Fix PR1487 and Transforms/IndVar/2007-06-06-DeleteDanglesPtr.ll
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
1 //===- ScalarEvolution.cpp - Scalar Evolution Analysis ----------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains the implementation of the scalar evolution analysis
11 // engine, which is used primarily to analyze expressions involving induction
12 // variables in loops.
13 //
14 // There are several aspects to this library.  First is the representation of
15 // scalar expressions, which are represented as subclasses of the SCEV class.
16 // These classes are used to represent certain types of subexpressions that we
17 // can handle.  These classes are reference counted, managed by the SCEVHandle
18 // class.  We only create one SCEV of a particular shape, so pointer-comparisons
19 // for equality are legal.
20 //
21 // One important aspect of the SCEV objects is that they are never cyclic, even
22 // if there is a cycle in the dataflow for an expression (ie, a PHI node).  If
23 // the PHI node is one of the idioms that we can represent (e.g., a polynomial
24 // recurrence) then we represent it directly as a recurrence node, otherwise we
25 // represent it as a SCEVUnknown node.
26 //
27 // In addition to being able to represent expressions of various types, we also
28 // have folders that are used to build the *canonical* representation for a
29 // particular expression.  These folders are capable of using a variety of
30 // rewrite rules to simplify the expressions.
31 //
32 // Once the folders are defined, we can implement the more interesting
33 // higher-level code, such as the code that recognizes PHI nodes of various
34 // types, computes the execution count of a loop, etc.
35 //
36 // TODO: We should use these routines and value representations to implement
37 // dependence analysis!
38 //
39 //===----------------------------------------------------------------------===//
40 //
41 // There are several good references for the techniques used in this analysis.
42 //
43 //  Chains of recurrences -- a method to expedite the evaluation
44 //  of closed-form functions
45 //  Olaf Bachmann, Paul S. Wang, Eugene V. Zima
46 //
47 //  On computational properties of chains of recurrences
48 //  Eugene V. Zima
49 //
50 //  Symbolic Evaluation of Chains of Recurrences for Loop Optimization
51 //  Robert A. van Engelen
52 //
53 //  Efficient Symbolic Analysis for Optimizing Compilers
54 //  Robert A. van Engelen
55 //
56 //  Using the chains of recurrences algebra for data dependence testing and
57 //  induction variable substitution
58 //  MS Thesis, Johnie Birch
59 //
60 //===----------------------------------------------------------------------===//
61
62 #define DEBUG_TYPE "scalar-evolution"
63 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
64 #include "llvm/Constants.h"
65 #include "llvm/DerivedTypes.h"
66 #include "llvm/GlobalVariable.h"
67 #include "llvm/Instructions.h"
68 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
69 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
70 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
71 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
72 #include "llvm/Support/CFG.h"
73 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
74 #include "llvm/Support/Compiler.h"
75 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
76 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
77 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
78 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
79 #include "llvm/Support/Streams.h"
80 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
81 #include <ostream>
82 #include <algorithm>
83 #include <cmath>
84 using namespace llvm;
85
86 STATISTIC(NumBruteForceEvaluations,
87           "Number of brute force evaluations needed to "
88           "calculate high-order polynomial exit values");
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 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 derived loop"),
102                         cl::init(100));
103
104 namespace {
105   RegisterPass<ScalarEvolution>
106   R("scalar-evolution", "Scalar Evolution Analysis");
107 }
108 char ScalarEvolution::ID = 0;
109
110 //===----------------------------------------------------------------------===//
111 //                           SCEV class definitions
112 //===----------------------------------------------------------------------===//
113
114 //===----------------------------------------------------------------------===//
115 // Implementation of the SCEV class.
116 //
117 SCEV::~SCEV() {}
118 void SCEV::dump() const {
119   print(cerr);
120 }
121
122 /// getValueRange - Return the tightest constant bounds that this value is
123 /// known to have.  This method is only valid on integer SCEV objects.
124 ConstantRange SCEV::getValueRange() const {
125   const Type *Ty = getType();
126   assert(Ty->isInteger() && "Can't get range for a non-integer SCEV!");
127   // Default to a full range if no better information is available.
128   return ConstantRange(getBitWidth());
129 }
130
131 uint32_t SCEV::getBitWidth() const {
132   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(getType()))
133     return ITy->getBitWidth();
134   return 0;
135 }
136
137
138 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() : SCEV(scCouldNotCompute) {}
139
140 bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
141   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
142   return false;
143 }
144
145 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
146   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
147   return 0;
148 }
149
150 bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
151   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
152   return false;
153 }
154
155 SCEVHandle SCEVCouldNotCompute::
156 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
157                                   const SCEVHandle &Conc) const {
158   return this;
159 }
160
161 void SCEVCouldNotCompute::print(std::ostream &OS) const {
162   OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
163 }
164
165 bool SCEVCouldNotCompute::classof(const SCEV *S) {
166   return S->getSCEVType() == scCouldNotCompute;
167 }
168
169
170 // SCEVConstants - Only allow the creation of one SCEVConstant for any
171 // particular value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
172 // never be deleted!
173 static ManagedStatic<std::map<ConstantInt*, SCEVConstant*> > SCEVConstants;
174
175
176 SCEVConstant::~SCEVConstant() {
177   SCEVConstants->erase(V);
178 }
179
180 SCEVHandle SCEVConstant::get(ConstantInt *V) {
181   SCEVConstant *&R = (*SCEVConstants)[V];
182   if (R == 0) R = new SCEVConstant(V);
183   return R;
184 }
185
186 ConstantRange SCEVConstant::getValueRange() const {
187   return ConstantRange(V->getValue());
188 }
189
190 const Type *SCEVConstant::getType() const { return V->getType(); }
191
192 void SCEVConstant::print(std::ostream &OS) const {
193   WriteAsOperand(OS, V, false);
194 }
195
196 // SCEVTruncates - Only allow the creation of one SCEVTruncateExpr for any
197 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
198 // never be deleted!
199 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>, 
200                      SCEVTruncateExpr*> > SCEVTruncates;
201
202 SCEVTruncateExpr::SCEVTruncateExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
203   : SCEV(scTruncate), Op(op), Ty(ty) {
204   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
205          "Cannot truncate non-integer value!");
206   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits()
207          && "This is not a truncating conversion!");
208 }
209
210 SCEVTruncateExpr::~SCEVTruncateExpr() {
211   SCEVTruncates->erase(std::make_pair(Op, Ty));
212 }
213
214 ConstantRange SCEVTruncateExpr::getValueRange() const {
215   return getOperand()->getValueRange().truncate(getBitWidth());
216 }
217
218 void SCEVTruncateExpr::print(std::ostream &OS) const {
219   OS << "(truncate " << *Op << " to " << *Ty << ")";
220 }
221
222 // SCEVZeroExtends - Only allow the creation of one SCEVZeroExtendExpr for any
223 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
224 // be deleted!
225 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>,
226                      SCEVZeroExtendExpr*> > SCEVZeroExtends;
227
228 SCEVZeroExtendExpr::SCEVZeroExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
229   : SCEV(scZeroExtend), Op(op), Ty(ty) {
230   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
231          "Cannot zero extend non-integer value!");
232   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Ty->getPrimitiveSizeInBits()
233          && "This is not an extending conversion!");
234 }
235
236 SCEVZeroExtendExpr::~SCEVZeroExtendExpr() {
237   SCEVZeroExtends->erase(std::make_pair(Op, Ty));
238 }
239
240 ConstantRange SCEVZeroExtendExpr::getValueRange() const {
241   return getOperand()->getValueRange().zeroExtend(getBitWidth());
242 }
243
244 void SCEVZeroExtendExpr::print(std::ostream &OS) const {
245   OS << "(zeroextend " << *Op << " to " << *Ty << ")";
246 }
247
248 // SCEVCommExprs - Only allow the creation of one SCEVCommutativeExpr for any
249 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
250 // be deleted!
251 static ManagedStatic<std::map<std::pair<unsigned, std::vector<SCEV*> >,
252                      SCEVCommutativeExpr*> > SCEVCommExprs;
253
254 SCEVCommutativeExpr::~SCEVCommutativeExpr() {
255   SCEVCommExprs->erase(std::make_pair(getSCEVType(),
256                                       std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
257                                                          Operands.end())));
258 }
259
260 void SCEVCommutativeExpr::print(std::ostream &OS) const {
261   assert(Operands.size() > 1 && "This plus expr shouldn't exist!");
262   const char *OpStr = getOperationStr();
263   OS << "(" << *Operands[0];
264   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
265     OS << OpStr << *Operands[i];
266   OS << ")";
267 }
268
269 SCEVHandle SCEVCommutativeExpr::
270 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
271                                   const SCEVHandle &Conc) const {
272   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
273     SCEVHandle H = getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
274     if (H != getOperand(i)) {
275       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
276       NewOps.reserve(getNumOperands());
277       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
278         NewOps.push_back(getOperand(j));
279       NewOps.push_back(H);
280       for (++i; i != e; ++i)
281         NewOps.push_back(getOperand(i)->
282                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc));
283
284       if (isa<SCEVAddExpr>(this))
285         return SCEVAddExpr::get(NewOps);
286       else if (isa<SCEVMulExpr>(this))
287         return SCEVMulExpr::get(NewOps);
288       else
289         assert(0 && "Unknown commutative expr!");
290     }
291   }
292   return this;
293 }
294
295
296 // SCEVSDivs - Only allow the creation of one SCEVSDivExpr for any particular
297 // input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
298 // deleted!
299 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, SCEV*>, 
300                      SCEVSDivExpr*> > SCEVSDivs;
301
302 SCEVSDivExpr::~SCEVSDivExpr() {
303   SCEVSDivs->erase(std::make_pair(LHS, RHS));
304 }
305
306 void SCEVSDivExpr::print(std::ostream &OS) const {
307   OS << "(" << *LHS << " /s " << *RHS << ")";
308 }
309
310 const Type *SCEVSDivExpr::getType() const {
311   return LHS->getType();
312 }
313
314 // SCEVAddRecExprs - Only allow the creation of one SCEVAddRecExpr for any
315 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
316 // be deleted!
317 static ManagedStatic<std::map<std::pair<const Loop *, std::vector<SCEV*> >,
318                      SCEVAddRecExpr*> > SCEVAddRecExprs;
319
320 SCEVAddRecExpr::~SCEVAddRecExpr() {
321   SCEVAddRecExprs->erase(std::make_pair(L,
322                                         std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
323                                                            Operands.end())));
324 }
325
326 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::
327 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
328                                   const SCEVHandle &Conc) const {
329   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
330     SCEVHandle H = getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
331     if (H != getOperand(i)) {
332       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
333       NewOps.reserve(getNumOperands());
334       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
335         NewOps.push_back(getOperand(j));
336       NewOps.push_back(H);
337       for (++i; i != e; ++i)
338         NewOps.push_back(getOperand(i)->
339                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc));
340
341       return get(NewOps, L);
342     }
343   }
344   return this;
345 }
346
347
348 bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
349   // This recurrence is invariant w.r.t to QueryLoop iff QueryLoop doesn't
350   // contain L and if the start is invariant.
351   return !QueryLoop->contains(L->getHeader()) &&
352          getOperand(0)->isLoopInvariant(QueryLoop);
353 }
354
355
356 void SCEVAddRecExpr::print(std::ostream &OS) const {
357   OS << "{" << *Operands[0];
358   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
359     OS << ",+," << *Operands[i];
360   OS << "}<" << L->getHeader()->getName() + ">";
361 }
362
363 // SCEVUnknowns - Only allow the creation of one SCEVUnknown for any particular
364 // value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
365 // deleted!
366 static ManagedStatic<std::map<Value*, SCEVUnknown*> > SCEVUnknowns;
367
368 SCEVUnknown::~SCEVUnknown() { SCEVUnknowns->erase(V); }
369
370 bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
371   // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
372   // invariant if they are not contained in the specified loop.
373   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
374     return !L->contains(I->getParent());
375   return true;
376 }
377
378 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
379   return V->getType();
380 }
381
382 void SCEVUnknown::print(std::ostream &OS) const {
383   WriteAsOperand(OS, V, false);
384 }
385
386 //===----------------------------------------------------------------------===//
387 //                               SCEV Utilities
388 //===----------------------------------------------------------------------===//
389
390 namespace {
391   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
392   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
393   /// expressions.
394   struct VISIBILITY_HIDDEN SCEVComplexityCompare {
395     bool operator()(SCEV *LHS, SCEV *RHS) {
396       return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
397     }
398   };
399 }
400
401 /// GroupByComplexity - Given a list of SCEV objects, order them by their
402 /// complexity, and group objects of the same complexity together by value.
403 /// When this routine is finished, we know that any duplicates in the vector are
404 /// consecutive and that complexity is monotonically increasing.
405 ///
406 /// Note that we go take special precautions to ensure that we get determinstic
407 /// results from this routine.  In other words, we don't want the results of
408 /// this to depend on where the addresses of various SCEV objects happened to
409 /// land in memory.
410 ///
411 static void GroupByComplexity(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
412   if (Ops.size() < 2) return;  // Noop
413   if (Ops.size() == 2) {
414     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
415     // Special case it.
416     if (Ops[0]->getSCEVType() > Ops[1]->getSCEVType())
417       std::swap(Ops[0], Ops[1]);
418     return;
419   }
420
421   // Do the rough sort by complexity.
422   std::sort(Ops.begin(), Ops.end(), SCEVComplexityCompare());
423
424   // Now that we are sorted by complexity, group elements of the same
425   // complexity.  Note that this is, at worst, N^2, but the vector is likely to
426   // be extremely short in practice.  Note that we take this approach because we
427   // do not want to depend on the addresses of the objects we are grouping.
428   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-2; ++i) {
429     SCEV *S = Ops[i];
430     unsigned Complexity = S->getSCEVType();
431
432     // If there are any objects of the same complexity and same value as this
433     // one, group them.
434     for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j]->getSCEVType() == Complexity; ++j) {
435       if (Ops[j] == S) { // Found a duplicate.
436         // Move it to immediately after i'th element.
437         std::swap(Ops[i+1], Ops[j]);
438         ++i;   // no need to rescan it.
439         if (i == e-2) return;  // Done!
440       }
441     }
442   }
443 }
444
445
446
447 //===----------------------------------------------------------------------===//
448 //                      Simple SCEV method implementations
449 //===----------------------------------------------------------------------===//
450
451 /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
452 /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
453 SCEVHandle SCEVUnknown::getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty) {
454   Constant *C;
455   if (Val == 0)
456     C = Constant::getNullValue(Ty);
457   else if (Ty->isFloatingPoint())
458     C = ConstantFP::get(Ty, Val);
459   else 
460     C = ConstantInt::get(Ty, Val);
461   return SCEVUnknown::get(C);
462 }
463
464 SCEVHandle SCEVUnknown::getIntegerSCEV(const APInt& Val) {
465   return SCEVUnknown::get(ConstantInt::get(Val));
466 }
467
468 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
469 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is zero
470 /// extended.
471 static SCEVHandle getTruncateOrZeroExtend(const SCEVHandle &V, const Type *Ty) {
472   const Type *SrcTy = V->getType();
473   assert(SrcTy->isInteger() && Ty->isInteger() &&
474          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
475   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() == Ty->getPrimitiveSizeInBits())
476     return V;  // No conversion
477   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits())
478     return SCEVTruncateExpr::get(V, Ty);
479   return SCEVZeroExtendExpr::get(V, Ty);
480 }
481
482 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
483 ///
484 SCEVHandle SCEV::getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V) {
485   if (SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
486     return SCEVUnknown::get(ConstantExpr::getNeg(VC->getValue()));
487
488   return SCEVMulExpr::get(V, SCEVUnknown::getIntegerSCEV(-1, V->getType()));
489 }
490
491 /// getMinusSCEV - Return a SCEV corresponding to LHS - RHS.
492 ///
493 SCEVHandle SCEV::getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
494   // X - Y --> X + -Y
495   return SCEVAddExpr::get(LHS, SCEV::getNegativeSCEV(RHS));
496 }
497
498
499 /// PartialFact - Compute V!/(V-NumSteps)!
500 static SCEVHandle PartialFact(SCEVHandle V, unsigned NumSteps) {
501   // Handle this case efficiently, it is common to have constant iteration
502   // counts while computing loop exit values.
503   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
504     const APInt& Val = SC->getValue()->getValue();
505     APInt Result(Val.getBitWidth(), 1);
506     for (; NumSteps; --NumSteps)
507       Result *= Val-(NumSteps-1);
508     return SCEVUnknown::get(ConstantInt::get(Result));
509   }
510
511   const Type *Ty = V->getType();
512   if (NumSteps == 0)
513     return SCEVUnknown::getIntegerSCEV(1, Ty);
514
515   SCEVHandle Result = V;
516   for (unsigned i = 1; i != NumSteps; ++i)
517     Result = SCEVMulExpr::get(Result, SCEV::getMinusSCEV(V,
518                                           SCEVUnknown::getIntegerSCEV(i, Ty)));
519   return Result;
520 }
521
522
523 /// evaluateAtIteration - Return the value of this chain of recurrences at
524 /// the specified iteration number.  We can evaluate this recurrence by
525 /// multiplying each element in the chain by the binomial coefficient
526 /// corresponding to it.  In other words, we can evaluate {A,+,B,+,C,+,D} as:
527 ///
528 ///   A*choose(It, 0) + B*choose(It, 1) + C*choose(It, 2) + D*choose(It, 3)
529 ///
530 /// FIXME/VERIFY: I don't trust that this is correct in the face of overflow.
531 /// Is the binomial equation safe using modular arithmetic??
532 ///
533 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::evaluateAtIteration(SCEVHandle It) const {
534   SCEVHandle Result = getStart();
535   int Divisor = 1;
536   const Type *Ty = It->getType();
537   for (unsigned i = 1, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
538     SCEVHandle BC = PartialFact(It, i);
539     Divisor *= i;
540     SCEVHandle Val = SCEVSDivExpr::get(SCEVMulExpr::get(BC, getOperand(i)),
541                                        SCEVUnknown::getIntegerSCEV(Divisor,Ty));
542     Result = SCEVAddExpr::get(Result, Val);
543   }
544   return Result;
545 }
546
547
548 //===----------------------------------------------------------------------===//
549 //                    SCEV Expression folder implementations
550 //===----------------------------------------------------------------------===//
551
552 SCEVHandle SCEVTruncateExpr::get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
553   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
554     return SCEVUnknown::get(
555         ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty));
556
557   // If the input value is a chrec scev made out of constants, truncate
558   // all of the constants.
559   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
560     std::vector<SCEVHandle> Operands;
561     for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
562       // FIXME: This should allow truncation of other expression types!
563       if (isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(i)))
564         Operands.push_back(get(AddRec->getOperand(i), Ty));
565       else
566         break;
567     if (Operands.size() == AddRec->getNumOperands())
568       return SCEVAddRecExpr::get(Operands, AddRec->getLoop());
569   }
570
571   SCEVTruncateExpr *&Result = (*SCEVTruncates)[std::make_pair(Op, Ty)];
572   if (Result == 0) Result = new SCEVTruncateExpr(Op, Ty);
573   return Result;
574 }
575
576 SCEVHandle SCEVZeroExtendExpr::get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
577   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
578     return SCEVUnknown::get(
579         ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), Ty));
580
581   // FIXME: If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
582   // did not overflow the old, smaller, value, we can zero extend all of the
583   // operands (often constants).  This would allow analysis of something like
584   // this:  for (unsigned char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
585
586   SCEVZeroExtendExpr *&Result = (*SCEVZeroExtends)[std::make_pair(Op, Ty)];
587   if (Result == 0) Result = new SCEVZeroExtendExpr(Op, Ty);
588   return Result;
589 }
590
591 // get - Get a canonical add expression, or something simpler if possible.
592 SCEVHandle SCEVAddExpr::get(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
593   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty add!");
594   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
595
596   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
597   GroupByComplexity(Ops);
598
599   // If there are any constants, fold them together.
600   unsigned Idx = 0;
601   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
602     ++Idx;
603     assert(Idx < Ops.size());
604     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
605       // We found two constants, fold them together!
606       Constant *Fold = ConstantInt::get(LHSC->getValue()->getValue() + 
607                                         RHSC->getValue()->getValue());
608       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Fold)) {
609         Ops[0] = SCEVConstant::get(CI);
610         Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
611         if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
612         LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
613       } else {
614         // If we couldn't fold the expression, move to the next constant.  Note
615         // that this is impossible to happen in practice because we always
616         // constant fold constant ints to constant ints.
617         ++Idx;
618       }
619     }
620
621     // If we are left with a constant zero being added, strip it off.
622     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
623       Ops.erase(Ops.begin());
624       --Idx;
625     }
626   }
627
628   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
629
630   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
631   // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
632   // list, these values are required to be adjacent.
633   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
634   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
635     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
636       // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
637       // remaining values to the result.
638       SCEVHandle Two = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(2, Ty);
639       SCEVHandle Mul = SCEVMulExpr::get(Ops[i], Two);
640       if (Ops.size() == 2)
641         return Mul;
642       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
643       Ops.push_back(Mul);
644       return SCEVAddExpr::get(Ops);
645     }
646
647   // Okay, now we know the first non-constant operand.  If there are add
648   // operands they would be next.
649   if (Idx < Ops.size()) {
650     bool DeletedAdd = false;
651     while (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
652       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
653       // list.
654       Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
655       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
656       DeletedAdd = true;
657     }
658
659     // If we deleted at least one add, we added operands to the end of the list,
660     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
661     // any operands we just aquired.
662     if (DeletedAdd)
663       return get(Ops);
664   }
665
666   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
667   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
668     ++Idx;
669
670   // If we are adding something to a multiply expression, make sure the
671   // something is not already an operand of the multiply.  If so, merge it into
672   // the multiply.
673   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
674     SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
675     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
676       SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
677       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
678         if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(MulOpSCEV)) {
679           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
680           SCEVHandle InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
681           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
682             // If the multiply has more than two operands, we must get the
683             // Y*Z term.
684             std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
685             MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
686             InnerMul = SCEVMulExpr::get(MulOps);
687           }
688           SCEVHandle One = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(1, Ty);
689           SCEVHandle AddOne = SCEVAddExpr::get(InnerMul, One);
690           SCEVHandle OuterMul = SCEVMulExpr::get(AddOne, Ops[AddOp]);
691           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
692           if (AddOp < Idx) {
693             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
694             Ops.erase(Ops.begin()+Idx-1);
695           } else {
696             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
697             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp-1);
698           }
699           Ops.push_back(OuterMul);
700           return SCEVAddExpr::get(Ops);
701         }
702
703       // Check this multiply against other multiplies being added together.
704       for (unsigned OtherMulIdx = Idx+1;
705            OtherMulIdx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
706            ++OtherMulIdx) {
707         SCEVMulExpr *OtherMul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
708         // If MulOp occurs in OtherMul, we can fold the two multiplies
709         // together.
710         for (unsigned OMulOp = 0, e = OtherMul->getNumOperands();
711              OMulOp != e; ++OMulOp)
712           if (OtherMul->getOperand(OMulOp) == MulOpSCEV) {
713             // Fold X + (A*B*C) + (A*D*E) --> X + (A*(B*C+D*E))
714             SCEVHandle InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
715             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
716               std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
717               MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
718               InnerMul1 = SCEVMulExpr::get(MulOps);
719             }
720             SCEVHandle InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
721             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
722               std::vector<SCEVHandle> MulOps(OtherMul->op_begin(),
723                                              OtherMul->op_end());
724               MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
725               InnerMul2 = SCEVMulExpr::get(MulOps);
726             }
727             SCEVHandle InnerMulSum = SCEVAddExpr::get(InnerMul1,InnerMul2);
728             SCEVHandle OuterMul = SCEVMulExpr::get(MulOpSCEV, InnerMulSum);
729             if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
730             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
731             Ops.erase(Ops.begin()+OtherMulIdx-1);
732             Ops.push_back(OuterMul);
733             return SCEVAddExpr::get(Ops);
734           }
735       }
736     }
737   }
738
739   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
740   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
741   // recurrence.
742   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
743     ++Idx;
744
745   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
746   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
747     // Scan all of the other operands to this add and add them to the vector if
748     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
749     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
750     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
751     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
752       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
753         LIOps.push_back(Ops[i]);
754         Ops.erase(Ops.begin()+i);
755         --i; --e;
756       }
757
758     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
759     if (!LIOps.empty()) {
760       //  NLI + LI + { Start,+,Step}  -->  NLI + { LI+Start,+,Step }
761       LIOps.push_back(AddRec->getStart());
762
763       std::vector<SCEVHandle> AddRecOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
764       AddRecOps[0] = SCEVAddExpr::get(LIOps);
765
766       SCEVHandle NewRec = SCEVAddRecExpr::get(AddRecOps, AddRec->getLoop());
767       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
768       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
769
770       // Otherwise, add the folded AddRec by the non-liv parts.
771       for (unsigned i = 0;; ++i)
772         if (Ops[i] == AddRec) {
773           Ops[i] = NewRec;
774           break;
775         }
776       return SCEVAddExpr::get(Ops);
777     }
778
779     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
780     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
781     // added together.  If so, we can fold them.
782     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
783          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
784       if (OtherIdx != Idx) {
785         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
786         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
787           // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
788           std::vector<SCEVHandle> NewOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
789           for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
790             if (i >= NewOps.size()) {
791               NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
792                             OtherAddRec->op_end());
793               break;
794             }
795             NewOps[i] = SCEVAddExpr::get(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
796           }
797           SCEVHandle NewAddRec = SCEVAddRecExpr::get(NewOps, AddRec->getLoop());
798
799           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
800
801           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
802           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
803           Ops.push_back(NewAddRec);
804           return SCEVAddExpr::get(Ops);
805         }
806       }
807
808     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
809     // next one.
810   }
811
812   // Okay, it looks like we really DO need an add expr.  Check to see if we
813   // already have one, otherwise create a new one.
814   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
815   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scAddExpr,
816                                                                  SCEVOps)];
817   if (Result == 0) Result = new SCEVAddExpr(Ops);
818   return Result;
819 }
820
821
822 SCEVHandle SCEVMulExpr::get(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
823   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
824
825   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
826   GroupByComplexity(Ops);
827
828   // If there are any constants, fold them together.
829   unsigned Idx = 0;
830   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
831
832     // C1*(C2+V) -> C1*C2 + C1*V
833     if (Ops.size() == 2)
834       if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[1]))
835         if (Add->getNumOperands() == 2 &&
836             isa<SCEVConstant>(Add->getOperand(0)))
837           return SCEVAddExpr::get(SCEVMulExpr::get(LHSC, Add->getOperand(0)),
838                                   SCEVMulExpr::get(LHSC, Add->getOperand(1)));
839
840
841     ++Idx;
842     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
843       // We found two constants, fold them together!
844       Constant *Fold = ConstantInt::get(LHSC->getValue()->getValue() * 
845                                         RHSC->getValue()->getValue());
846       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Fold)) {
847         Ops[0] = SCEVConstant::get(CI);
848         Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
849         if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
850         LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
851       } else {
852         // If we couldn't fold the expression, move to the next constant.  Note
853         // that this is impossible to happen in practice because we always
854         // constant fold constant ints to constant ints.
855         ++Idx;
856       }
857     }
858
859     // If we are left with a constant one being multiplied, strip it off.
860     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->equalsInt(1)) {
861       Ops.erase(Ops.begin());
862       --Idx;
863     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isZero()) {
864       // If we have a multiply of zero, it will always be zero.
865       return Ops[0];
866     }
867   }
868
869   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
870   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
871     ++Idx;
872
873   if (Ops.size() == 1)
874     return Ops[0];
875
876   // If there are mul operands inline them all into this expression.
877   if (Idx < Ops.size()) {
878     bool DeletedMul = false;
879     while (SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
880       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
881       // list.
882       Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
883       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
884       DeletedMul = true;
885     }
886
887     // If we deleted at least one mul, we added operands to the end of the list,
888     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
889     // any operands we just aquired.
890     if (DeletedMul)
891       return get(Ops);
892   }
893
894   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
895   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
896   // recurrence.
897   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
898     ++Idx;
899
900   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
901   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
902     // Scan all of the other operands to this mul and add them to the vector if
903     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
904     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
905     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
906     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
907       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
908         LIOps.push_back(Ops[i]);
909         Ops.erase(Ops.begin()+i);
910         --i; --e;
911       }
912
913     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
914     if (!LIOps.empty()) {
915       //  NLI * LI * { Start,+,Step}  -->  NLI * { LI*Start,+,LI*Step }
916       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
917       NewOps.reserve(AddRec->getNumOperands());
918       if (LIOps.size() == 1) {
919         SCEV *Scale = LIOps[0];
920         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
921           NewOps.push_back(SCEVMulExpr::get(Scale, AddRec->getOperand(i)));
922       } else {
923         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
924           std::vector<SCEVHandle> MulOps(LIOps);
925           MulOps.push_back(AddRec->getOperand(i));
926           NewOps.push_back(SCEVMulExpr::get(MulOps));
927         }
928       }
929
930       SCEVHandle NewRec = SCEVAddRecExpr::get(NewOps, AddRec->getLoop());
931
932       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
933       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
934
935       // Otherwise, multiply the folded AddRec by the non-liv parts.
936       for (unsigned i = 0;; ++i)
937         if (Ops[i] == AddRec) {
938           Ops[i] = NewRec;
939           break;
940         }
941       return SCEVMulExpr::get(Ops);
942     }
943
944     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
945     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
946     // multiplied together.  If so, we can fold them.
947     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
948          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
949       if (OtherIdx != Idx) {
950         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
951         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
952           // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
953           SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
954           SCEVHandle NewStart = SCEVMulExpr::get(F->getStart(),
955                                                  G->getStart());
956           SCEVHandle B = F->getStepRecurrence();
957           SCEVHandle D = G->getStepRecurrence();
958           SCEVHandle NewStep = SCEVAddExpr::get(SCEVMulExpr::get(F, D),
959                                                 SCEVMulExpr::get(G, B),
960                                                 SCEVMulExpr::get(B, D));
961           SCEVHandle NewAddRec = SCEVAddRecExpr::get(NewStart, NewStep,
962                                                      F->getLoop());
963           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
964
965           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
966           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
967           Ops.push_back(NewAddRec);
968           return SCEVMulExpr::get(Ops);
969         }
970       }
971
972     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
973     // next one.
974   }
975
976   // Okay, it looks like we really DO need an mul expr.  Check to see if we
977   // already have one, otherwise create a new one.
978   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
979   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scMulExpr,
980                                                                  SCEVOps)];
981   if (Result == 0)
982     Result = new SCEVMulExpr(Ops);
983   return Result;
984 }
985
986 SCEVHandle SCEVSDivExpr::get(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
987   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
988     if (RHSC->getValue()->equalsInt(1))
989       return LHS;                            // X sdiv 1 --> x
990     if (RHSC->getValue()->isAllOnesValue())
991       return SCEV::getNegativeSCEV(LHS);           // X sdiv -1  -->  -x
992
993     if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
994       Constant *LHSCV = LHSC->getValue();
995       Constant *RHSCV = RHSC->getValue();
996       return SCEVUnknown::get(ConstantExpr::getSDiv(LHSCV, RHSCV));
997     }
998   }
999
1000   // FIXME: implement folding of (X*4)/4 when we know X*4 doesn't overflow.
1001
1002   SCEVSDivExpr *&Result = (*SCEVSDivs)[std::make_pair(LHS, RHS)];
1003   if (Result == 0) Result = new SCEVSDivExpr(LHS, RHS);
1004   return Result;
1005 }
1006
1007
1008 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1009 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1010 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::get(const SCEVHandle &Start,
1011                                const SCEVHandle &Step, const Loop *L) {
1012   std::vector<SCEVHandle> Operands;
1013   Operands.push_back(Start);
1014   if (SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
1015     if (StepChrec->getLoop() == L) {
1016       Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
1017                       StepChrec->op_end());
1018       return get(Operands, L);
1019     }
1020
1021   Operands.push_back(Step);
1022   return get(Operands, L);
1023 }
1024
1025 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1026 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1027 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::get(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
1028                                const Loop *L) {
1029   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
1030
1031   if (SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Operands.back()))
1032     if (StepC->getValue()->isZero()) {
1033       Operands.pop_back();
1034       return get(Operands, L);             // { X,+,0 }  -->  X
1035     }
1036
1037   SCEVAddRecExpr *&Result =
1038     (*SCEVAddRecExprs)[std::make_pair(L, std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
1039                                                             Operands.end()))];
1040   if (Result == 0) Result = new SCEVAddRecExpr(Operands, L);
1041   return Result;
1042 }
1043
1044 SCEVHandle SCEVUnknown::get(Value *V) {
1045   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
1046     return SCEVConstant::get(CI);
1047   SCEVUnknown *&Result = (*SCEVUnknowns)[V];
1048   if (Result == 0) Result = new SCEVUnknown(V);
1049   return Result;
1050 }
1051
1052
1053 //===----------------------------------------------------------------------===//
1054 //             ScalarEvolutionsImpl Definition and Implementation
1055 //===----------------------------------------------------------------------===//
1056 //
1057 /// ScalarEvolutionsImpl - This class implements the main driver for the scalar
1058 /// evolution code.
1059 ///
1060 namespace {
1061   struct VISIBILITY_HIDDEN ScalarEvolutionsImpl {
1062     /// F - The function we are analyzing.
1063     ///
1064     Function &F;
1065
1066     /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
1067     ///
1068     LoopInfo &LI;
1069
1070     /// UnknownValue - This SCEV is used to represent unknown trip counts and
1071     /// things.
1072     SCEVHandle UnknownValue;
1073
1074     /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
1075     ///
1076     std::map<Value*, SCEVHandle> Scalars;
1077
1078     /// IterationCounts - Cache the iteration count of the loops for this
1079     /// function as they are computed.
1080     std::map<const Loop*, SCEVHandle> IterationCounts;
1081
1082     /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
1083     /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
1084     /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
1085     /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
1086     /// exit value.
1087     std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
1088
1089   public:
1090     ScalarEvolutionsImpl(Function &f, LoopInfo &li)
1091       : F(f), LI(li), UnknownValue(new SCEVCouldNotCompute()) {}
1092
1093     /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1094     /// expression and create a new one.
1095     SCEVHandle getSCEV(Value *V);
1096
1097     /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
1098     /// computed.
1099     bool hasSCEV(Value *V) const {
1100       return Scalars.count(V);
1101     }
1102
1103     /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
1104     /// the specified value.
1105     void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
1106       bool isNew = Scalars.insert(std::make_pair(V, H)).second;
1107       assert(isNew && "This entry already existed!");
1108     }
1109
1110
1111     /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within
1112     /// the indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
1113     /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue itself.
1114     SCEVHandle getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L);
1115
1116
1117     /// hasLoopInvariantIterationCount - Return true if the specified loop has
1118     /// an analyzable loop-invariant iteration count.
1119     bool hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L);
1120
1121     /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1122     /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1123     /// loop without a loop-invariant iteration count.
1124     SCEVHandle getIterationCount(const Loop *L);
1125
1126     /// deleteInstructionFromRecords - This method should be called by the
1127     /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
1128     /// that no dangling references are left around.
1129     void deleteInstructionFromRecords(Instruction *I);
1130
1131   private:
1132     /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1133     /// Analyze the expression.
1134     SCEVHandle createSCEV(Value *V);
1135
1136     /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
1137     /// SCEVs.
1138     SCEVHandle createNodeForPHI(PHINode *PN);
1139
1140     /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value
1141     /// for the specified instruction and replaces any references to the
1142     /// symbolic value SymName with the specified value.  This is used during
1143     /// PHI resolution.
1144     void ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I,
1145                                           const SCEVHandle &SymName,
1146                                           const SCEVHandle &NewVal);
1147
1148     /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1149     /// will iterate.
1150     SCEVHandle ComputeIterationCount(const Loop *L);
1151
1152     /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
1153     /// 'setcc load X, cst', try to see if we can compute the trip count.
1154     SCEVHandle ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI,
1155                                                         Constant *RHS,
1156                                                         const Loop *L,
1157                                                         ICmpInst::Predicate p);
1158
1159     /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
1160     /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
1161     /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
1162     /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
1163     /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
1164     SCEVHandle ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond,
1165                                                  bool ExitWhen);
1166
1167     /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the
1168     /// specified value to zero will execute.  If not computable, return
1169     /// UnknownValue.
1170     SCEVHandle HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L);
1171
1172     /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
1173     /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
1174     /// UnknownValue.
1175     SCEVHandle HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L);
1176
1177     /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
1178     /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
1179     /// UnknownValue.
1180     SCEVHandle HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L);
1181
1182     /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
1183     /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
1184     /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
1185     /// involving constants, fold it.
1186     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& Its,
1187                                                 const Loop *L);
1188   };
1189 }
1190
1191 //===----------------------------------------------------------------------===//
1192 //            Basic SCEV Analysis and PHI Idiom Recognition Code
1193 //
1194
1195 /// deleteInstructionFromRecords - This method should be called by the
1196 /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
1197 /// that no dangling references are left around.
1198 void ScalarEvolutionsImpl::deleteInstructionFromRecords(Instruction *I) {
1199   SmallVector<Instruction *, 16> Worklist;
1200
1201   if (Scalars.erase(I)) {
1202     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1203       ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1204     Worklist.push_back(I);
1205   }
1206
1207   while (!Worklist.empty()) {
1208     Instruction *II = Worklist.back();
1209     Worklist.pop_back();
1210
1211     for (Instruction::use_iterator UI = II->use_begin(), UE = II->use_end();
1212          UI != UE; ++UI) {
1213       Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1214       if (Inst && hasSCEV(Inst) && Scalars.erase(Inst)) {
1215         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(II))
1216           ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1217         Worklist.push_back(Inst);
1218       }
1219     }
1220   }
1221 }
1222
1223
1224 /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1225 /// expression and create a new one.
1226 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEV(Value *V) {
1227   assert(V->getType() != Type::VoidTy && "Can't analyze void expressions!");
1228
1229   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator I = Scalars.find(V);
1230   if (I != Scalars.end()) return I->second;
1231   SCEVHandle S = createSCEV(V);
1232   Scalars.insert(std::make_pair(V, S));
1233   return S;
1234 }
1235
1236 /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value for
1237 /// the specified instruction and replaces any references to the symbolic value
1238 /// SymName with the specified value.  This is used during PHI resolution.
1239 void ScalarEvolutionsImpl::
1240 ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I, const SCEVHandle &SymName,
1241                                  const SCEVHandle &NewVal) {
1242   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator SI = Scalars.find(I);
1243   if (SI == Scalars.end()) return;
1244
1245   SCEVHandle NV =
1246     SI->second->replaceSymbolicValuesWithConcrete(SymName, NewVal);
1247   if (NV == SI->second) return;  // No change.
1248
1249   SI->second = NV;       // Update the scalars map!
1250
1251   // Any instruction values that use this instruction might also need to be
1252   // updated!
1253   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1254        UI != E; ++UI)
1255     ReplaceSymbolicValueWithConcrete(cast<Instruction>(*UI), SymName, NewVal);
1256 }
1257
1258 /// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
1259 /// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
1260 ///
1261 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
1262   if (PN->getNumIncomingValues() == 2)  // The loops have been canonicalized.
1263     if (const Loop *L = LI.getLoopFor(PN->getParent()))
1264       if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
1265         // If it lives in the loop header, it has two incoming values, one
1266         // from outside the loop, and one from inside.
1267         unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
1268         unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
1269
1270         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
1271         SCEVHandle SymbolicName = SCEVUnknown::get(PN);
1272         assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
1273                "PHI node already processed?");
1274         Scalars.insert(std::make_pair(PN, SymbolicName));
1275
1276         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
1277         // the back-edge.
1278         SCEVHandle BEValue = getSCEV(PN->getIncomingValue(BackEdge));
1279
1280         // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
1281         // has a special value for the first iteration of the loop.
1282
1283         // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
1284         // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
1285         if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
1286           // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
1287           // with a recurrence.
1288           unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
1289           for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1290             if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
1291               if (FoundIndex == e) {
1292                 FoundIndex = i;
1293                 break;
1294               }
1295
1296           if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
1297             // Create an add with everything but the specified operand.
1298             std::vector<SCEVHandle> Ops;
1299             for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1300               if (i != FoundIndex)
1301                 Ops.push_back(Add->getOperand(i));
1302             SCEVHandle Accum = SCEVAddExpr::get(Ops);
1303
1304             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
1305             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
1306             if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
1307                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
1308                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
1309               SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1310               SCEVHandle PHISCEV  = SCEVAddRecExpr::get(StartVal, Accum, L);
1311
1312               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1313               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1314               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1315               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1316               // value.
1317               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1318               return PHISCEV;
1319             }
1320           }
1321         } else if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
1322           // Otherwise, this could be a loop like this:
1323           //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
1324           // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
1325           // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
1326           // i really is an addrec evolution.
1327           if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
1328             SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1329
1330             // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
1331             // initial step of the addrec evolution.
1332             if (StartVal == SCEV::getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
1333                                                AddRec->getOperand(1))) {
1334               SCEVHandle PHISCEV = 
1335                  SCEVAddRecExpr::get(StartVal, AddRec->getOperand(1), L);
1336
1337               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1338               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1339               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1340               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1341               // value.
1342               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1343               return PHISCEV;
1344             }
1345           }
1346         }
1347
1348         return SymbolicName;
1349       }
1350
1351   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
1352   return SCEVUnknown::get(PN);
1353 }
1354
1355 /// GetConstantFactor - Determine the largest constant factor that S has.  For
1356 /// example, turn {4,+,8} -> 4.    (S umod result) should always equal zero.
1357 static APInt GetConstantFactor(SCEVHandle S) {
1358   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
1359     const APInt& V = C->getValue()->getValue();
1360     if (!V.isMinValue())
1361       return V;
1362     else   // Zero is a multiple of everything.
1363       return APInt(C->getBitWidth(), 1).shl(C->getBitWidth()-1);
1364   }
1365
1366   if (SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S)) {
1367     return GetConstantFactor(T->getOperand()).trunc(
1368                                cast<IntegerType>(T->getType())->getBitWidth());
1369   }
1370   if (SCEVZeroExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S))
1371     return GetConstantFactor(E->getOperand()).zext(
1372                                cast<IntegerType>(E->getType())->getBitWidth());
1373   
1374   if (SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
1375     // The result is the min of all operands.
1376     APInt Res(GetConstantFactor(A->getOperand(0)));
1377     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); 
1378          i != e && Res.ugt(APInt(Res.getBitWidth(),1)); ++i) {
1379       APInt Tmp(GetConstantFactor(A->getOperand(i)));
1380       Res = APIntOps::umin(Res, Tmp);
1381     }
1382     return Res;
1383   }
1384
1385   if (SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
1386     // The result is the product of all the operands.
1387     APInt Res(GetConstantFactor(M->getOperand(0)));
1388     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1389       APInt Tmp(GetConstantFactor(M->getOperand(i)));
1390       Res *= Tmp;
1391     }
1392     return Res;
1393   }
1394     
1395   if (SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
1396     // For now, we just handle linear expressions.
1397     if (A->getNumOperands() == 2) {
1398       // We want the GCD between the start and the stride value.
1399       APInt Start(GetConstantFactor(A->getOperand(0)));
1400       if (Start == 1) 
1401         return Start;
1402       APInt Stride(GetConstantFactor(A->getOperand(1)));
1403       return APIntOps::GreatestCommonDivisor(Start, Stride);
1404     }
1405   }
1406   
1407   // SCEVSDivExpr, SCEVUnknown.
1408   return APInt(S->getBitWidth(), 1);
1409 }
1410
1411 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1412 /// Analyze the expression.
1413 ///
1414 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createSCEV(Value *V) {
1415   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1416     switch (I->getOpcode()) {
1417     case Instruction::Add:
1418       return SCEVAddExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1419                               getSCEV(I->getOperand(1)));
1420     case Instruction::Mul:
1421       return SCEVMulExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1422                               getSCEV(I->getOperand(1)));
1423     case Instruction::SDiv:
1424       return SCEVSDivExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1425                               getSCEV(I->getOperand(1)));
1426       break;
1427
1428     case Instruction::Sub:
1429       return SCEV::getMinusSCEV(getSCEV(I->getOperand(0)),
1430                                 getSCEV(I->getOperand(1)));
1431     case Instruction::Or:
1432       // If the RHS of the Or is a constant, we may have something like:
1433       // X*4+1 which got turned into X*4|1.  Handle this as an add so loop
1434       // optimizations will transparently handle this case.
1435       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1436         SCEVHandle LHS = getSCEV(I->getOperand(0));
1437         APInt CommonFact(GetConstantFactor(LHS));
1438         assert(!CommonFact.isMinValue() &&
1439                "Common factor should at least be 1!");
1440         if (CommonFact.ugt(CI->getValue())) {
1441           // If the LHS is a multiple that is larger than the RHS, use +.
1442           return SCEVAddExpr::get(LHS,
1443                                   getSCEV(I->getOperand(1)));
1444         }
1445       }
1446       break;
1447     case Instruction::Xor:
1448       // If the RHS of the xor is a signbit, then this is just an add.
1449       // Instcombine turns add of signbit into xor as a strength reduction step.
1450       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1451         if (CI->getValue().isSignBit())
1452           return SCEVAddExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1453                                   getSCEV(I->getOperand(1)));
1454       }
1455       break;
1456
1457     case Instruction::Shl:
1458       // Turn shift left of a constant amount into a multiply.
1459       if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1460         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
1461         Constant *X = ConstantInt::get(
1462           APInt(BitWidth, 1).shl(SA->getLimitedValue(BitWidth)));
1463         return SCEVMulExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)), getSCEV(X));
1464       }
1465       break;
1466
1467     case Instruction::Trunc:
1468       return SCEVTruncateExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)), I->getType());
1469
1470     case Instruction::ZExt:
1471       return SCEVZeroExtendExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)), I->getType());
1472
1473     case Instruction::BitCast:
1474       // BitCasts are no-op casts so we just eliminate the cast.
1475       if (I->getType()->isInteger() &&
1476           I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1477         return getSCEV(I->getOperand(0));
1478       break;
1479
1480     case Instruction::PHI:
1481       return createNodeForPHI(cast<PHINode>(I));
1482
1483     default: // We cannot analyze this expression.
1484       break;
1485     }
1486   }
1487
1488   return SCEVUnknown::get(V);
1489 }
1490
1491
1492
1493 //===----------------------------------------------------------------------===//
1494 //                   Iteration Count Computation Code
1495 //
1496
1497 /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1498 /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1499 /// loop without a loop-invariant iteration count.
1500 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getIterationCount(const Loop *L) {
1501   std::map<const Loop*, SCEVHandle>::iterator I = IterationCounts.find(L);
1502   if (I == IterationCounts.end()) {
1503     SCEVHandle ItCount = ComputeIterationCount(L);
1504     I = IterationCounts.insert(std::make_pair(L, ItCount)).first;
1505     if (ItCount != UnknownValue) {
1506       assert(ItCount->isLoopInvariant(L) &&
1507              "Computed trip count isn't loop invariant for loop!");
1508       ++NumTripCountsComputed;
1509     } else if (isa<PHINode>(L->getHeader()->begin())) {
1510       // Only count loops that have phi nodes as not being computable.
1511       ++NumTripCountsNotComputed;
1512     }
1513   }
1514   return I->second;
1515 }
1516
1517 /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1518 /// will iterate.
1519 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::ComputeIterationCount(const Loop *L) {
1520   // If the loop has a non-one exit block count, we can't analyze it.
1521   std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
1522   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
1523   if (ExitBlocks.size() != 1) return UnknownValue;
1524
1525   // Okay, there is one exit block.  Try to find the condition that causes the
1526   // loop to be exited.
1527   BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[0];
1528
1529   BasicBlock *ExitingBlock = 0;
1530   for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), E = pred_end(ExitBlock);
1531        PI != E; ++PI)
1532     if (L->contains(*PI)) {
1533       if (ExitingBlock == 0)
1534         ExitingBlock = *PI;
1535       else
1536         return UnknownValue;   // More than one block exiting!
1537     }
1538   assert(ExitingBlock && "No exits from loop, something is broken!");
1539
1540   // Okay, we've computed the exiting block.  See what condition causes us to
1541   // exit.
1542   //
1543   // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
1544   BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
1545   if (ExitBr == 0) return UnknownValue;
1546   assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
1547   
1548   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
1549   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
1550   // time through the loop.  If not, then the execution count of the branch will
1551   // not be equal to the trip count of the loop.
1552   //
1553   // Currently we check for this by checking to see if the Exit branch goes to
1554   // the loop header.  If so, we know it will always execute the same number of
1555   // times as the loop.  We also handle the case where the exit block *is* the
1556   // loop header.  This is common for un-rotated loops.  More extensive analysis
1557   // could be done to handle more cases here.
1558   if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
1559       ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
1560       ExitBr->getParent() != L->getHeader())
1561     return UnknownValue;
1562   
1563   ICmpInst *ExitCond = dyn_cast<ICmpInst>(ExitBr->getCondition());
1564
1565   // If its not an integer comparison then compute it the hard way. 
1566   // Note that ICmpInst deals with pointer comparisons too so we must check
1567   // the type of the operand.
1568   if (ExitCond == 0 || isa<PointerType>(ExitCond->getOperand(0)->getType()))
1569     return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitBr->getCondition(),
1570                                           ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
1571
1572   // If the condition was exit on true, convert the condition to exit on false
1573   ICmpInst::Predicate Cond;
1574   if (ExitBr->getSuccessor(1) == ExitBlock)
1575     Cond = ExitCond->getPredicate();
1576   else
1577     Cond = ExitCond->getInversePredicate();
1578
1579   // Handle common loops like: for (X = "string"; *X; ++X)
1580   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(ExitCond->getOperand(0)))
1581     if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(ExitCond->getOperand(1))) {
1582       SCEVHandle ItCnt =
1583         ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LI, RHS, L, Cond);
1584       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(ItCnt)) return ItCnt;
1585     }
1586
1587   SCEVHandle LHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(0));
1588   SCEVHandle RHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(1));
1589
1590   // Try to evaluate any dependencies out of the loop.
1591   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(LHS, L);
1592   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) LHS = Tmp;
1593   Tmp = getSCEVAtScope(RHS, L);
1594   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) RHS = Tmp;
1595
1596   // At this point, we would like to compute how many iterations of the 
1597   // loop the predicate will return true for these inputs.
1598   if (isa<SCEVConstant>(LHS) && !isa<SCEVConstant>(RHS)) {
1599     // If there is a constant, force it into the RHS.
1600     std::swap(LHS, RHS);
1601     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
1602   }
1603
1604   // FIXME: think about handling pointer comparisons!  i.e.:
1605   // while (P != P+100) ++P;
1606
1607   // If we have a comparison of a chrec against a constant, try to use value
1608   // ranges to answer this query.
1609   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS))
1610     if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
1611       if (AddRec->getLoop() == L) {
1612         // Form the comparison range using the constant of the correct type so
1613         // that the ConstantRange class knows to do a signed or unsigned
1614         // comparison.
1615         ConstantInt *CompVal = RHSC->getValue();
1616         const Type *RealTy = ExitCond->getOperand(0)->getType();
1617         CompVal = dyn_cast<ConstantInt>(
1618           ConstantExpr::getBitCast(CompVal, RealTy));
1619         if (CompVal) {
1620           // Form the constant range.
1621           ConstantRange CompRange(
1622               ICmpInst::makeConstantRange(Cond, CompVal->getValue()));
1623
1624           SCEVHandle Ret = AddRec->getNumIterationsInRange(CompRange, 
1625               false /*Always treat as unsigned range*/);
1626           if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Ret)) return Ret;
1627         }
1628       }
1629
1630   switch (Cond) {
1631   case ICmpInst::ICMP_NE: {                     // while (X != Y)
1632     // Convert to: while (X-Y != 0)
1633     SCEVHandle TC = HowFarToZero(SCEV::getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
1634     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1635     break;
1636   }
1637   case ICmpInst::ICMP_EQ: {
1638     // Convert to: while (X-Y == 0)           // while (X == Y)
1639     SCEVHandle TC = HowFarToNonZero(SCEV::getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
1640     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1641     break;
1642   }
1643   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
1644     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(LHS, RHS, L);
1645     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1646     break;
1647   }
1648   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
1649     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(RHS, LHS, L);
1650     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1651     break;
1652   }
1653   default:
1654 #if 0
1655     cerr << "ComputeIterationCount ";
1656     if (ExitCond->getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
1657       cerr << "[unsigned] ";
1658     cerr << *LHS << "   "
1659          << Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp) 
1660          << "   " << *RHS << "\n";
1661 #endif
1662     break;
1663   }
1664   return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitCond,
1665                                        ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
1666 }
1667
1668 static ConstantInt *
1669 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, Constant *C) {
1670   SCEVHandle InVal = SCEVConstant::get(cast<ConstantInt>(C));
1671   SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(InVal);
1672   assert(isa<SCEVConstant>(Val) &&
1673          "Evaluation of SCEV at constant didn't fold correctly?");
1674   return cast<SCEVConstant>(Val)->getValue();
1675 }
1676
1677 /// GetAddressedElementFromGlobal - Given a global variable with an initializer
1678 /// and a GEP expression (missing the pointer index) indexing into it, return
1679 /// the addressed element of the initializer or null if the index expression is
1680 /// invalid.
1681 static Constant *
1682 GetAddressedElementFromGlobal(GlobalVariable *GV,
1683                               const std::vector<ConstantInt*> &Indices) {
1684   Constant *Init = GV->getInitializer();
1685   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
1686     uint64_t Idx = Indices[i]->getZExtValue();
1687     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1688       assert(Idx < CS->getNumOperands() && "Bad struct index!");
1689       Init = cast<Constant>(CS->getOperand(Idx));
1690     } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1691       if (Idx >= CA->getNumOperands()) return 0;  // Bogus program
1692       Init = cast<Constant>(CA->getOperand(Idx));
1693     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1694       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1695         assert(Idx < STy->getNumElements() && "Bad struct index!");
1696         Init = Constant::getNullValue(STy->getElementType(Idx));
1697       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Init->getType())) {
1698         if (Idx >= ATy->getNumElements()) return 0;  // Bogus program
1699         Init = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1700       } else {
1701         assert(0 && "Unknown constant aggregate type!");
1702       }
1703       return 0;
1704     } else {
1705       return 0; // Unknown initializer type
1706     }
1707   }
1708   return Init;
1709 }
1710
1711 /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
1712 /// 'setcc load X, cst', try to se if we can compute the trip count.
1713 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
1714 ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI, Constant *RHS,
1715                                          const Loop *L, 
1716                                          ICmpInst::Predicate predicate) {
1717   if (LI->isVolatile()) return UnknownValue;
1718
1719   // Check to see if the loaded pointer is a getelementptr of a global.
1720   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0));
1721   if (!GEP) return UnknownValue;
1722
1723   // Make sure that it is really a constant global we are gepping, with an
1724   // initializer, and make sure the first IDX is really 0.
1725   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
1726   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer() ||
1727       GEP->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEP->getOperand(1)) ||
1728       !cast<Constant>(GEP->getOperand(1))->isNullValue())
1729     return UnknownValue;
1730
1731   // Okay, we allow one non-constant index into the GEP instruction.
1732   Value *VarIdx = 0;
1733   std::vector<ConstantInt*> Indexes;
1734   unsigned VarIdxNum = 0;
1735   for (unsigned i = 2, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
1736     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
1737       Indexes.push_back(CI);
1738     } else if (!isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
1739       if (VarIdx) return UnknownValue;  // Multiple non-constant idx's.
1740       VarIdx = GEP->getOperand(i);
1741       VarIdxNum = i-2;
1742       Indexes.push_back(0);
1743     }
1744
1745   // Okay, we know we have a (load (gep GV, 0, X)) comparison with a constant.
1746   // Check to see if X is a loop variant variable value now.
1747   SCEVHandle Idx = getSCEV(VarIdx);
1748   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(Idx, L);
1749   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) Idx = Tmp;
1750
1751   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
1752   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
1753   SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
1754   if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
1755       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
1756       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
1757     return UnknownValue;
1758
1759   unsigned MaxSteps = MaxBruteForceIterations;
1760   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxSteps; ++IterationNum) {
1761     ConstantInt *ItCst =
1762       ConstantInt::get(IdxExpr->getType(), IterationNum);
1763     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(IdxExpr, ItCst);
1764
1765     // Form the GEP offset.
1766     Indexes[VarIdxNum] = Val;
1767
1768     Constant *Result = GetAddressedElementFromGlobal(GV, Indexes);
1769     if (Result == 0) break;  // Cannot compute!
1770
1771     // Evaluate the condition for this iteration.
1772     Result = ConstantExpr::getICmp(predicate, Result, RHS);
1773     if (!isa<ConstantInt>(Result)) break;  // Couldn't decide for sure
1774     if (cast<ConstantInt>(Result)->getValue().isMinValue()) {
1775 #if 0
1776       cerr << "\n***\n*** Computed loop count " << *ItCst
1777            << "\n*** From global " << *GV << "*** BB: " << *L->getHeader()
1778            << "***\n";
1779 #endif
1780       ++NumArrayLenItCounts;
1781       return SCEVConstant::get(ItCst);   // Found terminating iteration!
1782     }
1783   }
1784   return UnknownValue;
1785 }
1786
1787
1788 /// CanConstantFold - Return true if we can constant fold an instruction of the
1789 /// specified type, assuming that all operands were constants.
1790 static bool CanConstantFold(const Instruction *I) {
1791   if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
1792       isa<SelectInst>(I) || isa<CastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I))
1793     return true;
1794
1795   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1796     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
1797       return canConstantFoldCallTo((Function*)F);  // FIXME: elim cast
1798   return false;
1799 }
1800
1801 /// getConstantEvolvingPHI - Given an LLVM value and a loop, return a PHI node
1802 /// in the loop that V is derived from.  We allow arbitrary operations along the
1803 /// way, but the operands of an operation must either be constants or a value
1804 /// derived from a constant PHI.  If this expression does not fit with these
1805 /// constraints, return null.
1806 static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
1807   // If this is not an instruction, or if this is an instruction outside of the
1808   // loop, it can't be derived from a loop PHI.
1809   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1810   if (I == 0 || !L->contains(I->getParent())) return 0;
1811
1812   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1813     if (L->getHeader() == I->getParent())
1814       return PN;
1815     else
1816       // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
1817       // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
1818       return 0;
1819
1820   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
1821   // are constants, return early.
1822   if (!CanConstantFold(I)) return 0;
1823
1824   // Otherwise, we can evaluate this instruction if all of its operands are
1825   // constant or derived from a PHI node themselves.
1826   PHINode *PHI = 0;
1827   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
1828     if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
1829           isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
1830       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
1831       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
1832       if (PHI == 0)
1833         PHI = P;
1834       else if (PHI != P)
1835         return 0;  // Evolving from multiple different PHIs.
1836     }
1837
1838   // This is a expression evolving from a constant PHI!
1839   return PHI;
1840 }
1841
1842 /// EvaluateExpression - Given an expression that passes the
1843 /// getConstantEvolvingPHI predicate, evaluate its value assuming the PHI node
1844 /// in the loop has the value PHIVal.  If we can't fold this expression for some
1845 /// reason, return null.
1846 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal) {
1847   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
1848   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
1849     return GV;
1850   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
1851   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
1852
1853   std::vector<Constant*> Operands;
1854   Operands.resize(I->getNumOperands());
1855
1856   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1857     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal);
1858     if (Operands[i] == 0) return 0;
1859   }
1860
1861   return ConstantFoldInstOperands(I, &Operands[0], Operands.size());
1862 }
1863
1864 /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
1865 /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
1866 /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
1867 /// involving constants, fold it.
1868 Constant *ScalarEvolutionsImpl::
1869 getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& Its, const Loop *L){
1870   std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
1871     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
1872   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
1873     return I->second;
1874
1875   if (Its.ugt(APInt(Its.getBitWidth(),MaxBruteForceIterations)))
1876     return ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = 0;  // Not going to evaluate it.
1877
1878   Constant *&RetVal = ConstantEvolutionLoopExitValue[PN];
1879
1880   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
1881   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
1882   // second must be derived from the same PHI.
1883   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
1884   Constant *StartCST =
1885     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
1886   if (StartCST == 0)
1887     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
1888
1889   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
1890   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
1891   if (PN2 != PN)
1892     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
1893
1894   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
1895   if (Its.getActiveBits() >= 32)
1896     return RetVal = 0; // More than 2^32-1 iterations?? Not doing it!
1897
1898   unsigned NumIterations = Its.getZExtValue(); // must be in range
1899   unsigned IterationNum = 0;
1900   for (Constant *PHIVal = StartCST; ; ++IterationNum) {
1901     if (IterationNum == NumIterations)
1902       return RetVal = PHIVal;  // Got exit value!
1903
1904     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
1905     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
1906     if (NextPHI == PHIVal)
1907       return RetVal = NextPHI;  // Stopped evolving!
1908     if (NextPHI == 0)
1909       return 0;        // Couldn't evaluate!
1910     PHIVal = NextPHI;
1911   }
1912 }
1913
1914 /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
1915 /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
1916 /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
1917 /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
1918 /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
1919 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
1920 ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond, bool ExitWhen) {
1921   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
1922   if (PN == 0) return UnknownValue;
1923
1924   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
1925   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
1926   // second must be derived from the same PHI.
1927   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
1928   Constant *StartCST =
1929     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
1930   if (StartCST == 0) return UnknownValue;  // Must be a constant.
1931
1932   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
1933   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
1934   if (PN2 != PN) return UnknownValue;  // Not derived from same PHI.
1935
1936   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
1937   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
1938   // "ExitWhen".
1939   unsigned IterationNum = 0;
1940   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
1941   for (Constant *PHIVal = StartCST;
1942        IterationNum != MaxIterations; ++IterationNum) {
1943     ConstantInt *CondVal =
1944       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, PHIVal));
1945
1946     // Couldn't symbolically evaluate.
1947     if (!CondVal) return UnknownValue;
1948
1949     if (CondVal->getValue() == uint64_t(ExitWhen)) {
1950       ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = PHIVal;
1951       ++NumBruteForceTripCountsComputed;
1952       return SCEVConstant::get(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, IterationNum));
1953     }
1954
1955     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
1956     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
1957     if (NextPHI == 0 || NextPHI == PHIVal)
1958       return UnknownValue;  // Couldn't evaluate or not making progress...
1959     PHIVal = NextPHI;
1960   }
1961
1962   // Too many iterations were needed to evaluate.
1963   return UnknownValue;
1964 }
1965
1966 /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within the
1967 /// indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
1968 /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue.
1969 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L) {
1970   // FIXME: this should be turned into a virtual method on SCEV!
1971
1972   if (isa<SCEVConstant>(V)) return V;
1973
1974   // If this instruction is evolves from a constant-evolving PHI, compute the
1975   // exit value from the loop without using SCEVs.
1976   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
1977     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
1978       const Loop *LI = this->LI[I->getParent()];
1979       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
1980         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1981           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
1982             // Okay, there is no closed form solution for the PHI node.  Check
1983             // to see if the loop that contains it has a known iteration count.
1984             // If so, we may be able to force computation of the exit value.
1985             SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(LI);
1986             if (SCEVConstant *ICC = dyn_cast<SCEVConstant>(IterationCount)) {
1987               // Okay, we know how many times the containing loop executes.  If
1988               // this is a constant evolving PHI node, get the final value at
1989               // the specified iteration number.
1990               Constant *RV = getConstantEvolutionLoopExitValue(PN,
1991                                                     ICC->getValue()->getValue(),
1992                                                                LI);
1993               if (RV) return SCEVUnknown::get(RV);
1994             }
1995           }
1996
1997       // Okay, this is an expression that we cannot symbolically evaluate
1998       // into a SCEV.  Check to see if it's possible to symbolically evaluate
1999       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
2000       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
2001       if (CanConstantFold(I)) {
2002         std::vector<Constant*> Operands;
2003         Operands.reserve(I->getNumOperands());
2004         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2005           Value *Op = I->getOperand(i);
2006           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2007             Operands.push_back(C);
2008           } else {
2009             SCEVHandle OpV = getSCEVAtScope(getSCEV(Op), L);
2010             if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV))
2011               Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(SC->getValue(), 
2012                                                               Op->getType(), 
2013                                                               false));
2014             else if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
2015               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue()))
2016                 Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(C, 
2017                                                                 Op->getType(), 
2018                                                                 false));
2019               else
2020                 return V;
2021             } else {
2022               return V;
2023             }
2024           }
2025         }
2026         Constant *C =ConstantFoldInstOperands(I, &Operands[0], Operands.size());
2027         return SCEVUnknown::get(C);
2028       }
2029     }
2030
2031     // This is some other type of SCEVUnknown, just return it.
2032     return V;
2033   }
2034
2035   if (SCEVCommutativeExpr *Comm = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(V)) {
2036     // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
2037     // expression has no loop-variant portions.
2038     for (unsigned i = 0, e = Comm->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2039       SCEVHandle OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2040       if (OpAtScope != Comm->getOperand(i)) {
2041         if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2042         // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
2043         // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
2044         std::vector<SCEVHandle> NewOps(Comm->op_begin(), Comm->op_begin()+i);
2045         NewOps.push_back(OpAtScope);
2046
2047         for (++i; i != e; ++i) {
2048           OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2049           if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2050           NewOps.push_back(OpAtScope);
2051         }
2052         if (isa<SCEVAddExpr>(Comm))
2053           return SCEVAddExpr::get(NewOps);
2054         assert(isa<SCEVMulExpr>(Comm) && "Only know about add and mul!");
2055         return SCEVMulExpr::get(NewOps);
2056       }
2057     }
2058     // If we got here, all operands are loop invariant.
2059     return Comm;
2060   }
2061
2062   if (SCEVSDivExpr *Div = dyn_cast<SCEVSDivExpr>(V)) {
2063     SCEVHandle LHS = getSCEVAtScope(Div->getLHS(), L);
2064     if (LHS == UnknownValue) return LHS;
2065     SCEVHandle RHS = getSCEVAtScope(Div->getRHS(), L);
2066     if (RHS == UnknownValue) return RHS;
2067     if (LHS == Div->getLHS() && RHS == Div->getRHS())
2068       return Div;   // must be loop invariant
2069     return SCEVSDivExpr::get(LHS, RHS);
2070   }
2071
2072   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
2073   // are dealing with the final value computed by the loop.
2074   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
2075     if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L->getHeader())) {
2076       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
2077       // loop iterates.  Compute this now.
2078       SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(AddRec->getLoop());
2079       if (IterationCount == UnknownValue) return UnknownValue;
2080       IterationCount = getTruncateOrZeroExtend(IterationCount,
2081                                                AddRec->getType());
2082
2083       // If the value is affine, simplify the expression evaluation to just
2084       // Start + Step*IterationCount.
2085       if (AddRec->isAffine())
2086         return SCEVAddExpr::get(AddRec->getStart(),
2087                                 SCEVMulExpr::get(IterationCount,
2088                                                  AddRec->getOperand(1)));
2089
2090       // Otherwise, evaluate it the hard way.
2091       return AddRec->evaluateAtIteration(IterationCount);
2092     }
2093     return UnknownValue;
2094   }
2095
2096   //assert(0 && "Unknown SCEV type!");
2097   return UnknownValue;
2098 }
2099
2100
2101 /// SolveQuadraticEquation - Find the roots of the quadratic equation for the
2102 /// given quadratic chrec {L,+,M,+,N}.  This returns either the two roots (which
2103 /// might be the same) or two SCEVCouldNotCompute objects.
2104 ///
2105 static std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle>
2106 SolveQuadraticEquation(const SCEVAddRecExpr *AddRec) {
2107   assert(AddRec->getNumOperands() == 3 && "This is not a quadratic chrec!");
2108   SCEVConstant *LC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(0));
2109   SCEVConstant *MC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1));
2110   SCEVConstant *NC = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(2));
2111
2112   // We currently can only solve this if the coefficients are constants.
2113   if (!LC || !MC || !NC) {
2114     SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2115     return std::make_pair(CNC, CNC);
2116   }
2117
2118   uint32_t BitWidth = LC->getValue()->getValue().getBitWidth();
2119   const APInt &L = LC->getValue()->getValue();
2120   const APInt &M = MC->getValue()->getValue();
2121   const APInt &N = NC->getValue()->getValue();
2122   APInt Two(BitWidth, 2);
2123   APInt Four(BitWidth, 4);
2124
2125   { 
2126     using namespace APIntOps;
2127     const APInt& C = L;
2128     // Convert from chrec coefficients to polynomial coefficients AX^2+BX+C
2129     // The B coefficient is M-N/2
2130     APInt B(M);
2131     B -= sdiv(N,Two);
2132
2133     // The A coefficient is N/2
2134     APInt A(N.sdiv(Two));
2135
2136     // Compute the B^2-4ac term.
2137     APInt SqrtTerm(B);
2138     SqrtTerm *= B;
2139     SqrtTerm -= Four * (A * C);
2140
2141     // Compute sqrt(B^2-4ac). This is guaranteed to be the nearest
2142     // integer value or else APInt::sqrt() will assert.
2143     APInt SqrtVal(SqrtTerm.sqrt());
2144
2145     // Compute the two solutions for the quadratic formula. 
2146     // The divisions must be performed as signed divisions.
2147     APInt NegB(-B);
2148     APInt TwoA( A << 1 );
2149     ConstantInt *Solution1 = ConstantInt::get((NegB + SqrtVal).sdiv(TwoA));
2150     ConstantInt *Solution2 = ConstantInt::get((NegB - SqrtVal).sdiv(TwoA));
2151
2152     return std::make_pair(SCEVUnknown::get(Solution1), 
2153                           SCEVUnknown::get(Solution2));
2154     } // end APIntOps namespace
2155 }
2156
2157 /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the specified
2158 /// value to zero will execute.  If not computable, return UnknownValue
2159 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2160   // If the value is a constant
2161   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2162     // If the value is already zero, the branch will execute zero times.
2163     if (C->getValue()->isZero()) return C;
2164     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2165   }
2166
2167   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
2168   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2169     return UnknownValue;
2170
2171   if (AddRec->isAffine()) {
2172     // If this is an affine expression the execution count of this branch is
2173     // equal to:
2174     //
2175     //     (0 - Start/Step)    iff   Start % Step == 0
2176     //
2177     // Get the initial value for the loop.
2178     SCEVHandle Start = getSCEVAtScope(AddRec->getStart(), L->getParentLoop());
2179     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Start)) return UnknownValue;
2180     SCEVHandle Step = AddRec->getOperand(1);
2181
2182     Step = getSCEVAtScope(Step, L->getParentLoop());
2183
2184     // Figure out if Start % Step == 0.
2185     // FIXME: We should add DivExpr and RemExpr operations to our AST.
2186     if (SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Step)) {
2187       if (StepC->getValue()->equalsInt(1))      // N % 1 == 0
2188         return SCEV::getNegativeSCEV(Start);  // 0 - Start/1 == -Start
2189       if (StepC->getValue()->isAllOnesValue())  // N % -1 == 0
2190         return Start;                   // 0 - Start/-1 == Start
2191
2192       // Check to see if Start is divisible by SC with no remainder.
2193       if (SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start)) {
2194         ConstantInt *StartCC = StartC->getValue();
2195         Constant *StartNegC = ConstantExpr::getNeg(StartCC);
2196         Constant *Rem = ConstantExpr::getSRem(StartNegC, StepC->getValue());
2197         if (Rem->isNullValue()) {
2198           Constant *Result =ConstantExpr::getSDiv(StartNegC,StepC->getValue());
2199           return SCEVUnknown::get(Result);
2200         }
2201       }
2202     }
2203   } else if (AddRec->isQuadratic() && AddRec->getType()->isInteger()) {
2204     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of
2205     // the quadratic equation to solve it.
2206     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots = SolveQuadraticEquation(AddRec);
2207     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2208     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2209     if (R1) {
2210 #if 0
2211       cerr << "HFTZ: " << *V << " - sol#1: " << *R1
2212            << "  sol#2: " << *R2 << "\n";
2213 #endif
2214       // Pick the smallest positive root value.
2215       if (ConstantInt *CB =
2216           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2217                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2218         if (CB->getZExtValue() == false)
2219           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2220
2221         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
2222         // value at this index.  When solving for "X*X != 5", for example, we
2223         // should not accept a root of 2.
2224         SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(R1);
2225         if (SCEVConstant *EvalVal = dyn_cast<SCEVConstant>(Val))
2226           if (EvalVal->getValue()->isZero())
2227             return R1;  // We found a quadratic root!
2228       }
2229     }
2230   }
2231
2232   return UnknownValue;
2233 }
2234
2235 /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
2236 /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
2237 /// UnknownValue
2238 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2239   // Loops that look like: while (X == 0) are very strange indeed.  We don't
2240   // handle them yet except for the trivial case.  This could be expanded in the
2241   // future as needed.
2242
2243   // If the value is a constant, check to see if it is known to be non-zero
2244   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
2245   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2246     Constant *Zero = Constant::getNullValue(C->getValue()->getType());
2247     Constant *NonZero = 
2248       ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_NE, C->getValue(), Zero);
2249     if (NonZero == ConstantInt::getTrue())
2250       return getSCEV(Zero);
2251     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2252   }
2253
2254   // We could implement others, but I really doubt anyone writes loops like
2255   // this, and if they did, they would already be constant folded.
2256   return UnknownValue;
2257 }
2258
2259 /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
2260 /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
2261 /// UnknownValue.
2262 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2263 HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L) {
2264   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
2265   if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return UnknownValue;
2266
2267   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
2268   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2269     return UnknownValue;
2270
2271   if (AddRec->isAffine()) {
2272     // FORNOW: We only support unit strides.
2273     SCEVHandle One = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(1, RHS->getType());
2274     if (AddRec->getOperand(1) != One)
2275       return UnknownValue;
2276
2277     // The number of iterations for "[n,+,1] < m", is m-n.  However, we don't
2278     // know that m is >= n on input to the loop.  If it is, the condition return
2279     // true zero times.  What we really should return, for full generality, is
2280     // SMAX(0, m-n).  Since we cannot check this, we will instead check for a
2281     // canonical loop form: most do-loops will have a check that dominates the
2282     // loop, that only enters the loop if [n-1]<m.  If we can find this check,
2283     // we know that the SMAX will evaluate to m-n, because we know that m >= n.
2284
2285     // Search for the check.
2286     BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
2287     BasicBlock *PreheaderDest = L->getHeader();
2288     if (Preheader == 0) return UnknownValue;
2289
2290     BranchInst *LoopEntryPredicate =
2291       dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
2292     if (!LoopEntryPredicate) return UnknownValue;
2293
2294     // This might be a critical edge broken out.  If the loop preheader ends in
2295     // an unconditional branch to the loop, check to see if the preheader has a
2296     // single predecessor, and if so, look for its terminator.
2297     while (LoopEntryPredicate->isUnconditional()) {
2298       PreheaderDest = Preheader;
2299       Preheader = Preheader->getSinglePredecessor();
2300       if (!Preheader) return UnknownValue;  // Multiple preds.
2301       
2302       LoopEntryPredicate =
2303         dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
2304       if (!LoopEntryPredicate) return UnknownValue;
2305     }
2306
2307     // Now that we found a conditional branch that dominates the loop, check to
2308     // see if it is the comparison we are looking for.
2309     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(LoopEntryPredicate->getCondition())){
2310       Value *PreCondLHS = ICI->getOperand(0);
2311       Value *PreCondRHS = ICI->getOperand(1);
2312       ICmpInst::Predicate Cond;
2313       if (LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) == PreheaderDest)
2314         Cond = ICI->getPredicate();
2315       else
2316         Cond = ICI->getInversePredicate();
2317     
2318       switch (Cond) {
2319       case ICmpInst::ICMP_UGT:
2320         std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2321         Cond = ICmpInst::ICMP_ULT;
2322         break;
2323       case ICmpInst::ICMP_SGT:
2324         std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2325         Cond = ICmpInst::ICMP_SLT;
2326         break;
2327       default: break;
2328       }
2329
2330       if (Cond == ICmpInst::ICMP_SLT) {
2331         if (PreCondLHS->getType()->isInteger()) {
2332           if (RHS != getSCEV(PreCondRHS))
2333             return UnknownValue;  // Not a comparison against 'm'.
2334
2335           if (SCEV::getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0), One)
2336                       != getSCEV(PreCondLHS))
2337             return UnknownValue;  // Not a comparison against 'n-1'.
2338         }
2339         else return UnknownValue;
2340       } else if (Cond == ICmpInst::ICMP_ULT)
2341         return UnknownValue;
2342
2343       // cerr << "Computed Loop Trip Count as: " 
2344       //      << //  *SCEV::getMinusSCEV(RHS, AddRec->getOperand(0)) << "\n";
2345       return SCEV::getMinusSCEV(RHS, AddRec->getOperand(0));
2346     }
2347     else 
2348       return UnknownValue;
2349   }
2350
2351   return UnknownValue;
2352 }
2353
2354 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
2355 /// produce values in the specified constant range.  Another way of looking at
2356 /// this is that it returns the first iteration number where the value is not in
2357 /// the condition, thus computing the exit count. If the iteration count can't
2358 /// be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is returned.
2359 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range, 
2360                                                    bool isSigned) const {
2361   if (Range.isFullSet())  // Infinite loop.
2362     return new SCEVCouldNotCompute();
2363
2364   // If the start is a non-zero constant, shift the range to simplify things.
2365   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
2366     if (!SC->getValue()->isZero()) {
2367       std::vector<SCEVHandle> Operands(op_begin(), op_end());
2368       Operands[0] = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, SC->getType());
2369       SCEVHandle Shifted = SCEVAddRecExpr::get(Operands, getLoop());
2370       if (SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Shifted))
2371         return ShiftedAddRec->getNumIterationsInRange(
2372                            Range.subtract(SC->getValue()->getValue()),isSigned);
2373       // This is strange and shouldn't happen.
2374       return new SCEVCouldNotCompute();
2375     }
2376
2377   // The only time we can solve this is when we have all constant indices.
2378   // Otherwise, we cannot determine the overflow conditions.
2379   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
2380     if (!isa<SCEVConstant>(getOperand(i)))
2381       return new SCEVCouldNotCompute();
2382
2383
2384   // Okay at this point we know that all elements of the chrec are constants and
2385   // that the start element is zero.
2386
2387   // First check to see if the range contains zero.  If not, the first
2388   // iteration exits.
2389   if (!Range.contains(APInt(getBitWidth(),0))) 
2390     return SCEVConstant::get(ConstantInt::get(getType(),0));
2391
2392   if (isAffine()) {
2393     // If this is an affine expression then we have this situation:
2394     //   Solve {0,+,A} in Range  ===  Ax in Range
2395
2396     // Since we know that zero is in the range, we know that the upper value of
2397     // the range must be the first possible exit value.  Also note that we
2398     // already checked for a full range.
2399     const APInt &Upper = Range.getUpper();
2400     APInt A     = cast<SCEVConstant>(getOperand(1))->getValue()->getValue();
2401     APInt One(getBitWidth(),1);
2402
2403     // The exit value should be (Upper+A-1)/A.
2404     APInt ExitVal(Upper);
2405     if (A != One)
2406       ExitVal = (Upper + A - One).sdiv(A);
2407     ConstantInt *ExitValue = ConstantInt::get(ExitVal);
2408
2409     // Evaluate at the exit value.  If we really did fall out of the valid
2410     // range, then we computed our trip count, otherwise wrap around or other
2411     // things must have happened.
2412     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, ExitValue);
2413     if (Range.contains(Val->getValue()))
2414       return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2415
2416     // Ensure that the previous value is in the range.  This is a sanity check.
2417     assert(Range.contains(
2418            EvaluateConstantChrecAtConstant(this, 
2419            ConstantInt::get(ExitVal - One))->getValue()) &&
2420            "Linear scev computation is off in a bad way!");
2421     return SCEVConstant::get(cast<ConstantInt>(ExitValue));
2422   } else if (isQuadratic()) {
2423     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of the
2424     // quadratic equation to solve it.  To do this, we must frame our problem in
2425     // terms of figuring out when zero is crossed, instead of when
2426     // Range.getUpper() is crossed.
2427     std::vector<SCEVHandle> NewOps(op_begin(), op_end());
2428     NewOps[0] = SCEV::getNegativeSCEV(SCEVUnknown::get(
2429                                            ConstantInt::get(Range.getUpper())));
2430     SCEVHandle NewAddRec = SCEVAddRecExpr::get(NewOps, getLoop());
2431
2432     // Next, solve the constructed addrec
2433     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots =
2434       SolveQuadraticEquation(cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec));
2435     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2436     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2437     if (R1) {
2438       // Pick the smallest positive root value.
2439       if (ConstantInt *CB =
2440           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2441                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2442         if (CB->getZExtValue() == false)
2443           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2444
2445         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
2446         // not be in the range, but the previous one should be.  When solving
2447         // for "X*X < 5", for example, we should not return a root of 2.
2448         ConstantInt *R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
2449                                                              R1->getValue());
2450         if (Range.contains(R1Val->getValue())) {
2451           // The next iteration must be out of the range...
2452           Constant *NextVal = ConstantInt::get(R1->getValue()->getValue()+1);
2453
2454           R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal);
2455           if (!Range.contains(R1Val->getValue()))
2456             return SCEVUnknown::get(NextVal);
2457           return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2458         }
2459
2460         // If R1 was not in the range, then it is a good return value.  Make
2461         // sure that R1-1 WAS in the range though, just in case.
2462         Constant *NextVal = ConstantInt::get(R1->getValue()->getValue()-1);
2463         R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal);
2464         if (Range.contains(R1Val->getValue()))
2465           return R1;
2466         return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2467       }
2468     }
2469   }
2470
2471   // Fallback, if this is a general polynomial, figure out the progression
2472   // through brute force: evaluate until we find an iteration that fails the
2473   // test.  This is likely to be slow, but getting an accurate trip count is
2474   // incredibly important, we will be able to simplify the exit test a lot, and
2475   // we are almost guaranteed to get a trip count in this case.
2476   ConstantInt *TestVal = ConstantInt::get(getType(), 0);
2477   ConstantInt *EndVal  = TestVal;  // Stop when we wrap around.
2478   do {
2479     ++NumBruteForceEvaluations;
2480     SCEVHandle Val = evaluateAtIteration(SCEVConstant::get(TestVal));
2481     if (!isa<SCEVConstant>(Val))  // This shouldn't happen.
2482       return new SCEVCouldNotCompute();
2483
2484     // Check to see if we found the value!
2485     if (!Range.contains(cast<SCEVConstant>(Val)->getValue()->getValue()))
2486       return SCEVConstant::get(TestVal);
2487
2488     // Increment to test the next index.
2489     TestVal = ConstantInt::get(TestVal->getValue()+1);
2490   } while (TestVal != EndVal);
2491
2492   return new SCEVCouldNotCompute();
2493 }
2494
2495
2496
2497 //===----------------------------------------------------------------------===//
2498 //                   ScalarEvolution Class Implementation
2499 //===----------------------------------------------------------------------===//
2500
2501 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
2502   Impl = new ScalarEvolutionsImpl(F, getAnalysis<LoopInfo>());
2503   return false;
2504 }
2505
2506 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
2507   delete (ScalarEvolutionsImpl*)Impl;
2508   Impl = 0;
2509 }
2510
2511 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
2512   AU.setPreservesAll();
2513   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
2514 }
2515
2516 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) const {
2517   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEV(V);
2518 }
2519
2520 /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
2521 /// computed.
2522 bool ScalarEvolution::hasSCEV(Value *V) const {
2523   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->hasSCEV(V);
2524 }
2525
2526
2527 /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
2528 /// the specified value.
2529 void ScalarEvolution::setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
2530   ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->setSCEV(V, H);
2531 }
2532
2533
2534 SCEVHandle ScalarEvolution::getIterationCount(const Loop *L) const {
2535   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getIterationCount(L);
2536 }
2537
2538 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L) const {
2539   return !isa<SCEVCouldNotCompute>(getIterationCount(L));
2540 }
2541
2542 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) const {
2543   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEVAtScope(getSCEV(V), L);
2544 }
2545
2546 void ScalarEvolution::deleteInstructionFromRecords(Instruction *I) const {
2547   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->deleteInstructionFromRecords(I);
2548 }
2549
2550 static void PrintLoopInfo(std::ostream &OS, const ScalarEvolution *SE,
2551                           const Loop *L) {
2552   // Print all inner loops first
2553   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
2554     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
2555
2556   cerr << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
2557
2558   std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
2559   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
2560   if (ExitBlocks.size() != 1)
2561     cerr << "<multiple exits> ";
2562
2563   if (SE->hasLoopInvariantIterationCount(L)) {
2564     cerr << *SE->getIterationCount(L) << " iterations! ";
2565   } else {
2566     cerr << "Unpredictable iteration count. ";
2567   }
2568
2569   cerr << "\n";
2570 }
2571
2572 void ScalarEvolution::print(std::ostream &OS, const Module* ) const {
2573   Function &F = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->F;
2574   LoopInfo &LI = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->LI;
2575
2576   OS << "Classifying expressions for: " << F.getName() << "\n";
2577   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
2578     if (I->getType()->isInteger()) {
2579       OS << *I;
2580       OS << "  --> ";
2581       SCEVHandle SV = getSCEV(&*I);
2582       SV->print(OS);
2583       OS << "\t\t";
2584
2585       if ((*I).getType()->isInteger()) {
2586         ConstantRange Bounds = SV->getValueRange();
2587         if (!Bounds.isFullSet())
2588           OS << "Bounds: " << Bounds << " ";
2589       }
2590
2591       if (const Loop *L = LI.getLoopFor((*I).getParent())) {
2592         OS << "Exits: ";
2593         SCEVHandle ExitValue = getSCEVAtScope(&*I, L->getParentLoop());
2594         if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ExitValue)) {
2595           OS << "<<Unknown>>";
2596         } else {
2597           OS << *ExitValue;
2598         }
2599       }
2600
2601
2602       OS << "\n";
2603     }
2604
2605   OS << "Determining loop execution counts for: " << F.getName() << "\n";
2606   for (LoopInfo::iterator I = LI.begin(), E = LI.end(); I != E; ++I)
2607     PrintLoopInfo(OS, this, *I);
2608 }
2609