comparison of a chrec against a constant, try to use value
3392   // ranges to answer this query.
3393   if (const SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS))
3394     if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
3395       if (AddRec->getLoop() == L) {
3396         // Form the constant range.
3397         ConstantRange CompRange(
3398             ICmpInst::makeConstantRange(Cond, RHSC->getValue()->getValue()));
3399
3400         const SCEV *Ret = AddRec->getNumIterationsInRange(CompRange, *this);
3401         if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Ret)) return Ret;
3402       }
3403
3404   switch (Cond) {
3405   case ICmpInst::ICMP_NE: {                     // while (X != Y)
3406     // Convert to: while (X-Y != 0)
3407     const SCEV *TC = HowFarToZero(getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
3408     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
3409     break;
3410   }
3411   case ICmpInst::ICMP_EQ: {
3412     // Convert to: while (X-Y == 0)           // while (X == Y)
3413     const SCEV *TC = HowFarToNonZero(getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
3414     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
3415     break;
3416   }
3417   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
3418     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, true);
3419     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3420     break;
3421   }
3422   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
3423     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(getNotSCEV(LHS),
3424                                              getNotSCEV(RHS), L, true);
3425     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3426     break;
3427   }
3428   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
3429     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(LHS, RHS, L, false);
3430     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3431     break;
3432   }
3433   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
3434     BackedgeTakenInfo BTI = HowManyLessThans(getNotSCEV(LHS),
3435                                              getNotSCEV(RHS), L, false);
3436     if (BTI.hasAnyInfo()) return BTI;
3437     break;
3438   }
3439   default:
3440 #if 0
3441     errs() << "ComputeBackedgeTakenCount ";
3442     if (ExitCond->getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
3443       errs() << "[unsigned] ";
3444     errs() << *LHS << "   "
3445          << Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp)
3446          << "   " << *RHS << "\n";
3447 #endif
3448     break;
3449   }
3450   return
3451     ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(L, ExitCond, !L->contains(TBB));
3452 }
3453
3454 static ConstantInt *
3455 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ConstantInt *C,
3456                                 ScalarEvolution &SE) {
3457   const SCEV *InVal = SE.getConstant(C);
3458   const SCEV *Val = AddRec->evaluateAtIteration(InVal, SE);
3459   assert(isa<SCEVConstant>(Val) &&
3460          "Evaluation of SCEV at constant didn't fold correctly?");
3461   return cast<SCEVConstant>(Val)->getValue();
3462 }
3463
3464 /// GetAddressedElementFromGlobal - Given a global variable with an initializer
3465 /// and a GEP expression (missing the pointer index) indexing into it, return
3466 /// the addressed element of the initializer or null if the index expression is
3467 /// invalid.
3468 static Constant *
3469 GetAddressedElementFromGlobal(LLVMContext &Context, GlobalVariable *GV,
3470                               const std::vector<ConstantInt*> &Indices) {
3471   Constant *Init = GV->getInitializer();
3472   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
3473     uint64_t Idx = Indices[i]->getZExtValue();
3474     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
3475       assert(Idx < CS->getNumOperands() && "Bad struct index!");
3476       Init = cast<Constant>(CS->getOperand(Idx));
3477     } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
3478       if (Idx >= CA->getNumOperands()) return 0;  // Bogus program
3479       Init = cast<Constant>(CA->getOperand(Idx));
3480     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
3481       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
3482         assert(Idx < STy->getNumElements() && "Bad struct index!");
3483         Init = Constant::getNullValue(STy->getElementType(Idx));
3484       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Init->getType())) {
3485         if (Idx >= ATy->getNumElements()) return 0;  // Bogus program
3486         Init = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
3487       } else {
3488         llvm_unreachable("Unknown constant aggregate type!");
3489       }
3490       return 0;
3491     } else {
3492       return 0; // Unknown initializer type
3493     }
3494   }
3495   return Init;
3496 }
3497
3498 /// ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount - Given an exit condition of
3499 /// 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the backedge
3500 /// execution count.
3501 const SCEV *
3502 ScalarEvolution::ComputeLoadConstantCompareBackedgeTakenCount(
3503                                                 LoadInst *LI,
3504                                                 Constant *RHS,
3505                                                 const Loop *L,
3506                                                 ICmpInst::Predicate predicate) {
3507   if (LI->isVolatile()) return getCouldNotCompute();
3508
3509   // Check to see if the loaded pointer is a getelementptr of a global.
3510   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0));
3511   if (!GEP) return getCouldNotCompute();
3512
3513   // Make sure that it is really a constant global we are gepping, with an
3514   // initializer, and make sure the first IDX is really 0.
3515   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
3516   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer() ||
3517       GEP->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEP->getOperand(1)) ||
3518       !cast<Constant>(GEP->getOperand(1))->isNullValue())
3519     return getCouldNotCompute();
3520
3521   // Okay, we allow one non-constant index into the GEP instruction.
3522   Value *VarIdx = 0;
3523   std::vector<ConstantInt*> Indexes;
3524   unsigned VarIdxNum = 0;
3525   for (unsigned i = 2, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
3526     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
3527       Indexes.push_back(CI);
3528     } else if (!isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
3529       if (VarIdx) return getCouldNotCompute();  // Multiple non-constant idx's.
3530       VarIdx = GEP->getOperand(i);
3531       VarIdxNum = i-2;
3532       Indexes.push_back(0);
3533     }
3534
3535   // Okay, we know we have a (load (gep GV, 0, X)) comparison with a constant.
3536   // Check to see if X is a loop variant variable value now.
3537   const SCEV *Idx = getSCEV(VarIdx);
3538   Idx = getSCEVAtScope(Idx, L);
3539
3540   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
3541   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
3542   const SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
3543   if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
3544       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
3545       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
3546     return getCouldNotCompute();
3547
3548   unsigned MaxSteps = MaxBruteForceIterations;
3549   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxSteps; ++IterationNum) {
3550     ConstantInt *ItCst = ConstantInt::get(
3551                            cast<IntegerType>(IdxExpr->getType()), IterationNum);
3552     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(IdxExpr, ItCst, *this);
3553
3554     // Form the GEP offset.
3555     Indexes[VarIdxNum] = Val;
3556
3557     Constant *Result = GetAddressedElementFromGlobal(getContext(), GV, Indexes);
3558     if (Result == 0) break;  // Cannot compute!
3559
3560     // Evaluate the condition for this iteration.
3561     Result = ConstantExpr::getICmp(predicate, Result, RHS);
3562     if (!isa<ConstantInt>(Result)) break;  // Couldn't decide for sure
3563     if (cast<ConstantInt>(Result)->getValue().isMinValue()) {
3564 #if 0
3565       errs() << "\n***\n*** Computed loop count " << *ItCst
3566              << "\n*** From global " << *GV << "*** BB: " << *L->getHeader()
3567              << "***\n";
3568 #endif
3569       ++NumArrayLenItCounts;
3570       return getConstant(ItCst);   // Found terminating iteration!
3571     }
3572   }
3573   return getCouldNotCompute();
3574 }
3575
3576
3577 /// CanConstantFold - Return true if we can constant fold an instruction of the
3578 /// specified type, assuming that all operands were constants.
3579 static bool CanConstantFold(const Instruction *I) {
3580   if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
3581       isa<SelectInst>(I) || isa<CastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I))
3582     return true;
3583
3584   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
3585     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
3586       return canConstantFoldCallTo(F);
3587   return false;
3588 }
3589
3590 /// getConstantEvolvingPHI - Given an LLVM value and a loop, return a PHI node
3591 /// in the loop that V is derived from.  We allow arbitrary operations along the
3592 /// way, but the operands of an operation must either be constants or a value
3593 /// derived from a constant PHI.  If this expression does not fit with these
3594 /// constraints, return null.
3595 static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
3596   // If this is not an instruction, or if this is an instruction outside of the
3597   // loop, it can't be derived from a loop PHI.
3598   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3599   if (I == 0 || !L->contains(I->getParent())) return 0;
3600
3601   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
3602     if (L->getHeader() == I->getParent())
3603       return PN;
3604     else
3605       // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
3606       // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
3607       return 0;
3608   }
3609
3610   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
3611   // are constants, return early.
3612   if (!CanConstantFold(I)) return 0;
3613
3614   // Otherwise, we can evaluate this instruction if all of its operands are
3615   // constant or derived from a PHI node themselves.
3616   PHINode *PHI = 0;
3617   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
3618     if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
3619           isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
3620       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
3621       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
3622       if (PHI == 0)
3623         PHI = P;
3624       else if (PHI != P)
3625         return 0;  // Evolving from multiple different PHIs.
3626     }
3627
3628   // This is a expression evolving from a constant PHI!
3629   return PHI;
3630 }
3631
3632 /// EvaluateExpression - Given an expression that passes the
3633 /// getConstantEvolvingPHI predicate, evaluate its value assuming the PHI node
3634 /// in the loop has the value PHIVal.  If we can't fold this expression for some
3635 /// reason, return null.
3636 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal) {
3637   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
3638   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
3639   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) return GV;
3640   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
3641   LLVMContext &Context = I->getParent()->getContext();
3642
3643   std::vector<Constant*> Operands;
3644   Operands.resize(I->getNumOperands());
3645
3646   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3647     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal);
3648     if (Operands[i] == 0) return 0;
3649   }
3650
3651   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
3652     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
3653                                            &Operands[0], Operands.size(),
3654                                            Context);
3655   else
3656     return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
3657                                     &Operands[0], Operands.size(),
3658                                     Context);
3659 }
3660
3661 /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
3662 /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
3663 /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
3664 /// involving constants, fold it.
3665 Constant *
3666 ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
3667                                                    const APInt& BEs,
3668                                                    const Loop *L) {
3669   std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
3670     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
3671   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
3672     return I->second;
3673
3674   if (BEs.ugt(APInt(BEs.getBitWidth(),MaxBruteForceIterations)))
3675     return ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = 0;  // Not going to evaluate it.
3676
3677   Constant *&RetVal = ConstantEvolutionLoopExitValue[PN];
3678
3679   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
3680   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
3681   // second must be derived from the same PHI.
3682   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
3683   Constant *StartCST =
3684     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
3685   if (StartCST == 0)
3686     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
3687
3688   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
3689   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
3690   if (PN2 != PN)
3691     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
3692
3693   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
3694   if (BEs.getActiveBits() >= 32)
3695     return RetVal = 0; // More than 2^32-1 iterations?? Not doing it!
3696
3697   unsigned NumIterations = BEs.getZExtValue(); // must be in range
3698   unsigned IterationNum = 0;
3699   for (Constant *PHIVal = StartCST; ; ++IterationNum) {
3700     if (IterationNum == NumIterations)
3701       return RetVal = PHIVal;  // Got exit value!
3702
3703     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
3704     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
3705     if (NextPHI == PHIVal)
3706       return RetVal = NextPHI;  // Stopped evolving!
3707     if (NextPHI == 0)
3708       return 0;        // Couldn't evaluate!
3709     PHIVal = NextPHI;
3710   }
3711 }
3712
3713 /// ComputeBackedgeTakenCountExhaustively - If the loop is known to execute a
3714 /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
3715 /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
3716 /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
3717 /// evaluate the trip count of the loop, return getCouldNotCompute().
3718 const SCEV *
3719 ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCountExhaustively(const Loop *L,
3720                                                        Value *Cond,
3721                                                        bool ExitWhen) {
3722   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
3723   if (PN == 0) return getCouldNotCompute();
3724
3725   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
3726   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
3727   // second must be derived from the same PHI.
3728   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
3729   Constant *StartCST =
3730     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
3731   if (StartCST == 0) return getCouldNotCompute();  // Must be a constant.
3732
3733   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
3734   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
3735   if (PN2 != PN) return getCouldNotCompute();  // Not derived from same PHI.
3736
3737   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
3738   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
3739   // "ExitWhen".
3740   unsigned IterationNum = 0;
3741   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
3742   for (Constant *PHIVal = StartCST;
3743        IterationNum != MaxIterations; ++IterationNum) {
3744     ConstantInt *CondVal =
3745       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, PHIVal));
3746
3747     // Couldn't symbolically evaluate.
3748     if (!CondVal) return getCouldNotCompute();
3749
3750     if (CondVal->getValue() == uint64_t(ExitWhen)) {
3751       ++NumBruteForceTripCountsComputed;
3752       return getConstant(Type::getInt32Ty(getContext()), IterationNum);
3753     }
3754
3755     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
3756     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
3757     if (NextPHI == 0 || NextPHI == PHIVal)
3758       return getCouldNotCompute();// Couldn't evaluate or not making progress...
3759     PHIVal = NextPHI;
3760   }
3761
3762   // Too many iterations were needed to evaluate.
3763   return getCouldNotCompute();
3764 }
3765
3766 /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression handle for the specified value
3767 /// at the specified scope in the program.  The L value specifies a loop
3768 /// nest to evaluate the expression at, where null is the top-level or a
3769 /// specified loop is immediately inside of the loop.
3770 ///
3771 /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
3772 /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
3773 ///
3774 /// In the case that a relevant loop exit value cannot be computed, the
3775 /// original value V is returned.
3776 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
3777   // FIXME: this should be turned into a virtual method on SCEV!
3778
3779   if (isa<SCEVConstant>(V)) return V;
3780
3781   // If this instruction is evolved from a constant-evolving PHI, compute the
3782   // exit value from the loop without using SCEVs.
3783   if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
3784     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
3785       const Loop *LI = (*this->LI)[I->getParent()];
3786       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
3787         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
3788           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
3789             // Okay, there is no closed form solution for the PHI node.  Check
3790             // to see if the loop that contains it has a known backedge-taken
3791             // count.  If so, we may be able to force computation of the exit
3792             // value.
3793             const SCEV *BackedgeTakenCount = getBackedgeTakenCount(LI);
3794             if (const SCEVConstant *BTCC =
3795                   dyn_cast<SCEVConstant>(BackedgeTakenCount)) {
3796               // Okay, we know how many times the containing loop executes.  If
3797               // this is a constant evolving PHI node, get the final value at
3798               // the specified iteration number.
3799               Constant *RV = getConstantEvolutionLoopExitValue(PN,
3800                                                    BTCC->getValue()->getValue(),
3801                                                                LI);
3802               if (RV) return getSCEV(RV);
3803             }
3804           }
3805
3806       // Okay, this is an expression that we cannot symbolically evaluate
3807       // into a SCEV.  Check to see if it's possible to symbolically evaluate
3808       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
3809       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
3810       if (CanConstantFold(I)) {
3811         // Check to see if we've folded this instruction at this loop before.
3812         std::map<const Loop *, Constant *> &Values = ValuesAtScopes[I];
3813         std::pair<std::map<const Loop *, Constant *>::iterator, bool> Pair =
3814           Values.insert(std::make_pair(L, static_cast<Constant *>(0)));
3815         if (!Pair.second)
3816           return Pair.first->second ? &*getSCEV(Pair.first->second) : V;
3817
3818         std::vector<Constant*> Operands;
3819         Operands.reserve(I->getNumOperands());
3820         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3821           Value *Op = I->getOperand(i);
3822           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
3823             Operands.push_back(C);
3824           } else {
3825             // If any of the operands is non-constant and if they are
3826             // non-integer and non-pointer, don't even try to analyze them
3827             // with scev techniques.
3828             if (!isSCEVable(Op->getType()))
3829               return V;
3830
3831             const SCEV* OpV = getSCEVAtScope(Op, L);
3832             if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV)) {
3833               Constant *C = SC->getValue();
3834               if (C->getType() != Op->getType())
3835                 C = ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
3836                                                                   Op->getType(),
3837                                                                   false),
3838                                           C, Op->getType());
3839               Operands.push_back(C);
3840             } else if (const SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
3841               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue())) {
3842                 if (C->getType() != Op->getType())
3843                   C =
3844                     ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(C, false,
3845                                                                   Op->getType(),
3846                                                                   false),
3847                                           C, Op->getType());
3848                 Operands.push_back(C);
3849               } else
3850                 return V;
3851             } else {
3852               return V;
3853             }
3854           }
3855         }
3856
3857         Constant *C;
3858         if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
3859           C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
3860                                               &Operands[0], Operands.size(),
3861                                               getContext());
3862         else
3863           C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
3864                                        &Operands[0], Operands.size(), 
3865                                        getContext());
3866         Pair.first->second = C;
3867         return getSCEV(C);
3868       }
3869     }
3870
3871     // This is some other type of SCEVUnknown, just return it.
3872     return V;
3873   }
3874
3875   if (const SCEVCommutativeExpr *Comm = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(V)) {
3876     // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
3877     // expression has no loop-variant portions.
3878     for (unsigned i = 0, e = Comm->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3879       const SCEV *OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
3880       if (OpAtScope != Comm->getOperand(i)) {
3881         // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
3882         // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
3883         SmallVector<const SCEV *, 8> NewOps(Comm->op_begin(),
3884                                             Comm->op_begin()+i);
3885         NewOps.push_back(OpAtScope);
3886
3887         for (++i; i != e; ++i) {
3888           OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
3889           NewOps.push_back(OpAtScope);
3890         }
3891         if (isa<SCEVAddExpr>(Comm))
3892           return getAddExpr(NewOps);
3893         if (isa<SCEVMulExpr>(Comm))
3894           return getMulExpr(NewOps);
3895         if (isa<SCEVSMaxExpr>(Comm))
3896           return getSMaxExpr(NewOps);
3897         if (isa<SCEVUMaxExpr>(Comm))
3898           return getUMaxExpr(NewOps);
3899         llvm_unreachable("Unknown commutative SCEV type!");
3900       }
3901     }
3902     // If we got here, all operands are loop invariant.
3903     return Comm;
3904   }
3905
3906   if (const SCEVUDivExpr *Div = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(V)) {
3907     const SCEV *LHS = getSCEVAtScope(Div->getLHS(), L);
3908     const SCEV *RHS = getSCEVAtScope(Div->getRHS(), L);
3909     if (LHS == Div->getLHS() && RHS == Div->getRHS())
3910       return Div;   // must be loop invariant
3911     return getUDivExpr(LHS, RHS);
3912   }
3913
3914   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
3915   // are dealing with the final value computed by the loop.
3916   if (const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
3917     if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L->getHeader())) {
3918       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
3919       // loop iterates.  Compute this now.
3920       const SCEV *BackedgeTakenCount = getBackedgeTakenCount(AddRec->getLoop());
3921       if (BackedgeTakenCount == getCouldNotCompute()) return AddRec;
3922
3923       // Then, evaluate the AddRec.
3924       return AddRec->evaluateAtIteration(BackedgeTakenCount, *this);
3925     }
3926     return AddRec;
3927   }
3928
3929   if (const SCEVZeroExtendExpr *Cast = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(V)) {
3930     const SCEV *Op = getSCEVAtScope(Cast->getOperand(), L);
3931     if (Op == Cast->getOperand())
3932       return Cast;  // must be loop invariant
3933     return getZeroExtendExpr(Op, Cast->getType());
3934   }
3935
3936   if (const SCEVSignExtendExpr *Cast = dyn_cast<SCEVSignExtendExpr>(V)) {
3937     const SCEV *Op = getSCEVAtScope(Cast->getOperand(), L);
3938     if (Op == Cast->getOperand())
3939       return Cast;  // must be loop invariant
3940     return getSignExtendExpr(Op, Cast->getType());
3941   }
3942
3943   if (const SCEVTruncateExpr *Cast = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(V)) {
3944     const SCEV *Op = getSCEVAtScope(Cast->getOperand(), L);
3945     if (Op == Cast->getOperand())
3946       return Cast;  // must be loop invariant
3947     return getTruncateExpr(Op, Cast->getType());
3948   }
3949
3950   llvm_unreachable("Unknown SCEV type!");
3951   return 0;
3952 }
3953
3954 /// getSCEVAtScope - This is a convenience function which does
3955 /// getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
3956 const SCEV *ScalarEvolution::getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) {
3957   return getSCEVAtScope(getSCEV(V), L);
3958 }
3959
3960 /// SolveLinEquationWithOverflow - Finds the minimum unsigned root of the
3961 /// following equation:
3962 ///
3963 ///     A * X = B (mod N)
3964 ///
3965 /// where N = 2^BW and BW is the common bit width of A and B. The signedness of
3966 /// A and B isn't important.
3967 ///
3968 /// If the equation does not have a solution, SCEVCouldNotCompute is returned.
3969 static const SCEV *SolveLinEquationWithOverflow(const APInt &A, const APInt &B,
3970                                                ScalarEvolution &SE) {
3971   uint32_t BW = A.getBitWidth();
3972   assert(BW == B.getBitWidth() && "Bit widths must be the same.");
3973   assert(A != 0 && "A must be non-zero.");
3974
3975   // 1. D = gcd(A, N)
3976   //
3977   // The gcd of A and N may have only one prime factor: 2. The number of
3978   // trailing zeros in A is its multiplicity
3979   uint32_t Mult2 = A.countTrailingZeros();
3980   // D = 2^Mult2
3981
3982   // 2. Check if B is divisible by D.
3983   //
3984   // B is divisible by D if and only if the multiplicity of prime factor 2 for B
3985   // is not less than multiplicity of this prime factor for D.
3986   if (B.countTrailingZeros() < Mult2)
3987     return SE.getCouldNotCompute();
3988
3989   // 3. Compute I: the multiplicative inverse of (A / D) in arithmetic
3990   // modulo (N / D).
3991   //
3992   // (N / D) may need BW+1 bits in its representation.  Hence, we'll use this
3993   // bit width during computations.
3994   APInt AD = A.lshr(Mult2).zext(BW + 1);  // AD = A / D
3995   APInt Mod(BW + 1, 0);
3996   Mod.set(BW - Mult2);  // Mod = N / D
3997   APInt I = AD.multiplicativeInverse(Mod);
3998
3999   // 4. Compute the minimum unsigned root of the equation:
4000   // I * (B / D) mod (N / D)
4001   APInt Result = (I * B.lshr(Mult2).zext(BW + 1)).urem(Mod);
4002
4003   // The result is guaranteed to be less than 2^BW so we may truncate it to BW
4004   // bits.
4005   return SE.getConstant(Result.trunc(BW));
4006 }
4007
4008 /// SolveQuadraticEquation - Find the roots of the quadratic equation for the
4009 /// given quadratic chrec {L,+,M,+,N}.  This returns either the two roots (which
4010 /// might be the same) or two SCEVCouldNotCompute objects.
4011 ///
4012 static std::pair<const SCEV *,const SCEV *>
4013 SolveQuadraticEquation(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ScalarEvolution &SE) {
4014   assert(AddRec->getNumOperands() == 3 && "This is not a quadratic chrec!");
4015   const SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(0));
4016   const SCEVConstant *MC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1));
4017   const SCEVConstant *NC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(2));
4018
4019   // We currently can only solve this if the coefficients are constants.
4020   if (!LC || !MC || !NC) {
4021     const SCEV *CNC = SE.getCouldNotCompute();
4022     return std::make_pair(CNC, CNC);
4023   }
4024
4025   uint32_t BitWidth = LC->getValue()->getValue().getBitWidth();
4026   const APInt &L = LC->getValue()->getValue();
4027   const APInt &M = MC->getValue()->getValue();
4028   const APInt &N = NC->getValue()->getValue();
4029   APInt Two(BitWidth, 2);
4030   APInt Four(BitWidth, 4);
4031
4032   {
4033     using namespace APIntOps;
4034     const APInt& C = L;
4035     // Convert from chrec coefficients to polynomial coefficients AX^2+BX+C
4036     // The B coefficient is M-N/2
4037     APInt B(M);
4038     B -= sdiv(N,Two);
4039
4040     // The A coefficient is N/2
4041     APInt A(N.sdiv(Two));
4042
4043     // Compute the B^2-4ac term.
4044     APInt SqrtTerm(B);
4045     SqrtTerm *= B;
4046     SqrtTerm -= Four * (A * C);
4047
4048     // Compute sqrt(B^2-4ac). This is guaranteed to be the nearest
4049     // integer value or else APInt::sqrt() will assert.
4050     APInt SqrtVal(SqrtTerm.sqrt());
4051
4052     // Compute the two solutions for the quadratic formula.
4053     // The divisions must be performed as signed divisions.
4054     APInt NegB(-B);
4055     APInt TwoA( A << 1 );
4056     if (TwoA.isMinValue()) {
4057       const SCEV *CNC = SE.getCouldNotCompute();
4058       return std::make_pair(CNC, CNC);
4059     }
4060
4061     LLVMContext &Context = SE.getContext();
4062
4063     ConstantInt *Solution1 =
4064       ConstantInt::get(Context, (NegB + SqrtVal).sdiv(TwoA));
4065     ConstantInt *Solution2 =
4066       ConstantInt::get(Context, (NegB - SqrtVal).sdiv(TwoA));
4067
4068     return std::make_pair(SE.getConstant(Solution1),
4069                           SE.getConstant(Solution2));
4070     } // end APIntOps namespace
4071 }
4072
4073 /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the specified
4074 /// value to zero will execute.  If not computable, return CouldNotCompute.
4075 const SCEV *ScalarEvolution::HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L) {
4076   // If the value is a constant
4077   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
4078     // If the value is already zero, the branch will execute zero times.
4079     if (C->getValue()->isZero()) return C;
4080     return getCouldNotCompute();  // Otherwise it will loop infinitely.
4081   }
4082
4083   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
4084   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
4085     return getCouldNotCompute();
4086
4087   if (AddRec->isAffine()) {
4088     // If this is an affine expression, the execution count of this branch is
4089     // the minimum unsigned root of the following equation:
4090     //
4091     //     Start + Step*N = 0 (mod 2^BW)
4092     //
4093     // equivalent to:
4094     //
4095     //             Step*N = -Start (mod 2^BW)
4096     //
4097     // where BW is the common bit width of Start and Step.
4098
4099     // Get the initial value for the loop.
4100     const SCEV *Start = getSCEVAtScope(AddRec->getStart(),
4101                                        L->getParentLoop());
4102     const SCEV *Step = getSCEVAtScope(AddRec->getOperand(1),
4103                                       L->getParentLoop());
4104
4105     if (const SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Step)) {
4106       // For now we handle only constant steps.
4107
4108       // First, handle unitary steps.
4109       if (StepC->getValue()->equalsInt(1))      // 1*N = -Start (mod 2^BW), so:
4110         return getNegativeSCEV(Start);       //   N = -Start (as unsigned)
4111       if (StepC->getValue()->isAllOnesValue())  // -1*N = -Start (mod 2^BW), so:
4112         return Start;                           //    N = Start (as unsigned)
4113
4114       // Then, try to solve the above equation provided that Start is constant.
4115       if (const SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start))
4116         return SolveLinEquationWithOverflow(StepC->getValue()->getValue(),
4117                                             -StartC->getValue()->getValue(),
4118                                             *this);
4119     }
4120   } else if (AddRec->isQuadratic() && AddRec->getType()->isInteger()) {
4121     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of
4122     // the quadratic equation to solve it.
4123     std::pair<const SCEV *,const SCEV *> Roots = SolveQuadraticEquation(AddRec,
4124                                                                     *this);
4125     const SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
4126     const SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
4127     if (R1) {
4128 #if 0
4129       errs() << "HFTZ: " << *V << " - sol#1: " << *R1
4130              << "  sol#2: " << *R2 << "\n";
4131 #endif
4132       // Pick the smallest positive root value.
4133       if (ConstantInt *CB =
4134           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT,
4135                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
4136         if (CB->getZExtValue() == false)
4137           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
4138
4139         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
4140         // value at this index.  When solving for "X*X != 5", for example, we
4141         // should not accept a root of 2.
4142         const SCEV *Val = AddRec->evaluateAtIteration(R1, *this);
4143         if (Val->isZero())
4144           return R1;  // We found a quadratic root!
4145       }
4146     }
4147   }
4148
4149   return getCouldNotCompute();
4150 }
4151
4152 /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
4153 /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
4154 /// CouldNotCompute
4155 const SCEV *ScalarEvolution::HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L) {
4156   // Loops that look like: while (X == 0) are very strange indeed.  We don't
4157   // handle them yet except for the trivial case.  This could be expanded in the
4158   // future as needed.
4159
4160   // If the value is a constant, check to see if it is known to be non-zero
4161   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
4162   if (const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
4163     if (!C->getValue()->isNullValue())
4164       return getIntegerSCEV(0, C->getType());
4165     return getCouldNotCompute();  // Otherwise it will loop infinitely.
4166   }
4167
4168   // We could implement others, but I really doubt anyone writes loops like
4169   // this, and if they did, they would already be constant folded.
4170   return getCouldNotCompute();
4171 }
4172
4173 /// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
4174 /// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
4175 ///
4176 BasicBlock *ScalarEvolution::getLoopPredecessor(const Loop *L) {
4177   BasicBlock *Header = L->getHeader();
4178   BasicBlock *Pred = 0;
4179   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header);
4180        PI != E; ++PI)
4181     if (!L->contains(*PI)) {
4182       if (Pred && Pred != *PI) return 0; // Multiple predecessors.
4183       Pred = *PI;
4184     }
4185   return Pred;
4186 }
4187
4188 /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
4189 /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
4190 /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
4191 /// found.
4192 ///
4193 BasicBlock *
4194 ScalarEvolution::getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB) {
4195   // If the block has a unique predecessor, then there is no path from the
4196   // predecessor to the block that does not go through the direct edge
4197   // from the predecessor to the block.
4198   if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor())
4199     return Pred;
4200
4201   // A loop's header is defined to be a block that dominates the loop.
4202   // If the header has a unique predecessor outside the loop, it must be
4203   // a block that has exactly one successor that can reach the loop.
4204   if (Loop *L = LI->getLoopFor(BB))
4205     return getLoopPredecessor(L);
4206
4207   return 0;
4208 }
4209
4210 /// HasSameValue - SCEV structural equivalence is usually sufficient for
4211 /// testing whether two expressions are equal, however for the purposes of
4212 /// looking for a condition guarding a loop, it can be useful to be a little
4213 /// more general, since a front-end may have replicated the controlling
4214 /// expression.
4215 ///
4216 static bool HasSameValue(const SCEV *A, const SCEV *B) {
4217   // Quick check to see if they are the same SCEV.
4218   if (A == B) return true;
4219
4220   // Otherwise, if they're both SCEVUnknown, it's possible that they hold
4221   // two different instructions with the same value. Check for this case.
4222   if (const SCEVUnknown *AU = dyn_cast<SCEVUnknown>(A))
4223     if (const SCEVUnknown *BU = dyn_cast<SCEVUnknown>(B))
4224       if (const Instruction *AI = dyn_cast<Instruction>(AU->getValue()))
4225         if (const Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(BU->getValue()))
4226           if (AI->isIdenticalTo(BI))
4227             return true;
4228
4229   // Otherwise assume they may have a different value.
4230   return false;
4231 }
4232
4233 bool ScalarEvolution::isKnownNegative(const SCEV *S) {
4234   return getSignedRange(S).getSignedMax().isNegative();
4235 }
4236
4237 bool ScalarEvolution::isKnownPositive(const SCEV *S) {
4238   return getSignedRange(S).getSignedMin().isStrictlyPositive();
4239 }
4240
4241 bool ScalarEvolution::isKnownNonNegative(const SCEV *S) {
4242   return !getSignedRange(S).getSignedMin().isNegative();
4243 }
4244
4245 bool ScalarEvolution::isKnownNonPositive(const SCEV *S) {
4246   return !getSignedRange(S).getSignedMax().isStrictlyPositive();
4247 }
4248
4249 bool ScalarEvolution::isKnownNonZero(const SCEV *S) {
4250   return isKnownNegative(S) || isKnownPositive(S);
4251 }
4252
4253 bool ScalarEvolution::isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
4254                                        const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
4255
4256   if (HasSameValue(LHS, RHS))
4257     return ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred);
4258
4259   switch (Pred) {
4260   default:
4261     llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
4262     break;
4263   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4264     Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
4265     std::swap(LHS, RHS);
4266   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
4267     ConstantRange LHSRange = getSignedRange(LHS);
4268     ConstantRange RHSRange = getSignedRange(RHS);
4269     if (LHSRange.getSignedMax().slt(RHSRange.getSignedMin()))
4270       return true;
4271     if (LHSRange.getSignedMin().sge(RHSRange.getSignedMax()))
4272       return false;
4273     break;
4274   }
4275   case ICmpInst::ICMP_SGE:
4276     Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
4277     std::swap(LHS, RHS);
4278   case ICmpInst::ICMP_SLE: {
4279     ConstantRange LHSRange = getSignedRange(LHS);
4280     ConstantRange RHSRange = getSignedRange(RHS);
4281     if (LHSRange.getSignedMax().sle(RHSRange.getSignedMin()))
4282       return true;
4283     if (LHSRange.getSignedMin().sgt(RHSRange.getSignedMax()))
4284       return false;
4285     break;
4286   }
4287   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4288     Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
4289     std::swap(LHS, RHS);
4290   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
4291     ConstantRange LHSRange = getUnsignedRange(LHS);
4292     ConstantRange RHSRange = getUnsignedRange(RHS);
4293     if (LHSRange.getUnsignedMax().ult(RHSRange.getUnsignedMin()))
4294       return true;
4295     if (LHSRange.getUnsignedMin().uge(RHSRange.getUnsignedMax()))
4296       return false;
4297     break;
4298   }
4299   case ICmpInst::ICMP_UGE:
4300     Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
4301     std::swap(LHS, RHS);
4302   case ICmpInst::ICMP_ULE: {
4303     ConstantRange LHSRange = getUnsignedRange(LHS);
4304     ConstantRange RHSRange = getUnsignedRange(RHS);
4305     if (LHSRange.getUnsignedMax().ule(RHSRange.getUnsignedMin()))
4306       return true;
4307     if (LHSRange.getUnsignedMin().ugt(RHSRange.getUnsignedMax()))
4308       return false;
4309     break;
4310   }
4311   case ICmpInst::ICMP_NE: {
4312     if (getUnsignedRange(LHS).intersectWith(getUnsignedRange(RHS)).isEmptySet())
4313       return true;
4314     if (getSignedRange(LHS).intersectWith(getSignedRange(RHS)).isEmptySet())
4315       return true;
4316
4317     const SCEV *Diff = getMinusSCEV(LHS, RHS);
4318     if (isKnownNonZero(Diff))
4319       return true;
4320     break;
4321   }
4322   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4323     // The check at the top of the function catches the case where
4324     // the values are known to be equal.
4325     break;
4326   }
4327   return false;
4328 }
4329
4330 /// isLoopBackedgeGuardedByCond - Test whether the backedge of the loop is
4331 /// protected by a conditional between LHS and RHS.  This is used to
4332 /// to eliminate casts.
4333 bool
4334 ScalarEvolution::isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L,
4335                                              ICmpInst::Predicate Pred,
4336                                              const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
4337   // Interpret a null as meaning no loop, where there is obviously no guard
4338   // (interprocedural conditions notwithstanding).
4339   if (!L) return true;
4340
4341   BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
4342   if (!Latch)
4343     return false;
4344
4345   BranchInst *LoopContinuePredicate =
4346     dyn_cast<BranchInst>(Latch->getTerminator());
4347   if (!LoopContinuePredicate ||
4348       LoopContinuePredicate->isUnconditional())
4349     return false;
4350
4351   return isImpliedCond(LoopContinuePredicate->getCondition(), Pred, LHS, RHS,
4352                        LoopContinuePredicate->getSuccessor(0) != L->getHeader());
4353 }
4354
4355 /// isLoopGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected
4356 /// by a conditional between LHS and RHS.  This is used to help avoid max
4357 /// expressions in loop trip counts, and to eliminate casts.
4358 bool
4359 ScalarEvolution::isLoopGuardedByCond(const Loop *L,
4360                                      ICmpInst::Predicate Pred,
4361                                      const SCEV *LHS, const SCEV *RHS) {
4362   // Interpret a null as meaning no loop, where there is obviously no guard
4363   // (interprocedural conditions notwithstanding).
4364   if (!L) return false;
4365
4366   BasicBlock *Predecessor = getLoopPredecessor(L);
4367   BasicBlock *PredecessorDest = L->getHeader();
4368
4369   // Starting at the loop predecessor, climb up the predecessor chain, as long
4370   // as there are predecessors that can be found that have unique successors
4371   // leading to the original header.
4372   for (; Predecessor;
4373        PredecessorDest = Predecessor,
4374        Predecessor = getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(Predecessor)) {
4375
4376     BranchInst *LoopEntryPredicate =
4377       dyn_cast<BranchInst>(Predecessor->getTerminator());
4378     if (!LoopEntryPredicate ||
4379         LoopEntryPredicate->isUnconditional())
4380       continue;
4381
4382     if (isImpliedCond(LoopEntryPredicate->getCondition(), Pred, LHS, RHS,
4383                       LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) != PredecessorDest))
4384       return true;
4385   }
4386
4387   return false;
4388 }
4389
4390 /// isImpliedCond - Test whether the condition described by Pred, LHS,
4391 /// and RHS is true whenever the given Cond value evaluates to true.
4392 bool ScalarEvolution::isImpliedCond(Value *CondValue,
4393                                     ICmpInst::Predicate Pred,
4394                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4395                                     bool Inverse) {
4396   // Recursivly handle And and Or conditions.
4397   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CondValue)) {
4398     if (BO->getOpcode() == Instruction::And) {
4399       if (!Inverse)
4400         return isImpliedCond(BO->getOperand(0), Pred, LHS, RHS, Inverse) ||
4401                isImpliedCond(BO->getOperand(1), Pred, LHS, RHS, Inverse);
4402     } else if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
4403       if (Inverse)
4404         return isImpliedCond(BO->getOperand(0), Pred, LHS, RHS, Inverse) ||
4405                isImpliedCond(BO->getOperand(1), Pred, LHS, RHS, Inverse);
4406     }
4407   }
4408
4409   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondValue);
4410   if (!ICI) return false;
4411
4412   // Bail if the ICmp's operands' types are wider than the needed type
4413   // before attempting to call getSCEV on them. This avoids infinite
4414   // recursion, since the analysis of widening casts can require loop
4415   // exit condition information for overflow checking, which would
4416   // lead back here.
4417   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) <
4418       getTypeSizeInBits(ICI->getOperand(0)->getType()))
4419     return false;
4420
4421   // Now that we found a conditional branch that dominates the loop, check to
4422   // see if it is the comparison we are looking for.
4423   ICmpInst::Predicate FoundPred;
4424   if (Inverse)
4425     FoundPred = ICI->getInversePredicate();
4426   else
4427     FoundPred = ICI->getPredicate();
4428
4429   const SCEV *FoundLHS = getSCEV(ICI->getOperand(0));
4430   const SCEV *FoundRHS = getSCEV(ICI->getOperand(1));
4431
4432   // Balance the types. The case where FoundLHS' type is wider than
4433   // LHS' type is checked for above.
4434   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) >
4435       getTypeSizeInBits(FoundLHS->getType())) {
4436     if (CmpInst::isSigned(Pred)) {
4437       FoundLHS = getSignExtendExpr(FoundLHS, LHS->getType());
4438       FoundRHS = getSignExtendExpr(FoundRHS, LHS->getType());
4439     } else {
4440       FoundLHS = getZeroExtendExpr(FoundLHS, LHS->getType());
4441       FoundRHS = getZeroExtendExpr(FoundRHS, LHS->getType());
4442     }
4443   }
4444
4445   // Canonicalize the query to match the way instcombine will have
4446   // canonicalized the comparison.
4447   // First, put a constant operand on the right.
4448   if (isa<SCEVConstant>(LHS)) {
4449     std::swap(LHS, RHS);
4450     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
4451   }
4452   // Then, canonicalize comparisons with boundary cases.
4453   if (const SCEVConstant *RC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
4454     const APInt &RA = RC->getValue()->getValue();
4455     switch (Pred) {
4456     default: llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
4457     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4458     case ICmpInst::ICMP_NE:
4459       break;
4460     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4461       if ((RA - 1).isMinValue()) {
4462         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4463         RHS = getConstant(RA - 1);
4464         break;
4465       }
4466       if (RA.isMaxValue()) {
4467         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4468         break;
4469       }
4470       if (RA.isMinValue()) return true;
4471       break;
4472     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4473       if ((RA + 1).isMaxValue()) {
4474         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4475         RHS = getConstant(RA + 1);
4476         break;
4477       }
4478       if (RA.isMinValue()) {
4479         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4480         break;
4481       }
4482       if (RA.isMaxValue()) return true;
4483       break;
4484     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4485       if ((RA - 1).isMinSignedValue()) {
4486         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4487         RHS = getConstant(RA - 1);
4488         break;
4489       }
4490       if (RA.isMaxSignedValue()) {
4491         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4492         break;
4493       }
4494       if (RA.isMinSignedValue()) return true;
4495       break;
4496     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4497       if ((RA + 1).isMaxSignedValue()) {
4498         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4499         RHS = getConstant(RA + 1);
4500         break;
4501       }
4502       if (RA.isMinSignedValue()) {
4503         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4504         break;
4505       }
4506       if (RA.isMaxSignedValue()) return true;
4507       break;
4508     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4509       if (RA.isMinValue()) {
4510         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4511         break;
4512       }
4513       if ((RA + 1).isMaxValue()) {
4514         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4515         RHS = getConstant(RA + 1);
4516         break;
4517       }
4518       if (RA.isMaxValue()) return false;
4519       break;
4520     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4521       if (RA.isMaxValue()) {
4522         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4523         break;
4524       }
4525       if ((RA - 1).isMinValue()) {
4526         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4527         RHS = getConstant(RA - 1);
4528         break;
4529       }
4530       if (RA.isMinValue()) return false;
4531       break;
4532     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4533       if (RA.isMinSignedValue()) {
4534         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4535         break;
4536       }
4537       if ((RA + 1).isMaxSignedValue()) {
4538         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4539         RHS = getConstant(RA + 1);
4540         break;
4541       }
4542       if (RA.isMaxSignedValue()) return false;
4543       break;
4544     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4545       if (RA.isMaxSignedValue()) {
4546         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
4547         break;
4548       }
4549       if ((RA - 1).isMinSignedValue()) {
4550        Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
4551        RHS = getConstant(RA - 1);
4552        break;
4553       }
4554       if (RA.isMinSignedValue()) return false;
4555       break;
4556     }
4557   }
4558
4559   // Check to see if we can make the LHS or RHS match.
4560   if (LHS == FoundRHS || RHS == FoundLHS) {
4561     if (isa<SCEVConstant>(RHS)) {
4562       std::swap(FoundLHS, FoundRHS);
4563       FoundPred = ICmpInst::getSwappedPredicate(FoundPred);
4564     } else {
4565       std::swap(LHS, RHS);
4566       Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
4567     }
4568   }
4569
4570   // Check whether the found predicate is the same as the desired predicate.
4571   if (FoundPred == Pred)
4572     return isImpliedCondOperands(Pred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS);
4573
4574   // Check whether swapping the found predicate makes it the same as the
4575   // desired predicate.
4576   if (ICmpInst::getSwappedPredicate(FoundPred) == Pred) {
4577     if (isa<SCEVConstant>(RHS))
4578       return isImpliedCondOperands(Pred, LHS, RHS, FoundRHS, FoundLHS);
4579     else
4580       return isImpliedCondOperands(ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred),
4581                                    RHS, LHS, FoundLHS, FoundRHS);
4582   }
4583
4584   // Check whether the actual condition is beyond sufficient.
4585   if (FoundPred == ICmpInst::ICMP_EQ)
4586     if (ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
4587       if (isImpliedCondOperands(Pred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS))
4588         return true;
4589   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
4590     if (!ICmpInst::isTrueWhenEqual(FoundPred))
4591       if (isImpliedCondOperands(FoundPred, LHS, RHS, FoundLHS, FoundRHS))
4592         return true;
4593
4594   // Otherwise assume the worst.
4595   return false;
4596 }
4597
4598 /// isImpliedCondOperands - Test whether the condition described by Pred,
4599 /// LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred, FoundLHS,
4600 /// and FoundRHS is true.
4601 bool ScalarEvolution::isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
4602                                             const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4603                                             const SCEV *FoundLHS,
4604                                             const SCEV *FoundRHS) {
4605   return isImpliedCondOperandsHelper(Pred, LHS, RHS,
4606                                      FoundLHS, FoundRHS) ||
4607          // ~x < ~y --> x > y
4608          isImpliedCondOperandsHelper(Pred, LHS, RHS,
4609                                      getNotSCEV(FoundRHS),
4610                                      getNotSCEV(FoundLHS));
4611 }
4612
4613 /// isImpliedCondOperandsHelper - Test whether the condition described by
4614 /// Pred, LHS, and RHS is true whenever the condition desribed by Pred,
4615 /// FoundLHS, and FoundRHS is true.
4616 bool
4617 ScalarEvolution::isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
4618                                              const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4619                                              const SCEV *FoundLHS,
4620                                              const SCEV *FoundRHS) {
4621   switch (Pred) {
4622   default: llvm_unreachable("Unexpected ICmpInst::Predicate value!");
4623   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4624   case ICmpInst::ICMP_NE:
4625     if (HasSameValue(LHS, FoundLHS) && HasSameValue(RHS, FoundRHS))
4626       return true;
4627     break;
4628   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4629   case ICmpInst::ICMP_SLE:
4630     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, FoundLHS) &&
4631         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SGE, RHS, FoundRHS))
4632       return true;
4633     break;
4634   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4635   case ICmpInst::ICMP_SGE:
4636     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, FoundLHS) &&
4637         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_SLE, RHS, FoundRHS))
4638       return true;
4639     break;
4640   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4641   case ICmpInst::ICMP_ULE:
4642     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, FoundLHS) &&
4643         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_UGE, RHS, FoundRHS))
4644       return true;
4645     break;
4646   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4647   case ICmpInst::ICMP_UGE:
4648     if (isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, FoundLHS) &&
4649         isKnownPredicate(ICmpInst::ICMP_ULE, RHS, FoundRHS))
4650       return true;
4651     break;
4652   }
4653
4654   return false;
4655 }
4656
4657 /// getBECount - Subtract the end and start values and divide by the step,
4658 /// rounding up, to get the number of times the backedge is executed. Return
4659 /// CouldNotCompute if an intermediate computation overflows.
4660 const SCEV *ScalarEvolution::getBECount(const SCEV *Start,
4661                                         const SCEV *End,
4662                                         const SCEV *Step) {
4663   const Type *Ty = Start->getType();
4664   const SCEV *NegOne = getIntegerSCEV(-1, Ty);
4665   const SCEV *Diff = getMinusSCEV(End, Start);
4666   const SCEV *RoundUp = getAddExpr(Step, NegOne);
4667
4668   // Add an adjustment to the difference between End and Start so that
4669   // the division will effectively round up.
4670   const SCEV *Add = getAddExpr(Diff, RoundUp);
4671
4672   // Check Add for unsigned overflow.
4673   // TODO: More sophisticated things could be done here.
4674   const Type *WideTy = IntegerType::get(getContext(),
4675                                         getTypeSizeInBits(Ty) + 1);
4676   const SCEV *EDiff = getZeroExtendExpr(Diff, WideTy);
4677   const SCEV *ERoundUp = getZeroExtendExpr(RoundUp, WideTy);
4678   const SCEV *OperandExtendedAdd = getAddExpr(EDiff, ERoundUp);
4679   if (getZeroExtendExpr(Add, WideTy) != OperandExtendedAdd)
4680     return getCouldNotCompute();
4681
4682   return getUDivExpr(Add, Step);
4683 }
4684
4685 /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
4686 /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
4687 /// CouldNotCompute.
4688 ScalarEvolution::BackedgeTakenInfo
4689 ScalarEvolution::HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
4690                                   const Loop *L, bool isSigned) {
4691   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
4692   if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return getCouldNotCompute();
4693
4694   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
4695   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
4696     return getCouldNotCompute();
4697
4698   if (AddRec->isAffine()) {
4699     // FORNOW: We only support unit strides.
4700     unsigned BitWidth = getTypeSizeInBits(AddRec->getType());
4701     const SCEV *Step = AddRec->getStepRecurrence(*this);
4702
4703     // TODO: handle non-constant strides.
4704     const SCEVConstant *CStep = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
4705     if (!CStep || CStep->isZero())
4706       return getCouldNotCompute();
4707     if (CStep->isOne()) {
4708       // With unit stride, the iteration never steps past the limit value.
4709     } else if (CStep->getValue()->getValue().isStrictlyPositive()) {
4710       if (const SCEVConstant *CLimit = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
4711         // Test whether a positive iteration iteration can step past the limit
4712         // value and past the maximum value for its type in a single step.
4713         if (isSigned) {
4714           APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(BitWidth);
4715           if ((Max - CStep->getValue()->getValue())
4716                 .slt(CLimit->getValue()->getValue()))
4717             return getCouldNotCompute();
4718         } else {
4719           APInt Max = APInt::getMaxValue(BitWidth);
4720           if ((Max - CStep->getValue()->getValue())
4721                 .ult(CLimit->getValue()->getValue()))
4722             return getCouldNotCompute();
4723         }
4724       } else
4725         // TODO: handle non-constant limit values below.
4726         return getCouldNotCompute();
4727     } else
4728       // TODO: handle negative strides below.
4729       return getCouldNotCompute();
4730
4731     // We know the LHS is of the form {n,+,s} and the RHS is some loop-invariant
4732     // m.  So, we count the number of iterations in which {n,+,s} < m is true.
4733     // Note that we cannot simply return max(m-n,0)/s because it's not safe to
4734     // treat m-n as signed nor unsigned due to overflow possibility.
4735
4736     // First, we get the value of the LHS in the first iteration: n
4737     const SCEV *Start = AddRec->getOperand(0);
4738
4739     // Determine the minimum constant start value.
4740     const SCEV *MinStart = getConstant(isSigned ?
4741       getSignedRange(Start).getSignedMin() :
4742       getUnsignedRange(Start).getUnsignedMin());
4743
4744     // If we know that the condition is true in order to enter the loop,
4745     // then we know that it will run exactly (m-n)/s times. Otherwise, we
4746     // only know that it will execute (max(m,n)-n)/s times. In both cases,
4747     // the division must round up.
4748     const SCEV *End = RHS;
4749     if (!isLoopGuardedByCond(L,
4750                              isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
4751                                         ICmpInst::ICMP_ULT,
4752                              getMinusSCEV(Start, Step), RHS))
4753       End = isSigned ? getSMaxExpr(RHS, Start)
4754                      : getUMaxExpr(RHS, Start);
4755
4756     // Determine the maximum constant end value.
4757     const SCEV *MaxEnd = getConstant(isSigned ?
4758       getSignedRange(End).getSignedMax() :
4759       getUnsignedRange(End).getUnsignedMax());
4760
4761     // Finally, we subtract these two values and divide, rounding up, to get
4762     // the number of times the backedge is executed.
4763     const SCEV *BECount = getBECount(Start, End, Step);
4764
4765     // The maximum backedge count is similar, except using the minimum start
4766     // value and the maximum end value.
4767     const SCEV *MaxBECount = getBECount(MinStart, MaxEnd, Step);
4768
4769     return BackedgeTakenInfo(BECount, MaxBECount);
4770   }
4771
4772   return getCouldNotCompute();
4773 }
4774
4775 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
4776 /// produce values in the specified constant range.  Another way of looking at
4777 /// this is that it returns the first iteration number where the value is not in
4778 /// the condition, thus computing the exit count. If the iteration count can't
4779 /// be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is returned.
4780 const SCEV *SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
4781                                                     ScalarEvolution &SE) const {
4782   if (Range.isFullSet())  // Infinite loop.
4783     return SE.getCouldNotCompute();
4784
4785   // If the start is a non-zero constant, shift the range to simplify things.
4786   if (const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
4787     if (!SC->getValue()->isZero()) {
4788       SmallVector<const SCEV *, 4> Operands(op_begin(), op_end());
4789       Operands[0] = SE.getIntegerSCEV(0, SC->getType());
4790       const SCEV *Shifted = SE.getAddRecExpr(Operands, getLoop());
4791       if (const SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec =
4792             dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Shifted))
4793         return ShiftedAddRec->getNumIterationsInRange(
4794                            Range.subtract(SC->getValue()->getValue()), SE);
4795       // This is strange and shouldn't happen.
4796       return SE.getCouldNotCompute();
4797     }
4798
4799   // The only time we can solve this is when we have all constant indices.
4800   // Otherwise, we cannot determine the overflow conditions.
4801   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
4802     if (!isa<SCEVConstant>(getOperand(i)))
4803       return SE.getCouldNotCompute();
4804
4805
4806   // Okay at this point we know that all elements of the chrec are constants and
4807   // that the start element is zero.
4808
4809   // First check to see if the range contains zero.  If not, the first
4810   // iteration exits.
4811   unsigned BitWidth = SE.getTypeSizeInBits(getType());
4812   if (!Range.contains(APInt(BitWidth, 0)))
4813     return SE.getIntegerSCEV(0, getType());
4814
4815   if (isAffine()) {
4816     // If this is an affine expression then we have this situation:
4817     //   Solve {0,+,A} in Range  ===  Ax in Range
4818
4819     // We know that zero is in the range.  If A is positive then we know that
4820     // the upper value of the range must be the first possible exit value.
4821     // If A is negative then the lower of the range is the last possible loop
4822     // value.  Also note that we already checked for a full range.
4823     APInt One(BitWidth,1);
4824     APInt A     = cast<SCEVConstant>(getOperand(1))->getValue()->getValue();
4825     APInt End = A.sge(One) ? (Range.getUpper() - One) : Range.getLower();
4826
4827     // The exit value should be (End+A)/A.
4828     APInt ExitVal = (End + A).udiv(A);
4829     ConstantInt *ExitValue = ConstantInt::get(SE.getContext(), ExitVal);
4830
4831     // Evaluate at the exit value.  If we really did fall out of the valid
4832     // range, then we computed our trip count, otherwise wrap around or other
4833     // things must have happened.
4834     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, ExitValue, SE);
4835     if (Range.contains(Val->getValue()))
4836       return SE.getCouldNotCompute();  // Something strange happened
4837
4838     // Ensure that the previous value is in the range.  This is a sanity check.
4839     assert(Range.contains(
4840            EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
4841            ConstantInt::get(SE.getContext(), ExitVal - One), SE)->getValue()) &&
4842            "Linear scev computation is off in a bad way!");
4843     return SE.getConstant(ExitValue);
4844   } else if (isQuadratic()) {
4845     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of the
4846     // quadratic equation to solve it.  To do this, we must frame our problem in
4847     // terms of figuring out when zero is crossed, instead of when
4848     // Range.getUpper() is crossed.
4849     SmallVector<const SCEV *, 4> NewOps(op_begin(), op_end());
4850     NewOps[0] = SE.getNegativeSCEV(SE.getConstant(Range.getUpper()));
4851     const SCEV *NewAddRec = SE.getAddRecExpr(NewOps, getLoop());
4852
4853     // Next, solve the constructed addrec
4854     std::pair<const SCEV *,const SCEV *> Roots =
4855       SolveQuadraticEquation(cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec), SE);
4856     const SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
4857     const SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
4858     if (R1) {
4859       // Pick the smallest positive root value.
4860       if (ConstantInt *CB =
4861           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT,
4862                          R1->getValue(), R2->getValue()))) {
4863         if (CB->getZExtValue() == false)
4864           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
4865
4866         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
4867         // not be in the range, but the previous one should be.  When solving
4868         // for "X*X < 5", for example, we should not return a root of 2.
4869         ConstantInt *R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
4870                                                              R1->getValue(),
4871                                                              SE);
4872         if (Range.contains(R1Val->getValue())) {
4873           // The next iteration must be out of the range...
4874           ConstantInt *NextVal =
4875                 ConstantInt::get(SE.getContext(), R1->getValue()->getValue()+1);
4876
4877           R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
4878           if (!Range.contains(R1Val->getValue()))
4879             return SE.getConstant(NextVal);
4880           return SE.getCouldNotCompute();  // Something strange happened
4881         }
4882
4883         // If R1 was not in the range, then it is a good return value.  Make
4884         // sure that R1-1 WAS in the range though, just in case.
4885         ConstantInt *NextVal =
4886                ConstantInt::get(SE.getContext(), R1->getValue()->getValue()-1);
4887         R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal, SE);
4888         if (Range.contains(R1Val->getValue()))
4889           return R1;
4890         return SE.getCouldNotCompute();  // Something strange happened
4891       }
4892     }
4893   }
4894
4895   return SE.getCouldNotCompute();
4896 }
4897
4898
4899
4900 //===----------------------------------------------------------------------===//
4901 //                   SCEVCallbackVH Class Implementation
4902 //===----------------------------------------------------------------------===//
4903
4904 void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::deleted() {
4905   assert(SE && "SCEVCallbackVH called with a null ScalarEvolution!");
4906   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(getValPtr()))
4907     SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
4908   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(getValPtr()))
4909     SE->ValuesAtScopes.erase(I);
4910   SE->Scalars.erase(getValPtr());
4911   // this now dangles!
4912 }
4913
4914 void ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::allUsesReplacedWith(Value *) {
4915   assert(SE && "SCEVCallbackVH called with a null ScalarEvolution!");
4916
4917   // Forget all the expressions associated with users of the old value,
4918   // so that future queries will recompute the expressions using the new
4919   // value.
4920   SmallVector<User *, 16> Worklist;
4921   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
4922   Value *Old = getValPtr();
4923   bool DeleteOld = false;
4924   for (Value::use_iterator UI = Old->use_begin(), UE = Old->use_end();
4925        UI != UE; ++UI)
4926     Worklist.push_back(*UI);
4927   while (!Worklist.empty()) {
4928     User *U = Worklist.pop_back_val();
4929     // Deleting the Old value will cause this to dangle. Postpone
4930     // that until everything else is done.
4931     if (U == Old) {
4932       DeleteOld = true;
4933       continue;
4934     }
4935     if (!Visited.insert(U))
4936       continue;
4937     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U))
4938       SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
4939     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U))
4940       SE->ValuesAtScopes.erase(I);
4941     SE->Scalars.erase(U);
4942     for (Value::use_iterator UI = U->use_begin(), UE = U->use_end();
4943          UI != UE; ++UI)
4944       Worklist.push_back(*UI);
4945   }
4946   // Delete the Old value if it (indirectly) references itself.
4947   if (DeleteOld) {
4948     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Old))
4949       SE->ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
4950     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
4951       SE->ValuesAtScopes.erase(I);
4952     SE->Scalars.erase(Old);
4953     // this now dangles!
4954   }
4955   // this may dangle!
4956 }
4957
4958 ScalarEvolution::SCEVCallbackVH::SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *se)
4959   : CallbackVH(V), SE(se) {}
4960
4961 //===----------------------------------------------------------------------===//
4962 //                   ScalarEvolution Class Implementation
4963 //===----------------------------------------------------------------------===//
4964
4965 ScalarEvolution::ScalarEvolution()
4966   : FunctionPass(&ID) {
4967 }
4968
4969 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
4970   this->F = &F;
4971   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
4972   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
4973   return false;
4974 }
4975
4976 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
4977   Scalars.clear();
4978   BackedgeTakenCounts.clear();
4979   ConstantEvolutionLoopExitValue.clear();
4980   ValuesAtScopes.clear();
4981   UniqueSCEVs.clear();
4982   SCEVAllocator.Reset();
4983 }
4984
4985 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
4986   AU.setPreservesAll();
4987   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
4988 }
4989
4990 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
4991   return !isa<SCEVCouldNotCompute>(getBackedgeTakenCount(L));
4992 }
4993
4994 static void PrintLoopInfo(raw_ostream &OS, ScalarEvolution *SE,
4995                           const Loop *L) {
4996   // Print all inner loops first
4997   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
4998     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
4999
5000   OS << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
5001
5002   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
5003   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
5004   if (ExitBlocks.size() != 1)
5005     OS << "<multiple exits> ";
5006
5007   if (SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L)) {
5008     OS << "backedge-taken count is " << *SE->getBackedgeTakenCount(L);
5009   } else {
5010     OS << "Unpredictable backedge-taken count. ";
5011   }
5012
5013   OS << "\n";
5014   OS << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
5015
5016   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(SE->getMaxBackedgeTakenCount(L))) {
5017     OS << "max backedge-taken count is " << *SE->getMaxBackedgeTakenCount(L);
5018   } else {
5019     OS << "Unpredictable max backedge-taken count. ";
5020   }
5021
5022   OS << "\n";
5023 }
5024
5025 void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module* ) const {
5026   // ScalarEvolution's implementaiton of the print method is to print
5027   // out SCEV values of all instructions that are interesting. Doing
5028   // this potentially causes it to create new SCEV objects though,
5029   // which technically conflicts with the const qualifier. This isn't
5030   // observable from outside the class though, so casting away the
5031   // const isn't dangerous.
5032   ScalarEvolution &SE = *const_cast<ScalarEvolution*>(this);
5033
5034   OS << "Classifying expressions for: " << F->getName() << "\n";
5035   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
5036     if (isSCEVable(I->getType())) {
5037       OS << *I << '\n';
5038       OS << "  -->  ";
5039       const SCEV *SV = SE.getSCEV(&*I);
5040       SV->print(OS);
5041
5042       const Loop *L = LI->getLoopFor((*I).getParent());
5043
5044       const SCEV *AtUse = SE.getSCEVAtScope(SV, L);
5045       if (AtUse != SV) {
5046         OS << "  -->  ";
5047         AtUse->print(OS);
5048       }
5049
5050       if (L) {
5051         OS << "\t\t" "Exits: ";
5052         const SCEV *ExitValue = SE.getSCEVAtScope(SV, L->getParentLoop());
5053         if (!ExitValue->isLoopInvariant(L)) {
5054           OS << "<<Unknown>>";
5055         } else {
5056           OS << *ExitValue;
5057         }
5058       }
5059
5060       OS << "\n";
5061     }
5062
5063   OS << "Determining loop execution counts for: " << F->getName() << "\n";
5064   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
5065     PrintLoopInfo(OS, &SE, *I);
5066 }
5067
5068 void ScalarEvolution::print(std::ostream &o, const Module *M) const {
5069   raw_os_ostream OS(o);
5070   print(OS, M);
5071 }