For PR1205:
[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
109 //===----------------------------------------------------------------------===//
110 //                           SCEV class definitions
111 //===----------------------------------------------------------------------===//
112
113 //===----------------------------------------------------------------------===//
114 // Implementation of the SCEV class.
115 //
116 SCEV::~SCEV() {}
117 void SCEV::dump() const {
118   print(cerr);
119 }
120
121 /// getValueRange - Return the tightest constant bounds that this value is
122 /// known to have.  This method is only valid on integer SCEV objects.
123 ConstantRange SCEV::getValueRange() const {
124   const Type *Ty = getType();
125   assert(Ty->isInteger() && "Can't get range for a non-integer SCEV!");
126   // Default to a full range if no better information is available.
127   return ConstantRange(getBitWidth());
128 }
129
130 uint32_t SCEV::getBitWidth() const {
131   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(getType()))
132     return ITy->getBitWidth();
133   return 0;
134 }
135
136
137 SCEVCouldNotCompute::SCEVCouldNotCompute() : SCEV(scCouldNotCompute) {}
138
139 bool SCEVCouldNotCompute::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
140   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
141   return false;
142 }
143
144 const Type *SCEVCouldNotCompute::getType() const {
145   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
146   return 0;
147 }
148
149 bool SCEVCouldNotCompute::hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const {
150   assert(0 && "Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
151   return false;
152 }
153
154 SCEVHandle SCEVCouldNotCompute::
155 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
156                                   const SCEVHandle &Conc) const {
157   return this;
158 }
159
160 void SCEVCouldNotCompute::print(std::ostream &OS) const {
161   OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
162 }
163
164 bool SCEVCouldNotCompute::classof(const SCEV *S) {
165   return S->getSCEVType() == scCouldNotCompute;
166 }
167
168
169 // SCEVConstants - Only allow the creation of one SCEVConstant for any
170 // particular value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
171 // never be deleted!
172 static ManagedStatic<std::map<ConstantInt*, SCEVConstant*> > SCEVConstants;
173
174
175 SCEVConstant::~SCEVConstant() {
176   SCEVConstants->erase(V);
177 }
178
179 SCEVHandle SCEVConstant::get(ConstantInt *V) {
180   SCEVConstant *&R = (*SCEVConstants)[V];
181   if (R == 0) R = new SCEVConstant(V);
182   return R;
183 }
184
185 ConstantRange SCEVConstant::getValueRange() const {
186   return ConstantRange(V->getValue());
187 }
188
189 const Type *SCEVConstant::getType() const { return V->getType(); }
190
191 void SCEVConstant::print(std::ostream &OS) const {
192   WriteAsOperand(OS, V, false);
193 }
194
195 // SCEVTruncates - Only allow the creation of one SCEVTruncateExpr for any
196 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will
197 // never be deleted!
198 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>, 
199                      SCEVTruncateExpr*> > SCEVTruncates;
200
201 SCEVTruncateExpr::SCEVTruncateExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
202   : SCEV(scTruncate), Op(op), Ty(ty) {
203   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
204          "Cannot truncate non-integer value!");
205   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits()
206          && "This is not a truncating conversion!");
207 }
208
209 SCEVTruncateExpr::~SCEVTruncateExpr() {
210   SCEVTruncates->erase(std::make_pair(Op, Ty));
211 }
212
213 ConstantRange SCEVTruncateExpr::getValueRange() const {
214   return getOperand()->getValueRange().truncate(getBitWidth());
215 }
216
217 void SCEVTruncateExpr::print(std::ostream &OS) const {
218   OS << "(truncate " << *Op << " to " << *Ty << ")";
219 }
220
221 // SCEVZeroExtends - Only allow the creation of one SCEVZeroExtendExpr for any
222 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
223 // be deleted!
224 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, const Type*>,
225                      SCEVZeroExtendExpr*> > SCEVZeroExtends;
226
227 SCEVZeroExtendExpr::SCEVZeroExtendExpr(const SCEVHandle &op, const Type *ty)
228   : SCEV(scZeroExtend), Op(op), Ty(ty) {
229   assert(Op->getType()->isInteger() && Ty->isInteger() &&
230          "Cannot zero extend non-integer value!");
231   assert(Op->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Ty->getPrimitiveSizeInBits()
232          && "This is not an extending conversion!");
233 }
234
235 SCEVZeroExtendExpr::~SCEVZeroExtendExpr() {
236   SCEVZeroExtends->erase(std::make_pair(Op, Ty));
237 }
238
239 ConstantRange SCEVZeroExtendExpr::getValueRange() const {
240   return getOperand()->getValueRange().zeroExtend(getBitWidth());
241 }
242
243 void SCEVZeroExtendExpr::print(std::ostream &OS) const {
244   OS << "(zeroextend " << *Op << " to " << *Ty << ")";
245 }
246
247 // SCEVCommExprs - Only allow the creation of one SCEVCommutativeExpr for any
248 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
249 // be deleted!
250 static ManagedStatic<std::map<std::pair<unsigned, std::vector<SCEV*> >,
251                      SCEVCommutativeExpr*> > SCEVCommExprs;
252
253 SCEVCommutativeExpr::~SCEVCommutativeExpr() {
254   SCEVCommExprs->erase(std::make_pair(getSCEVType(),
255                                       std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
256                                                          Operands.end())));
257 }
258
259 void SCEVCommutativeExpr::print(std::ostream &OS) const {
260   assert(Operands.size() > 1 && "This plus expr shouldn't exist!");
261   const char *OpStr = getOperationStr();
262   OS << "(" << *Operands[0];
263   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
264     OS << OpStr << *Operands[i];
265   OS << ")";
266 }
267
268 SCEVHandle SCEVCommutativeExpr::
269 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
270                                   const SCEVHandle &Conc) const {
271   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
272     SCEVHandle H = getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
273     if (H != getOperand(i)) {
274       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
275       NewOps.reserve(getNumOperands());
276       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
277         NewOps.push_back(getOperand(j));
278       NewOps.push_back(H);
279       for (++i; i != e; ++i)
280         NewOps.push_back(getOperand(i)->
281                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc));
282
283       if (isa<SCEVAddExpr>(this))
284         return SCEVAddExpr::get(NewOps);
285       else if (isa<SCEVMulExpr>(this))
286         return SCEVMulExpr::get(NewOps);
287       else
288         assert(0 && "Unknown commutative expr!");
289     }
290   }
291   return this;
292 }
293
294
295 // SCEVSDivs - Only allow the creation of one SCEVSDivExpr for any particular
296 // input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
297 // deleted!
298 static ManagedStatic<std::map<std::pair<SCEV*, SCEV*>, 
299                      SCEVSDivExpr*> > SCEVSDivs;
300
301 SCEVSDivExpr::~SCEVSDivExpr() {
302   SCEVSDivs->erase(std::make_pair(LHS, RHS));
303 }
304
305 void SCEVSDivExpr::print(std::ostream &OS) const {
306   OS << "(" << *LHS << " /s " << *RHS << ")";
307 }
308
309 const Type *SCEVSDivExpr::getType() const {
310   return LHS->getType();
311 }
312
313 // SCEVAddRecExprs - Only allow the creation of one SCEVAddRecExpr for any
314 // particular input.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never
315 // be deleted!
316 static ManagedStatic<std::map<std::pair<const Loop *, std::vector<SCEV*> >,
317                      SCEVAddRecExpr*> > SCEVAddRecExprs;
318
319 SCEVAddRecExpr::~SCEVAddRecExpr() {
320   SCEVAddRecExprs->erase(std::make_pair(L,
321                                         std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
322                                                            Operands.end())));
323 }
324
325 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::
326 replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
327                                   const SCEVHandle &Conc) const {
328   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
329     SCEVHandle H = getOperand(i)->replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc);
330     if (H != getOperand(i)) {
331       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
332       NewOps.reserve(getNumOperands());
333       for (unsigned j = 0; j != i; ++j)
334         NewOps.push_back(getOperand(j));
335       NewOps.push_back(H);
336       for (++i; i != e; ++i)
337         NewOps.push_back(getOperand(i)->
338                          replaceSymbolicValuesWithConcrete(Sym, Conc));
339
340       return get(NewOps, L);
341     }
342   }
343   return this;
344 }
345
346
347 bool SCEVAddRecExpr::isLoopInvariant(const Loop *QueryLoop) const {
348   // This recurrence is invariant w.r.t to QueryLoop iff QueryLoop doesn't
349   // contain L and if the start is invariant.
350   return !QueryLoop->contains(L->getHeader()) &&
351          getOperand(0)->isLoopInvariant(QueryLoop);
352 }
353
354
355 void SCEVAddRecExpr::print(std::ostream &OS) const {
356   OS << "{" << *Operands[0];
357   for (unsigned i = 1, e = Operands.size(); i != e; ++i)
358     OS << ",+," << *Operands[i];
359   OS << "}<" << L->getHeader()->getName() + ">";
360 }
361
362 // SCEVUnknowns - Only allow the creation of one SCEVUnknown for any particular
363 // value.  Don't use a SCEVHandle here, or else the object will never be
364 // deleted!
365 static ManagedStatic<std::map<Value*, SCEVUnknown*> > SCEVUnknowns;
366
367 SCEVUnknown::~SCEVUnknown() { SCEVUnknowns->erase(V); }
368
369 bool SCEVUnknown::isLoopInvariant(const Loop *L) const {
370   // All non-instruction values are loop invariant.  All instructions are loop
371   // invariant if they are not contained in the specified loop.
372   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
373     return !L->contains(I->getParent());
374   return true;
375 }
376
377 const Type *SCEVUnknown::getType() const {
378   return V->getType();
379 }
380
381 void SCEVUnknown::print(std::ostream &OS) const {
382   WriteAsOperand(OS, V, false);
383 }
384
385 //===----------------------------------------------------------------------===//
386 //                               SCEV Utilities
387 //===----------------------------------------------------------------------===//
388
389 namespace {
390   /// SCEVComplexityCompare - Return true if the complexity of the LHS is less
391   /// than the complexity of the RHS.  This comparator is used to canonicalize
392   /// expressions.
393   struct VISIBILITY_HIDDEN SCEVComplexityCompare {
394     bool operator()(SCEV *LHS, SCEV *RHS) {
395       return LHS->getSCEVType() < RHS->getSCEVType();
396     }
397   };
398 }
399
400 /// GroupByComplexity - Given a list of SCEV objects, order them by their
401 /// complexity, and group objects of the same complexity together by value.
402 /// When this routine is finished, we know that any duplicates in the vector are
403 /// consecutive and that complexity is monotonically increasing.
404 ///
405 /// Note that we go take special precautions to ensure that we get determinstic
406 /// results from this routine.  In other words, we don't want the results of
407 /// this to depend on where the addresses of various SCEV objects happened to
408 /// land in memory.
409 ///
410 static void GroupByComplexity(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
411   if (Ops.size() < 2) return;  // Noop
412   if (Ops.size() == 2) {
413     // This is the common case, which also happens to be trivially simple.
414     // Special case it.
415     if (Ops[0]->getSCEVType() > Ops[1]->getSCEVType())
416       std::swap(Ops[0], Ops[1]);
417     return;
418   }
419
420   // Do the rough sort by complexity.
421   std::sort(Ops.begin(), Ops.end(), SCEVComplexityCompare());
422
423   // Now that we are sorted by complexity, group elements of the same
424   // complexity.  Note that this is, at worst, N^2, but the vector is likely to
425   // be extremely short in practice.  Note that we take this approach because we
426   // do not want to depend on the addresses of the objects we are grouping.
427   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e-2; ++i) {
428     SCEV *S = Ops[i];
429     unsigned Complexity = S->getSCEVType();
430
431     // If there are any objects of the same complexity and same value as this
432     // one, group them.
433     for (unsigned j = i+1; j != e && Ops[j]->getSCEVType() == Complexity; ++j) {
434       if (Ops[j] == S) { // Found a duplicate.
435         // Move it to immediately after i'th element.
436         std::swap(Ops[i+1], Ops[j]);
437         ++i;   // no need to rescan it.
438         if (i == e-2) return;  // Done!
439       }
440     }
441   }
442 }
443
444
445
446 //===----------------------------------------------------------------------===//
447 //                      Simple SCEV method implementations
448 //===----------------------------------------------------------------------===//
449
450 /// getIntegerSCEV - Given an integer or FP type, create a constant for the
451 /// specified signed integer value and return a SCEV for the constant.
452 SCEVHandle SCEVUnknown::getIntegerSCEV(int Val, const Type *Ty) {
453   Constant *C;
454   if (Val == 0)
455     C = Constant::getNullValue(Ty);
456   else if (Ty->isFloatingPoint())
457     C = ConstantFP::get(Ty, Val);
458   else 
459     C = ConstantInt::get(Ty, Val);
460   return SCEVUnknown::get(C);
461 }
462
463 /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
464 /// input value to the specified type.  If the type must be extended, it is zero
465 /// extended.
466 static SCEVHandle getTruncateOrZeroExtend(const SCEVHandle &V, const Type *Ty) {
467   const Type *SrcTy = V->getType();
468   assert(SrcTy->isInteger() && Ty->isInteger() &&
469          "Cannot truncate or zero extend with non-integer arguments!");
470   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() == Ty->getPrimitiveSizeInBits())
471     return V;  // No conversion
472   if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() > Ty->getPrimitiveSizeInBits())
473     return SCEVTruncateExpr::get(V, Ty);
474   return SCEVZeroExtendExpr::get(V, Ty);
475 }
476
477 /// getNegativeSCEV - Return a SCEV corresponding to -V = -1*V
478 ///
479 SCEVHandle SCEV::getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V) {
480   if (SCEVConstant *VC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
481     return SCEVUnknown::get(ConstantExpr::getNeg(VC->getValue()));
482
483   return SCEVMulExpr::get(V, SCEVUnknown::getIntegerSCEV(-1, V->getType()));
484 }
485
486 /// getMinusSCEV - Return a SCEV corresponding to LHS - RHS.
487 ///
488 SCEVHandle SCEV::getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
489   // X - Y --> X + -Y
490   return SCEVAddExpr::get(LHS, SCEV::getNegativeSCEV(RHS));
491 }
492
493
494 /// PartialFact - Compute V!/(V-NumSteps)!
495 static SCEVHandle PartialFact(SCEVHandle V, unsigned NumSteps) {
496   // Handle this case efficiently, it is common to have constant iteration
497   // counts while computing loop exit values.
498   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
499     APInt Val = SC->getValue()->getValue();
500     APInt Result(Val.getBitWidth(), 1);
501     for (; NumSteps; --NumSteps)
502       Result *= Val-(NumSteps-1);
503     return SCEVUnknown::get(ConstantInt::get(V->getType(), Result));
504   }
505
506   const Type *Ty = V->getType();
507   if (NumSteps == 0)
508     return SCEVUnknown::getIntegerSCEV(1, Ty);
509
510   SCEVHandle Result = V;
511   for (unsigned i = 1; i != NumSteps; ++i)
512     Result = SCEVMulExpr::get(Result, SCEV::getMinusSCEV(V,
513                                           SCEVUnknown::getIntegerSCEV(i, Ty)));
514   return Result;
515 }
516
517
518 /// evaluateAtIteration - Return the value of this chain of recurrences at
519 /// the specified iteration number.  We can evaluate this recurrence by
520 /// multiplying each element in the chain by the binomial coefficient
521 /// corresponding to it.  In other words, we can evaluate {A,+,B,+,C,+,D} as:
522 ///
523 ///   A*choose(It, 0) + B*choose(It, 1) + C*choose(It, 2) + D*choose(It, 3)
524 ///
525 /// FIXME/VERIFY: I don't trust that this is correct in the face of overflow.
526 /// Is the binomial equation safe using modular arithmetic??
527 ///
528 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::evaluateAtIteration(SCEVHandle It) const {
529   SCEVHandle Result = getStart();
530   int Divisor = 1;
531   const Type *Ty = It->getType();
532   for (unsigned i = 1, e = getNumOperands(); i != e; ++i) {
533     SCEVHandle BC = PartialFact(It, i);
534     Divisor *= i;
535     SCEVHandle Val = SCEVSDivExpr::get(SCEVMulExpr::get(BC, getOperand(i)),
536                                        SCEVUnknown::getIntegerSCEV(Divisor,Ty));
537     Result = SCEVAddExpr::get(Result, Val);
538   }
539   return Result;
540 }
541
542
543 //===----------------------------------------------------------------------===//
544 //                    SCEV Expression folder implementations
545 //===----------------------------------------------------------------------===//
546
547 SCEVHandle SCEVTruncateExpr::get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
548   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
549     return SCEVUnknown::get(
550         ConstantExpr::getTrunc(SC->getValue(), Ty));
551
552   // If the input value is a chrec scev made out of constants, truncate
553   // all of the constants.
554   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Op)) {
555     std::vector<SCEVHandle> Operands;
556     for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
557       // FIXME: This should allow truncation of other expression types!
558       if (isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(i)))
559         Operands.push_back(get(AddRec->getOperand(i), Ty));
560       else
561         break;
562     if (Operands.size() == AddRec->getNumOperands())
563       return SCEVAddRecExpr::get(Operands, AddRec->getLoop());
564   }
565
566   SCEVTruncateExpr *&Result = (*SCEVTruncates)[std::make_pair(Op, Ty)];
567   if (Result == 0) Result = new SCEVTruncateExpr(Op, Ty);
568   return Result;
569 }
570
571 SCEVHandle SCEVZeroExtendExpr::get(const SCEVHandle &Op, const Type *Ty) {
572   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Op))
573     return SCEVUnknown::get(
574         ConstantExpr::getZExt(SC->getValue(), Ty));
575
576   // FIXME: If the input value is a chrec scev, and we can prove that the value
577   // did not overflow the old, smaller, value, we can zero extend all of the
578   // operands (often constants).  This would allow analysis of something like
579   // this:  for (unsigned char X = 0; X < 100; ++X) { int Y = X; }
580
581   SCEVZeroExtendExpr *&Result = (*SCEVZeroExtends)[std::make_pair(Op, Ty)];
582   if (Result == 0) Result = new SCEVZeroExtendExpr(Op, Ty);
583   return Result;
584 }
585
586 // get - Get a canonical add expression, or something simpler if possible.
587 SCEVHandle SCEVAddExpr::get(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
588   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty add!");
589   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
590
591   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
592   GroupByComplexity(Ops);
593
594   // If there are any constants, fold them together.
595   unsigned Idx = 0;
596   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
597     ++Idx;
598     assert(Idx < Ops.size());
599     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
600       // We found two constants, fold them together!
601       Constant *Fold = ConstantExpr::getAdd(LHSC->getValue(), RHSC->getValue());
602       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Fold)) {
603         Ops[0] = SCEVConstant::get(CI);
604         Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
605         if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
606         LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
607       } else {
608         // If we couldn't fold the expression, move to the next constant.  Note
609         // that this is impossible to happen in practice because we always
610         // constant fold constant ints to constant ints.
611         ++Idx;
612       }
613     }
614
615     // If we are left with a constant zero being added, strip it off.
616     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isNullValue()) {
617       Ops.erase(Ops.begin());
618       --Idx;
619     }
620   }
621
622   if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
623
624   // Okay, check to see if the same value occurs in the operand list twice.  If
625   // so, merge them together into an multiply expression.  Since we sorted the
626   // list, these values are required to be adjacent.
627   const Type *Ty = Ops[0]->getType();
628   for (unsigned i = 0, e = Ops.size()-1; i != e; ++i)
629     if (Ops[i] == Ops[i+1]) {      //  X + Y + Y  -->  X + Y*2
630       // Found a match, merge the two values into a multiply, and add any
631       // remaining values to the result.
632       SCEVHandle Two = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(2, Ty);
633       SCEVHandle Mul = SCEVMulExpr::get(Ops[i], Two);
634       if (Ops.size() == 2)
635         return Mul;
636       Ops.erase(Ops.begin()+i, Ops.begin()+i+2);
637       Ops.push_back(Mul);
638       return SCEVAddExpr::get(Ops);
639     }
640
641   // Okay, now we know the first non-constant operand.  If there are add
642   // operands they would be next.
643   if (Idx < Ops.size()) {
644     bool DeletedAdd = false;
645     while (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[Idx])) {
646       // If we have an add, expand the add operands onto the end of the operands
647       // list.
648       Ops.insert(Ops.end(), Add->op_begin(), Add->op_end());
649       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
650       DeletedAdd = true;
651     }
652
653     // If we deleted at least one add, we added operands to the end of the list,
654     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
655     // any operands we just aquired.
656     if (DeletedAdd)
657       return get(Ops);
658   }
659
660   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
661   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
662     ++Idx;
663
664   // If we are adding something to a multiply expression, make sure the
665   // something is not already an operand of the multiply.  If so, merge it into
666   // the multiply.
667   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
668     SCEVMulExpr *Mul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx]);
669     for (unsigned MulOp = 0, e = Mul->getNumOperands(); MulOp != e; ++MulOp) {
670       SCEV *MulOpSCEV = Mul->getOperand(MulOp);
671       for (unsigned AddOp = 0, e = Ops.size(); AddOp != e; ++AddOp)
672         if (MulOpSCEV == Ops[AddOp] && !isa<SCEVConstant>(MulOpSCEV)) {
673           // Fold W + X + (X * Y * Z)  -->  W + (X * ((Y*Z)+1))
674           SCEVHandle InnerMul = Mul->getOperand(MulOp == 0);
675           if (Mul->getNumOperands() != 2) {
676             // If the multiply has more than two operands, we must get the
677             // Y*Z term.
678             std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
679             MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
680             InnerMul = SCEVMulExpr::get(MulOps);
681           }
682           SCEVHandle One = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(1, Ty);
683           SCEVHandle AddOne = SCEVAddExpr::get(InnerMul, One);
684           SCEVHandle OuterMul = SCEVMulExpr::get(AddOne, Ops[AddOp]);
685           if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
686           if (AddOp < Idx) {
687             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp);
688             Ops.erase(Ops.begin()+Idx-1);
689           } else {
690             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
691             Ops.erase(Ops.begin()+AddOp-1);
692           }
693           Ops.push_back(OuterMul);
694           return SCEVAddExpr::get(Ops);
695         }
696
697       // Check this multiply against other multiplies being added together.
698       for (unsigned OtherMulIdx = Idx+1;
699            OtherMulIdx < Ops.size() && isa<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
700            ++OtherMulIdx) {
701         SCEVMulExpr *OtherMul = cast<SCEVMulExpr>(Ops[OtherMulIdx]);
702         // If MulOp occurs in OtherMul, we can fold the two multiplies
703         // together.
704         for (unsigned OMulOp = 0, e = OtherMul->getNumOperands();
705              OMulOp != e; ++OMulOp)
706           if (OtherMul->getOperand(OMulOp) == MulOpSCEV) {
707             // Fold X + (A*B*C) + (A*D*E) --> X + (A*(B*C+D*E))
708             SCEVHandle InnerMul1 = Mul->getOperand(MulOp == 0);
709             if (Mul->getNumOperands() != 2) {
710               std::vector<SCEVHandle> MulOps(Mul->op_begin(), Mul->op_end());
711               MulOps.erase(MulOps.begin()+MulOp);
712               InnerMul1 = SCEVMulExpr::get(MulOps);
713             }
714             SCEVHandle InnerMul2 = OtherMul->getOperand(OMulOp == 0);
715             if (OtherMul->getNumOperands() != 2) {
716               std::vector<SCEVHandle> MulOps(OtherMul->op_begin(),
717                                              OtherMul->op_end());
718               MulOps.erase(MulOps.begin()+OMulOp);
719               InnerMul2 = SCEVMulExpr::get(MulOps);
720             }
721             SCEVHandle InnerMulSum = SCEVAddExpr::get(InnerMul1,InnerMul2);
722             SCEVHandle OuterMul = SCEVMulExpr::get(MulOpSCEV, InnerMulSum);
723             if (Ops.size() == 2) return OuterMul;
724             Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
725             Ops.erase(Ops.begin()+OtherMulIdx-1);
726             Ops.push_back(OuterMul);
727             return SCEVAddExpr::get(Ops);
728           }
729       }
730     }
731   }
732
733   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
734   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
735   // recurrence.
736   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
737     ++Idx;
738
739   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
740   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
741     // Scan all of the other operands to this add and add them to the vector if
742     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
743     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
744     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
745     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
746       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
747         LIOps.push_back(Ops[i]);
748         Ops.erase(Ops.begin()+i);
749         --i; --e;
750       }
751
752     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
753     if (!LIOps.empty()) {
754       //  NLI + LI + { Start,+,Step}  -->  NLI + { LI+Start,+,Step }
755       LIOps.push_back(AddRec->getStart());
756
757       std::vector<SCEVHandle> AddRecOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
758       AddRecOps[0] = SCEVAddExpr::get(LIOps);
759
760       SCEVHandle NewRec = SCEVAddRecExpr::get(AddRecOps, AddRec->getLoop());
761       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
762       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
763
764       // Otherwise, add the folded AddRec by the non-liv parts.
765       for (unsigned i = 0;; ++i)
766         if (Ops[i] == AddRec) {
767           Ops[i] = NewRec;
768           break;
769         }
770       return SCEVAddExpr::get(Ops);
771     }
772
773     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
774     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
775     // added together.  If so, we can fold them.
776     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
777          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
778       if (OtherIdx != Idx) {
779         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
780         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
781           // Other + {A,+,B} + {C,+,D}  -->  Other + {A+C,+,B+D}
782           std::vector<SCEVHandle> NewOps(AddRec->op_begin(), AddRec->op_end());
783           for (unsigned i = 0, e = OtherAddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
784             if (i >= NewOps.size()) {
785               NewOps.insert(NewOps.end(), OtherAddRec->op_begin()+i,
786                             OtherAddRec->op_end());
787               break;
788             }
789             NewOps[i] = SCEVAddExpr::get(NewOps[i], OtherAddRec->getOperand(i));
790           }
791           SCEVHandle NewAddRec = SCEVAddRecExpr::get(NewOps, AddRec->getLoop());
792
793           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
794
795           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
796           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
797           Ops.push_back(NewAddRec);
798           return SCEVAddExpr::get(Ops);
799         }
800       }
801
802     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
803     // next one.
804   }
805
806   // Okay, it looks like we really DO need an add expr.  Check to see if we
807   // already have one, otherwise create a new one.
808   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
809   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scAddExpr,
810                                                                  SCEVOps)];
811   if (Result == 0) Result = new SCEVAddExpr(Ops);
812   return Result;
813 }
814
815
816 SCEVHandle SCEVMulExpr::get(std::vector<SCEVHandle> &Ops) {
817   assert(!Ops.empty() && "Cannot get empty mul!");
818
819   // Sort by complexity, this groups all similar expression types together.
820   GroupByComplexity(Ops);
821
822   // If there are any constants, fold them together.
823   unsigned Idx = 0;
824   if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[0])) {
825
826     // C1*(C2+V) -> C1*C2 + C1*V
827     if (Ops.size() == 2)
828       if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Ops[1]))
829         if (Add->getNumOperands() == 2 &&
830             isa<SCEVConstant>(Add->getOperand(0)))
831           return SCEVAddExpr::get(SCEVMulExpr::get(LHSC, Add->getOperand(0)),
832                                   SCEVMulExpr::get(LHSC, Add->getOperand(1)));
833
834
835     ++Idx;
836     while (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(Ops[Idx])) {
837       // We found two constants, fold them together!
838       Constant *Fold = ConstantExpr::getMul(LHSC->getValue(), RHSC->getValue());
839       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Fold)) {
840         Ops[0] = SCEVConstant::get(CI);
841         Ops.erase(Ops.begin()+1);  // Erase the folded element
842         if (Ops.size() == 1) return Ops[0];
843         LHSC = cast<SCEVConstant>(Ops[0]);
844       } else {
845         // If we couldn't fold the expression, move to the next constant.  Note
846         // that this is impossible to happen in practice because we always
847         // constant fold constant ints to constant ints.
848         ++Idx;
849       }
850     }
851
852     // If we are left with a constant one being multiplied, strip it off.
853     if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->equalsInt(1)) {
854       Ops.erase(Ops.begin());
855       --Idx;
856     } else if (cast<SCEVConstant>(Ops[0])->getValue()->isNullValue()) {
857       // If we have a multiply of zero, it will always be zero.
858       return Ops[0];
859     }
860   }
861
862   // Skip over the add expression until we get to a multiply.
863   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scMulExpr)
864     ++Idx;
865
866   if (Ops.size() == 1)
867     return Ops[0];
868
869   // If there are mul operands inline them all into this expression.
870   if (Idx < Ops.size()) {
871     bool DeletedMul = false;
872     while (SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Ops[Idx])) {
873       // If we have an mul, expand the mul operands onto the end of the operands
874       // list.
875       Ops.insert(Ops.end(), Mul->op_begin(), Mul->op_end());
876       Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
877       DeletedMul = true;
878     }
879
880     // If we deleted at least one mul, we added operands to the end of the list,
881     // and they are not necessarily sorted.  Recurse to resort and resimplify
882     // any operands we just aquired.
883     if (DeletedMul)
884       return get(Ops);
885   }
886
887   // If there are any add recurrences in the operands list, see if any other
888   // added values are loop invariant.  If so, we can fold them into the
889   // recurrence.
890   while (Idx < Ops.size() && Ops[Idx]->getSCEVType() < scAddRecExpr)
891     ++Idx;
892
893   // Scan over all recurrences, trying to fold loop invariants into them.
894   for (; Idx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]); ++Idx) {
895     // Scan all of the other operands to this mul and add them to the vector if
896     // they are loop invariant w.r.t. the recurrence.
897     std::vector<SCEVHandle> LIOps;
898     SCEVAddRecExpr *AddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[Idx]);
899     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
900       if (Ops[i]->isLoopInvariant(AddRec->getLoop())) {
901         LIOps.push_back(Ops[i]);
902         Ops.erase(Ops.begin()+i);
903         --i; --e;
904       }
905
906     // If we found some loop invariants, fold them into the recurrence.
907     if (!LIOps.empty()) {
908       //  NLI * LI * { Start,+,Step}  -->  NLI * { LI*Start,+,LI*Step }
909       std::vector<SCEVHandle> NewOps;
910       NewOps.reserve(AddRec->getNumOperands());
911       if (LIOps.size() == 1) {
912         SCEV *Scale = LIOps[0];
913         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i)
914           NewOps.push_back(SCEVMulExpr::get(Scale, AddRec->getOperand(i)));
915       } else {
916         for (unsigned i = 0, e = AddRec->getNumOperands(); i != e; ++i) {
917           std::vector<SCEVHandle> MulOps(LIOps);
918           MulOps.push_back(AddRec->getOperand(i));
919           NewOps.push_back(SCEVMulExpr::get(MulOps));
920         }
921       }
922
923       SCEVHandle NewRec = SCEVAddRecExpr::get(NewOps, AddRec->getLoop());
924
925       // If all of the other operands were loop invariant, we are done.
926       if (Ops.size() == 1) return NewRec;
927
928       // Otherwise, multiply the folded AddRec by the non-liv parts.
929       for (unsigned i = 0;; ++i)
930         if (Ops[i] == AddRec) {
931           Ops[i] = NewRec;
932           break;
933         }
934       return SCEVMulExpr::get(Ops);
935     }
936
937     // Okay, if there weren't any loop invariants to be folded, check to see if
938     // there are multiple AddRec's with the same loop induction variable being
939     // multiplied together.  If so, we can fold them.
940     for (unsigned OtherIdx = Idx+1;
941          OtherIdx < Ops.size() && isa<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);++OtherIdx)
942       if (OtherIdx != Idx) {
943         SCEVAddRecExpr *OtherAddRec = cast<SCEVAddRecExpr>(Ops[OtherIdx]);
944         if (AddRec->getLoop() == OtherAddRec->getLoop()) {
945           // F * G  -->  {A,+,B} * {C,+,D}  -->  {A*C,+,F*D + G*B + B*D}
946           SCEVAddRecExpr *F = AddRec, *G = OtherAddRec;
947           SCEVHandle NewStart = SCEVMulExpr::get(F->getStart(),
948                                                  G->getStart());
949           SCEVHandle B = F->getStepRecurrence();
950           SCEVHandle D = G->getStepRecurrence();
951           SCEVHandle NewStep = SCEVAddExpr::get(SCEVMulExpr::get(F, D),
952                                                 SCEVMulExpr::get(G, B),
953                                                 SCEVMulExpr::get(B, D));
954           SCEVHandle NewAddRec = SCEVAddRecExpr::get(NewStart, NewStep,
955                                                      F->getLoop());
956           if (Ops.size() == 2) return NewAddRec;
957
958           Ops.erase(Ops.begin()+Idx);
959           Ops.erase(Ops.begin()+OtherIdx-1);
960           Ops.push_back(NewAddRec);
961           return SCEVMulExpr::get(Ops);
962         }
963       }
964
965     // Otherwise couldn't fold anything into this recurrence.  Move onto the
966     // next one.
967   }
968
969   // Okay, it looks like we really DO need an mul expr.  Check to see if we
970   // already have one, otherwise create a new one.
971   std::vector<SCEV*> SCEVOps(Ops.begin(), Ops.end());
972   SCEVCommutativeExpr *&Result = (*SCEVCommExprs)[std::make_pair(scMulExpr,
973                                                                  SCEVOps)];
974   if (Result == 0)
975     Result = new SCEVMulExpr(Ops);
976   return Result;
977 }
978
979 SCEVHandle SCEVSDivExpr::get(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
980   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
981     if (RHSC->getValue()->equalsInt(1))
982       return LHS;                            // X sdiv 1 --> x
983     if (RHSC->getValue()->isAllOnesValue())
984       return SCEV::getNegativeSCEV(LHS);           // X sdiv -1  -->  -x
985
986     if (SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS)) {
987       Constant *LHSCV = LHSC->getValue();
988       Constant *RHSCV = RHSC->getValue();
989       return SCEVUnknown::get(ConstantExpr::getSDiv(LHSCV, RHSCV));
990     }
991   }
992
993   // FIXME: implement folding of (X*4)/4 when we know X*4 doesn't overflow.
994
995   SCEVSDivExpr *&Result = (*SCEVSDivs)[std::make_pair(LHS, RHS)];
996   if (Result == 0) Result = new SCEVSDivExpr(LHS, RHS);
997   return Result;
998 }
999
1000
1001 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1002 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1003 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::get(const SCEVHandle &Start,
1004                                const SCEVHandle &Step, const Loop *L) {
1005   std::vector<SCEVHandle> Operands;
1006   Operands.push_back(Start);
1007   if (SCEVAddRecExpr *StepChrec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Step))
1008     if (StepChrec->getLoop() == L) {
1009       Operands.insert(Operands.end(), StepChrec->op_begin(),
1010                       StepChrec->op_end());
1011       return get(Operands, L);
1012     }
1013
1014   Operands.push_back(Step);
1015   return get(Operands, L);
1016 }
1017
1018 /// SCEVAddRecExpr::get - Get a add recurrence expression for the
1019 /// specified loop.  Simplify the expression as much as possible.
1020 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::get(std::vector<SCEVHandle> &Operands,
1021                                const Loop *L) {
1022   if (Operands.size() == 1) return Operands[0];
1023
1024   if (SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Operands.back()))
1025     if (StepC->getValue()->isNullValue()) {
1026       Operands.pop_back();
1027       return get(Operands, L);             // { X,+,0 }  -->  X
1028     }
1029
1030   SCEVAddRecExpr *&Result =
1031     (*SCEVAddRecExprs)[std::make_pair(L, std::vector<SCEV*>(Operands.begin(),
1032                                                             Operands.end()))];
1033   if (Result == 0) Result = new SCEVAddRecExpr(Operands, L);
1034   return Result;
1035 }
1036
1037 SCEVHandle SCEVUnknown::get(Value *V) {
1038   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
1039     return SCEVConstant::get(CI);
1040   SCEVUnknown *&Result = (*SCEVUnknowns)[V];
1041   if (Result == 0) Result = new SCEVUnknown(V);
1042   return Result;
1043 }
1044
1045
1046 //===----------------------------------------------------------------------===//
1047 //             ScalarEvolutionsImpl Definition and Implementation
1048 //===----------------------------------------------------------------------===//
1049 //
1050 /// ScalarEvolutionsImpl - This class implements the main driver for the scalar
1051 /// evolution code.
1052 ///
1053 namespace {
1054   struct VISIBILITY_HIDDEN ScalarEvolutionsImpl {
1055     /// F - The function we are analyzing.
1056     ///
1057     Function &F;
1058
1059     /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
1060     ///
1061     LoopInfo &LI;
1062
1063     /// UnknownValue - This SCEV is used to represent unknown trip counts and
1064     /// things.
1065     SCEVHandle UnknownValue;
1066
1067     /// Scalars - This is a cache of the scalars we have analyzed so far.
1068     ///
1069     std::map<Value*, SCEVHandle> Scalars;
1070
1071     /// IterationCounts - Cache the iteration count of the loops for this
1072     /// function as they are computed.
1073     std::map<const Loop*, SCEVHandle> IterationCounts;
1074
1075     /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
1076     /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
1077     /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
1078     /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
1079     /// exit value.
1080     std::map<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
1081
1082   public:
1083     ScalarEvolutionsImpl(Function &f, LoopInfo &li)
1084       : F(f), LI(li), UnknownValue(new SCEVCouldNotCompute()) {}
1085
1086     /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1087     /// expression and create a new one.
1088     SCEVHandle getSCEV(Value *V);
1089
1090     /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
1091     /// computed.
1092     bool hasSCEV(Value *V) const {
1093       return Scalars.count(V);
1094     }
1095
1096     /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
1097     /// the specified value.
1098     void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
1099       bool isNew = Scalars.insert(std::make_pair(V, H)).second;
1100       assert(isNew && "This entry already existed!");
1101     }
1102
1103
1104     /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within
1105     /// the indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
1106     /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue itself.
1107     SCEVHandle getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L);
1108
1109
1110     /// hasLoopInvariantIterationCount - Return true if the specified loop has
1111     /// an analyzable loop-invariant iteration count.
1112     bool hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L);
1113
1114     /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1115     /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1116     /// loop without a loop-invariant iteration count.
1117     SCEVHandle getIterationCount(const Loop *L);
1118
1119     /// deleteInstructionFromRecords - This method should be called by the
1120     /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
1121     /// that no dangling references are left around.
1122     void deleteInstructionFromRecords(Instruction *I);
1123
1124   private:
1125     /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1126     /// Analyze the expression.
1127     SCEVHandle createSCEV(Value *V);
1128
1129     /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
1130     /// SCEVs.
1131     SCEVHandle createNodeForPHI(PHINode *PN);
1132
1133     /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value
1134     /// for the specified instruction and replaces any references to the
1135     /// symbolic value SymName with the specified value.  This is used during
1136     /// PHI resolution.
1137     void ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I,
1138                                           const SCEVHandle &SymName,
1139                                           const SCEVHandle &NewVal);
1140
1141     /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1142     /// will iterate.
1143     SCEVHandle ComputeIterationCount(const Loop *L);
1144
1145     /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
1146     /// 'setcc load X, cst', try to se if we can compute the trip count.
1147     SCEVHandle ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI,
1148                                                         Constant *RHS,
1149                                                         const Loop *L,
1150                                                         ICmpInst::Predicate p);
1151
1152     /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
1153     /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
1154     /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
1155     /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
1156     /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
1157     SCEVHandle ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond,
1158                                                  bool ExitWhen);
1159
1160     /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the
1161     /// specified value to zero will execute.  If not computable, return
1162     /// UnknownValue.
1163     SCEVHandle HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L);
1164
1165     /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
1166     /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
1167     /// UnknownValue.
1168     SCEVHandle HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L);
1169
1170     /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
1171     /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
1172     /// UnknownValue.
1173     SCEVHandle HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L);
1174
1175     /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
1176     /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
1177     /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
1178     /// involving constants, fold it.
1179     Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, uint64_t Its,
1180                                                 const Loop *L);
1181   };
1182 }
1183
1184 //===----------------------------------------------------------------------===//
1185 //            Basic SCEV Analysis and PHI Idiom Recognition Code
1186 //
1187
1188 /// deleteInstructionFromRecords - This method should be called by the
1189 /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
1190 /// that no dangling references are left around.
1191 void ScalarEvolutionsImpl::deleteInstructionFromRecords(Instruction *I) {
1192   Scalars.erase(I);
1193   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1194     ConstantEvolutionLoopExitValue.erase(PN);
1195 }
1196
1197
1198 /// getSCEV - Return an existing SCEV if it exists, otherwise analyze the
1199 /// expression and create a new one.
1200 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEV(Value *V) {
1201   assert(V->getType() != Type::VoidTy && "Can't analyze void expressions!");
1202
1203   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator I = Scalars.find(V);
1204   if (I != Scalars.end()) return I->second;
1205   SCEVHandle S = createSCEV(V);
1206   Scalars.insert(std::make_pair(V, S));
1207   return S;
1208 }
1209
1210 /// ReplaceSymbolicValueWithConcrete - This looks up the computed SCEV value for
1211 /// the specified instruction and replaces any references to the symbolic value
1212 /// SymName with the specified value.  This is used during PHI resolution.
1213 void ScalarEvolutionsImpl::
1214 ReplaceSymbolicValueWithConcrete(Instruction *I, const SCEVHandle &SymName,
1215                                  const SCEVHandle &NewVal) {
1216   std::map<Value*, SCEVHandle>::iterator SI = Scalars.find(I);
1217   if (SI == Scalars.end()) return;
1218
1219   SCEVHandle NV =
1220     SI->second->replaceSymbolicValuesWithConcrete(SymName, NewVal);
1221   if (NV == SI->second) return;  // No change.
1222
1223   SI->second = NV;       // Update the scalars map!
1224
1225   // Any instruction values that use this instruction might also need to be
1226   // updated!
1227   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
1228        UI != E; ++UI)
1229     ReplaceSymbolicValueWithConcrete(cast<Instruction>(*UI), SymName, NewVal);
1230 }
1231
1232 /// createNodeForPHI - PHI nodes have two cases.  Either the PHI node exists in
1233 /// a loop header, making it a potential recurrence, or it doesn't.
1234 ///
1235 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
1236   if (PN->getNumIncomingValues() == 2)  // The loops have been canonicalized.
1237     if (const Loop *L = LI.getLoopFor(PN->getParent()))
1238       if (L->getHeader() == PN->getParent()) {
1239         // If it lives in the loop header, it has two incoming values, one
1240         // from outside the loop, and one from inside.
1241         unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
1242         unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
1243
1244         // While we are analyzing this PHI node, handle its value symbolically.
1245         SCEVHandle SymbolicName = SCEVUnknown::get(PN);
1246         assert(Scalars.find(PN) == Scalars.end() &&
1247                "PHI node already processed?");
1248         Scalars.insert(std::make_pair(PN, SymbolicName));
1249
1250         // Using this symbolic name for the PHI, analyze the value coming around
1251         // the back-edge.
1252         SCEVHandle BEValue = getSCEV(PN->getIncomingValue(BackEdge));
1253
1254         // NOTE: If BEValue is loop invariant, we know that the PHI node just
1255         // has a special value for the first iteration of the loop.
1256
1257         // If the value coming around the backedge is an add with the symbolic
1258         // value we just inserted, then we found a simple induction variable!
1259         if (SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(BEValue)) {
1260           // If there is a single occurrence of the symbolic value, replace it
1261           // with a recurrence.
1262           unsigned FoundIndex = Add->getNumOperands();
1263           for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1264             if (Add->getOperand(i) == SymbolicName)
1265               if (FoundIndex == e) {
1266                 FoundIndex = i;
1267                 break;
1268               }
1269
1270           if (FoundIndex != Add->getNumOperands()) {
1271             // Create an add with everything but the specified operand.
1272             std::vector<SCEVHandle> Ops;
1273             for (unsigned i = 0, e = Add->getNumOperands(); i != e; ++i)
1274               if (i != FoundIndex)
1275                 Ops.push_back(Add->getOperand(i));
1276             SCEVHandle Accum = SCEVAddExpr::get(Ops);
1277
1278             // This is not a valid addrec if the step amount is varying each
1279             // loop iteration, but is not itself an addrec in this loop.
1280             if (Accum->isLoopInvariant(L) ||
1281                 (isa<SCEVAddRecExpr>(Accum) &&
1282                  cast<SCEVAddRecExpr>(Accum)->getLoop() == L)) {
1283               SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1284               SCEVHandle PHISCEV  = SCEVAddRecExpr::get(StartVal, Accum, L);
1285
1286               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1287               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1288               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1289               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1290               // value.
1291               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1292               return PHISCEV;
1293             }
1294           }
1295         } else if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BEValue)) {
1296           // Otherwise, this could be a loop like this:
1297           //     i = 0;  for (j = 1; ..; ++j) { ....  i = j; }
1298           // In this case, j = {1,+,1}  and BEValue is j.
1299           // Because the other in-value of i (0) fits the evolution of BEValue
1300           // i really is an addrec evolution.
1301           if (AddRec->getLoop() == L && AddRec->isAffine()) {
1302             SCEVHandle StartVal = getSCEV(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1303
1304             // If StartVal = j.start - j.stride, we can use StartVal as the
1305             // initial step of the addrec evolution.
1306             if (StartVal == SCEV::getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0),
1307                                                AddRec->getOperand(1))) {
1308               SCEVHandle PHISCEV = 
1309                  SCEVAddRecExpr::get(StartVal, AddRec->getOperand(1), L);
1310
1311               // Okay, for the entire analysis of this edge we assumed the PHI
1312               // to be symbolic.  We now need to go back and update all of the
1313               // entries for the scalars that use the PHI (except for the PHI
1314               // itself) to use the new analyzed value instead of the "symbolic"
1315               // value.
1316               ReplaceSymbolicValueWithConcrete(PN, SymbolicName, PHISCEV);
1317               return PHISCEV;
1318             }
1319           }
1320         }
1321
1322         return SymbolicName;
1323       }
1324
1325   // If it's not a loop phi, we can't handle it yet.
1326   return SCEVUnknown::get(PN);
1327 }
1328
1329 /// GetConstantFactor - Determine the largest constant factor that S has.  For
1330 /// example, turn {4,+,8} -> 4.    (S umod result) should always equal zero.
1331 static uint64_t GetConstantFactor(SCEVHandle S) {
1332   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(S)) {
1333     if (uint64_t V = C->getValue()->getZExtValue())
1334       return V;
1335     else   // Zero is a multiple of everything.
1336       return 1ULL << (S->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1337   }
1338
1339   if (SCEVTruncateExpr *T = dyn_cast<SCEVTruncateExpr>(S))
1340     return GetConstantFactor(T->getOperand()) &
1341            cast<IntegerType>(T->getType())->getBitMask();
1342   if (SCEVZeroExtendExpr *E = dyn_cast<SCEVZeroExtendExpr>(S))
1343     return GetConstantFactor(E->getOperand());
1344   
1345   if (SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
1346     // The result is the min of all operands.
1347     uint64_t Res = GetConstantFactor(A->getOperand(0));
1348     for (unsigned i = 1, e = A->getNumOperands(); i != e && Res > 1; ++i)
1349       Res = std::min(Res, GetConstantFactor(A->getOperand(i)));
1350     return Res;
1351   }
1352
1353   if (SCEVMulExpr *M = dyn_cast<SCEVMulExpr>(S)) {
1354     // The result is the product of all the operands.
1355     uint64_t Res = GetConstantFactor(M->getOperand(0));
1356     for (unsigned i = 1, e = M->getNumOperands(); i != e; ++i)
1357       Res *= GetConstantFactor(M->getOperand(i));
1358     return Res;
1359   }
1360     
1361   if (SCEVAddRecExpr *A = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
1362     // For now, we just handle linear expressions.
1363     if (A->getNumOperands() == 2) {
1364       // We want the GCD between the start and the stride value.
1365       uint64_t Start = GetConstantFactor(A->getOperand(0));
1366       if (Start == 1) return 1;
1367       uint64_t Stride = GetConstantFactor(A->getOperand(1));
1368       return GreatestCommonDivisor64(Start, Stride);
1369     }
1370   }
1371   
1372   // SCEVSDivExpr, SCEVUnknown.
1373   return 1;
1374 }
1375
1376 /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
1377 /// Analyze the expression.
1378 ///
1379 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::createSCEV(Value *V) {
1380   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1381     switch (I->getOpcode()) {
1382     case Instruction::Add:
1383       return SCEVAddExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1384                               getSCEV(I->getOperand(1)));
1385     case Instruction::Mul:
1386       return SCEVMulExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1387                               getSCEV(I->getOperand(1)));
1388     case Instruction::SDiv:
1389       return SCEVSDivExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)),
1390                               getSCEV(I->getOperand(1)));
1391       break;
1392
1393     case Instruction::Sub:
1394       return SCEV::getMinusSCEV(getSCEV(I->getOperand(0)),
1395                                 getSCEV(I->getOperand(1)));
1396     case Instruction::Or:
1397       // If the RHS of the Or is a constant, we may have something like:
1398       // X*4+1 which got turned into X*4|1.  Handle this as an add so loop
1399       // optimizations will transparently handle this case.
1400       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1401         SCEVHandle LHS = getSCEV(I->getOperand(0));
1402         uint64_t CommonFact = GetConstantFactor(LHS);
1403         assert(CommonFact && "Common factor should at least be 1!");
1404         if (CommonFact > CI->getZExtValue()) {
1405           // If the LHS is a multiple that is larger than the RHS, use +.
1406           return SCEVAddExpr::get(LHS,
1407                                   getSCEV(I->getOperand(1)));
1408         }
1409       }
1410       break;
1411       
1412     case Instruction::Shl:
1413       // Turn shift left of a constant amount into a multiply.
1414       if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1415         Constant *X = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
1416         X = ConstantExpr::getShl(X, SA);
1417         return SCEVMulExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)), getSCEV(X));
1418       }
1419       break;
1420
1421     case Instruction::Trunc:
1422       return SCEVTruncateExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)), I->getType());
1423
1424     case Instruction::ZExt:
1425       return SCEVZeroExtendExpr::get(getSCEV(I->getOperand(0)), I->getType());
1426
1427     case Instruction::BitCast:
1428       // BitCasts are no-op casts so we just eliminate the cast.
1429       if (I->getType()->isInteger() &&
1430           I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1431         return getSCEV(I->getOperand(0));
1432       break;
1433
1434     case Instruction::PHI:
1435       return createNodeForPHI(cast<PHINode>(I));
1436
1437     default: // We cannot analyze this expression.
1438       break;
1439     }
1440   }
1441
1442   return SCEVUnknown::get(V);
1443 }
1444
1445
1446
1447 //===----------------------------------------------------------------------===//
1448 //                   Iteration Count Computation Code
1449 //
1450
1451 /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
1452 /// count, return it.  Note that it is not valid to call this method on a
1453 /// loop without a loop-invariant iteration count.
1454 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getIterationCount(const Loop *L) {
1455   std::map<const Loop*, SCEVHandle>::iterator I = IterationCounts.find(L);
1456   if (I == IterationCounts.end()) {
1457     SCEVHandle ItCount = ComputeIterationCount(L);
1458     I = IterationCounts.insert(std::make_pair(L, ItCount)).first;
1459     if (ItCount != UnknownValue) {
1460       assert(ItCount->isLoopInvariant(L) &&
1461              "Computed trip count isn't loop invariant for loop!");
1462       ++NumTripCountsComputed;
1463     } else if (isa<PHINode>(L->getHeader()->begin())) {
1464       // Only count loops that have phi nodes as not being computable.
1465       ++NumTripCountsNotComputed;
1466     }
1467   }
1468   return I->second;
1469 }
1470
1471 /// ComputeIterationCount - Compute the number of times the specified loop
1472 /// will iterate.
1473 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::ComputeIterationCount(const Loop *L) {
1474   // If the loop has a non-one exit block count, we can't analyze it.
1475   std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
1476   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
1477   if (ExitBlocks.size() != 1) return UnknownValue;
1478
1479   // Okay, there is one exit block.  Try to find the condition that causes the
1480   // loop to be exited.
1481   BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[0];
1482
1483   BasicBlock *ExitingBlock = 0;
1484   for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), E = pred_end(ExitBlock);
1485        PI != E; ++PI)
1486     if (L->contains(*PI)) {
1487       if (ExitingBlock == 0)
1488         ExitingBlock = *PI;
1489       else
1490         return UnknownValue;   // More than one block exiting!
1491     }
1492   assert(ExitingBlock && "No exits from loop, something is broken!");
1493
1494   // Okay, we've computed the exiting block.  See what condition causes us to
1495   // exit.
1496   //
1497   // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
1498   BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
1499   if (ExitBr == 0) return UnknownValue;
1500   assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
1501   
1502   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
1503   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
1504   // time through the loop.  If not, then the execution count of the branch will
1505   // not be equal to the trip count of the loop.
1506   //
1507   // Currently we check for this by checking to see if the Exit branch goes to
1508   // the loop header.  If so, we know it will always execute the same number of
1509   // times as the loop.  We also handle the case where the exit block *is* the
1510   // loop header.  This is common for un-rotated loops.  More extensive analysis
1511   // could be done to handle more cases here.
1512   if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
1513       ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
1514       ExitBr->getParent() != L->getHeader())
1515     return UnknownValue;
1516   
1517   ICmpInst *ExitCond = dyn_cast<ICmpInst>(ExitBr->getCondition());
1518
1519   // If its not an integer comparison then compute it the hard way. 
1520   // Note that ICmpInst deals with pointer comparisons too so we must check
1521   // the type of the operand.
1522   if (ExitCond == 0 || isa<PointerType>(ExitCond->getOperand(0)->getType()))
1523     return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitBr->getCondition(),
1524                                           ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
1525
1526   // If the condition was exit on true, convert the condition to exit on false
1527   ICmpInst::Predicate Cond;
1528   if (ExitBr->getSuccessor(1) == ExitBlock)
1529     Cond = ExitCond->getPredicate();
1530   else
1531     Cond = ExitCond->getInversePredicate();
1532
1533   // Handle common loops like: for (X = "string"; *X; ++X)
1534   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(ExitCond->getOperand(0)))
1535     if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(ExitCond->getOperand(1))) {
1536       SCEVHandle ItCnt =
1537         ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LI, RHS, L, Cond);
1538       if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(ItCnt)) return ItCnt;
1539     }
1540
1541   SCEVHandle LHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(0));
1542   SCEVHandle RHS = getSCEV(ExitCond->getOperand(1));
1543
1544   // Try to evaluate any dependencies out of the loop.
1545   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(LHS, L);
1546   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) LHS = Tmp;
1547   Tmp = getSCEVAtScope(RHS, L);
1548   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) RHS = Tmp;
1549
1550   // At this point, we would like to compute how many iterations of the 
1551   // loop the predicate will return true for these inputs.
1552   if (isa<SCEVConstant>(LHS) && !isa<SCEVConstant>(RHS)) {
1553     // If there is a constant, force it into the RHS.
1554     std::swap(LHS, RHS);
1555     Cond = ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond);
1556   }
1557
1558   // FIXME: think about handling pointer comparisons!  i.e.:
1559   // while (P != P+100) ++P;
1560
1561   // If we have a comparison of a chrec against a constant, try to use value
1562   // ranges to answer this query.
1563   if (SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS))
1564     if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS))
1565       if (AddRec->getLoop() == L) {
1566         // Form the comparison range using the constant of the correct type so
1567         // that the ConstantRange class knows to do a signed or unsigned
1568         // comparison.
1569         ConstantInt *CompVal = RHSC->getValue();
1570         const Type *RealTy = ExitCond->getOperand(0)->getType();
1571         CompVal = dyn_cast<ConstantInt>(
1572           ConstantExpr::getBitCast(CompVal, RealTy));
1573         if (CompVal) {
1574           // Form the constant range.
1575           ConstantRange CompRange(
1576               ICmpInst::makeConstantRange(Cond, CompVal->getValue()));
1577
1578           SCEVHandle Ret = AddRec->getNumIterationsInRange(CompRange, 
1579               false /*Always treat as unsigned range*/);
1580           if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Ret)) return Ret;
1581         }
1582       }
1583
1584   switch (Cond) {
1585   case ICmpInst::ICMP_NE: {                     // while (X != Y)
1586     // Convert to: while (X-Y != 0)
1587     SCEVHandle TC = HowFarToZero(SCEV::getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
1588     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1589     break;
1590   }
1591   case ICmpInst::ICMP_EQ: {
1592     // Convert to: while (X-Y == 0)           // while (X == Y)
1593     SCEVHandle TC = HowFarToNonZero(SCEV::getMinusSCEV(LHS, RHS), L);
1594     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1595     break;
1596   }
1597   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
1598     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(LHS, RHS, L);
1599     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1600     break;
1601   }
1602   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
1603     SCEVHandle TC = HowManyLessThans(RHS, LHS, L);
1604     if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(TC)) return TC;
1605     break;
1606   }
1607   default:
1608 #if 0
1609     cerr << "ComputeIterationCount ";
1610     if (ExitCond->getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
1611       cerr << "[unsigned] ";
1612     cerr << *LHS << "   "
1613          << Instruction::getOpcodeName(Instruction::ICmp) 
1614          << "   " << *RHS << "\n";
1615 #endif
1616     break;
1617   }
1618   return ComputeIterationCountExhaustively(L, ExitCond,
1619                                        ExitBr->getSuccessor(0) == ExitBlock);
1620 }
1621
1622 static ConstantInt *
1623 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, Constant *C) {
1624   SCEVHandle InVal = SCEVConstant::get(cast<ConstantInt>(C));
1625   SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(InVal);
1626   assert(isa<SCEVConstant>(Val) &&
1627          "Evaluation of SCEV at constant didn't fold correctly?");
1628   return cast<SCEVConstant>(Val)->getValue();
1629 }
1630
1631 /// GetAddressedElementFromGlobal - Given a global variable with an initializer
1632 /// and a GEP expression (missing the pointer index) indexing into it, return
1633 /// the addressed element of the initializer or null if the index expression is
1634 /// invalid.
1635 static Constant *
1636 GetAddressedElementFromGlobal(GlobalVariable *GV,
1637                               const std::vector<ConstantInt*> &Indices) {
1638   Constant *Init = GV->getInitializer();
1639   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
1640     uint64_t Idx = Indices[i]->getZExtValue();
1641     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1642       assert(Idx < CS->getNumOperands() && "Bad struct index!");
1643       Init = cast<Constant>(CS->getOperand(Idx));
1644     } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1645       if (Idx >= CA->getNumOperands()) return 0;  // Bogus program
1646       Init = cast<Constant>(CA->getOperand(Idx));
1647     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1648       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1649         assert(Idx < STy->getNumElements() && "Bad struct index!");
1650         Init = Constant::getNullValue(STy->getElementType(Idx));
1651       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Init->getType())) {
1652         if (Idx >= ATy->getNumElements()) return 0;  // Bogus program
1653         Init = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1654       } else {
1655         assert(0 && "Unknown constant aggregate type!");
1656       }
1657       return 0;
1658     } else {
1659       return 0; // Unknown initializer type
1660     }
1661   }
1662   return Init;
1663 }
1664
1665 /// ComputeLoadConstantCompareIterationCount - Given an exit condition of
1666 /// 'setcc load X, cst', try to se if we can compute the trip count.
1667 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
1668 ComputeLoadConstantCompareIterationCount(LoadInst *LI, Constant *RHS,
1669                                          const Loop *L, 
1670                                          ICmpInst::Predicate predicate) {
1671   if (LI->isVolatile()) return UnknownValue;
1672
1673   // Check to see if the loaded pointer is a getelementptr of a global.
1674   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0));
1675   if (!GEP) return UnknownValue;
1676
1677   // Make sure that it is really a constant global we are gepping, with an
1678   // initializer, and make sure the first IDX is really 0.
1679   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0));
1680   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasInitializer() ||
1681       GEP->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEP->getOperand(1)) ||
1682       !cast<Constant>(GEP->getOperand(1))->isNullValue())
1683     return UnknownValue;
1684
1685   // Okay, we allow one non-constant index into the GEP instruction.
1686   Value *VarIdx = 0;
1687   std::vector<ConstantInt*> Indexes;
1688   unsigned VarIdxNum = 0;
1689   for (unsigned i = 2, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
1690     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
1691       Indexes.push_back(CI);
1692     } else if (!isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
1693       if (VarIdx) return UnknownValue;  // Multiple non-constant idx's.
1694       VarIdx = GEP->getOperand(i);
1695       VarIdxNum = i-2;
1696       Indexes.push_back(0);
1697     }
1698
1699   // Okay, we know we have a (load (gep GV, 0, X)) comparison with a constant.
1700   // Check to see if X is a loop variant variable value now.
1701   SCEVHandle Idx = getSCEV(VarIdx);
1702   SCEVHandle Tmp = getSCEVAtScope(Idx, L);
1703   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(Tmp)) Idx = Tmp;
1704
1705   // We can only recognize very limited forms of loop index expressions, in
1706   // particular, only affine AddRec's like {C1,+,C2}.
1707   SCEVAddRecExpr *IdxExpr = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Idx);
1708   if (!IdxExpr || !IdxExpr->isAffine() || IdxExpr->isLoopInvariant(L) ||
1709       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(0)) ||
1710       !isa<SCEVConstant>(IdxExpr->getOperand(1)))
1711     return UnknownValue;
1712
1713   unsigned MaxSteps = MaxBruteForceIterations;
1714   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxSteps; ++IterationNum) {
1715     ConstantInt *ItCst =
1716       ConstantInt::get(IdxExpr->getType(), IterationNum);
1717     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(IdxExpr, ItCst);
1718
1719     // Form the GEP offset.
1720     Indexes[VarIdxNum] = Val;
1721
1722     Constant *Result = GetAddressedElementFromGlobal(GV, Indexes);
1723     if (Result == 0) break;  // Cannot compute!
1724
1725     // Evaluate the condition for this iteration.
1726     Result = ConstantExpr::getICmp(predicate, Result, RHS);
1727     if (!isa<ConstantInt>(Result)) break;  // Couldn't decide for sure
1728     if (cast<ConstantInt>(Result)->getZExtValue() == false) {
1729 #if 0
1730       cerr << "\n***\n*** Computed loop count " << *ItCst
1731            << "\n*** From global " << *GV << "*** BB: " << *L->getHeader()
1732            << "***\n";
1733 #endif
1734       ++NumArrayLenItCounts;
1735       return SCEVConstant::get(ItCst);   // Found terminating iteration!
1736     }
1737   }
1738   return UnknownValue;
1739 }
1740
1741
1742 /// CanConstantFold - Return true if we can constant fold an instruction of the
1743 /// specified type, assuming that all operands were constants.
1744 static bool CanConstantFold(const Instruction *I) {
1745   if (isa<BinaryOperator>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
1746       isa<SelectInst>(I) || isa<CastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I))
1747     return true;
1748
1749   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
1750     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
1751       return canConstantFoldCallTo((Function*)F);  // FIXME: elim cast
1752   return false;
1753 }
1754
1755 /// getConstantEvolvingPHI - Given an LLVM value and a loop, return a PHI node
1756 /// in the loop that V is derived from.  We allow arbitrary operations along the
1757 /// way, but the operands of an operation must either be constants or a value
1758 /// derived from a constant PHI.  If this expression does not fit with these
1759 /// constraints, return null.
1760 static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
1761   // If this is not an instruction, or if this is an instruction outside of the
1762   // loop, it can't be derived from a loop PHI.
1763   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1764   if (I == 0 || !L->contains(I->getParent())) return 0;
1765
1766   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1767     if (L->getHeader() == I->getParent())
1768       return PN;
1769     else
1770       // We don't currently keep track of the control flow needed to evaluate
1771       // PHIs, so we cannot handle PHIs inside of loops.
1772       return 0;
1773
1774   // If we won't be able to constant fold this expression even if the operands
1775   // are constants, return early.
1776   if (!CanConstantFold(I)) return 0;
1777
1778   // Otherwise, we can evaluate this instruction if all of its operands are
1779   // constant or derived from a PHI node themselves.
1780   PHINode *PHI = 0;
1781   for (unsigned Op = 0, e = I->getNumOperands(); Op != e; ++Op)
1782     if (!(isa<Constant>(I->getOperand(Op)) ||
1783           isa<GlobalValue>(I->getOperand(Op)))) {
1784       PHINode *P = getConstantEvolvingPHI(I->getOperand(Op), L);
1785       if (P == 0) return 0;  // Not evolving from PHI
1786       if (PHI == 0)
1787         PHI = P;
1788       else if (PHI != P)
1789         return 0;  // Evolving from multiple different PHIs.
1790     }
1791
1792   // This is a expression evolving from a constant PHI!
1793   return PHI;
1794 }
1795
1796 /// EvaluateExpression - Given an expression that passes the
1797 /// getConstantEvolvingPHI predicate, evaluate its value assuming the PHI node
1798 /// in the loop has the value PHIVal.  If we can't fold this expression for some
1799 /// reason, return null.
1800 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, Constant *PHIVal) {
1801   if (isa<PHINode>(V)) return PHIVal;
1802   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
1803     return GV;
1804   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
1805   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
1806
1807   std::vector<Constant*> Operands;
1808   Operands.resize(I->getNumOperands());
1809
1810   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1811     Operands[i] = EvaluateExpression(I->getOperand(i), PHIVal);
1812     if (Operands[i] == 0) return 0;
1813   }
1814
1815   return ConstantFoldInstOperands(I, &Operands[0], Operands.size());
1816 }
1817
1818 /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
1819 /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
1820 /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
1821 /// involving constants, fold it.
1822 Constant *ScalarEvolutionsImpl::
1823 getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, uint64_t Its, const Loop *L) {
1824   std::map<PHINode*, Constant*>::iterator I =
1825     ConstantEvolutionLoopExitValue.find(PN);
1826   if (I != ConstantEvolutionLoopExitValue.end())
1827     return I->second;
1828
1829   if (Its > MaxBruteForceIterations)
1830     return ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = 0;  // Not going to evaluate it.
1831
1832   Constant *&RetVal = ConstantEvolutionLoopExitValue[PN];
1833
1834   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
1835   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
1836   // second must be derived from the same PHI.
1837   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
1838   Constant *StartCST =
1839     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
1840   if (StartCST == 0)
1841     return RetVal = 0;  // Must be a constant.
1842
1843   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
1844   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
1845   if (PN2 != PN)
1846     return RetVal = 0;  // Not derived from same PHI.
1847
1848   // Execute the loop symbolically to determine the exit value.
1849   unsigned IterationNum = 0;
1850   unsigned NumIterations = Its;
1851   if (NumIterations != Its)
1852     return RetVal = 0;  // More than 2^32 iterations??
1853
1854   for (Constant *PHIVal = StartCST; ; ++IterationNum) {
1855     if (IterationNum == NumIterations)
1856       return RetVal = PHIVal;  // Got exit value!
1857
1858     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
1859     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
1860     if (NextPHI == PHIVal)
1861       return RetVal = NextPHI;  // Stopped evolving!
1862     if (NextPHI == 0)
1863       return 0;        // Couldn't evaluate!
1864     PHIVal = NextPHI;
1865   }
1866 }
1867
1868 /// ComputeIterationCountExhaustively - If the trip is known to execute a
1869 /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
1870 /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
1871 /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
1872 /// evaluate the trip count of the loop, return UnknownValue.
1873 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
1874 ComputeIterationCountExhaustively(const Loop *L, Value *Cond, bool ExitWhen) {
1875   PHINode *PN = getConstantEvolvingPHI(Cond, L);
1876   if (PN == 0) return UnknownValue;
1877
1878   // Since the loop is canonicalized, the PHI node must have two entries.  One
1879   // entry must be a constant (coming in from outside of the loop), and the
1880   // second must be derived from the same PHI.
1881   bool SecondIsBackedge = L->contains(PN->getIncomingBlock(1));
1882   Constant *StartCST =
1883     dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(!SecondIsBackedge));
1884   if (StartCST == 0) return UnknownValue;  // Must be a constant.
1885
1886   Value *BEValue = PN->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
1887   PHINode *PN2 = getConstantEvolvingPHI(BEValue, L);
1888   if (PN2 != PN) return UnknownValue;  // Not derived from same PHI.
1889
1890   // Okay, we find a PHI node that defines the trip count of this loop.  Execute
1891   // the loop symbolically to determine when the condition gets a value of
1892   // "ExitWhen".
1893   unsigned IterationNum = 0;
1894   unsigned MaxIterations = MaxBruteForceIterations;   // Limit analysis.
1895   for (Constant *PHIVal = StartCST;
1896        IterationNum != MaxIterations; ++IterationNum) {
1897     ConstantInt *CondVal =
1898       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, PHIVal));
1899
1900     // Couldn't symbolically evaluate.
1901     if (!CondVal) return UnknownValue;
1902
1903     if (CondVal->getZExtValue() == uint64_t(ExitWhen)) {
1904       ConstantEvolutionLoopExitValue[PN] = PHIVal;
1905       ++NumBruteForceTripCountsComputed;
1906       return SCEVConstant::get(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, IterationNum));
1907     }
1908
1909     // Compute the value of the PHI node for the next iteration.
1910     Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, PHIVal);
1911     if (NextPHI == 0 || NextPHI == PHIVal)
1912       return UnknownValue;  // Couldn't evaluate or not making progress...
1913     PHIVal = NextPHI;
1914   }
1915
1916   // Too many iterations were needed to evaluate.
1917   return UnknownValue;
1918 }
1919
1920 /// getSCEVAtScope - Compute the value of the specified expression within the
1921 /// indicated loop (which may be null to indicate in no loop).  If the
1922 /// expression cannot be evaluated, return UnknownValue.
1923 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::getSCEVAtScope(SCEV *V, const Loop *L) {
1924   // FIXME: this should be turned into a virtual method on SCEV!
1925
1926   if (isa<SCEVConstant>(V)) return V;
1927
1928   // If this instruction is evolves from a constant-evolving PHI, compute the
1929   // exit value from the loop without using SCEVs.
1930   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V)) {
1931     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(SU->getValue())) {
1932       const Loop *LI = this->LI[I->getParent()];
1933       if (LI && LI->getParentLoop() == L)  // Looking for loop exit value.
1934         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1935           if (PN->getParent() == LI->getHeader()) {
1936             // Okay, there is no closed form solution for the PHI node.  Check
1937             // to see if the loop that contains it has a known iteration count.
1938             // If so, we may be able to force computation of the exit value.
1939             SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(LI);
1940             if (SCEVConstant *ICC = dyn_cast<SCEVConstant>(IterationCount)) {
1941               // Okay, we know how many times the containing loop executes.  If
1942               // this is a constant evolving PHI node, get the final value at
1943               // the specified iteration number.
1944               Constant *RV = getConstantEvolutionLoopExitValue(PN,
1945                                                ICC->getValue()->getZExtValue(),
1946                                                                LI);
1947               if (RV) return SCEVUnknown::get(RV);
1948             }
1949           }
1950
1951       // Okay, this is an expression that we cannot symbolically evaluate
1952       // into a SCEV.  Check to see if it's possible to symbolically evaluate
1953       // the arguments into constants, and if so, try to constant propagate the
1954       // result.  This is particularly useful for computing loop exit values.
1955       if (CanConstantFold(I)) {
1956         std::vector<Constant*> Operands;
1957         Operands.reserve(I->getNumOperands());
1958         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1959           Value *Op = I->getOperand(i);
1960           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
1961             Operands.push_back(C);
1962           } else {
1963             SCEVHandle OpV = getSCEVAtScope(getSCEV(Op), L);
1964             if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(OpV))
1965               Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(SC->getValue(), 
1966                                                               Op->getType(), 
1967                                                               false));
1968             else if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(OpV)) {
1969               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SU->getValue()))
1970                 Operands.push_back(ConstantExpr::getIntegerCast(C, 
1971                                                                 Op->getType(), 
1972                                                                 false));
1973               else
1974                 return V;
1975             } else {
1976               return V;
1977             }
1978           }
1979         }
1980         Constant *C =ConstantFoldInstOperands(I, &Operands[0], Operands.size());
1981         return SCEVUnknown::get(C);
1982       }
1983     }
1984
1985     // This is some other type of SCEVUnknown, just return it.
1986     return V;
1987   }
1988
1989   if (SCEVCommutativeExpr *Comm = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(V)) {
1990     // Avoid performing the look-up in the common case where the specified
1991     // expression has no loop-variant portions.
1992     for (unsigned i = 0, e = Comm->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1993       SCEVHandle OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
1994       if (OpAtScope != Comm->getOperand(i)) {
1995         if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
1996         // Okay, at least one of these operands is loop variant but might be
1997         // foldable.  Build a new instance of the folded commutative expression.
1998         std::vector<SCEVHandle> NewOps(Comm->op_begin(), Comm->op_begin()+i);
1999         NewOps.push_back(OpAtScope);
2000
2001         for (++i; i != e; ++i) {
2002           OpAtScope = getSCEVAtScope(Comm->getOperand(i), L);
2003           if (OpAtScope == UnknownValue) return UnknownValue;
2004           NewOps.push_back(OpAtScope);
2005         }
2006         if (isa<SCEVAddExpr>(Comm))
2007           return SCEVAddExpr::get(NewOps);
2008         assert(isa<SCEVMulExpr>(Comm) && "Only know about add and mul!");
2009         return SCEVMulExpr::get(NewOps);
2010       }
2011     }
2012     // If we got here, all operands are loop invariant.
2013     return Comm;
2014   }
2015
2016   if (SCEVSDivExpr *Div = dyn_cast<SCEVSDivExpr>(V)) {
2017     SCEVHandle LHS = getSCEVAtScope(Div->getLHS(), L);
2018     if (LHS == UnknownValue) return LHS;
2019     SCEVHandle RHS = getSCEVAtScope(Div->getRHS(), L);
2020     if (RHS == UnknownValue) return RHS;
2021     if (LHS == Div->getLHS() && RHS == Div->getRHS())
2022       return Div;   // must be loop invariant
2023     return SCEVSDivExpr::get(LHS, RHS);
2024   }
2025
2026   // If this is a loop recurrence for a loop that does not contain L, then we
2027   // are dealing with the final value computed by the loop.
2028   if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V)) {
2029     if (!L || !AddRec->getLoop()->contains(L->getHeader())) {
2030       // To evaluate this recurrence, we need to know how many times the AddRec
2031       // loop iterates.  Compute this now.
2032       SCEVHandle IterationCount = getIterationCount(AddRec->getLoop());
2033       if (IterationCount == UnknownValue) return UnknownValue;
2034       IterationCount = getTruncateOrZeroExtend(IterationCount,
2035                                                AddRec->getType());
2036
2037       // If the value is affine, simplify the expression evaluation to just
2038       // Start + Step*IterationCount.
2039       if (AddRec->isAffine())
2040         return SCEVAddExpr::get(AddRec->getStart(),
2041                                 SCEVMulExpr::get(IterationCount,
2042                                                  AddRec->getOperand(1)));
2043
2044       // Otherwise, evaluate it the hard way.
2045       return AddRec->evaluateAtIteration(IterationCount);
2046     }
2047     return UnknownValue;
2048   }
2049
2050   //assert(0 && "Unknown SCEV type!");
2051   return UnknownValue;
2052 }
2053
2054
2055 /// SolveQuadraticEquation - Find the roots of the quadratic equation for the
2056 /// given quadratic chrec {L,+,M,+,N}.  This returns either the two roots (which
2057 /// might be the same) or two SCEVCouldNotCompute objects.
2058 ///
2059 static std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle>
2060 SolveQuadraticEquation(const SCEVAddRecExpr *AddRec) {
2061   assert(AddRec->getNumOperands() == 3 && "This is not a quadratic chrec!");
2062   SCEVConstant *L = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(0));
2063   SCEVConstant *M = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1));
2064   SCEVConstant *N = dyn_cast<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(2));
2065
2066   // We currently can only solve this if the coefficients are constants.
2067   if (!L || !M || !N) {
2068     SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2069     return std::make_pair(CNC, CNC);
2070   }
2071
2072   Constant *C = L->getValue();
2073   Constant *Two = ConstantInt::get(C->getType(), 2);
2074
2075   // Convert from chrec coefficients to polynomial coefficients AX^2+BX+C
2076   // The B coefficient is M-N/2
2077   Constant *B = ConstantExpr::getSub(M->getValue(),
2078                                      ConstantExpr::getSDiv(N->getValue(),
2079                                                           Two));
2080   // The A coefficient is N/2
2081   Constant *A = ConstantExpr::getSDiv(N->getValue(), Two);
2082
2083   // Compute the B^2-4ac term.
2084   Constant *SqrtTerm =
2085     ConstantExpr::getMul(ConstantInt::get(C->getType(), 4),
2086                          ConstantExpr::getMul(A, C));
2087   SqrtTerm = ConstantExpr::getSub(ConstantExpr::getMul(B, B), SqrtTerm);
2088
2089   // Compute floor(sqrt(B^2-4ac))
2090   uint64_t SqrtValV = cast<ConstantInt>(SqrtTerm)->getZExtValue();
2091   uint64_t SqrtValV2 = (uint64_t)sqrt((double)SqrtValV);
2092   // The square root might not be precise for arbitrary 64-bit integer
2093   // values.  Do some sanity checks to ensure it's correct.
2094   if (SqrtValV2*SqrtValV2 > SqrtValV ||
2095       (SqrtValV2+1)*(SqrtValV2+1) <= SqrtValV) {
2096     SCEV *CNC = new SCEVCouldNotCompute();
2097     return std::make_pair(CNC, CNC);
2098   }
2099
2100   ConstantInt *SqrtVal = ConstantInt::get(Type::Int64Ty, SqrtValV2);
2101   SqrtTerm = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(SqrtVal, SqrtTerm->getType());
2102
2103   Constant *NegB = ConstantExpr::getNeg(B);
2104   Constant *TwoA = ConstantExpr::getMul(A, Two);
2105
2106   // The divisions must be performed as signed divisions.
2107   Constant *Solution1 =
2108     ConstantExpr::getSDiv(ConstantExpr::getAdd(NegB, SqrtTerm), TwoA);
2109   Constant *Solution2 =
2110     ConstantExpr::getSDiv(ConstantExpr::getSub(NegB, SqrtTerm), TwoA);
2111   return std::make_pair(SCEVUnknown::get(Solution1),
2112                         SCEVUnknown::get(Solution2));
2113 }
2114
2115 /// HowFarToZero - Return the number of times a backedge comparing the specified
2116 /// value to zero will execute.  If not computable, return UnknownValue
2117 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2118   // If the value is a constant
2119   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2120     // If the value is already zero, the branch will execute zero times.
2121     if (C->getValue()->isNullValue()) return C;
2122     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2123   }
2124
2125   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(V);
2126   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2127     return UnknownValue;
2128
2129   if (AddRec->isAffine()) {
2130     // If this is an affine expression the execution count of this branch is
2131     // equal to:
2132     //
2133     //     (0 - Start/Step)    iff   Start % Step == 0
2134     //
2135     // Get the initial value for the loop.
2136     SCEVHandle Start = getSCEVAtScope(AddRec->getStart(), L->getParentLoop());
2137     if (isa<SCEVCouldNotCompute>(Start)) return UnknownValue;
2138     SCEVHandle Step = AddRec->getOperand(1);
2139
2140     Step = getSCEVAtScope(Step, L->getParentLoop());
2141
2142     // Figure out if Start % Step == 0.
2143     // FIXME: We should add DivExpr and RemExpr operations to our AST.
2144     if (SCEVConstant *StepC = dyn_cast<SCEVConstant>(Step)) {
2145       if (StepC->getValue()->equalsInt(1))      // N % 1 == 0
2146         return SCEV::getNegativeSCEV(Start);  // 0 - Start/1 == -Start
2147       if (StepC->getValue()->isAllOnesValue())  // N % -1 == 0
2148         return Start;                   // 0 - Start/-1 == Start
2149
2150       // Check to see if Start is divisible by SC with no remainder.
2151       if (SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start)) {
2152         ConstantInt *StartCC = StartC->getValue();
2153         Constant *StartNegC = ConstantExpr::getNeg(StartCC);
2154         Constant *Rem = ConstantExpr::getSRem(StartNegC, StepC->getValue());
2155         if (Rem->isNullValue()) {
2156           Constant *Result =ConstantExpr::getSDiv(StartNegC,StepC->getValue());
2157           return SCEVUnknown::get(Result);
2158         }
2159       }
2160     }
2161   } else if (AddRec->isQuadratic() && AddRec->getType()->isInteger()) {
2162     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of
2163     // the quadratic equation to solve it.
2164     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots = SolveQuadraticEquation(AddRec);
2165     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2166     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2167     if (R1) {
2168 #if 0
2169       cerr << "HFTZ: " << *V << " - sol#1: " << *R1
2170            << "  sol#2: " << *R2 << "\n";
2171 #endif
2172       // Pick the smallest positive root value.
2173       if (ConstantInt *CB =
2174           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2175                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2176         if (CB->getZExtValue() == false)
2177           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2178
2179         // We can only use this value if the chrec ends up with an exact zero
2180         // value at this index.  When solving for "X*X != 5", for example, we
2181         // should not accept a root of 2.
2182         SCEVHandle Val = AddRec->evaluateAtIteration(R1);
2183         if (SCEVConstant *EvalVal = dyn_cast<SCEVConstant>(Val))
2184           if (EvalVal->getValue()->isNullValue())
2185             return R1;  // We found a quadratic root!
2186       }
2187     }
2188   }
2189
2190   return UnknownValue;
2191 }
2192
2193 /// HowFarToNonZero - Return the number of times a backedge checking the
2194 /// specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
2195 /// UnknownValue
2196 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::HowFarToNonZero(SCEV *V, const Loop *L) {
2197   // Loops that look like: while (X == 0) are very strange indeed.  We don't
2198   // handle them yet except for the trivial case.  This could be expanded in the
2199   // future as needed.
2200
2201   // If the value is a constant, check to see if it is known to be non-zero
2202   // already.  If so, the backedge will execute zero times.
2203   if (SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
2204     Constant *Zero = Constant::getNullValue(C->getValue()->getType());
2205     Constant *NonZero = 
2206       ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_NE, C->getValue(), Zero);
2207     if (NonZero == ConstantInt::getTrue())
2208       return getSCEV(Zero);
2209     return UnknownValue;  // Otherwise it will loop infinitely.
2210   }
2211
2212   // We could implement others, but I really doubt anyone writes loops like
2213   // this, and if they did, they would already be constant folded.
2214   return UnknownValue;
2215 }
2216
2217 /// HowManyLessThans - Return the number of times a backedge containing the
2218 /// specified less-than comparison will execute.  If not computable, return
2219 /// UnknownValue.
2220 SCEVHandle ScalarEvolutionsImpl::
2221 HowManyLessThans(SCEV *LHS, SCEV *RHS, const Loop *L) {
2222   // Only handle:  "ADDREC < LoopInvariant".
2223   if (!RHS->isLoopInvariant(L)) return UnknownValue;
2224
2225   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(LHS);
2226   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
2227     return UnknownValue;
2228
2229   if (AddRec->isAffine()) {
2230     // FORNOW: We only support unit strides.
2231     SCEVHandle One = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(1, RHS->getType());
2232     if (AddRec->getOperand(1) != One)
2233       return UnknownValue;
2234
2235     // The number of iterations for "[n,+,1] < m", is m-n.  However, we don't
2236     // know that m is >= n on input to the loop.  If it is, the condition return
2237     // true zero times.  What we really should return, for full generality, is
2238     // SMAX(0, m-n).  Since we cannot check this, we will instead check for a
2239     // canonical loop form: most do-loops will have a check that dominates the
2240     // loop, that only enters the loop if [n-1]<m.  If we can find this check,
2241     // we know that the SMAX will evaluate to m-n, because we know that m >= n.
2242
2243     // Search for the check.
2244     BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
2245     BasicBlock *PreheaderDest = L->getHeader();
2246     if (Preheader == 0) return UnknownValue;
2247
2248     BranchInst *LoopEntryPredicate =
2249       dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
2250     if (!LoopEntryPredicate) return UnknownValue;
2251
2252     // This might be a critical edge broken out.  If the loop preheader ends in
2253     // an unconditional branch to the loop, check to see if the preheader has a
2254     // single predecessor, and if so, look for its terminator.
2255     while (LoopEntryPredicate->isUnconditional()) {
2256       PreheaderDest = Preheader;
2257       Preheader = Preheader->getSinglePredecessor();
2258       if (!Preheader) return UnknownValue;  // Multiple preds.
2259       
2260       LoopEntryPredicate =
2261         dyn_cast<BranchInst>(Preheader->getTerminator());
2262       if (!LoopEntryPredicate) return UnknownValue;
2263     }
2264
2265     // Now that we found a conditional branch that dominates the loop, check to
2266     // see if it is the comparison we are looking for.
2267     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(LoopEntryPredicate->getCondition())){
2268       Value *PreCondLHS = ICI->getOperand(0);
2269       Value *PreCondRHS = ICI->getOperand(1);
2270       ICmpInst::Predicate Cond;
2271       if (LoopEntryPredicate->getSuccessor(0) == PreheaderDest)
2272         Cond = ICI->getPredicate();
2273       else
2274         Cond = ICI->getInversePredicate();
2275     
2276       switch (Cond) {
2277       case ICmpInst::ICMP_UGT:
2278         std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2279         Cond = ICmpInst::ICMP_ULT;
2280         break;
2281       case ICmpInst::ICMP_SGT:
2282         std::swap(PreCondLHS, PreCondRHS);
2283         Cond = ICmpInst::ICMP_SLT;
2284         break;
2285       default: break;
2286       }
2287
2288       if (Cond == ICmpInst::ICMP_SLT) {
2289         if (PreCondLHS->getType()->isInteger()) {
2290           if (RHS != getSCEV(PreCondRHS))
2291             return UnknownValue;  // Not a comparison against 'm'.
2292
2293           if (SCEV::getMinusSCEV(AddRec->getOperand(0), One)
2294                       != getSCEV(PreCondLHS))
2295             return UnknownValue;  // Not a comparison against 'n-1'.
2296         }
2297         else return UnknownValue;
2298       } else if (Cond == ICmpInst::ICMP_ULT)
2299         return UnknownValue;
2300
2301       // cerr << "Computed Loop Trip Count as: " 
2302       //      << //  *SCEV::getMinusSCEV(RHS, AddRec->getOperand(0)) << "\n";
2303       return SCEV::getMinusSCEV(RHS, AddRec->getOperand(0));
2304     }
2305     else 
2306       return UnknownValue;
2307   }
2308
2309   return UnknownValue;
2310 }
2311
2312 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
2313 /// produce values in the specified constant range.  Another way of looking at
2314 /// this is that it returns the first iteration number where the value is not in
2315 /// the condition, thus computing the exit count. If the iteration count can't
2316 /// be computed, an instance of SCEVCouldNotCompute is returned.
2317 SCEVHandle SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range, 
2318                                                    bool isSigned) const {
2319   if (Range.isFullSet())  // Infinite loop.
2320     return new SCEVCouldNotCompute();
2321
2322   // If the start is a non-zero constant, shift the range to simplify things.
2323   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(getStart()))
2324     if (!SC->getValue()->isNullValue()) {
2325       std::vector<SCEVHandle> Operands(op_begin(), op_end());
2326       Operands[0] = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, SC->getType());
2327       SCEVHandle Shifted = SCEVAddRecExpr::get(Operands, getLoop());
2328       if (SCEVAddRecExpr *ShiftedAddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Shifted))
2329         return ShiftedAddRec->getNumIterationsInRange(
2330                            Range.subtract(SC->getValue()->getValue()),isSigned);
2331       // This is strange and shouldn't happen.
2332       return new SCEVCouldNotCompute();
2333     }
2334
2335   // The only time we can solve this is when we have all constant indices.
2336   // Otherwise, we cannot determine the overflow conditions.
2337   for (unsigned i = 0, e = getNumOperands(); i != e; ++i)
2338     if (!isa<SCEVConstant>(getOperand(i)))
2339       return new SCEVCouldNotCompute();
2340
2341
2342   // Okay at this point we know that all elements of the chrec are constants and
2343   // that the start element is zero.
2344
2345   // First check to see if the range contains zero.  If not, the first
2346   // iteration exits.
2347   if (!Range.contains(APInt(getBitWidth(),0), isSigned)) 
2348     return SCEVConstant::get(ConstantInt::get(getType(),0));
2349
2350   if (isAffine()) {
2351     // If this is an affine expression then we have this situation:
2352     //   Solve {0,+,A} in Range  ===  Ax in Range
2353
2354     // Since we know that zero is in the range, we know that the upper value of
2355     // the range must be the first possible exit value.  Also note that we
2356     // already checked for a full range.
2357     const APInt &Upper = Range.getUpper();
2358     APInt A     = cast<SCEVConstant>(getOperand(1))->getValue()->getValue();
2359     APInt One(getBitWidth(),1);
2360
2361     // The exit value should be (Upper+A-1)/A.
2362     APInt ExitVal(Upper);
2363     if (A != One)
2364       ExitVal = (Upper + A - One).sdiv(A);
2365     ConstantInt *ExitValue = ConstantInt::get(getType(), ExitVal);
2366
2367     // Evaluate at the exit value.  If we really did fall out of the valid
2368     // range, then we computed our trip count, otherwise wrap around or other
2369     // things must have happened.
2370     ConstantInt *Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, ExitValue);
2371     if (Range.contains(Val->getValue(), isSigned))
2372       return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2373
2374     // Ensure that the previous value is in the range.  This is a sanity check.
2375     assert(Range.contains(
2376            EvaluateConstantChrecAtConstant(this, 
2377            ConstantInt::get(getType(), ExitVal - One))->getValue(), isSigned) &&
2378            "Linear scev computation is off in a bad way!");
2379     return SCEVConstant::get(cast<ConstantInt>(ExitValue));
2380   } else if (isQuadratic()) {
2381     // If this is a quadratic (3-term) AddRec {L,+,M,+,N}, find the roots of the
2382     // quadratic equation to solve it.  To do this, we must frame our problem in
2383     // terms of figuring out when zero is crossed, instead of when
2384     // Range.getUpper() is crossed.
2385     std::vector<SCEVHandle> NewOps(op_begin(), op_end());
2386     NewOps[0] = SCEV::getNegativeSCEV(SCEVUnknown::get(
2387                                 ConstantInt::get(getType(), Range.getUpper())));
2388     SCEVHandle NewAddRec = SCEVAddRecExpr::get(NewOps, getLoop());
2389
2390     // Next, solve the constructed addrec
2391     std::pair<SCEVHandle,SCEVHandle> Roots =
2392       SolveQuadraticEquation(cast<SCEVAddRecExpr>(NewAddRec));
2393     SCEVConstant *R1 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.first);
2394     SCEVConstant *R2 = dyn_cast<SCEVConstant>(Roots.second);
2395     if (R1) {
2396       // Pick the smallest positive root value.
2397       if (ConstantInt *CB =
2398           dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_ULT, 
2399                                    R1->getValue(), R2->getValue()))) {
2400         if (CB->getZExtValue() == false)
2401           std::swap(R1, R2);   // R1 is the minimum root now.
2402
2403         // Make sure the root is not off by one.  The returned iteration should
2404         // not be in the range, but the previous one should be.  When solving
2405         // for "X*X < 5", for example, we should not return a root of 2.
2406         ConstantInt *R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this,
2407                                                              R1->getValue());
2408         if (Range.contains(R1Val->getValue(), isSigned)) {
2409           // The next iteration must be out of the range...
2410           Constant *NextVal =
2411             ConstantExpr::getAdd(R1->getValue(),
2412                                  ConstantInt::get(R1->getType(), 1));
2413
2414           R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal);
2415           if (!Range.contains(R1Val->getValue(), isSigned))
2416             return SCEVUnknown::get(NextVal);
2417           return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2418         }
2419
2420         // If R1 was not in the range, then it is a good return value.  Make
2421         // sure that R1-1 WAS in the range though, just in case.
2422         Constant *NextVal =
2423           ConstantExpr::getSub(R1->getValue(),
2424                                ConstantInt::get(R1->getType(), 1));
2425         R1Val = EvaluateConstantChrecAtConstant(this, NextVal);
2426         if (Range.contains(R1Val->getValue(), isSigned))
2427           return R1;
2428         return new SCEVCouldNotCompute();  // Something strange happened
2429       }
2430     }
2431   }
2432
2433   // Fallback, if this is a general polynomial, figure out the progression
2434   // through brute force: evaluate until we find an iteration that fails the
2435   // test.  This is likely to be slow, but getting an accurate trip count is
2436   // incredibly important, we will be able to simplify the exit test a lot, and
2437   // we are almost guaranteed to get a trip count in this case.
2438   ConstantInt *TestVal = ConstantInt::get(getType(), 0);
2439   ConstantInt *One     = ConstantInt::get(getType(), 1);
2440   ConstantInt *EndVal  = TestVal;  // Stop when we wrap around.
2441   do {
2442     ++NumBruteForceEvaluations;
2443     SCEVHandle Val = evaluateAtIteration(SCEVConstant::get(TestVal));
2444     if (!isa<SCEVConstant>(Val))  // This shouldn't happen.
2445       return new SCEVCouldNotCompute();
2446
2447     // Check to see if we found the value!
2448     if (!Range.contains(cast<SCEVConstant>(Val)->getValue()->getValue(), 
2449                         isSigned))
2450       return SCEVConstant::get(TestVal);
2451
2452     // Increment to test the next index.
2453     TestVal = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(TestVal, One));
2454   } while (TestVal != EndVal);
2455
2456   return new SCEVCouldNotCompute();
2457 }
2458
2459
2460
2461 //===----------------------------------------------------------------------===//
2462 //                   ScalarEvolution Class Implementation
2463 //===----------------------------------------------------------------------===//
2464
2465 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
2466   Impl = new ScalarEvolutionsImpl(F, getAnalysis<LoopInfo>());
2467   return false;
2468 }
2469
2470 void ScalarEvolution::releaseMemory() {
2471   delete (ScalarEvolutionsImpl*)Impl;
2472   Impl = 0;
2473 }
2474
2475 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
2476   AU.setPreservesAll();
2477   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
2478 }
2479
2480 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEV(Value *V) const {
2481   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEV(V);
2482 }
2483
2484 /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
2485 /// computed.
2486 bool ScalarEvolution::hasSCEV(Value *V) const {
2487   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->hasSCEV(V);
2488 }
2489
2490
2491 /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
2492 /// the specified value.
2493 void ScalarEvolution::setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H) {
2494   ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->setSCEV(V, H);
2495 }
2496
2497
2498 SCEVHandle ScalarEvolution::getIterationCount(const Loop *L) const {
2499   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getIterationCount(L);
2500 }
2501
2502 bool ScalarEvolution::hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L) const {
2503   return !isa<SCEVCouldNotCompute>(getIterationCount(L));
2504 }
2505
2506 SCEVHandle ScalarEvolution::getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) const {
2507   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->getSCEVAtScope(getSCEV(V), L);
2508 }
2509
2510 void ScalarEvolution::deleteInstructionFromRecords(Instruction *I) const {
2511   return ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->deleteInstructionFromRecords(I);
2512 }
2513
2514 static void PrintLoopInfo(std::ostream &OS, const ScalarEvolution *SE,
2515                           const Loop *L) {
2516   // Print all inner loops first
2517   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
2518     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
2519
2520   cerr << "Loop " << L->getHeader()->getName() << ": ";
2521
2522   std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
2523   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
2524   if (ExitBlocks.size() != 1)
2525     cerr << "<multiple exits> ";
2526
2527   if (SE->hasLoopInvariantIterationCount(L)) {
2528     cerr << *SE->getIterationCount(L) << " iterations! ";
2529   } else {
2530     cerr << "Unpredictable iteration count. ";
2531   }
2532
2533   cerr << "\n";
2534 }
2535
2536 void ScalarEvolution::print(std::ostream &OS, const Module* ) const {
2537   Function &F = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->F;
2538   LoopInfo &LI = ((ScalarEvolutionsImpl*)Impl)->LI;
2539
2540   OS << "Classifying expressions for: " << F.getName() << "\n";
2541   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
2542     if (I->getType()->isInteger()) {
2543       OS << *I;
2544       OS << "  --> ";
2545       SCEVHandle SV = getSCEV(&*I);
2546       SV->print(OS);
2547       OS << "\t\t";
2548
2549       if ((*I).getType()->isInteger()) {
2550         ConstantRange Bounds = SV->getValueRange();
2551         if (!Bounds.isFullSet())
2552           OS << "Bounds: " << Bounds << " ";
2553       }
2554
2555       if (const Loop *L = LI.getLoopFor((*I).getParent())) {
2556         OS << "Exits: ";
2557         SCEVHandle ExitValue = getSCEVAtScope(&*I, L->getParentLoop());
2558         if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ExitValue)) {
2559           OS << "<<Unknown>>";
2560         } else {
2561           OS << *ExitValue;
2562         }
2563       }
2564
2565
2566       OS << "\n";
2567     }
2568
2569   OS << "Determining loop execution counts for: " << F.getName() << "\n";
2570   for (LoopInfo::iterator I = LI.begin(), E = LI.end(); I != E; ++I)
2571     PrintLoopInfo(OS, this, *I);
2572 }
2573