1e7df43ee8d2ea643e079ee447836dbb7b549aeb
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / IndVarSimplify.cpp
1 //===- IndVarSimplify.cpp - Induction Variable Elimination ----------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This transformation analyzes and transforms the induction variables (and
11 // computations derived from them) into simpler forms suitable for subsequent
12 // analysis and transformation.
13 //
14 // This transformation makes the following changes to each loop with an
15 // identifiable induction variable:
16 //   1. All loops are transformed to have a SINGLE canonical induction variable
17 //      which starts at zero and steps by one.
18 //   2. The canonical induction variable is guaranteed to be the first PHI node
19 //      in the loop header block.
20 //   3. The canonical induction variable is guaranteed to be in a wide enough
21 //      type so that IV expressions need not be (directly) zero-extended or
22 //      sign-extended.
23 //   4. Any pointer arithmetic recurrences are raised to use array subscripts.
24 //
25 // If the trip count of a loop is computable, this pass also makes the following
26 // changes:
27 //   1. The exit condition for the loop is canonicalized to compare the
28 //      induction value against the exit value.  This turns loops like:
29 //        'for (i = 7; i*i < 1000; ++i)' into 'for (i = 0; i != 25; ++i)'
30 //   2. Any use outside of the loop of an expression derived from the indvar
31 //      is changed to compute the derived value outside of the loop, eliminating
32 //      the dependence on the exit value of the induction variable.  If the only
33 //      purpose of the loop is to compute the exit value of some derived
34 //      expression, this transformation will make the loop dead.
35 //
36 // This transformation should be followed by strength reduction after all of the
37 // desired loop transformations have been performed.
38 //
39 //===----------------------------------------------------------------------===//
40
41 #define DEBUG_TYPE "indvars"
42 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
43 #include "llvm/BasicBlock.h"
44 #include "llvm/Constants.h"
45 #include "llvm/Instructions.h"
46 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
47 #include "llvm/LLVMContext.h"
48 #include "llvm/Type.h"
49 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
50 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
51 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
52 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
53 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
54 #include "llvm/Support/CFG.h"
55 #include "llvm/Support/Debug.h"
56 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
57 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
58 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
59 #include "llvm/Target/TargetData.h"
60 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
61 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
62 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
63 using namespace llvm;
64
65 STATISTIC(NumRemoved     , "Number of aux indvars removed");
66 STATISTIC(NumWidened     , "Number of indvars widened");
67 STATISTIC(NumInserted    , "Number of canonical indvars added");
68 STATISTIC(NumReplaced    , "Number of exit values replaced");
69 STATISTIC(NumLFTR        , "Number of loop exit tests replaced");
70 STATISTIC(NumElimIdentity, "Number of IV identities eliminated");
71 STATISTIC(NumElimExt     , "Number of IV sign/zero extends eliminated");
72 STATISTIC(NumElimRem     , "Number of IV remainder operations eliminated");
73 STATISTIC(NumElimCmp     , "Number of IV comparisons eliminated");
74
75 // DisableIVRewrite mode currently affects IVUsers, so is defined in libAnalysis
76 // and referenced here.
77 namespace llvm {
78   extern bool DisableIVRewrite;
79 }
80
81 namespace {
82   class IndVarSimplify : public LoopPass {
83     IVUsers         *IU;
84     LoopInfo        *LI;
85     ScalarEvolution *SE;
86     DominatorTree   *DT;
87     TargetData      *TD;
88
89     PHINode         *CurrIV; // Current IV being simplified.
90
91      // Instructions processed by SimplifyIVUsers for CurrIV.
92     SmallPtrSet<Instruction*,16> Simplified;
93
94     // Use-def pairs if IVUsers waiting to be processed for CurrIV.
95     SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> SimpleIVUsers;
96
97     SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
98     bool Changed;
99   public:
100
101     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
102     IndVarSimplify() : LoopPass(ID), IU(0), LI(0), SE(0), DT(0), TD(0),
103                        CurrIV(0), Changed(false) {
104       initializeIndVarSimplifyPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
105     }
106
107     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
108
109     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
110       AU.addRequired<DominatorTree>();
111       AU.addRequired<LoopInfo>();
112       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
113       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
114       AU.addRequiredID(LCSSAID);
115       AU.addRequired<IVUsers>();
116       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
117       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
118       AU.addPreservedID(LCSSAID);
119       if (!DisableIVRewrite)
120         AU.addPreserved<IVUsers>();
121       AU.setPreservesCFG();
122     }
123
124   private:
125     bool isValidRewrite(Value *FromVal, Value *ToVal);
126
127     void SimplifyIVUsers(SCEVExpander &Rewriter);
128     void SimplifyIVUsersNoRewrite(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
129
130     bool EliminateIVUser(Instruction *UseInst, Instruction *IVOperand);
131     void EliminateIVComparison(ICmpInst *ICmp, Value *IVOperand);
132     void EliminateIVRemainder(BinaryOperator *Rem,
133                               Value *IVOperand,
134                               bool IsSigned,
135                               PHINode *IVPhi);
136     void pushIVUsers(Instruction *Def);
137     bool isSimpleIVUser(Instruction *I, const Loop *L);
138     void RewriteNonIntegerIVs(Loop *L);
139
140     ICmpInst *LinearFunctionTestReplace(Loop *L, const SCEV *BackedgeTakenCount,
141                                         PHINode *IndVar,
142                                         SCEVExpander &Rewriter);
143
144     void RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
145
146     void RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
147
148     void SinkUnusedInvariants(Loop *L);
149
150     void HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH);
151   };
152 }
153
154 char IndVarSimplify::ID = 0;
155 INITIALIZE_PASS_BEGIN(IndVarSimplify, "indvars",
156                 "Induction Variable Simplification", false, false)
157 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
158 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
159 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
160 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
161 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
162 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(IVUsers)
163 INITIALIZE_PASS_END(IndVarSimplify, "indvars",
164                 "Induction Variable Simplification", false, false)
165
166 Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
167   return new IndVarSimplify();
168 }
169
170 /// isValidRewrite - Return true if the SCEV expansion generated by the
171 /// rewriter can replace the original value. SCEV guarantees that it
172 /// produces the same value, but the way it is produced may be illegal IR.
173 /// Ideally, this function will only be called for verification.
174 bool IndVarSimplify::isValidRewrite(Value *FromVal, Value *ToVal) {
175   // If an SCEV expression subsumed multiple pointers, its expansion could
176   // reassociate the GEP changing the base pointer. This is illegal because the
177   // final address produced by a GEP chain must be inbounds relative to its
178   // underlying object. Otherwise basic alias analysis, among other things,
179   // could fail in a dangerous way. Ultimately, SCEV will be improved to avoid
180   // producing an expression involving multiple pointers. Until then, we must
181   // bail out here.
182   //
183   // Retrieve the pointer operand of the GEP. Don't use GetUnderlyingObject
184   // because it understands lcssa phis while SCEV does not.
185   Value *FromPtr = FromVal;
186   Value *ToPtr = ToVal;
187   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(FromVal)) {
188     FromPtr = GEP->getPointerOperand();
189   }
190   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(ToVal)) {
191     ToPtr = GEP->getPointerOperand();
192   }
193   if (FromPtr != FromVal || ToPtr != ToVal) {
194     // Quickly check the common case
195     if (FromPtr == ToPtr)
196       return true;
197
198     // SCEV may have rewritten an expression that produces the GEP's pointer
199     // operand. That's ok as long as the pointer operand has the same base
200     // pointer. Unlike GetUnderlyingObject(), getPointerBase() will find the
201     // base of a recurrence. This handles the case in which SCEV expansion
202     // converts a pointer type recurrence into a nonrecurrent pointer base
203     // indexed by an integer recurrence.
204     const SCEV *FromBase = SE->getPointerBase(SE->getSCEV(FromPtr));
205     const SCEV *ToBase = SE->getPointerBase(SE->getSCEV(ToPtr));
206     if (FromBase == ToBase)
207       return true;
208
209     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: GEP rewrite bail out "
210           << *FromBase << " != " << *ToBase << "\n");
211
212     return false;
213   }
214   return true;
215 }
216
217 /// canExpandBackedgeTakenCount - Return true if this loop's backedge taken
218 /// count expression can be safely and cheaply expanded into an instruction
219 /// sequence that can be used by LinearFunctionTestReplace.
220 static bool canExpandBackedgeTakenCount(Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
221   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
222   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) ||
223       BackedgeTakenCount->isZero())
224     return false;
225
226   if (!L->getExitingBlock())
227     return false;
228
229   // Can't rewrite non-branch yet.
230   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
231   if (!BI)
232     return false;
233
234   // Special case: If the backedge-taken count is a UDiv, it's very likely a
235   // UDiv that ScalarEvolution produced in order to compute a precise
236   // expression, rather than a UDiv from the user's code. If we can't find a
237   // UDiv in the code with some simple searching, assume the former and forego
238   // rewriting the loop.
239   if (isa<SCEVUDivExpr>(BackedgeTakenCount)) {
240     ICmpInst *OrigCond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
241     if (!OrigCond) return false;
242     const SCEV *R = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(1));
243     R = SE->getMinusSCEV(R, SE->getConstant(R->getType(), 1));
244     if (R != BackedgeTakenCount) {
245       const SCEV *L = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(0));
246       L = SE->getMinusSCEV(L, SE->getConstant(L->getType(), 1));
247       if (L != BackedgeTakenCount)
248         return false;
249     }
250   }
251   return true;
252 }
253
254 /// getBackedgeIVType - Get the widest type used by the loop test after peeking
255 /// through Truncs.
256 ///
257 /// TODO: Unnecessary once LinearFunctionTestReplace is removed.
258 static const Type *getBackedgeIVType(Loop *L) {
259   if (!L->getExitingBlock())
260     return 0;
261
262   // Can't rewrite non-branch yet.
263   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
264   if (!BI)
265     return 0;
266
267   ICmpInst *Cond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
268   if (!Cond)
269     return 0;
270
271   const Type *Ty = 0;
272   for(User::op_iterator OI = Cond->op_begin(), OE = Cond->op_end();
273       OI != OE; ++OI) {
274     assert((!Ty || Ty == (*OI)->getType()) && "bad icmp operand types");
275     TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(*OI);
276     if (!Trunc)
277       continue;
278
279     return Trunc->getSrcTy();
280   }
281   return Ty;
282 }
283
284 /// LinearFunctionTestReplace - This method rewrites the exit condition of the
285 /// loop to be a canonical != comparison against the incremented loop induction
286 /// variable.  This pass is able to rewrite the exit tests of any loop where the
287 /// SCEV analysis can determine a loop-invariant trip count of the loop, which
288 /// is actually a much broader range than just linear tests.
289 ICmpInst *IndVarSimplify::
290 LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
291                           const SCEV *BackedgeTakenCount,
292                           PHINode *IndVar,
293                           SCEVExpander &Rewriter) {
294   assert(canExpandBackedgeTakenCount(L, SE) && "precondition");
295   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
296
297   // If the exiting block is not the same as the backedge block, we must compare
298   // against the preincremented value, otherwise we prefer to compare against
299   // the post-incremented value.
300   Value *CmpIndVar;
301   const SCEV *RHS = BackedgeTakenCount;
302   if (L->getExitingBlock() == L->getLoopLatch()) {
303     // Add one to the "backedge-taken" count to get the trip count.
304     // If this addition may overflow, we have to be more pessimistic and
305     // cast the induction variable before doing the add.
306     const SCEV *Zero = SE->getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 0);
307     const SCEV *N =
308       SE->getAddExpr(BackedgeTakenCount,
309                      SE->getConstant(BackedgeTakenCount->getType(), 1));
310     if ((isa<SCEVConstant>(N) && !N->isZero()) ||
311         SE->isLoopEntryGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
312       // No overflow. Cast the sum.
313       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(N, IndVar->getType());
314     } else {
315       // Potential overflow. Cast before doing the add.
316       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
317                                         IndVar->getType());
318       RHS = SE->getAddExpr(RHS,
319                            SE->getConstant(IndVar->getType(), 1));
320     }
321
322     // The BackedgeTaken expression contains the number of times that the
323     // backedge branches to the loop header.  This is one less than the
324     // number of times the loop executes, so use the incremented indvar.
325     CmpIndVar = IndVar->getIncomingValueForBlock(L->getExitingBlock());
326   } else {
327     // We have to use the preincremented value...
328     RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
329                                       IndVar->getType());
330     CmpIndVar = IndVar;
331   }
332
333   // Expand the code for the iteration count.
334   assert(SE->isLoopInvariant(RHS, L) &&
335          "Computed iteration count is not loop invariant!");
336   Value *ExitCnt = Rewriter.expandCodeFor(RHS, IndVar->getType(), BI);
337
338   // Insert a new icmp_ne or icmp_eq instruction before the branch.
339   ICmpInst::Predicate Opcode;
340   if (L->contains(BI->getSuccessor(0)))
341     Opcode = ICmpInst::ICMP_NE;
342   else
343     Opcode = ICmpInst::ICMP_EQ;
344
345   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewriting loop exit condition to:\n"
346                << "      LHS:" << *CmpIndVar << '\n'
347                << "       op:\t"
348                << (Opcode == ICmpInst::ICMP_NE ? "!=" : "==") << "\n"
349                << "      RHS:\t" << *RHS << "\n");
350
351   ICmpInst *Cond = new ICmpInst(BI, Opcode, CmpIndVar, ExitCnt, "exitcond");
352
353   Value *OrigCond = BI->getCondition();
354   // It's tempting to use replaceAllUsesWith here to fully replace the old
355   // comparison, but that's not immediately safe, since users of the old
356   // comparison may not be dominated by the new comparison. Instead, just
357   // update the branch to use the new comparison; in the common case this
358   // will make old comparison dead.
359   BI->setCondition(Cond);
360   DeadInsts.push_back(OrigCond);
361
362   ++NumLFTR;
363   Changed = true;
364   return Cond;
365 }
366
367 /// RewriteLoopExitValues - Check to see if this loop has a computable
368 /// loop-invariant execution count.  If so, this means that we can compute the
369 /// final value of any expressions that are recurrent in the loop, and
370 /// substitute the exit values from the loop into any instructions outside of
371 /// the loop that use the final values of the current expressions.
372 ///
373 /// This is mostly redundant with the regular IndVarSimplify activities that
374 /// happen later, except that it's more powerful in some cases, because it's
375 /// able to brute-force evaluate arbitrary instructions as long as they have
376 /// constant operands at the beginning of the loop.
377 void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
378   // Verify the input to the pass in already in LCSSA form.
379   assert(L->isLCSSAForm(*DT));
380
381   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
382   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
383
384   // Find all values that are computed inside the loop, but used outside of it.
385   // Because of LCSSA, these values will only occur in LCSSA PHI Nodes.  Scan
386   // the exit blocks of the loop to find them.
387   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
388     BasicBlock *ExitBB = ExitBlocks[i];
389
390     // If there are no PHI nodes in this exit block, then no values defined
391     // inside the loop are used on this path, skip it.
392     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(ExitBB->begin());
393     if (!PN) continue;
394
395     unsigned NumPreds = PN->getNumIncomingValues();
396
397     // Iterate over all of the PHI nodes.
398     BasicBlock::iterator BBI = ExitBB->begin();
399     while ((PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++))) {
400       if (PN->use_empty())
401         continue; // dead use, don't replace it
402
403       // SCEV only supports integer expressions for now.
404       if (!PN->getType()->isIntegerTy() && !PN->getType()->isPointerTy())
405         continue;
406
407       // It's necessary to tell ScalarEvolution about this explicitly so that
408       // it can walk the def-use list and forget all SCEVs, as it may not be
409       // watching the PHI itself. Once the new exit value is in place, there
410       // may not be a def-use connection between the loop and every instruction
411       // which got a SCEVAddRecExpr for that loop.
412       SE->forgetValue(PN);
413
414       // Iterate over all of the values in all the PHI nodes.
415       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
416         // If the value being merged in is not integer or is not defined
417         // in the loop, skip it.
418         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
419         if (!isa<Instruction>(InVal))
420           continue;
421
422         // If this pred is for a subloop, not L itself, skip it.
423         if (LI->getLoopFor(PN->getIncomingBlock(i)) != L)
424           continue; // The Block is in a subloop, skip it.
425
426         // Check that InVal is defined in the loop.
427         Instruction *Inst = cast<Instruction>(InVal);
428         if (!L->contains(Inst))
429           continue;
430
431         // Okay, this instruction has a user outside of the current loop
432         // and varies predictably *inside* the loop.  Evaluate the value it
433         // contains when the loop exits, if possible.
434         const SCEV *ExitValue = SE->getSCEVAtScope(Inst, L->getParentLoop());
435         if (!SE->isLoopInvariant(ExitValue, L))
436           continue;
437
438         Value *ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, PN->getType(), Inst);
439
440         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal << '\n'
441                      << "  LoopVal = " << *Inst << "\n");
442
443         if (!isValidRewrite(Inst, ExitVal)) {
444           DeadInsts.push_back(ExitVal);
445           continue;
446         }
447         Changed = true;
448         ++NumReplaced;
449
450         PN->setIncomingValue(i, ExitVal);
451
452         // If this instruction is dead now, delete it.
453         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
454
455         if (NumPreds == 1) {
456           // Completely replace a single-pred PHI. This is safe, because the
457           // NewVal won't be variant in the loop, so we don't need an LCSSA phi
458           // node anymore.
459           PN->replaceAllUsesWith(ExitVal);
460           RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
461         }
462       }
463       if (NumPreds != 1) {
464         // Clone the PHI and delete the original one. This lets IVUsers and
465         // any other maps purge the original user from their records.
466         PHINode *NewPN = cast<PHINode>(PN->clone());
467         NewPN->takeName(PN);
468         NewPN->insertBefore(PN);
469         PN->replaceAllUsesWith(NewPN);
470         PN->eraseFromParent();
471       }
472     }
473   }
474
475   // The insertion point instruction may have been deleted; clear it out
476   // so that the rewriter doesn't trip over it later.
477   Rewriter.clearInsertPoint();
478 }
479
480 void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
481   // First step.  Check to see if there are any floating-point recurrences.
482   // If there are, change them into integer recurrences, permitting analysis by
483   // the SCEV routines.
484   //
485   BasicBlock *Header = L->getHeader();
486
487   SmallVector<WeakVH, 8> PHIs;
488   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin();
489        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
490     PHIs.push_back(PN);
491
492   for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
493     if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(&*PHIs[i]))
494       HandleFloatingPointIV(L, PN);
495
496   // If the loop previously had floating-point IV, ScalarEvolution
497   // may not have been able to compute a trip count. Now that we've done some
498   // re-writing, the trip count may be computable.
499   if (Changed)
500     SE->forgetLoop(L);
501 }
502
503 /// SimplifyIVUsers - Iteratively perform simplification on IVUsers within this
504 /// loop. IVUsers is treated as a worklist. Each successive simplification may
505 /// push more users which may themselves be candidates for simplification.
506 ///
507 /// This is the old approach to IV simplification to be replaced by
508 /// SimplifyIVUsersNoRewrite.
509 ///
510 void IndVarSimplify::SimplifyIVUsers(SCEVExpander &Rewriter) {
511   // Each round of simplification involves a round of eliminating operations
512   // followed by a round of widening IVs. A single IVUsers worklist is used
513   // across all rounds. The inner loop advances the user. If widening exposes
514   // more uses, then another pass through the outer loop is triggered.
515   for (IVUsers::iterator I = IU->begin(); I != IU->end(); ++I) {
516     Instruction *UseInst = I->getUser();
517     Value *IVOperand = I->getOperandValToReplace();
518
519     if (ICmpInst *ICmp = dyn_cast<ICmpInst>(UseInst)) {
520       EliminateIVComparison(ICmp, IVOperand);
521       continue;
522     }
523     if (BinaryOperator *Rem = dyn_cast<BinaryOperator>(UseInst)) {
524       bool IsSigned = Rem->getOpcode() == Instruction::SRem;
525       if (IsSigned || Rem->getOpcode() == Instruction::URem) {
526         EliminateIVRemainder(Rem, IVOperand, IsSigned, I->getPhi());
527         continue;
528       }
529     }
530   }
531 }
532
533 namespace {
534   // Collect information about induction variables that are used by sign/zero
535   // extend operations. This information is recorded by CollectExtend and
536   // provides the input to WidenIV.
537   struct WideIVInfo {
538     const Type *WidestNativeType; // Widest integer type created [sz]ext
539     bool IsSigned;                // Was an sext user seen before a zext?
540
541     WideIVInfo() : WidestNativeType(0), IsSigned(false) {}
542   };
543 }
544
545 /// CollectExtend - Update information about the induction variable that is
546 /// extended by this sign or zero extend operation. This is used to determine
547 /// the final width of the IV before actually widening it.
548 static void CollectExtend(CastInst *Cast, bool IsSigned, WideIVInfo &WI,
549                           ScalarEvolution *SE, const TargetData *TD) {
550   const Type *Ty = Cast->getType();
551   uint64_t Width = SE->getTypeSizeInBits(Ty);
552   if (TD && !TD->isLegalInteger(Width))
553     return;
554
555   if (!WI.WidestNativeType) {
556     WI.WidestNativeType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
557     WI.IsSigned = IsSigned;
558     return;
559   }
560
561   // We extend the IV to satisfy the sign of its first user, arbitrarily.
562   if (WI.IsSigned != IsSigned)
563     return;
564
565   if (Width > SE->getTypeSizeInBits(WI.WidestNativeType))
566     WI.WidestNativeType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
567 }
568
569 namespace {
570 /// WidenIV - The goal of this transform is to remove sign and zero extends
571 /// without creating any new induction variables. To do this, it creates a new
572 /// phi of the wider type and redirects all users, either removing extends or
573 /// inserting truncs whenever we stop propagating the type.
574 ///
575 class WidenIV {
576   // Parameters
577   PHINode *OrigPhi;
578   const Type *WideType;
579   bool IsSigned;
580
581   // Context
582   LoopInfo        *LI;
583   Loop            *L;
584   ScalarEvolution *SE;
585   DominatorTree   *DT;
586
587   // Result
588   PHINode *WidePhi;
589   Instruction *WideInc;
590   const SCEV *WideIncExpr;
591   SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts;
592
593   SmallPtrSet<Instruction*,16> Widened;
594
595 public:
596   WidenIV(PHINode *PN, const WideIVInfo &WI, LoopInfo *LInfo,
597           ScalarEvolution *SEv, DominatorTree *DTree,
598           SmallVectorImpl<WeakVH> &DI) :
599     OrigPhi(PN),
600     WideType(WI.WidestNativeType),
601     IsSigned(WI.IsSigned),
602     LI(LInfo),
603     L(LI->getLoopFor(OrigPhi->getParent())),
604     SE(SEv),
605     DT(DTree),
606     WidePhi(0),
607     WideInc(0),
608     WideIncExpr(0),
609     DeadInsts(DI) {
610     assert(L->getHeader() == OrigPhi->getParent() && "Phi must be an IV");
611   }
612
613   PHINode *CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter);
614
615 protected:
616   Instruction *CloneIVUser(Instruction *NarrowUse,
617                            Instruction *NarrowDef,
618                            Instruction *WideDef);
619
620   const SCEVAddRecExpr *GetWideRecurrence(Instruction *NarrowUse);
621
622   Instruction *WidenIVUse(Instruction *NarrowUse,
623                           Instruction *NarrowDef,
624                           Instruction *WideDef);
625 };
626 } // anonymous namespace
627
628 static Value *getExtend( Value *NarrowOper, const Type *WideType,
629                                bool IsSigned, IRBuilder<> &Builder) {
630   return IsSigned ? Builder.CreateSExt(NarrowOper, WideType) :
631                     Builder.CreateZExt(NarrowOper, WideType);
632 }
633
634 /// CloneIVUser - Instantiate a wide operation to replace a narrow
635 /// operation. This only needs to handle operations that can evaluation to
636 /// SCEVAddRec. It can safely return 0 for any operation we decide not to clone.
637 Instruction *WidenIV::CloneIVUser(Instruction *NarrowUse,
638                                   Instruction *NarrowDef,
639                                   Instruction *WideDef) {
640   unsigned Opcode = NarrowUse->getOpcode();
641   switch (Opcode) {
642   default:
643     return 0;
644   case Instruction::Add:
645   case Instruction::Mul:
646   case Instruction::UDiv:
647   case Instruction::Sub:
648   case Instruction::And:
649   case Instruction::Or:
650   case Instruction::Xor:
651   case Instruction::Shl:
652   case Instruction::LShr:
653   case Instruction::AShr:
654     DEBUG(dbgs() << "Cloning IVUser: " << *NarrowUse << "\n");
655
656     IRBuilder<> Builder(NarrowUse);
657
658     // Replace NarrowDef operands with WideDef. Otherwise, we don't know
659     // anything about the narrow operand yet so must insert a [sz]ext. It is
660     // probably loop invariant and will be folded or hoisted. If it actually
661     // comes from a widened IV, it should be removed during a future call to
662     // WidenIVUse.
663     Value *LHS = (NarrowUse->getOperand(0) == NarrowDef) ? WideDef :
664       getExtend(NarrowUse->getOperand(0), WideType, IsSigned, Builder);
665     Value *RHS = (NarrowUse->getOperand(1) == NarrowDef) ? WideDef :
666       getExtend(NarrowUse->getOperand(1), WideType, IsSigned, Builder);
667
668     BinaryOperator *NarrowBO = cast<BinaryOperator>(NarrowUse);
669     BinaryOperator *WideBO = BinaryOperator::Create(NarrowBO->getOpcode(),
670                                                     LHS, RHS,
671                                                     NarrowBO->getName());
672     Builder.Insert(WideBO);
673     if (NarrowBO->hasNoUnsignedWrap()) WideBO->setHasNoUnsignedWrap();
674     if (NarrowBO->hasNoSignedWrap()) WideBO->setHasNoSignedWrap();
675
676     return WideBO;
677   }
678   llvm_unreachable(0);
679 }
680
681 // GetWideRecurrence - Is this instruction potentially interesting from IVUsers'
682 // perspective after widening it's type? In other words, can the extend be
683 // safely hoisted out of the loop with SCEV reducing the value to a recurrence
684 // on the same loop. If so, return the sign or zero extended
685 // recurrence. Otherwise return NULL.
686 const SCEVAddRecExpr *WidenIV::GetWideRecurrence(Instruction *NarrowUse) {
687   if (!SE->isSCEVable(NarrowUse->getType()))
688     return 0;
689
690   const SCEV *NarrowExpr = SE->getSCEV(NarrowUse);
691   const SCEV *WideExpr = IsSigned ?
692     SE->getSignExtendExpr(NarrowExpr, WideType) :
693     SE->getZeroExtendExpr(NarrowExpr, WideType);
694   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(WideExpr);
695   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
696     return 0;
697
698   return AddRec;
699 }
700
701 /// HoistStep - Attempt to hoist an IV increment above a potential use.
702 ///
703 /// To successfully hoist, two criteria must be met:
704 /// - IncV operands dominate InsertPos and
705 /// - InsertPos dominates IncV
706 ///
707 /// Meeting the second condition means that we don't need to check all of IncV's
708 /// existing uses (it's moving up in the domtree).
709 ///
710 /// This does not yet recursively hoist the operands, although that would
711 /// not be difficult.
712 static bool HoistStep(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos,
713                       const DominatorTree *DT)
714 {
715   if (DT->dominates(IncV, InsertPos))
716     return true;
717
718   if (!DT->dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
719     return false;
720
721   if (IncV->mayHaveSideEffects())
722     return false;
723
724   // Attempt to hoist IncV
725   for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin(), OE = IncV->op_end();
726        OI != OE; ++OI) {
727     Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI);
728     if (OInst && !DT->dominates(OInst, InsertPos))
729       return false;
730   }
731   IncV->moveBefore(InsertPos);
732   return true;
733 }
734
735 /// WidenIVUse - Determine whether an individual user of the narrow IV can be
736 /// widened. If so, return the wide clone of the user.
737 Instruction *WidenIV::WidenIVUse(Instruction *NarrowUse,
738                                  Instruction *NarrowDef,
739                                  Instruction *WideDef) {
740   // To be consistent with IVUsers, stop traversing the def-use chain at
741   // inner-loop phis or post-loop phis.
742   if (isa<PHINode>(NarrowUse) && LI->getLoopFor(NarrowUse->getParent()) != L)
743     return 0;
744
745   // Handle data flow merges and bizarre phi cycles.
746   if (!Widened.insert(NarrowUse))
747     return 0;
748
749   // Our raison d'etre! Eliminate sign and zero extension.
750   if (IsSigned ? isa<SExtInst>(NarrowUse) : isa<ZExtInst>(NarrowUse)) {
751     Value *NewDef = WideDef;
752     if (NarrowUse->getType() != WideType) {
753       unsigned CastWidth = SE->getTypeSizeInBits(NarrowUse->getType());
754       unsigned IVWidth = SE->getTypeSizeInBits(WideType);
755       if (CastWidth < IVWidth) {
756         // The cast isn't as wide as the IV, so insert a Trunc.
757         IRBuilder<> Builder(NarrowUse);
758         NewDef = Builder.CreateTrunc(WideDef, NarrowUse->getType());
759       }
760       else {
761         // A wider extend was hidden behind a narrower one. This may induce
762         // another round of IV widening in which the intermediate IV becomes
763         // dead. It should be very rare.
764         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: New IV " << *WidePhi
765               << " not wide enough to subsume " << *NarrowUse << "\n");
766         NarrowUse->replaceUsesOfWith(NarrowDef, WideDef);
767         NewDef = NarrowUse;
768       }
769     }
770     if (NewDef != NarrowUse) {
771       DEBUG(dbgs() << "INDVARS: eliminating " << *NarrowUse
772             << " replaced by " << *WideDef << "\n");
773       ++NumElimExt;
774       NarrowUse->replaceAllUsesWith(NewDef);
775       DeadInsts.push_back(NarrowUse);
776     }
777     // Now that the extend is gone, we want to expose it's uses for potential
778     // further simplification. We don't need to directly inform SimplifyIVUsers
779     // of the new users, because their parent IV will be processed later as a
780     // new loop phi. If we preserved IVUsers analysis, we would also want to
781     // push the uses of WideDef here.
782
783     // No further widening is needed. The deceased [sz]ext had done it for us.
784     return 0;
785   }
786   const SCEVAddRecExpr *WideAddRec = GetWideRecurrence(NarrowUse);
787   if (!WideAddRec) {
788     // This user does not evaluate to a recurence after widening, so don't
789     // follow it. Instead insert a Trunc to kill off the original use,
790     // eventually isolating the original narrow IV so it can be removed.
791     IRBuilder<> Builder(NarrowUse);
792     Value *Trunc = Builder.CreateTrunc(WideDef, NarrowDef->getType());
793     NarrowUse->replaceUsesOfWith(NarrowDef, Trunc);
794     return 0;
795   }
796   // Reuse the IV increment that SCEVExpander created as long as it dominates
797   // NarrowUse.
798   Instruction *WideUse = 0;
799   if (WideAddRec == WideIncExpr && HoistStep(WideInc, NarrowUse, DT)) {
800     WideUse = WideInc;
801   }
802   else {
803     WideUse = CloneIVUser(NarrowUse, NarrowDef, WideDef);
804     if (!WideUse)
805       return 0;
806   }
807   // GetWideRecurrence ensured that the narrow expression could be extended
808   // outside the loop without overflow. This suggests that the wide use
809   // evaluates to the same expression as the extended narrow use, but doesn't
810   // absolutely guarantee it. Hence the following failsafe check. In rare cases
811   // where it fails, we simply throw away the newly created wide use.
812   if (WideAddRec != SE->getSCEV(WideUse)) {
813     DEBUG(dbgs() << "Wide use expression mismatch: " << *WideUse
814           << ": " << *SE->getSCEV(WideUse) << " != " << *WideAddRec << "\n");
815     DeadInsts.push_back(WideUse);
816     return 0;
817   }
818
819   // Returning WideUse pushes it on the worklist.
820   return WideUse;
821 }
822
823 /// CreateWideIV - Process a single induction variable. First use the
824 /// SCEVExpander to create a wide induction variable that evaluates to the same
825 /// recurrence as the original narrow IV. Then use a worklist to forward
826 /// traverse the narrow IV's def-use chain. After WidenIVUse has processed all
827 /// interesting IV users, the narrow IV will be isolated for removal by
828 /// DeleteDeadPHIs.
829 ///
830 /// It would be simpler to delete uses as they are processed, but we must avoid
831 /// invalidating SCEV expressions.
832 ///
833 PHINode *WidenIV::CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter) {
834   // Is this phi an induction variable?
835   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(OrigPhi));
836   if (!AddRec)
837     return NULL;
838
839   // Widen the induction variable expression.
840   const SCEV *WideIVExpr = IsSigned ?
841     SE->getSignExtendExpr(AddRec, WideType) :
842     SE->getZeroExtendExpr(AddRec, WideType);
843
844   assert(SE->getEffectiveSCEVType(WideIVExpr->getType()) == WideType &&
845          "Expect the new IV expression to preserve its type");
846
847   // Can the IV be extended outside the loop without overflow?
848   AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(WideIVExpr);
849   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
850     return NULL;
851
852   // An AddRec must have loop-invariant operands. Since this AddRec is
853   // materialized by a loop header phi, the expression cannot have any post-loop
854   // operands, so they must dominate the loop header.
855   assert(SE->properlyDominates(AddRec->getStart(), L->getHeader()) &&
856          SE->properlyDominates(AddRec->getStepRecurrence(*SE), L->getHeader())
857          && "Loop header phi recurrence inputs do not dominate the loop");
858
859   // The rewriter provides a value for the desired IV expression. This may
860   // either find an existing phi or materialize a new one. Either way, we
861   // expect a well-formed cyclic phi-with-increments. i.e. any operand not part
862   // of the phi-SCC dominates the loop entry.
863   Instruction *InsertPt = L->getHeader()->begin();
864   WidePhi = cast<PHINode>(Rewriter.expandCodeFor(AddRec, WideType, InsertPt));
865
866   // Remembering the WideIV increment generated by SCEVExpander allows
867   // WidenIVUse to reuse it when widening the narrow IV's increment. We don't
868   // employ a general reuse mechanism because the call above is the only call to
869   // SCEVExpander. Henceforth, we produce 1-to-1 narrow to wide uses.
870   if (BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch()) {
871     WideInc =
872       cast<Instruction>(WidePhi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
873     WideIncExpr = SE->getSCEV(WideInc);
874   }
875
876   DEBUG(dbgs() << "Wide IV: " << *WidePhi << "\n");
877   ++NumWidened;
878
879   // Traverse the def-use chain using a worklist starting at the original IV.
880   assert(Widened.empty() && "expect initial state" );
881
882   // Each worklist entry has a Narrow def-use link and Wide def.
883   SmallVector<std::pair<Use *, Instruction *>, 8> NarrowIVUsers;
884   for (Value::use_iterator UI = OrigPhi->use_begin(),
885          UE = OrigPhi->use_end(); UI != UE; ++UI) {
886     NarrowIVUsers.push_back(std::make_pair(&UI.getUse(), WidePhi));
887   }
888   while (!NarrowIVUsers.empty()) {
889     Use *NarrowDefUse;
890     Instruction *WideDef;
891     tie(NarrowDefUse, WideDef) = NarrowIVUsers.pop_back_val();
892
893     // Process a def-use edge. This may replace the use, so don't hold a
894     // use_iterator across it.
895     Instruction *NarrowDef = cast<Instruction>(NarrowDefUse->get());
896     Instruction *NarrowUse = cast<Instruction>(NarrowDefUse->getUser());
897     Instruction *WideUse = WidenIVUse(NarrowUse, NarrowDef, WideDef);
898
899     // Follow all def-use edges from the previous narrow use.
900     if (WideUse) {
901       for (Value::use_iterator UI = NarrowUse->use_begin(),
902              UE = NarrowUse->use_end(); UI != UE; ++UI) {
903         NarrowIVUsers.push_back(std::make_pair(&UI.getUse(), WideUse));
904       }
905     }
906     // WidenIVUse may have removed the def-use edge.
907     if (NarrowDef->use_empty())
908       DeadInsts.push_back(NarrowDef);
909   }
910   return WidePhi;
911 }
912
913 void IndVarSimplify::EliminateIVComparison(ICmpInst *ICmp, Value *IVOperand) {
914   unsigned IVOperIdx = 0;
915   ICmpInst::Predicate Pred = ICmp->getPredicate();
916   if (IVOperand != ICmp->getOperand(0)) {
917     // Swapped
918     assert(IVOperand == ICmp->getOperand(1) && "Can't find IVOperand");
919     IVOperIdx = 1;
920     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
921   }
922
923   // Get the SCEVs for the ICmp operands.
924   const SCEV *S = SE->getSCEV(ICmp->getOperand(IVOperIdx));
925   const SCEV *X = SE->getSCEV(ICmp->getOperand(1 - IVOperIdx));
926
927   // Simplify unnecessary loops away.
928   const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(ICmp->getParent());
929   S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
930   X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
931
932   // If the condition is always true or always false, replace it with
933   // a constant value.
934   if (SE->isKnownPredicate(Pred, S, X))
935     ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getTrue(ICmp->getContext()));
936   else if (SE->isKnownPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(Pred), S, X))
937     ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getFalse(ICmp->getContext()));
938   else
939     return;
940
941   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated comparison: " << *ICmp << '\n');
942   ++NumElimCmp;
943   Changed = true;
944   DeadInsts.push_back(ICmp);
945 }
946
947 void IndVarSimplify::EliminateIVRemainder(BinaryOperator *Rem,
948                                           Value *IVOperand,
949                                           bool IsSigned,
950                                           PHINode *IVPhi) {
951   // We're only interested in the case where we know something about
952   // the numerator.
953   if (IVOperand != Rem->getOperand(0))
954     return;
955
956   // Get the SCEVs for the ICmp operands.
957   const SCEV *S = SE->getSCEV(Rem->getOperand(0));
958   const SCEV *X = SE->getSCEV(Rem->getOperand(1));
959
960   // Simplify unnecessary loops away.
961   const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(Rem->getParent());
962   S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
963   X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
964
965   // i % n  -->  i  if i is in [0,n).
966   if ((!IsSigned || SE->isKnownNonNegative(S)) &&
967       SE->isKnownPredicate(IsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
968                            S, X))
969     Rem->replaceAllUsesWith(Rem->getOperand(0));
970   else {
971     // (i+1) % n  -->  (i+1)==n?0:(i+1)  if i is in [0,n).
972     const SCEV *LessOne =
973       SE->getMinusSCEV(S, SE->getConstant(S->getType(), 1));
974     if (IsSigned && !SE->isKnownNonNegative(LessOne))
975       return;
976
977     if (!SE->isKnownPredicate(IsSigned ?
978                               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
979                               LessOne, X))
980       return;
981
982     ICmpInst *ICmp = new ICmpInst(Rem, ICmpInst::ICMP_EQ,
983                                   Rem->getOperand(0), Rem->getOperand(1),
984                                   "tmp");
985     SelectInst *Sel =
986       SelectInst::Create(ICmp,
987                          ConstantInt::get(Rem->getType(), 0),
988                          Rem->getOperand(0), "tmp", Rem);
989     Rem->replaceAllUsesWith(Sel);
990   }
991
992   // Inform IVUsers about the new users.
993   if (IU) {
994     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Rem->getOperand(0)))
995       IU->AddUsersIfInteresting(I, IVPhi);
996   }
997   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Simplified rem: " << *Rem << '\n');
998   ++NumElimRem;
999   Changed = true;
1000   DeadInsts.push_back(Rem);
1001 }
1002
1003 /// EliminateIVUser - Eliminate an operation that consumes a simple IV and has
1004 /// no observable side-effect given the range of IV values.
1005 bool IndVarSimplify::EliminateIVUser(Instruction *UseInst,
1006                                      Instruction *IVOperand) {
1007   if (ICmpInst *ICmp = dyn_cast<ICmpInst>(UseInst)) {
1008     EliminateIVComparison(ICmp, IVOperand);
1009     return true;
1010   }
1011   if (BinaryOperator *Rem = dyn_cast<BinaryOperator>(UseInst)) {
1012     bool IsSigned = Rem->getOpcode() == Instruction::SRem;
1013     if (IsSigned || Rem->getOpcode() == Instruction::URem) {
1014       EliminateIVRemainder(Rem, IVOperand, IsSigned, CurrIV);
1015       return true;
1016     }
1017   }
1018
1019   // Eliminate any operation that SCEV can prove is an identity function.
1020   if (!SE->isSCEVable(UseInst->getType()) ||
1021       (SE->getSCEV(UseInst) != SE->getSCEV(IVOperand)))
1022     return false;
1023
1024   UseInst->replaceAllUsesWith(IVOperand);
1025
1026   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated identity: " << *UseInst << '\n');
1027   ++NumElimIdentity;
1028   Changed = true;
1029   DeadInsts.push_back(UseInst);
1030   return true;
1031 }
1032
1033 /// pushIVUsers - Add all uses of Def to the current IV's worklist.
1034 ///
1035 void IndVarSimplify::pushIVUsers(Instruction *Def) {
1036
1037   for (Value::use_iterator UI = Def->use_begin(), E = Def->use_end();
1038        UI != E; ++UI) {
1039     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1040
1041     // Avoid infinite or exponential worklist processing.
1042     // Also ensure unique worklist users.
1043     if (Simplified.insert(User))
1044       SimpleIVUsers.push_back(std::make_pair(User, Def));
1045   }
1046 }
1047
1048 /// isSimpleIVUser - Return true if this instruction generates a simple SCEV
1049 /// expression in terms of that IV.
1050 ///
1051 /// This is similar to IVUsers' isInsteresting() but processes each instruction
1052 /// non-recursively when the operand is already known to be a simpleIVUser.
1053 ///
1054 bool IndVarSimplify::isSimpleIVUser(Instruction *I, const Loop *L) {
1055   if (!SE->isSCEVable(I->getType()))
1056     return false;
1057
1058   // Get the symbolic expression for this instruction.
1059   const SCEV *S = SE->getSCEV(I);
1060
1061   // Only consider affine recurrences.
1062   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S);
1063   if (AR && AR->getLoop() == L)
1064     return true;
1065
1066   return false;
1067 }
1068
1069 /// SimplifyIVUsersNoRewrite - Iteratively perform simplification on a worklist
1070 /// of IV users. Each successive simplification may push more users which may
1071 /// themselves be candidates for simplification.
1072 ///
1073 /// The "NoRewrite" algorithm does not require IVUsers analysis. Instead, it
1074 /// simplifies instructions in-place during analysis. Rather than rewriting
1075 /// induction variables bottom-up from their users, it transforms a chain of
1076 /// IVUsers top-down, updating the IR only when it encouters a clear
1077 /// optimization opportunitiy. A SCEVExpander "Rewriter" instance is still
1078 /// needed, but only used to generate a new IV (phi) of wider type for sign/zero
1079 /// extend elimination.
1080 ///
1081 /// Once DisableIVRewrite is default, LSR will be the only client of IVUsers.
1082 ///
1083 void IndVarSimplify::SimplifyIVUsersNoRewrite(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
1084   // Simplification is performed independently for each IV, as represented by a
1085   // loop header phi. Each round of simplification first iterates through the
1086   // SimplifyIVUsers worklist, then determines whether the current IV should be
1087   // widened. Widening adds a new phi to LoopPhis, inducing another round of
1088   // simplification on the wide IV.
1089   SmallVector<PHINode*, 8> LoopPhis;
1090   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
1091     LoopPhis.push_back(cast<PHINode>(I));
1092   }
1093   while (!LoopPhis.empty()) {
1094     CurrIV = LoopPhis.pop_back_val();
1095     Simplified.clear();
1096     assert(SimpleIVUsers.empty() && "expect empty IV users list");
1097
1098     WideIVInfo WI;
1099
1100     pushIVUsers(CurrIV);
1101
1102     while (!SimpleIVUsers.empty()) {
1103       Instruction *UseInst, *Operand;
1104       tie(UseInst, Operand) = SimpleIVUsers.pop_back_val();
1105
1106       if (EliminateIVUser(UseInst, Operand)) {
1107         pushIVUsers(Operand);
1108         continue;
1109       }
1110       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(UseInst)) {
1111         bool IsSigned = Cast->getOpcode() == Instruction::SExt;
1112         if (IsSigned || Cast->getOpcode() == Instruction::ZExt) {
1113           CollectExtend(Cast, IsSigned, WI, SE, TD);
1114         }
1115         continue;
1116       }
1117       if (isSimpleIVUser(UseInst, L)) {
1118         pushIVUsers(UseInst);
1119       }
1120     }
1121     if (WI.WidestNativeType) {
1122       WidenIV Widener(CurrIV, WI, LI, SE, DT, DeadInsts);
1123       if (PHINode *WidePhi = Widener.CreateWideIV(Rewriter)) {
1124         Changed = true;
1125         LoopPhis.push_back(WidePhi);
1126       }
1127     }
1128   }
1129 }
1130
1131 bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
1132   // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble. Some notes:
1133   //  - LSR currently only supports LoopSimplify-form loops. Indvars'
1134   //    canonicalization can be a pessimization without LSR to "clean up"
1135   //    afterwards.
1136   //  - We depend on having a preheader; in particular,
1137   //    Loop::getCanonicalInductionVariable only supports loops with preheaders,
1138   //    and we're in trouble if we can't find the induction variable even when
1139   //    we've manually inserted one.
1140   if (!L->isLoopSimplifyForm())
1141     return false;
1142
1143   if (!DisableIVRewrite)
1144     IU = &getAnalysis<IVUsers>();
1145   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
1146   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
1147   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
1148   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
1149
1150   CurrIV = NULL;
1151   Simplified.clear();
1152   DeadInsts.clear();
1153   Changed = false;
1154
1155   // If there are any floating-point recurrences, attempt to
1156   // transform them to use integer recurrences.
1157   RewriteNonIntegerIVs(L);
1158
1159   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
1160
1161   // Create a rewriter object which we'll use to transform the code with.
1162   SCEVExpander Rewriter(*SE);
1163   if (DisableIVRewrite)
1164     Rewriter.disableCanonicalMode();
1165
1166   // Check to see if this loop has a computable loop-invariant execution count.
1167   // If so, this means that we can compute the final value of any expressions
1168   // that are recurrent in the loop, and substitute the exit values from the
1169   // loop into any instructions outside of the loop that use the final values of
1170   // the current expressions.
1171   //
1172   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
1173     RewriteLoopExitValues(L, Rewriter);
1174
1175   // Eliminate redundant IV users.
1176   if (DisableIVRewrite)
1177     SimplifyIVUsersNoRewrite(L, Rewriter);
1178   else
1179     SimplifyIVUsers(Rewriter);
1180
1181   // Compute the type of the largest recurrence expression, and decide whether
1182   // a canonical induction variable should be inserted.
1183   const Type *LargestType = 0;
1184   bool NeedCannIV = false;
1185   bool ExpandBECount = canExpandBackedgeTakenCount(L, SE);
1186   if (ExpandBECount) {
1187     // If we have a known trip count and a single exit block, we'll be
1188     // rewriting the loop exit test condition below, which requires a
1189     // canonical induction variable.
1190     NeedCannIV = true;
1191     const Type *Ty = BackedgeTakenCount->getType();
1192     if (DisableIVRewrite) {
1193       // In this mode, SimplifyIVUsers may have already widened the IV used by
1194       // the backedge test and inserted a Trunc on the compare's operand. Get
1195       // the wider type to avoid creating a redundant narrow IV only used by the
1196       // loop test.
1197       LargestType = getBackedgeIVType(L);
1198     }
1199     if (!LargestType ||
1200         SE->getTypeSizeInBits(Ty) >
1201         SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
1202       LargestType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
1203   }
1204   if (!DisableIVRewrite) {
1205     for (IVUsers::const_iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
1206       NeedCannIV = true;
1207       const Type *Ty =
1208         SE->getEffectiveSCEVType(I->getOperandValToReplace()->getType());
1209       if (!LargestType ||
1210           SE->getTypeSizeInBits(Ty) >
1211           SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
1212         LargestType = Ty;
1213     }
1214   }
1215
1216   // Now that we know the largest of the induction variable expressions
1217   // in this loop, insert a canonical induction variable of the largest size.
1218   PHINode *IndVar = 0;
1219   if (NeedCannIV) {
1220     // Check to see if the loop already has any canonical-looking induction
1221     // variables. If any are present and wider than the planned canonical
1222     // induction variable, temporarily remove them, so that the Rewriter
1223     // doesn't attempt to reuse them.
1224     SmallVector<PHINode *, 2> OldCannIVs;
1225     while (PHINode *OldCannIV = L->getCanonicalInductionVariable()) {
1226       if (SE->getTypeSizeInBits(OldCannIV->getType()) >
1227           SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
1228         OldCannIV->removeFromParent();
1229       else
1230         break;
1231       OldCannIVs.push_back(OldCannIV);
1232     }
1233
1234     IndVar = Rewriter.getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, LargestType);
1235
1236     ++NumInserted;
1237     Changed = true;
1238     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: New CanIV: " << *IndVar << '\n');
1239
1240     // Now that the official induction variable is established, reinsert
1241     // any old canonical-looking variables after it so that the IR remains
1242     // consistent. They will be deleted as part of the dead-PHI deletion at
1243     // the end of the pass.
1244     while (!OldCannIVs.empty()) {
1245       PHINode *OldCannIV = OldCannIVs.pop_back_val();
1246       OldCannIV->insertBefore(L->getHeader()->getFirstNonPHI());
1247     }
1248   }
1249
1250   // If we have a trip count expression, rewrite the loop's exit condition
1251   // using it.  We can currently only handle loops with a single exit.
1252   ICmpInst *NewICmp = 0;
1253   if (ExpandBECount) {
1254     assert(canExpandBackedgeTakenCount(L, SE) &&
1255            "canonical IV disrupted BackedgeTaken expansion");
1256     assert(NeedCannIV &&
1257            "LinearFunctionTestReplace requires a canonical induction variable");
1258     NewICmp = LinearFunctionTestReplace(L, BackedgeTakenCount, IndVar,
1259                                         Rewriter);
1260   }
1261   // Rewrite IV-derived expressions.
1262   if (!DisableIVRewrite)
1263     RewriteIVExpressions(L, Rewriter);
1264
1265   // Clear the rewriter cache, because values that are in the rewriter's cache
1266   // can be deleted in the loop below, causing the AssertingVH in the cache to
1267   // trigger.
1268   Rewriter.clear();
1269
1270   // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
1271   // which are now dead.
1272   while (!DeadInsts.empty())
1273     if (Instruction *Inst =
1274           dyn_cast_or_null<Instruction>(&*DeadInsts.pop_back_val()))
1275       RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
1276
1277   // The Rewriter may not be used from this point on.
1278
1279   // Loop-invariant instructions in the preheader that aren't used in the
1280   // loop may be sunk below the loop to reduce register pressure.
1281   SinkUnusedInvariants(L);
1282
1283   // For completeness, inform IVUsers of the IV use in the newly-created
1284   // loop exit test instruction.
1285   if (NewICmp && IU)
1286     IU->AddUsersIfInteresting(cast<Instruction>(NewICmp->getOperand(0)),
1287                               IndVar);
1288
1289   // Clean up dead instructions.
1290   Changed |= DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
1291   // Check a post-condition.
1292   assert(L->isLCSSAForm(*DT) && "Indvars did not leave the loop in lcssa form!");
1293   return Changed;
1294 }
1295
1296 // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
1297 // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
1298 // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
1299 // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
1300 // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
1301 // it can be expanded to a trivial value.
1302 static bool isSafe(const SCEV *S, const Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
1303   // Loop-invariant values are safe.
1304   if (SE->isLoopInvariant(S, L)) return true;
1305
1306   // Affine addrecs are safe. Non-affine are not, because LSR doesn't know how
1307   // to transform them into efficient code.
1308   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
1309     return AR->isAffine();
1310
1311   // An add is safe it all its operands are safe.
1312   if (const SCEVCommutativeExpr *Commutative = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(S)) {
1313     for (SCEVCommutativeExpr::op_iterator I = Commutative->op_begin(),
1314          E = Commutative->op_end(); I != E; ++I)
1315       if (!isSafe(*I, L, SE)) return false;
1316     return true;
1317   }
1318
1319   // A cast is safe if its operand is.
1320   if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S))
1321     return isSafe(C->getOperand(), L, SE);
1322
1323   // A udiv is safe if its operands are.
1324   if (const SCEVUDivExpr *UD = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S))
1325     return isSafe(UD->getLHS(), L, SE) &&
1326            isSafe(UD->getRHS(), L, SE);
1327
1328   // SCEVUnknown is always safe.
1329   if (isa<SCEVUnknown>(S))
1330     return true;
1331
1332   // Nothing else is safe.
1333   return false;
1334 }
1335
1336 void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
1337   // Rewrite all induction variable expressions in terms of the canonical
1338   // induction variable.
1339   //
1340   // If there were induction variables of other sizes or offsets, manually
1341   // add the offsets to the primary induction variable and cast, avoiding
1342   // the need for the code evaluation methods to insert induction variables
1343   // of different sizes.
1344   for (IVUsers::iterator UI = IU->begin(), E = IU->end(); UI != E; ++UI) {
1345     Value *Op = UI->getOperandValToReplace();
1346     const Type *UseTy = Op->getType();
1347     Instruction *User = UI->getUser();
1348
1349     // Compute the final addrec to expand into code.
1350     const SCEV *AR = IU->getReplacementExpr(*UI);
1351
1352     // Evaluate the expression out of the loop, if possible.
1353     if (!L->contains(UI->getUser())) {
1354       const SCEV *ExitVal = SE->getSCEVAtScope(AR, L->getParentLoop());
1355       if (SE->isLoopInvariant(ExitVal, L))
1356         AR = ExitVal;
1357     }
1358
1359     // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
1360     // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
1361     // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
1362     // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
1363     // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
1364     // it can be expanded to a trivial value.
1365     if (!isSafe(AR, L, SE))
1366       continue;
1367
1368     // Determine the insertion point for this user. By default, insert
1369     // immediately before the user. The SCEVExpander class will automatically
1370     // hoist loop invariants out of the loop. For PHI nodes, there may be
1371     // multiple uses, so compute the nearest common dominator for the
1372     // incoming blocks.
1373     Instruction *InsertPt = User;
1374     if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(InsertPt))
1375       for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1376         if (PHI->getIncomingValue(i) == Op) {
1377           if (InsertPt == User)
1378             InsertPt = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
1379           else
1380             InsertPt =
1381               DT->findNearestCommonDominator(InsertPt->getParent(),
1382                                              PHI->getIncomingBlock(i))
1383                     ->getTerminator();
1384         }
1385
1386     // Now expand it into actual Instructions and patch it into place.
1387     Value *NewVal = Rewriter.expandCodeFor(AR, UseTy, InsertPt);
1388
1389     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *Op << '\n'
1390                  << "   into = " << *NewVal << "\n");
1391
1392     if (!isValidRewrite(Op, NewVal)) {
1393       DeadInsts.push_back(NewVal);
1394       continue;
1395     }
1396     // Inform ScalarEvolution that this value is changing. The change doesn't
1397     // affect its value, but it does potentially affect which use lists the
1398     // value will be on after the replacement, which affects ScalarEvolution's
1399     // ability to walk use lists and drop dangling pointers when a value is
1400     // deleted.
1401     SE->forgetValue(User);
1402
1403     // Patch the new value into place.
1404     if (Op->hasName())
1405       NewVal->takeName(Op);
1406     User->replaceUsesOfWith(Op, NewVal);
1407     UI->setOperandValToReplace(NewVal);
1408
1409     ++NumRemoved;
1410     Changed = true;
1411
1412     // The old value may be dead now.
1413     DeadInsts.push_back(Op);
1414   }
1415 }
1416
1417 /// If there's a single exit block, sink any loop-invariant values that
1418 /// were defined in the preheader but not used inside the loop into the
1419 /// exit block to reduce register pressure in the loop.
1420 void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L) {
1421   BasicBlock *ExitBlock = L->getExitBlock();
1422   if (!ExitBlock) return;
1423
1424   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
1425   if (!Preheader) return;
1426
1427   Instruction *InsertPt = ExitBlock->getFirstNonPHI();
1428   BasicBlock::iterator I = Preheader->getTerminator();
1429   while (I != Preheader->begin()) {
1430     --I;
1431     // New instructions were inserted at the end of the preheader.
1432     if (isa<PHINode>(I))
1433       break;
1434
1435     // Don't move instructions which might have side effects, since the side
1436     // effects need to complete before instructions inside the loop.  Also don't
1437     // move instructions which might read memory, since the loop may modify
1438     // memory. Note that it's okay if the instruction might have undefined
1439     // behavior: LoopSimplify guarantees that the preheader dominates the exit
1440     // block.
1441     if (I->mayHaveSideEffects() || I->mayReadFromMemory())
1442       continue;
1443
1444     // Skip debug info intrinsics.
1445     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1446       continue;
1447
1448     // Don't sink static AllocaInsts out of the entry block, which would
1449     // turn them into dynamic allocas!
1450     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
1451       if (AI->isStaticAlloca())
1452         continue;
1453
1454     // Determine if there is a use in or before the loop (direct or
1455     // otherwise).
1456     bool UsedInLoop = false;
1457     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
1458          UI != UE; ++UI) {
1459       User *U = *UI;
1460       BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(U)->getParent();
1461       if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(U)) {
1462         unsigned i =
1463           PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo());
1464         UseBB = P->getIncomingBlock(i);
1465       }
1466       if (UseBB == Preheader || L->contains(UseBB)) {
1467         UsedInLoop = true;
1468         break;
1469       }
1470     }
1471
1472     // If there is, the def must remain in the preheader.
1473     if (UsedInLoop)
1474       continue;
1475
1476     // Otherwise, sink it to the exit block.
1477     Instruction *ToMove = I;
1478     bool Done = false;
1479
1480     if (I != Preheader->begin()) {
1481       // Skip debug info intrinsics.
1482       do {
1483         --I;
1484       } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != Preheader->begin());
1485
1486       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I == Preheader->begin())
1487         Done = true;
1488     } else {
1489       Done = true;
1490     }
1491
1492     ToMove->moveBefore(InsertPt);
1493     if (Done) break;
1494     InsertPt = ToMove;
1495   }
1496 }
1497
1498 /// ConvertToSInt - Convert APF to an integer, if possible.
1499 static bool ConvertToSInt(const APFloat &APF, int64_t &IntVal) {
1500   bool isExact = false;
1501   if (&APF.getSemantics() == &APFloat::PPCDoubleDouble)
1502     return false;
1503   // See if we can convert this to an int64_t
1504   uint64_t UIntVal;
1505   if (APF.convertToInteger(&UIntVal, 64, true, APFloat::rmTowardZero,
1506                            &isExact) != APFloat::opOK || !isExact)
1507     return false;
1508   IntVal = UIntVal;
1509   return true;
1510 }
1511
1512 /// HandleFloatingPointIV - If the loop has floating induction variable
1513 /// then insert corresponding integer induction variable if possible.
1514 /// For example,
1515 /// for(double i = 0; i < 10000; ++i)
1516 ///   bar(i)
1517 /// is converted into
1518 /// for(int i = 0; i < 10000; ++i)
1519 ///   bar((double)i);
1520 ///
1521 void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PN) {
1522   unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
1523   unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
1524
1525   // Check incoming value.
1526   ConstantFP *InitValueVal =
1527     dyn_cast<ConstantFP>(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
1528
1529   int64_t InitValue;
1530   if (!InitValueVal || !ConvertToSInt(InitValueVal->getValueAPF(), InitValue))
1531     return;
1532
1533   // Check IV increment. Reject this PN if increment operation is not
1534   // an add or increment value can not be represented by an integer.
1535   BinaryOperator *Incr =
1536     dyn_cast<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(BackEdge));
1537   if (Incr == 0 || Incr->getOpcode() != Instruction::FAdd) return;
1538
1539   // If this is not an add of the PHI with a constantfp, or if the constant fp
1540   // is not an integer, bail out.
1541   ConstantFP *IncValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(1));
1542   int64_t IncValue;
1543   if (IncValueVal == 0 || Incr->getOperand(0) != PN ||
1544       !ConvertToSInt(IncValueVal->getValueAPF(), IncValue))
1545     return;
1546
1547   // Check Incr uses. One user is PN and the other user is an exit condition
1548   // used by the conditional terminator.
1549   Value::use_iterator IncrUse = Incr->use_begin();
1550   Instruction *U1 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
1551   if (IncrUse == Incr->use_end()) return;
1552   Instruction *U2 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
1553   if (IncrUse != Incr->use_end()) return;
1554
1555   // Find exit condition, which is an fcmp.  If it doesn't exist, or if it isn't
1556   // only used by a branch, we can't transform it.
1557   FCmpInst *Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
1558   if (!Compare)
1559     Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
1560   if (Compare == 0 || !Compare->hasOneUse() ||
1561       !isa<BranchInst>(Compare->use_back()))
1562     return;
1563
1564   BranchInst *TheBr = cast<BranchInst>(Compare->use_back());
1565
1566   // We need to verify that the branch actually controls the iteration count
1567   // of the loop.  If not, the new IV can overflow and no one will notice.
1568   // The branch block must be in the loop and one of the successors must be out
1569   // of the loop.
1570   assert(TheBr->isConditional() && "Can't use fcmp if not conditional");
1571   if (!L->contains(TheBr->getParent()) ||
1572       (L->contains(TheBr->getSuccessor(0)) &&
1573        L->contains(TheBr->getSuccessor(1))))
1574     return;
1575
1576
1577   // If it isn't a comparison with an integer-as-fp (the exit value), we can't
1578   // transform it.
1579   ConstantFP *ExitValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Compare->getOperand(1));
1580   int64_t ExitValue;
1581   if (ExitValueVal == 0 ||
1582       !ConvertToSInt(ExitValueVal->getValueAPF(), ExitValue))
1583     return;
1584
1585   // Find new predicate for integer comparison.
1586   CmpInst::Predicate NewPred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1587   switch (Compare->getPredicate()) {
1588   default: return;  // Unknown comparison.
1589   case CmpInst::FCMP_OEQ:
1590   case CmpInst::FCMP_UEQ: NewPred = CmpInst::ICMP_EQ; break;
1591   case CmpInst::FCMP_ONE:
1592   case CmpInst::FCMP_UNE: NewPred = CmpInst::ICMP_NE; break;
1593   case CmpInst::FCMP_OGT:
1594   case CmpInst::FCMP_UGT: NewPred = CmpInst::ICMP_SGT; break;
1595   case CmpInst::FCMP_OGE:
1596   case CmpInst::FCMP_UGE: NewPred = CmpInst::ICMP_SGE; break;
1597   case CmpInst::FCMP_OLT:
1598   case CmpInst::FCMP_ULT: NewPred = CmpInst::ICMP_SLT; break;
1599   case CmpInst::FCMP_OLE:
1600   case CmpInst::FCMP_ULE: NewPred = CmpInst::ICMP_SLE; break;
1601   }
1602
1603   // We convert the floating point induction variable to a signed i32 value if
1604   // we can.  This is only safe if the comparison will not overflow in a way
1605   // that won't be trapped by the integer equivalent operations.  Check for this
1606   // now.
1607   // TODO: We could use i64 if it is native and the range requires it.
1608
1609   // The start/stride/exit values must all fit in signed i32.
1610   if (!isInt<32>(InitValue) || !isInt<32>(IncValue) || !isInt<32>(ExitValue))
1611     return;
1612
1613   // If not actually striding (add x, 0.0), avoid touching the code.
1614   if (IncValue == 0)
1615     return;
1616
1617   // Positive and negative strides have different safety conditions.
1618   if (IncValue > 0) {
1619     // If we have a positive stride, we require the init to be less than the
1620     // exit value and an equality or less than comparison.
1621     if (InitValue >= ExitValue ||
1622         NewPred == CmpInst::ICMP_SGT || NewPred == CmpInst::ICMP_SGE)
1623       return;
1624
1625     uint32_t Range = uint32_t(ExitValue-InitValue);
1626     if (NewPred == CmpInst::ICMP_SLE) {
1627       // Normalize SLE -> SLT, check for infinite loop.
1628       if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
1629     }
1630
1631     unsigned Leftover = Range % uint32_t(IncValue);
1632
1633     // If this is an equality comparison, we require that the strided value
1634     // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
1635     // around and do things the fp IV wouldn't.
1636     if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
1637         Leftover != 0)
1638       return;
1639
1640     // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
1641     // transform the IV.
1642     if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) < ExitValue)
1643       return;
1644
1645   } else {
1646     // If we have a negative stride, we require the init to be greater than the
1647     // exit value and an equality or greater than comparison.
1648     if (InitValue >= ExitValue ||
1649         NewPred == CmpInst::ICMP_SLT || NewPred == CmpInst::ICMP_SLE)
1650       return;
1651
1652     uint32_t Range = uint32_t(InitValue-ExitValue);
1653     if (NewPred == CmpInst::ICMP_SGE) {
1654       // Normalize SGE -> SGT, check for infinite loop.
1655       if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
1656     }
1657
1658     unsigned Leftover = Range % uint32_t(-IncValue);
1659
1660     // If this is an equality comparison, we require that the strided value
1661     // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
1662     // around and do things the fp IV wouldn't.
1663     if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
1664         Leftover != 0)
1665       return;
1666
1667     // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
1668     // transform the IV.
1669     if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) > ExitValue)
1670       return;
1671   }
1672
1673   const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(PN->getContext());
1674
1675   // Insert new integer induction variable.
1676   PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Int32Ty, 2, PN->getName()+".int", PN);
1677   NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Int32Ty, InitValue),
1678                       PN->getIncomingBlock(IncomingEdge));
1679
1680   Value *NewAdd =
1681     BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI, ConstantInt::get(Int32Ty, IncValue),
1682                               Incr->getName()+".int", Incr);
1683   NewPHI->addIncoming(NewAdd, PN->getIncomingBlock(BackEdge));
1684
1685   ICmpInst *NewCompare = new ICmpInst(TheBr, NewPred, NewAdd,
1686                                       ConstantInt::get(Int32Ty, ExitValue),
1687                                       Compare->getName());
1688
1689   // In the following deletions, PN may become dead and may be deleted.
1690   // Use a WeakVH to observe whether this happens.
1691   WeakVH WeakPH = PN;
1692
1693   // Delete the old floating point exit comparison.  The branch starts using the
1694   // new comparison.
1695   NewCompare->takeName(Compare);
1696   Compare->replaceAllUsesWith(NewCompare);
1697   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Compare);
1698
1699   // Delete the old floating point increment.
1700   Incr->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Incr->getType()));
1701   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Incr);
1702
1703   // If the FP induction variable still has uses, this is because something else
1704   // in the loop uses its value.  In order to canonicalize the induction
1705   // variable, we chose to eliminate the IV and rewrite it in terms of an
1706   // int->fp cast.
1707   //
1708   // We give preference to sitofp over uitofp because it is faster on most
1709   // platforms.
1710   if (WeakPH) {
1711     Value *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PN->getType(), "indvar.conv",
1712                                  PN->getParent()->getFirstNonPHI());
1713     PN->replaceAllUsesWith(Conv);
1714     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
1715   }
1716
1717   // Add a new IVUsers entry for the newly-created integer PHI.
1718   if (IU)
1719     IU->AddUsersIfInteresting(NewPHI, NewPHI);
1720 }