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. Any pointer arithmetic recurrences are raised to use array subscripts.
  21 //
  22 // If the trip count of a loop is computable, this pass also makes the following
  23 // changes:
  24 //   1. The exit condition for the loop is canonicalized to compare the
  25 //      induction value against the exit value.  This turns loops like:
  26 //        'for (i = 7; i*i < 1000; ++i)' into 'for (i = 0; i != 25; ++i)'
  27 //   2. Any use outside of the loop of an expression derived from the indvar
  28 //      is changed to compute the derived value outside of the loop, eliminating
  29 //      the dependence on the exit value of the induction variable.  If the only
  30 //      purpose of the loop is to compute the exit value of some derived
  31 //      expression, this transformation will make the loop dead.
  32 //
  33 // This transformation should be followed by strength reduction after all of the
  34 // desired loop transformations have been performed.  Additionally, on targets
  35 // where it is profitable, the loop could be transformed to count down to zero
  36 // (the "do loop" optimization).
  37 //
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39
  40 #define DEBUG_TYPE "indvars"
  41 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  42 #include "llvm/BasicBlock.h"
  43 #include "llvm/Constants.h"
  44 #include "llvm/Instructions.h"
  45 #include "llvm/Type.h"
  46 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
  47 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  48 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
  49 #include "llvm/Support/CFG.h"
  50 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  51 #include "llvm/Support/Debug.h"
  52 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  53 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  54 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  56 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
  57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  59 using namespace llvm;
  60
  61 STATISTIC(NumRemoved , "Number of aux indvars removed");
  62 STATISTIC(NumPointer , "Number of pointer indvars promoted");
  63 STATISTIC(NumInserted, "Number of canonical indvars added");
  64 STATISTIC(NumReplaced, "Number of exit values replaced");
  65 STATISTIC(NumLFTR    , "Number of loop exit tests replaced");
  66
  67 namespace {
  68   class VISIBILITY_HIDDEN IndVarSimplify : public LoopPass {
  69     LoopInfo        *LI;
  70     ScalarEvolution *SE;
  71     bool Changed;
  72   public:
  73
  74    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  75    IndVarSimplify() : LoopPass(&ID) {}
  76
  77    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
  78
  79    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  80      AU.addRequired<ScalarEvolution>();
  81      AU.addRequiredID(LCSSAID);
  82      AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
  83      AU.addRequired<LoopInfo>();
  84      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
  85      AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
  86      AU.addPreservedID(LCSSAID);
  87      AU.setPreservesCFG();
  88    }
  89
  90   private:
  91
  92     void RewriteNonIntegerIVs(Loop *L);
  93
  94     void EliminatePointerRecurrence(PHINode *PN, BasicBlock *Preheader,
  95                                     SmallPtrSet<Instruction*, 16> &DeadInsts);
  96     void LinearFunctionTestReplace(Loop *L, SCEVHandle BackedgeTakenCount,
  97                                    Value *IndVar,
  98                                    BasicBlock *ExitingBlock,
  99                                    BranchInst *BI,
 100                                    SCEVExpander &Rewriter);
 101     void RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEV *BackedgeTakenCount);
 102
 103     void DeleteTriviallyDeadInstructions(SmallPtrSet<Instruction*, 16> &Insts);
 104
 105     void HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH,
 106                                SmallPtrSet<Instruction*, 16> &DeadInsts);
 107   };
 108 }
 109
 110 char IndVarSimplify::ID = 0;
 111 static RegisterPass<IndVarSimplify>
 112 X("indvars", "Canonicalize Induction Variables");
 113
 114 Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
 115   return new IndVarSimplify();
 116 }
 117
 118 /// DeleteTriviallyDeadInstructions - If any of the instructions is the
 119 /// specified set are trivially dead, delete them and see if this makes any of
 120 /// their operands subsequently dead.
 121 void IndVarSimplify::
 122 DeleteTriviallyDeadInstructions(SmallPtrSet<Instruction*, 16> &Insts) {
 123   while (!Insts.empty()) {
 124     Instruction *I = *Insts.begin();
 125     Insts.erase(I);
 126     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
 127       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 128         if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
 129           Insts.insert(U);
 130       SE->deleteValueFromRecords(I);
 131       DOUT << "INDVARS: Deleting: " << *I;
 132       I->eraseFromParent();
 133       Changed = true;
 134     }
 135   }
 136 }
 137
 138
 139 /// EliminatePointerRecurrence - Check to see if this is a trivial GEP pointer
 140 /// recurrence.  If so, change it into an integer recurrence, permitting
 141 /// analysis by the SCEV routines.
 142 void IndVarSimplify::EliminatePointerRecurrence(PHINode *PN,
 143                                                 BasicBlock *Preheader,
 144                                      SmallPtrSet<Instruction*, 16> &DeadInsts) {
 145   assert(PN->getNumIncomingValues() == 2 && "Noncanonicalized loop!");
 146   unsigned PreheaderIdx = PN->getBasicBlockIndex(Preheader);
 147   unsigned BackedgeIdx = PreheaderIdx^1;
 148   if (GetElementPtrInst *GEPI =
 149           dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN->getIncomingValue(BackedgeIdx)))
 150     if (GEPI->getOperand(0) == PN) {
 151       assert(GEPI->getNumOperands() == 2 && "GEP types must match!");
 152       DOUT << "INDVARS: Eliminating pointer recurrence: " << *GEPI;
 153
 154       // Okay, we found a pointer recurrence.  Transform this pointer
 155       // recurrence into an integer recurrence.  Compute the value that gets
 156       // added to the pointer at every iteration.
 157       Value *AddedVal = GEPI->getOperand(1);
 158
 159       // Insert a new integer PHI node into the top of the block.
 160       PHINode *NewPhi = PHINode::Create(AddedVal->getType(),
 161                                         PN->getName()+".rec", PN);
 162       NewPhi->addIncoming(Constant::getNullValue(NewPhi->getType()), Preheader);
 163
 164       // Create the new add instruction.
 165       Value *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(NewPhi, AddedVal,
 166                                                 GEPI->getName()+".rec", GEPI);
 167       NewPhi->addIncoming(NewAdd, PN->getIncomingBlock(BackedgeIdx));
 168
 169       // Update the existing GEP to use the recurrence.
 170       GEPI->setOperand(0, PN->getIncomingValue(PreheaderIdx));
 171
 172       // Update the GEP to use the new recurrence we just inserted.
 173       GEPI->setOperand(1, NewAdd);
 174
 175       // If the incoming value is a constant expr GEP, try peeling out the array
 176       // 0 index if possible to make things simpler.
 177       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEPI->getOperand(0)))
 178         if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 179           unsigned NumOps = CE->getNumOperands();
 180           assert(NumOps > 1 && "CE folding didn't work!");
 181           if (CE->getOperand(NumOps-1)->isNullValue()) {
 182             // Check to make sure the last index really is an array index.
 183             gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(CE);
 184             for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands()-1;
 185                  i != e; ++i, ++GTI)
 186               /*empty*/;
 187             if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
 188               // Pull the last index out of the constant expr GEP.
 189               SmallVector<Value*, 8> CEIdxs(CE->op_begin()+1, CE->op_end()-1);
 190               Constant *NCE = ConstantExpr::getGetElementPtr(CE->getOperand(0),
 191                                                              &CEIdxs[0],
 192                                                              CEIdxs.size());
 193               Value *Idx[2];
 194               Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
 195               Idx[1] = NewAdd;
 196               GetElementPtrInst *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(
 197                   NCE, Idx, Idx + 2,
 198                   GEPI->getName(), GEPI);
 199               SE->deleteValueFromRecords(GEPI);
 200               GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
 201               GEPI->eraseFromParent();
 202               GEPI = NGEPI;
 203             }
 204           }
 205         }
 206
 207
 208       // Finally, if there are any other users of the PHI node, we must
 209       // insert a new GEP instruction that uses the pre-incremented version
 210       // of the induction amount.
 211       if (!PN->use_empty()) {
 212         BasicBlock::iterator InsertPos = PN; ++InsertPos;
 213         while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
 214         Value *PreInc =
 215           GetElementPtrInst::Create(PN->getIncomingValue(PreheaderIdx),
 216                                     NewPhi, "", InsertPos);
 217         PreInc->takeName(PN);
 218         PN->replaceAllUsesWith(PreInc);
 219       }
 220
 221       // Delete the old PHI for sure, and the GEP if its otherwise unused.
 222       DeadInsts.insert(PN);
 223
 224       ++NumPointer;
 225       Changed = true;
 226     }
 227 }
 228
 229 /// LinearFunctionTestReplace - This method rewrites the exit condition of the
 230 /// loop to be a canonical != comparison against the incremented loop induction
 231 /// variable.  This pass is able to rewrite the exit tests of any loop where the
 232 /// SCEV analysis can determine a loop-invariant trip count of the loop, which
 233 /// is actually a much broader range than just linear tests.
 234 void IndVarSimplify::LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
 235                                    SCEVHandle BackedgeTakenCount,
 236                                    Value *IndVar,
 237                                    BasicBlock *ExitingBlock,
 238                                    BranchInst *BI,
 239                                    SCEVExpander &Rewriter) {
 240   // If the exiting block is not the same as the backedge block, we must compare
 241   // against the preincremented value, otherwise we prefer to compare against
 242   // the post-incremented value.
 243   Value *CmpIndVar;
 244   SCEVHandle RHS = BackedgeTakenCount;
 245   if (ExitingBlock == L->getLoopLatch()) {
 246     // Add one to the "backedge-taken" count to get the trip count.
 247     // If this addition may overflow, we have to be more pessimistic and
 248     // cast the induction variable before doing the add.
 249     SCEVHandle Zero = SE->getIntegerSCEV(0, BackedgeTakenCount->getType());
 250     SCEVHandle N =
 251       SE->getAddExpr(BackedgeTakenCount,
 252                      SE->getIntegerSCEV(1, BackedgeTakenCount->getType()));
 253     if ((isa<SCEVConstant>(N) && !N->isZero()) ||
 254         SE->isLoopGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
 255       // No overflow. Cast the sum.
 256       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(N, IndVar->getType());
 257     } else {
 258       // Potential overflow. Cast before doing the add.
 259       RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
 260                                         IndVar->getType());
 261       RHS = SE->getAddExpr(RHS,
 262                            SE->getIntegerSCEV(1, IndVar->getType()));
 263     }
 264
 265     // The BackedgeTaken expression contains the number of times that the
 266     // backedge branches to the loop header.  This is one less than the
 267     // number of times the loop executes, so use the incremented indvar.
 268     CmpIndVar = L->getCanonicalInductionVariableIncrement();
 269   } else {
 270     // We have to use the preincremented value...
 271     RHS = SE->getTruncateOrZeroExtend(BackedgeTakenCount,
 272                                       IndVar->getType());
 273     CmpIndVar = IndVar;
 274   }
 275
 276   // Expand the code for the iteration count into the preheader of the loop.
 277   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
 278   Value *ExitCnt = Rewriter.expandCodeFor(RHS,
 279                                           Preheader->getTerminator());
 280
 281   // Insert a new icmp_ne or icmp_eq instruction before the branch.
 282   ICmpInst::Predicate Opcode;
 283   if (L->contains(BI->getSuccessor(0)))
 284     Opcode = ICmpInst::ICMP_NE;
 285   else
 286     Opcode = ICmpInst::ICMP_EQ;
 287
 288   DOUT << "INDVARS: Rewriting loop exit condition to:\n"
 289        << "      LHS:" << *CmpIndVar // includes a newline
 290        << "       op:\t"
 291        << (Opcode == ICmpInst::ICMP_NE ? "!=" : "==") << "\n"
 292        << "      RHS:\t" << *RHS << "\n";
 293
 294   Value *Cond = new ICmpInst(Opcode, CmpIndVar, ExitCnt, "exitcond", BI);
 295   BI->setCondition(Cond);
 296   ++NumLFTR;
 297   Changed = true;
 298 }
 299
 300 /// RewriteLoopExitValues - Check to see if this loop has a computable
 301 /// loop-invariant execution count.  If so, this means that we can compute the
 302 /// final value of any expressions that are recurrent in the loop, and
 303 /// substitute the exit values from the loop into any instructions outside of
 304 /// the loop that use the final values of the current expressions.
 305 void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEV *BackedgeTakenCount) {
 306   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
 307
 308   // Scan all of the instructions in the loop, looking at those that have
 309   // extra-loop users and which are recurrences.
 310   SCEVExpander Rewriter(*SE, *LI);
 311
 312   // We insert the code into the preheader of the loop if the loop contains
 313   // multiple exit blocks, or in the exit block if there is exactly one.
 314   BasicBlock *BlockToInsertInto;
 315   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
 316   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
 317   if (ExitBlocks.size() == 1)
 318     BlockToInsertInto = ExitBlocks[0];
 319   else
 320     BlockToInsertInto = Preheader;
 321   BasicBlock::iterator InsertPt = BlockToInsertInto->getFirstNonPHI();
 322
 323   bool HasConstantItCount = isa<SCEVConstant>(BackedgeTakenCount);
 324
 325   SmallPtrSet<Instruction*, 16> InstructionsToDelete;
 326   std::map<Instruction*, Value*> ExitValues;
 327
 328   // Find all values that are computed inside the loop, but used outside of it.
 329   // Because of LCSSA, these values will only occur in LCSSA PHI Nodes.  Scan
 330   // the exit blocks of the loop to find them.
 331   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
 332     BasicBlock *ExitBB = ExitBlocks[i];
 333
 334     // If there are no PHI nodes in this exit block, then no values defined
 335     // inside the loop are used on this path, skip it.
 336     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(ExitBB->begin());
 337     if (!PN) continue;
 338
 339     unsigned NumPreds = PN->getNumIncomingValues();
 340
 341     // Iterate over all of the PHI nodes.
 342     BasicBlock::iterator BBI = ExitBB->begin();
 343     while ((PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++))) {
 344
 345       // Iterate over all of the values in all the PHI nodes.
 346       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
 347         // If the value being merged in is not integer or is not defined
 348         // in the loop, skip it.
 349         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
 350         if (!isa<Instruction>(InVal) ||
 351             // SCEV only supports integer expressions for now.
 352             !isa<IntegerType>(InVal->getType()))
 353           continue;
 354
 355         // If this pred is for a subloop, not L itself, skip it.
 356         if (LI->getLoopFor(PN->getIncomingBlock(i)) != L)
 357           continue; // The Block is in a subloop, skip it.
 358
 359         // Check that InVal is defined in the loop.
 360         Instruction *Inst = cast<Instruction>(InVal);
 361         if (!L->contains(Inst->getParent()))
 362           continue;
 363
 364         // We require that this value either have a computable evolution or that
 365         // the loop have a constant iteration count.  In the case where the loop
 366         // has a constant iteration count, we can sometimes force evaluation of
 367         // the exit value through brute force.
 368         SCEVHandle SH = SE->getSCEV(Inst);
 369         if (!SH->hasComputableLoopEvolution(L) && !HasConstantItCount)
 370           continue;          // Cannot get exit evolution for the loop value.
 371
 372         // Okay, this instruction has a user outside of the current loop
 373         // and varies predictably *inside* the loop.  Evaluate the value it
 374         // contains when the loop exits, if possible.
 375         SCEVHandle ExitValue = SE->getSCEVAtScope(Inst, L->getParentLoop());
 376         if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ExitValue) ||
 377             !ExitValue->isLoopInvariant(L))
 378           continue;
 379
 380         Changed = true;
 381         ++NumReplaced;
 382
 383         // See if we already computed the exit value for the instruction, if so,
 384         // just reuse it.
 385         Value *&ExitVal = ExitValues[Inst];
 386         if (!ExitVal)
 387           ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, InsertPt);
 388
 389         DOUT << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal
 390              << "  LoopVal = " << *Inst << "\n";
 391
 392         PN->setIncomingValue(i, ExitVal);
 393
 394         // If this instruction is dead now, schedule it to be removed.
 395         if (Inst->use_empty())
 396           InstructionsToDelete.insert(Inst);
 397
 398         // See if this is a single-entry LCSSA PHI node.  If so, we can (and
 399         // have to) remove
 400         // the PHI entirely.  This is safe, because the NewVal won't be variant
 401         // in the loop, so we don't need an LCSSA phi node anymore.
 402         if (NumPreds == 1) {
 403           SE->deleteValueFromRecords(PN);
 404           PN->replaceAllUsesWith(ExitVal);
 405           PN->eraseFromParent();
 406           break;
 407         }
 408       }
 409     }
 410   }
 411
 412   DeleteTriviallyDeadInstructions(InstructionsToDelete);
 413 }
 414
 415 void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
 416   // First step.  Check to see if there are any trivial GEP pointer recurrences.
 417   // If there are, change them into integer recurrences, permitting analysis by
 418   // the SCEV routines.
 419   //
 420   BasicBlock *Header    = L->getHeader();
 421   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
 422
 423   SmallPtrSet<Instruction*, 16> DeadInsts;
 424   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
 425     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 426     if (isa<PointerType>(PN->getType()))
 427       EliminatePointerRecurrence(PN, Preheader, DeadInsts);
 428     else
 429       HandleFloatingPointIV(L, PN, DeadInsts);
 430   }
 431
 432   // If the loop previously had a pointer or floating-point IV, ScalarEvolution
 433   // may not have been able to compute a trip count. Now that we've done some
 434   // re-writing, the trip count may be computable.
 435   if (Changed)
 436     SE->forgetLoopBackedgeTakenCount(L);
 437
 438   if (!DeadInsts.empty())
 439     DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
 440 }
 441
 442 /// getEffectiveIndvarType - Determine the widest type that the
 443 /// induction-variable PHINode Phi is cast to.
 444 ///
 445 static const Type *getEffectiveIndvarType(const PHINode *Phi) {
 446   const Type *Ty = Phi->getType();
 447
 448   for (Value::use_const_iterator UI = Phi->use_begin(), UE = Phi->use_end();
 449        UI != UE; ++UI) {
 450     const Type *CandidateType = NULL;
 451     if (const ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(UI))
 452       CandidateType = ZI->getDestTy();
 453     else if (const SExtInst *SI = dyn_cast<SExtInst>(UI))
 454       CandidateType = SI->getDestTy();
 455     if (CandidateType &&
 456         CandidateType->getPrimitiveSizeInBits() >
 457           Ty->getPrimitiveSizeInBits())
 458       Ty = CandidateType;
 459   }
 460
 461   return Ty;
 462 }
 463
 464 /// TestOrigIVForWrap - Analyze the original induction variable
 465 /// that controls the loop's iteration to determine whether it
 466 /// would ever undergo signed or unsigned overflow. Also, check
 467 /// whether an induction variable in the same type that starts
 468 /// at 0 would undergo signed overflow.
 469 ///
 470 /// In addition to setting the NoSignedWrap and NoUnsignedWrap
 471 /// variables to true when appropriate (they are not set to false here),
 472 /// return the PHI for this induction variable.  Also record the initial
 473 /// and final values and the increment; these are not meaningful unless
 474 /// either NoSignedWrap or NoUnsignedWrap is true, and are always meaningful
 475 /// in that case, although the final value may be 0 indicating a nonconstant.
 476 ///
 477 /// TODO: This duplicates a fair amount of ScalarEvolution logic.
 478 /// Perhaps this can be merged with
 479 /// ScalarEvolution::getBackedgeTakenCount
 480 /// and/or ScalarEvolution::get{Sign,Zero}ExtendExpr.
 481 ///
 482 static const PHINode *TestOrigIVForWrap(const Loop *L,
 483                                         const BranchInst *BI,
 484                                         const Instruction *OrigCond,
 485                                         bool &NoSignedWrap,
 486                                         bool &NoUnsignedWrap,
 487                                         const ConstantInt* &InitialVal,
 488                                         const ConstantInt* &IncrVal,
 489                                         const ConstantInt* &LimitVal) {
 490   // Verify that the loop is sane and find the exit condition.
 491   const ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(OrigCond);
 492   if (!Cmp) return 0;
 493
 494   const Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0);
 495   const Value *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
 496   const BasicBlock *TrueBB = BI->getSuccessor(0);
 497   const BasicBlock *FalseBB = BI->getSuccessor(1);
 498   ICmpInst::Predicate Pred = Cmp->getPredicate();
 499
 500   // Canonicalize a constant to the RHS.
 501   if (isa<ConstantInt>(CmpLHS)) {
 502     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 503     std::swap(CmpLHS, CmpRHS);
 504   }
 505   // Canonicalize SLE to SLT.
 506   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
 507     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS))
 508       if (!CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
 509         CmpRHS = ConstantInt::get(CI->getValue() + 1);
 510         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
 511       }
 512   // Canonicalize SGT to SGE.
 513   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 514     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS))
 515       if (!CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
 516         CmpRHS = ConstantInt::get(CI->getValue() + 1);
 517         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
 518       }
 519   // Canonicalize SGE to SLT.
 520   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
 521     std::swap(TrueBB, FalseBB);
 522     Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
 523   }
 524   // Canonicalize ULE to ULT.
 525   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
 526     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS))
 527       if (!CI->getValue().isMaxValue()) {
 528         CmpRHS = ConstantInt::get(CI->getValue() + 1);
 529         Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
 530       }
 531   // Canonicalize UGT to UGE.
 532   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 533     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS))
 534       if (!CI->getValue().isMaxValue()) {
 535         CmpRHS = ConstantInt::get(CI->getValue() + 1);
 536         Pred = ICmpInst::ICMP_UGE;
 537       }
 538   // Canonicalize UGE to ULT.
 539   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE) {
 540     std::swap(TrueBB, FalseBB);
 541     Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
 542   }
 543   // For now, analyze only LT loops for signed overflow.
 544   if (Pred != ICmpInst::ICMP_SLT && Pred != ICmpInst::ICMP_ULT)
 545     return 0;
 546
 547   bool isSigned = Pred == ICmpInst::ICMP_SLT;
 548
 549   // Get the increment instruction. Look past casts if we will
 550   // be able to prove that the original induction variable doesn't
 551   // undergo signed or unsigned overflow, respectively.
 552   const Value *IncrInst = CmpLHS;
 553   if (isSigned) {
 554     if (const SExtInst *SI = dyn_cast<SExtInst>(CmpLHS)) {
 555       if (!isa<ConstantInt>(CmpRHS) ||
 556           !cast<ConstantInt>(CmpRHS)->getValue()
 557             .isSignedIntN(IncrInst->getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
 558         return 0;
 559       IncrInst = SI->getOperand(0);
 560     }
 561   } else {
 562     if (const ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(CmpLHS)) {
 563       if (!isa<ConstantInt>(CmpRHS) ||
 564           !cast<ConstantInt>(CmpRHS)->getValue()
 565             .isIntN(IncrInst->getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
 566         return 0;
 567       IncrInst = ZI->getOperand(0);
 568     }
 569   }
 570
 571   // For now, only analyze induction variables that have simple increments.
 572   const BinaryOperator *IncrOp = dyn_cast<BinaryOperator>(IncrInst);
 573   if (!IncrOp || IncrOp->getOpcode() != Instruction::Add)
 574     return 0;
 575   IncrVal = dyn_cast<ConstantInt>(IncrOp->getOperand(1));
 576   if (!IncrVal)
 577     return 0;
 578
 579   // Make sure the PHI looks like a normal IV.
 580   const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(IncrOp->getOperand(0));
 581   if (!PN || PN->getNumIncomingValues() != 2)
 582     return 0;
 583   unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
 584   unsigned BackEdge = !IncomingEdge;
 585   if (!L->contains(PN->getIncomingBlock(BackEdge)) ||
 586       PN->getIncomingValue(BackEdge) != IncrOp)
 587     return 0;
 588   if (!L->contains(TrueBB))
 589     return 0;
 590
 591   // For now, only analyze loops with a constant start value, so that
 592   // we can easily determine if the start value is not a maximum value
 593   // which would wrap on the first iteration.
 594   InitialVal = dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
 595   if (!InitialVal)
 596     return 0;
 597
 598   // The upper limit need not be a constant; we'll check later.
 599   LimitVal = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS);
 600
 601   // We detect the impossibility of wrapping in two cases, both of
 602   // which require starting with a non-max value:
 603   // - The IV counts up by one, and the loop iterates only while it remains
 604   // less than a limiting value (any) in the same type.
 605   // - The IV counts up by a positive increment other than 1, and the
 606   // constant limiting value + the increment is less than the max value
 607   // (computed as max-increment to avoid overflow)
 608   if (isSigned && !InitialVal->getValue().isMaxSignedValue()) {
 609     if (IncrVal->equalsInt(1))
 610       NoSignedWrap = true;    // LimitVal need not be constant
 611     else if (LimitVal) {
 612       uint64_t numBits = LimitVal->getValue().getBitWidth();
 613       if (IncrVal->getValue().sgt(APInt::getNullValue(numBits)) &&
 614           (APInt::getSignedMaxValue(numBits) - IncrVal->getValue())
 615             .sgt(LimitVal->getValue()))
 616         NoSignedWrap = true;
 617     }
 618   } else if (!isSigned && !InitialVal->getValue().isMaxValue()) {
 619     if (IncrVal->equalsInt(1))
 620       NoUnsignedWrap = true;  // LimitVal need not be constant
 621     else if (LimitVal) {
 622       uint64_t numBits = LimitVal->getValue().getBitWidth();
 623       if (IncrVal->getValue().ugt(APInt::getNullValue(numBits)) &&
 624           (APInt::getMaxValue(numBits) - IncrVal->getValue())
 625             .ugt(LimitVal->getValue()))
 626         NoUnsignedWrap = true;
 627     }
 628   }
 629   return PN;
 630 }
 631
 632 static Value *getSignExtendedTruncVar(const SCEVAddRecExpr *AR,
 633                                       ScalarEvolution *SE,
 634                                       const Type *LargestType, Loop *L,
 635                                       const Type *myType,
 636                                       SCEVExpander &Rewriter,
 637                                       BasicBlock::iterator InsertPt) {
 638   SCEVHandle ExtendedStart =
 639     SE->getSignExtendExpr(AR->getStart(), LargestType);
 640   SCEVHandle ExtendedStep =
 641     SE->getSignExtendExpr(AR->getStepRecurrence(*SE), LargestType);
 642   SCEVHandle ExtendedAddRec =
 643     SE->getAddRecExpr(ExtendedStart, ExtendedStep, L);
 644   if (LargestType != myType)
 645     ExtendedAddRec = SE->getTruncateExpr(ExtendedAddRec, myType);
 646   return Rewriter.expandCodeFor(ExtendedAddRec, InsertPt);
 647 }
 648
 649 static Value *getZeroExtendedTruncVar(const SCEVAddRecExpr *AR,
 650                                       ScalarEvolution *SE,
 651                                       const Type *LargestType, Loop *L,
 652                                       const Type *myType,
 653                                       SCEVExpander &Rewriter,
 654                                       BasicBlock::iterator InsertPt) {
 655   SCEVHandle ExtendedStart =
 656     SE->getZeroExtendExpr(AR->getStart(), LargestType);
 657   SCEVHandle ExtendedStep =
 658     SE->getZeroExtendExpr(AR->getStepRecurrence(*SE), LargestType);
 659   SCEVHandle ExtendedAddRec =
 660     SE->getAddRecExpr(ExtendedStart, ExtendedStep, L);
 661   if (LargestType != myType)
 662     ExtendedAddRec = SE->getTruncateExpr(ExtendedAddRec, myType);
 663   return Rewriter.expandCodeFor(ExtendedAddRec, InsertPt);
 664 }
 665
 666 bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 667   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
 668   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
 669   Changed = false;
 670
 671   // If there are any floating-point or pointer recurrences, attempt to
 672   // transform them to use integer recurrences.
 673   RewriteNonIntegerIVs(L);
 674
 675   BasicBlock *Header       = L->getHeader();
 676   BasicBlock *ExitingBlock = L->getExitingBlock();
 677   SmallPtrSet<Instruction*, 16> DeadInsts;
 678
 679   // Verify the input to the pass in already in LCSSA form.
 680   assert(L->isLCSSAForm());
 681
 682   // Check to see if this loop has a computable loop-invariant execution count.
 683   // If so, this means that we can compute the final value of any expressions
 684   // that are recurrent in the loop, and substitute the exit values from the
 685   // loop into any instructions outside of the loop that use the final values of
 686   // the current expressions.
 687   //
 688   SCEVHandle BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
 689   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
 690     RewriteLoopExitValues(L, BackedgeTakenCount);
 691
 692   // Next, analyze all of the induction variables in the loop, canonicalizing
 693   // auxillary induction variables.
 694   std::vector<std::pair<PHINode*, SCEVHandle> > IndVars;
 695
 696   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
 697     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 698     if (PN->getType()->isInteger()) { // FIXME: when we have fast-math, enable!
 699       SCEVHandle SCEV = SE->getSCEV(PN);
 700       // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
 701       // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
 702       // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
 703       // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
 704       // indvar subst on anything more complex than an affine addrec.
 705       if (SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SCEV))
 706         if (AR->getLoop() == L && AR->isAffine())
 707           IndVars.push_back(std::make_pair(PN, SCEV));
 708     }
 709   }
 710
 711   // Compute the type of the largest recurrence expression, and collect
 712   // the set of the types of the other recurrence expressions.
 713   const Type *LargestType = 0;
 714   SmallSetVector<const Type *, 4> SizesToInsert;
 715   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount)) {
 716     LargestType = BackedgeTakenCount->getType();
 717     SizesToInsert.insert(BackedgeTakenCount->getType());
 718   }
 719   for (unsigned i = 0, e = IndVars.size(); i != e; ++i) {
 720     const PHINode *PN = IndVars[i].first;
 721     SizesToInsert.insert(PN->getType());
 722     const Type *EffTy = getEffectiveIndvarType(PN);
 723     SizesToInsert.insert(EffTy);
 724     if (!LargestType ||
 725         EffTy->getPrimitiveSizeInBits() >
 726           LargestType->getPrimitiveSizeInBits())
 727       LargestType = EffTy;
 728   }
 729
 730   // Create a rewriter object which we'll use to transform the code with.
 731   SCEVExpander Rewriter(*SE, *LI);
 732
 733   // Now that we know the largest of of the induction variables in this loop,
 734   // insert a canonical induction variable of the largest size.
 735   Value *IndVar = 0;
 736   if (!SizesToInsert.empty()) {
 737     IndVar = Rewriter.getOrInsertCanonicalInductionVariable(L,LargestType);
 738     ++NumInserted;
 739     Changed = true;
 740     DOUT << "INDVARS: New CanIV: " << *IndVar;
 741   }
 742
 743   // If we have a trip count expression, rewrite the loop's exit condition
 744   // using it.  We can currently only handle loops with a single exit.
 745   bool NoSignedWrap = false;
 746   bool NoUnsignedWrap = false;
 747   const ConstantInt* InitialVal, * IncrVal, * LimitVal;
 748   const PHINode *OrigControllingPHI = 0;
 749   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) && ExitingBlock)
 750     // Can't rewrite non-branch yet.
 751     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator())) {
 752       if (Instruction *OrigCond = dyn_cast<Instruction>(BI->getCondition())) {
 753         // Determine if the OrigIV will ever undergo overflow.
 754         OrigControllingPHI =
 755           TestOrigIVForWrap(L, BI, OrigCond,
 756                             NoSignedWrap, NoUnsignedWrap,
 757                             InitialVal, IncrVal, LimitVal);
 758
 759         // We'll be replacing the original condition, so it'll be dead.
 760         DeadInsts.insert(OrigCond);
 761       }
 762
 763       LinearFunctionTestReplace(L, BackedgeTakenCount, IndVar,
 764                                 ExitingBlock, BI, Rewriter);
 765     }
 766
 767   // Now that we have a canonical induction variable, we can rewrite any
 768   // recurrences in terms of the induction variable.  Start with the auxillary
 769   // induction variables, and recursively rewrite any of their uses.
 770   BasicBlock::iterator InsertPt = Header->getFirstNonPHI();
 771
 772   // If there were induction variables of other sizes, cast the primary
 773   // induction variable to the right size for them, avoiding the need for the
 774   // code evaluation methods to insert induction variables of different sizes.
 775   for (unsigned i = 0, e = SizesToInsert.size(); i != e; ++i) {
 776     const Type *Ty = SizesToInsert[i];
 777     if (Ty != LargestType) {
 778       Instruction *New = new TruncInst(IndVar, Ty, "indvar", InsertPt);
 779       Rewriter.addInsertedValue(New, SE->getSCEV(New));
 780       DOUT << "INDVARS: Made trunc IV for type " << *Ty << ": "
 781            << *New << "\n";
 782     }
 783   }
 784
 785   // Rewrite all induction variables in terms of the canonical induction
 786   // variable.
 787   while (!IndVars.empty()) {
 788     PHINode *PN = IndVars.back().first;
 789     SCEVAddRecExpr *AR = cast<SCEVAddRecExpr>(IndVars.back().second);
 790     Value *NewVal = Rewriter.expandCodeFor(AR, InsertPt);
 791     DOUT << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *PN
 792          << "   into = " << *NewVal << "\n";
 793     NewVal->takeName(PN);
 794
 795     /// If the new canonical induction variable is wider than the original,
 796     /// and the original has uses that are casts to wider types, see if the
 797     /// truncate and extend can be omitted.
 798     if (PN == OrigControllingPHI && PN->getType() != LargestType)
 799       for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
 800            UI != UE; ++UI) {
 801         Instruction *UInst = dyn_cast<Instruction>(*UI);
 802         if (UInst && isa<SExtInst>(UInst) && NoSignedWrap) {
 803           Value *TruncIndVar = getSignExtendedTruncVar(AR, SE, LargestType, L,
 804                                          UInst->getType(), Rewriter, InsertPt);
 805           UInst->replaceAllUsesWith(TruncIndVar);
 806           DeadInsts.insert(UInst);
 807         }
 808         // See if we can figure out sext(i+constant) doesn't wrap, so we can
 809         // use a larger add.  This is common in subscripting.
 810         if (UInst && UInst->getOpcode()==Instruction::Add &&
 811             UInst->hasOneUse() &&
 812             isa<ConstantInt>(UInst->getOperand(1)) &&
 813             NoSignedWrap && LimitVal) {
 814           uint64_t oldBitSize = LimitVal->getValue().getBitWidth();
 815           uint64_t newBitSize = LargestType->getPrimitiveSizeInBits();
 816           ConstantInt* AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(UInst->getOperand(1));
 817           if (((APInt::getSignedMaxValue(oldBitSize) - IncrVal->getValue()) -
 818                 AddRHS->getValue()).sgt(LimitVal->getValue())) {
 819             // We've determined this is (i+constant) and it won't overflow.
 820             if (isa<SExtInst>(UInst->use_begin())) {
 821               SExtInst* oldSext = dyn_cast<SExtInst>(UInst->use_begin());
 822               Value *TruncIndVar = getSignExtendedTruncVar(AR, SE, LargestType,
 823                                                 L, oldSext->getType(), Rewriter,
 824                                                 InsertPt);
 825               APInt APcopy = APInt(AddRHS->getValue());
 826               ConstantInt* newAddRHS =ConstantInt::get(APcopy.sext(newBitSize));
 827               Value *NewAdd =
 828                     BinaryOperator::CreateAdd(TruncIndVar, newAddRHS,
 829                                               UInst->getName()+".nosex", UInst);
 830               oldSext->replaceAllUsesWith(NewAdd);
 831               if (Instruction *DeadUse = dyn_cast<Instruction>(oldSext))
 832                 DeadInsts.insert(DeadUse);
 833               DeadInsts.insert(UInst);
 834             }
 835           }
 836         }
 837         if (UInst && isa<ZExtInst>(UInst) && NoUnsignedWrap) {
 838           Value *TruncIndVar = getZeroExtendedTruncVar(AR, SE, LargestType, L,
 839                                          UInst->getType(), Rewriter, InsertPt);
 840           UInst->replaceAllUsesWith(TruncIndVar);
 841           DeadInsts.insert(UInst);
 842         }
 843         // If we have zext(i&constant), we can use the larger variable.  This
 844         // is not common but is a bottleneck in Openssl.
 845         // (RHS doesn't have to be constant.  There should be a better approach
 846         // than bottom-up pattern matching for this...)
 847         if (UInst && UInst->getOpcode()==Instruction::And &&
 848             UInst->hasOneUse() &&
 849             isa<ConstantInt>(UInst->getOperand(1)) &&
 850             isa<ZExtInst>(UInst->use_begin())) {
 851           uint64_t newBitSize = LargestType->getPrimitiveSizeInBits();
 852           ConstantInt* AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(UInst->getOperand(1));
 853           ZExtInst* oldZext = dyn_cast<ZExtInst>(UInst->use_begin());
 854           Value *TruncIndVar = getSignExtendedTruncVar(AR, SE, LargestType,
 855                                   L, oldZext->getType(), Rewriter, InsertPt);
 856           APInt APcopy = APInt(AndRHS->getValue());
 857           ConstantInt* newAndRHS = ConstantInt::get(APcopy.zext(newBitSize));
 858           Value *NewAnd =
 859                 BinaryOperator::CreateAnd(TruncIndVar, newAndRHS,
 860                                           UInst->getName()+".nozex", UInst);
 861           oldZext->replaceAllUsesWith(NewAnd);
 862           if (Instruction *DeadUse = dyn_cast<Instruction>(oldZext))
 863             DeadInsts.insert(DeadUse);
 864           DeadInsts.insert(UInst);
 865         }
 866         // If we have zext((i+constant)&constant), we can use the larger
 867         // variable even if the add does overflow.  This works whenever the
 868         // constant being ANDed is the same size as i, which it presumably is.
 869         // We don't need to restrict the expression being and'ed to i+const,
 870         // but we have to promote everything in it, so it's convenient.
 871         if (UInst && UInst->getOpcode()==Instruction::Add &&
 872             UInst->hasOneUse() &&
 873             isa<ConstantInt>(UInst->getOperand(1))) {
 874           uint64_t newBitSize = LargestType->getPrimitiveSizeInBits();
 875           ConstantInt* AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(UInst->getOperand(1));
 876           Instruction *UInst2 = dyn_cast<Instruction>(UInst->use_begin());
 877           if (UInst2 && UInst2->getOpcode() == Instruction::And &&
 878               UInst2->hasOneUse() &&
 879               isa<ConstantInt>(UInst2->getOperand(1)) &&
 880               isa<ZExtInst>(UInst2->use_begin())) {
 881             ZExtInst* oldZext = dyn_cast<ZExtInst>(UInst2->use_begin());
 882             Value *TruncIndVar = getSignExtendedTruncVar(AR, SE, LargestType,
 883                                     L, oldZext->getType(), Rewriter, InsertPt);
 884             ConstantInt* AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(UInst2->getOperand(1));
 885             APInt APcopy = APInt(AddRHS->getValue());
 886             ConstantInt* newAddRHS = ConstantInt::get(APcopy.zext(newBitSize));
 887             Value *NewAdd =
 888                   BinaryOperator::CreateAdd(TruncIndVar, newAddRHS,
 889                                             UInst->getName()+".nozex", UInst2);
 890             APInt APcopy2 = APInt(AndRHS->getValue());
 891             ConstantInt* newAndRHS = ConstantInt::get(APcopy2.zext(newBitSize));
 892             Value *NewAnd =
 893                   BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, newAndRHS,
 894                                             UInst->getName()+".nozex", UInst2);
 895             oldZext->replaceAllUsesWith(NewAnd);
 896             if (Instruction *DeadUse = dyn_cast<Instruction>(oldZext))
 897               DeadInsts.insert(DeadUse);
 898             DeadInsts.insert(UInst);
 899             DeadInsts.insert(UInst2);
 900           }
 901         }
 902       }
 903
 904     // Replace the old PHI Node with the inserted computation.
 905     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
 906     DeadInsts.insert(PN);
 907     IndVars.pop_back();
 908     ++NumRemoved;
 909     Changed = true;
 910   }
 911
 912   DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
 913   assert(L->isLCSSAForm());
 914   return Changed;
 915 }
 916
 917 /// Return true if it is OK to use SIToFPInst for an inducation variable
 918 /// with given inital and exit values.
 919 static bool useSIToFPInst(ConstantFP &InitV, ConstantFP &ExitV,
 920                           uint64_t intIV, uint64_t intEV) {
 921
 922   if (InitV.getValueAPF().isNegative() || ExitV.getValueAPF().isNegative())
 923     return true;
 924
 925   // If the iteration range can be handled by SIToFPInst then use it.
 926   APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(32);
 927   if (Max.getZExtValue() > static_cast<uint64_t>(abs(intEV - intIV)))
 928     return true;
 929
 930   return false;
 931 }
 932
 933 /// convertToInt - Convert APF to an integer, if possible.
 934 static bool convertToInt(const APFloat &APF, uint64_t *intVal) {
 935
 936   bool isExact = false;
 937   if (&APF.getSemantics() == &APFloat::PPCDoubleDouble)
 938     return false;
 939   if (APF.convertToInteger(intVal, 32, APF.isNegative(),
 940                            APFloat::rmTowardZero, &isExact)
 941       != APFloat::opOK)
 942     return false;
 943   if (!isExact)
 944     return false;
 945   return true;
 946
 947 }
 948
 949 /// HandleFloatingPointIV - If the loop has floating induction variable
 950 /// then insert corresponding integer induction variable if possible.
 951 /// For example,
 952 /// for(double i = 0; i < 10000; ++i)
 953 ///   bar(i)
 954 /// is converted into
 955 /// for(int i = 0; i < 10000; ++i)
 956 ///   bar((double)i);
 957 ///
 958 void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH,
 959                                    SmallPtrSet<Instruction*, 16> &DeadInsts) {
 960
 961   unsigned IncomingEdge = L->contains(PH->getIncomingBlock(0));
 962   unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
 963
 964   // Check incoming value.
 965   ConstantFP *InitValue = dyn_cast<ConstantFP>(PH->getIncomingValue(IncomingEdge));
 966   if (!InitValue) return;
 967   uint64_t newInitValue = Type::Int32Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 968   if (!convertToInt(InitValue->getValueAPF(), &newInitValue))
 969     return;
 970
 971   // Check IV increment. Reject this PH if increement operation is not
 972   // an add or increment value can not be represented by an integer.
 973   BinaryOperator *Incr =
 974     dyn_cast<BinaryOperator>(PH->getIncomingValue(BackEdge));
 975   if (!Incr) return;
 976   if (Incr->getOpcode() != Instruction::Add) return;
 977   ConstantFP *IncrValue = NULL;
 978   unsigned IncrVIndex = 1;
 979   if (Incr->getOperand(1) == PH)
 980     IncrVIndex = 0;
 981   IncrValue = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(IncrVIndex));
 982   if (!IncrValue) return;
 983   uint64_t newIncrValue = Type::Int32Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 984   if (!convertToInt(IncrValue->getValueAPF(), &newIncrValue))
 985     return;
 986
 987   // Check Incr uses. One user is PH and the other users is exit condition used
 988   // by the conditional terminator.
 989   Value::use_iterator IncrUse = Incr->use_begin();
 990   Instruction *U1 = cast<Instruction>(IncrUse++);
 991   if (IncrUse == Incr->use_end()) return;
 992   Instruction *U2 = cast<Instruction>(IncrUse++);
 993   if (IncrUse != Incr->use_end()) return;
 994
 995   // Find exit condition.
 996   FCmpInst *EC = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
 997   if (!EC)
 998     EC = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
 999   if (!EC) return;
1000
1001   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(EC->getParent()->getTerminator())) {
1002     if (!BI->isConditional()) return;
1003     if (BI->getCondition() != EC) return;
1004   }
1005
1006   // Find exit value. If exit value can not be represented as an interger then
1007   // do not handle this floating point PH.
1008   ConstantFP *EV = NULL;
1009   unsigned EVIndex = 1;
1010   if (EC->getOperand(1) == Incr)
1011     EVIndex = 0;
1012   EV = dyn_cast<ConstantFP>(EC->getOperand(EVIndex));
1013   if (!EV) return;
1014   uint64_t intEV = Type::Int32Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1015   if (!convertToInt(EV->getValueAPF(), &intEV))
1016     return;
1017
1018   // Find new predicate for integer comparison.
1019   CmpInst::Predicate NewPred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1020   switch (EC->getPredicate()) {
1021   case CmpInst::FCMP_OEQ:
1022   case CmpInst::FCMP_UEQ:
1023     NewPred = CmpInst::ICMP_EQ;
1024     break;
1025   case CmpInst::FCMP_OGT:
1026   case CmpInst::FCMP_UGT:
1027     NewPred = CmpInst::ICMP_UGT;
1028     break;
1029   case CmpInst::FCMP_OGE:
1030   case CmpInst::FCMP_UGE:
1031     NewPred = CmpInst::ICMP_UGE;
1032     break;
1033   case CmpInst::FCMP_OLT:
1034   case CmpInst::FCMP_ULT:
1035     NewPred = CmpInst::ICMP_ULT;
1036     break;
1037   case CmpInst::FCMP_OLE:
1038   case CmpInst::FCMP_ULE:
1039     NewPred = CmpInst::ICMP_ULE;
1040     break;
1041   default:
1042     break;
1043   }
1044   if (NewPred == CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) return;
1045
1046   // Insert new integer induction variable.
1047   PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Type::Int32Ty,
1048                                     PH->getName()+".int", PH);
1049   NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, newInitValue),
1050                       PH->getIncomingBlock(IncomingEdge));
1051
1052   Value *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI,
1053                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1054                                                              newIncrValue),
1055                                             Incr->getName()+".int", Incr);
1056   NewPHI->addIncoming(NewAdd, PH->getIncomingBlock(BackEdge));
1057
1058   ConstantInt *NewEV = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, intEV);
1059   Value *LHS = (EVIndex == 1 ? NewPHI->getIncomingValue(BackEdge) : NewEV);
1060   Value *RHS = (EVIndex == 1 ? NewEV : NewPHI->getIncomingValue(BackEdge));
1061   ICmpInst *NewEC = new ICmpInst(NewPred, LHS, RHS, EC->getNameStart(),
1062                                  EC->getParent()->getTerminator());
1063
1064   // Delete old, floating point, exit comparision instruction.
1065   EC->replaceAllUsesWith(NewEC);
1066   DeadInsts.insert(EC);
1067
1068   // Delete old, floating point, increment instruction.
1069   Incr->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Incr->getType()));
1070   DeadInsts.insert(Incr);
1071
1072   // Replace floating induction variable. Give SIToFPInst preference over
1073   // UIToFPInst because it is faster on platforms that are widely used.
1074   if (useSIToFPInst(*InitValue, *EV, newInitValue, intEV)) {
1075     SIToFPInst *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PH->getType(), "indvar.conv",
1076                                       PH->getParent()->getFirstNonPHI());
1077     PH->replaceAllUsesWith(Conv);
1078   } else {
1079     UIToFPInst *Conv = new UIToFPInst(NewPHI, PH->getType(), "indvar.conv",
1080                                       PH->getParent()->getFirstNonPHI());
1081     PH->replaceAllUsesWith(Conv);
1082   }
1083   DeadInsts.insert(PH);
1084 }
1085