Added target lowering hooks which LSR consults to make more intelligent
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopStrengthReduce.cpp
1 //===- LoopStrengthReduce.cpp - Strength Reduce GEPs in Loops -------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Nate Begeman and is distributed under the
6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass performs a strength reduction on array references inside loops that
11 // have as one or more of their components the loop induction variable.  This is
12 // accomplished by creating a new Value to hold the initial value of the array
13 // access for the first iteration, and then creating a new GEP instruction in
14 // the loop to increment the value by the appropriate amount.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #define DEBUG_TYPE "loop-reduce"
19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
20 #include "llvm/Constants.h"
21 #include "llvm/Instructions.h"
22 #include "llvm/Type.h"
23 #include "llvm/DerivedTypes.h"
24 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
25 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
26 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
27 #include "llvm/Support/CFG.h"
28 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
29 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
30 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
31 #include "llvm/Target/TargetData.h"
32 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
35 #include <algorithm>
36 #include <iostream>
37 #include <set>
38 using namespace llvm;
39
40 namespace {
41   Statistic<> NumReduced ("loop-reduce", "Number of GEPs strength reduced");
42   Statistic<> NumInserted("loop-reduce", "Number of PHIs inserted");
43   Statistic<> NumVariable("loop-reduce","Number of PHIs with variable strides");
44
45   /// IVStrideUse - Keep track of one use of a strided induction variable, where
46   /// the stride is stored externally.  The Offset member keeps track of the 
47   /// offset from the IV, User is the actual user of the operand, and 'Operand'
48   /// is the operand # of the User that is the use.
49   struct IVStrideUse {
50     SCEVHandle Offset;
51     Instruction *User;
52     Value *OperandValToReplace;
53
54     // isUseOfPostIncrementedValue - True if this should use the
55     // post-incremented version of this IV, not the preincremented version.
56     // This can only be set in special cases, such as the terminating setcc
57     // instruction for a loop or uses dominated by the loop.
58     bool isUseOfPostIncrementedValue;
59     
60     IVStrideUse(const SCEVHandle &Offs, Instruction *U, Value *O)
61       : Offset(Offs), User(U), OperandValToReplace(O),
62         isUseOfPostIncrementedValue(false) {}
63   };
64   
65   /// IVUsersOfOneStride - This structure keeps track of all instructions that
66   /// have an operand that is based on the trip count multiplied by some stride.
67   /// The stride for all of these users is common and kept external to this
68   /// structure.
69   struct IVUsersOfOneStride {
70     /// Users - Keep track of all of the users of this stride as well as the
71     /// initial value and the operand that uses the IV.
72     std::vector<IVStrideUse> Users;
73     
74     void addUser(const SCEVHandle &Offset,Instruction *User, Value *Operand) {
75       Users.push_back(IVStrideUse(Offset, User, Operand));
76     }
77   };
78
79
80   class LoopStrengthReduce : public FunctionPass {
81     LoopInfo *LI;
82     ETForest *EF;
83     ScalarEvolution *SE;
84     const TargetData *TD;
85     const Type *UIntPtrTy;
86     bool Changed;
87
88     /// MaxTargetAMSize - This is the maximum power-of-two scale value that the
89     /// target can handle for free with its addressing modes.
90     unsigned MaxTargetAMSize;
91
92     /// IVUsesByStride - Keep track of all uses of induction variables that we
93     /// are interested in.  The key of the map is the stride of the access.
94     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride> IVUsesByStride;
95
96     /// StrideOrder - An ordering of the keys in IVUsesByStride that is stable:
97     /// We use this to iterate over the IVUsesByStride collection without being
98     /// dependent on random ordering of pointers in the process.
99     std::vector<SCEVHandle> StrideOrder;
100
101     /// CastedValues - As we need to cast values to uintptr_t, this keeps track
102     /// of the casted version of each value.  This is accessed by
103     /// getCastedVersionOf.
104     std::map<Value*, Value*> CastedPointers;
105
106     /// DeadInsts - Keep track of instructions we may have made dead, so that
107     /// we can remove them after we are done working.
108     std::set<Instruction*> DeadInsts;
109
110     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
111     /// transformation profitability.
112     const TargetLowering *TLI;
113
114   public:
115     LoopStrengthReduce(unsigned MTAMS = 1, const TargetLowering *tli = NULL)
116       : MaxTargetAMSize(MTAMS), TLI(tli) {
117     }
118
119     virtual bool runOnFunction(Function &) {
120       LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
121       EF = &getAnalysis<ETForest>();
122       SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
123       TD = &getAnalysis<TargetData>();
124       UIntPtrTy = TD->getIntPtrType();
125       Changed = false;
126
127       for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
128         runOnLoop(*I);
129       
130       return Changed;
131     }
132
133     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
134       // We split critical edges, so we change the CFG.  However, we do update
135       // many analyses if they are around.
136       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
137       AU.addPreserved<LoopInfo>();
138       AU.addPreserved<DominatorSet>();
139       AU.addPreserved<ETForest>();
140       AU.addPreserved<ImmediateDominators>();
141       AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
142       AU.addPreserved<DominatorTree>();
143
144       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
145       AU.addRequired<LoopInfo>();
146       AU.addRequired<ETForest>();
147       AU.addRequired<TargetData>();
148       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
149     }
150     
151     /// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t.
152     ///
153     Value *getCastedVersionOf(Value *V);
154 private:
155     void runOnLoop(Loop *L);
156     bool AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
157                                std::set<Instruction*> &Processed);
158     SCEVHandle GetExpressionSCEV(Instruction *E, Loop *L);
159
160     void OptimizeIndvars(Loop *L);
161
162     void StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
163                                       IVUsersOfOneStride &Uses,
164                                       Loop *L, bool isOnlyStride);
165     void DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts);
166   };
167   RegisterOpt<LoopStrengthReduce> X("loop-reduce",
168                                     "Loop Strength Reduction");
169 }
170
171 FunctionPass *llvm::createLoopStrengthReducePass(unsigned MaxTargetAMSize,
172                                                  const TargetLowering *TLI) {
173   return new LoopStrengthReduce(MaxTargetAMSize, TLI);
174 }
175
176 /// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t.
177 ///
178 Value *LoopStrengthReduce::getCastedVersionOf(Value *V) {
179   if (V->getType() == UIntPtrTy) return V;
180   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(V))
181     return ConstantExpr::getCast(CB, UIntPtrTy);
182
183   Value *&New = CastedPointers[V];
184   if (New) return New;
185   
186   New = SCEVExpander::InsertCastOfTo(V, UIntPtrTy);
187   DeadInsts.insert(cast<Instruction>(New));
188   return New;
189 }
190
191
192 /// DeleteTriviallyDeadInstructions - If any of the instructions is the
193 /// specified set are trivially dead, delete them and see if this makes any of
194 /// their operands subsequently dead.
195 void LoopStrengthReduce::
196 DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts) {
197   while (!Insts.empty()) {
198     Instruction *I = *Insts.begin();
199     Insts.erase(Insts.begin());
200     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
201       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
202         if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
203           Insts.insert(U);
204       SE->deleteInstructionFromRecords(I);
205       I->eraseFromParent();
206       Changed = true;
207     }
208   }
209 }
210
211
212 /// GetExpressionSCEV - Compute and return the SCEV for the specified
213 /// instruction.
214 SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp, Loop *L) {
215   // Scalar Evolutions doesn't know how to compute SCEV's for GEP instructions.
216   // If this is a GEP that SE doesn't know about, compute it now and insert it.
217   // If this is not a GEP, or if we have already done this computation, just let
218   // SE figure it out.
219   GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Exp);
220   if (!GEP || SE->hasSCEV(GEP))
221     return SE->getSCEV(Exp);
222     
223   // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction, looking
224   // for uses that are determined by the trip count of L.  First, skip all
225   // operands the are not dependent on the IV.
226
227   // Build up the base expression.  Insert an LLVM cast of the pointer to
228   // uintptr_t first.
229   SCEVHandle GEPVal = SCEVUnknown::get(getCastedVersionOf(GEP->getOperand(0)));
230
231   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
232   
233   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
234     // If this is a use of a recurrence that we can analyze, and it comes before
235     // Op does in the GEP operand list, we will handle this when we process this
236     // operand.
237     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
238       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
239       unsigned Idx = cast<ConstantUInt>(GEP->getOperand(i))->getValue();
240       uint64_t Offset = SL->MemberOffsets[Idx];
241       GEPVal = SCEVAddExpr::get(GEPVal,
242                                 SCEVUnknown::getIntegerSCEV(Offset, UIntPtrTy));
243     } else {
244       Value *OpVal = getCastedVersionOf(GEP->getOperand(i));
245       SCEVHandle Idx = SE->getSCEV(OpVal);
246
247       uint64_t TypeSize = TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType());
248       if (TypeSize != 1)
249         Idx = SCEVMulExpr::get(Idx,
250                                SCEVConstant::get(ConstantUInt::get(UIntPtrTy,
251                                                                    TypeSize)));
252       GEPVal = SCEVAddExpr::get(GEPVal, Idx);
253     }
254   }
255
256   SE->setSCEV(GEP, GEPVal);
257   return GEPVal;
258 }
259
260 /// getSCEVStartAndStride - Compute the start and stride of this expression,
261 /// returning false if the expression is not a start/stride pair, or true if it
262 /// is.  The stride must be a loop invariant expression, but the start may be
263 /// a mix of loop invariant and loop variant expressions.
264 static bool getSCEVStartAndStride(const SCEVHandle &SH, Loop *L,
265                                   SCEVHandle &Start, SCEVHandle &Stride) {
266   SCEVHandle TheAddRec = Start;   // Initialize to zero.
267
268   // If the outer level is an AddExpr, the operands are all start values except
269   // for a nested AddRecExpr.
270   if (SCEVAddExpr *AE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(SH)) {
271     for (unsigned i = 0, e = AE->getNumOperands(); i != e; ++i)
272       if (SCEVAddRecExpr *AddRec =
273              dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(AE->getOperand(i))) {
274         if (AddRec->getLoop() == L)
275           TheAddRec = SCEVAddExpr::get(AddRec, TheAddRec);
276         else
277           return false;  // Nested IV of some sort?
278       } else {
279         Start = SCEVAddExpr::get(Start, AE->getOperand(i));
280       }
281         
282   } else if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SH)) {
283     TheAddRec = SH;
284   } else {
285     return false;  // not analyzable.
286   }
287   
288   SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(TheAddRec);
289   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L) return false;
290   
291   // FIXME: Generalize to non-affine IV's.
292   if (!AddRec->isAffine()) return false;
293
294   Start = SCEVAddExpr::get(Start, AddRec->getOperand(0));
295   
296   if (!isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1)))
297     DEBUG(std::cerr << "[" << L->getHeader()->getName()
298                     << "] Variable stride: " << *AddRec << "\n");
299
300   Stride = AddRec->getOperand(1);
301   // Check that all constant strides are the unsigned type, we don't want to
302   // have two IV's one of signed stride 4 and one of unsigned stride 4 to not be
303   // merged.
304   assert((!isa<SCEVConstant>(Stride) || Stride->getType()->isUnsigned()) &&
305          "Constants should be canonicalized to unsigned!");
306
307   return true;
308 }
309
310 /// IVUseShouldUsePostIncValue - We have discovered a "User" of an IV expression
311 /// and now we need to decide whether the user should use the preinc or post-inc
312 /// value.  If this user should use the post-inc version of the IV, return true.
313 ///
314 /// Choosing wrong here can break dominance properties (if we choose to use the
315 /// post-inc value when we cannot) or it can end up adding extra live-ranges to
316 /// the loop, resulting in reg-reg copies (if we use the pre-inc value when we
317 /// should use the post-inc value).
318 static bool IVUseShouldUsePostIncValue(Instruction *User, Instruction *IV,
319                                        Loop *L, ETForest *EF, Pass *P) {
320   // If the user is in the loop, use the preinc value.
321   if (L->contains(User->getParent())) return false;
322   
323   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
324   
325   // Ok, the user is outside of the loop.  If it is dominated by the latch
326   // block, use the post-inc value.
327   if (EF->dominates(LatchBlock, User->getParent()))
328     return true;
329
330   // There is one case we have to be careful of: PHI nodes.  These little guys
331   // can live in blocks that do not dominate the latch block, but (since their
332   // uses occur in the predecessor block, not the block the PHI lives in) should
333   // still use the post-inc value.  Check for this case now.
334   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User);
335   if (!PN) return false;  // not a phi, not dominated by latch block.
336   
337   // Look at all of the uses of IV by the PHI node.  If any use corresponds to
338   // a block that is not dominated by the latch block, give up and use the
339   // preincremented value.
340   unsigned NumUses = 0;
341   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
342     if (PN->getIncomingValue(i) == IV) {
343       ++NumUses;
344       if (!EF->dominates(LatchBlock, PN->getIncomingBlock(i)))
345         return false;
346     }
347
348   // Okay, all uses of IV by PN are in predecessor blocks that really are
349   // dominated by the latch block.  Split the critical edges and use the
350   // post-incremented value.
351   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
352     if (PN->getIncomingValue(i) == IV) {
353       SplitCriticalEdge(PN->getIncomingBlock(i), PN->getParent(), P);
354       if (--NumUses == 0) break;
355     }
356   
357   return true;
358 }
359
360   
361
362 /// AddUsersIfInteresting - Inspect the specified instruction.  If it is a
363 /// reducible SCEV, recursively add its users to the IVUsesByStride set and
364 /// return true.  Otherwise, return false.
365 bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
366                                             std::set<Instruction*> &Processed) {
367   if (!I->getType()->isInteger() && !isa<PointerType>(I->getType()))
368       return false;   // Void and FP expressions cannot be reduced.
369   if (!Processed.insert(I).second)
370     return true;    // Instruction already handled.
371   
372   // Get the symbolic expression for this instruction.
373   SCEVHandle ISE = GetExpressionSCEV(I, L);
374   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ISE)) return false;
375   
376   // Get the start and stride for this expression.
377   SCEVHandle Start = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, ISE->getType());
378   SCEVHandle Stride = Start;
379   if (!getSCEVStartAndStride(ISE, L, Start, Stride))
380     return false;  // Non-reducible symbolic expression, bail out.
381   
382   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;++UI){
383     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
384
385     // Do not infinitely recurse on PHI nodes.
386     if (isa<PHINode>(User) && Processed.count(User))
387       continue;
388
389     // If this is an instruction defined in a nested loop, or outside this loop,
390     // don't recurse into it.
391     bool AddUserToIVUsers = false;
392     if (LI->getLoopFor(User->getParent()) != L) {
393       DEBUG(std::cerr << "FOUND USER in other loop: " << *User
394             << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n");
395       AddUserToIVUsers = true;
396     } else if (!AddUsersIfInteresting(User, L, Processed)) {
397       DEBUG(std::cerr << "FOUND USER: " << *User
398             << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n");
399       AddUserToIVUsers = true;
400     }
401
402     if (AddUserToIVUsers) {
403       IVUsersOfOneStride &StrideUses = IVUsesByStride[Stride];
404       if (StrideUses.Users.empty())     // First occurance of this stride?
405         StrideOrder.push_back(Stride);
406       
407       // Okay, we found a user that we cannot reduce.  Analyze the instruction
408       // and decide what to do with it.  If we are a use inside of the loop, use
409       // the value before incrementation, otherwise use it after incrementation.
410       if (IVUseShouldUsePostIncValue(User, I, L, EF, this)) {
411         // The value used will be incremented by the stride more than we are
412         // expecting, so subtract this off.
413         SCEVHandle NewStart = SCEV::getMinusSCEV(Start, Stride);
414         StrideUses.addUser(NewStart, User, I);
415         StrideUses.Users.back().isUseOfPostIncrementedValue = true;
416         DEBUG(std::cerr << "   USING POSTINC SCEV, START=" << *NewStart<< "\n");
417       } else {        
418         StrideUses.addUser(Start, User, I);
419       }
420     }
421   }
422   return true;
423 }
424
425 namespace {
426   /// BasedUser - For a particular base value, keep information about how we've
427   /// partitioned the expression so far.
428   struct BasedUser {
429     /// Base - The Base value for the PHI node that needs to be inserted for
430     /// this use.  As the use is processed, information gets moved from this
431     /// field to the Imm field (below).  BasedUser values are sorted by this
432     /// field.
433     SCEVHandle Base;
434     
435     /// Inst - The instruction using the induction variable.
436     Instruction *Inst;
437
438     /// OperandValToReplace - The operand value of Inst to replace with the
439     /// EmittedBase.
440     Value *OperandValToReplace;
441
442     /// Imm - The immediate value that should be added to the base immediately
443     /// before Inst, because it will be folded into the imm field of the
444     /// instruction.
445     SCEVHandle Imm;
446
447     /// EmittedBase - The actual value* to use for the base value of this
448     /// operation.  This is null if we should just use zero so far.
449     Value *EmittedBase;
450
451     // isUseOfPostIncrementedValue - True if this should use the
452     // post-incremented version of this IV, not the preincremented version.
453     // This can only be set in special cases, such as the terminating setcc
454     // instruction for a loop and uses outside the loop that are dominated by
455     // the loop.
456     bool isUseOfPostIncrementedValue;
457     
458     BasedUser(IVStrideUse &IVSU)
459       : Base(IVSU.Offset), Inst(IVSU.User), 
460         OperandValToReplace(IVSU.OperandValToReplace), 
461         Imm(SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Base->getType())), EmittedBase(0),
462         isUseOfPostIncrementedValue(IVSU.isUseOfPostIncrementedValue) {}
463
464     // Once we rewrite the code to insert the new IVs we want, update the
465     // operands of Inst to use the new expression 'NewBase', with 'Imm' added
466     // to it.
467     void RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
468                                         SCEVExpander &Rewriter, Loop *L,
469                                         Pass *P);
470     
471     Value *InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase, 
472                                        SCEVExpander &Rewriter,
473                                        Instruction *IP, Loop *L);
474     void dump() const;
475   };
476 }
477
478 void BasedUser::dump() const {
479   std::cerr << " Base=" << *Base;
480   std::cerr << " Imm=" << *Imm;
481   if (EmittedBase)
482     std::cerr << "  EB=" << *EmittedBase;
483
484   std::cerr << "   Inst: " << *Inst;
485 }
486
487 Value *BasedUser::InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase, 
488                                               SCEVExpander &Rewriter,
489                                               Instruction *IP, Loop *L) {
490   // Figure out where we *really* want to insert this code.  In particular, if
491   // the user is inside of a loop that is nested inside of L, we really don't
492   // want to insert this expression before the user, we'd rather pull it out as
493   // many loops as possible.
494   LoopInfo &LI = Rewriter.getLoopInfo();
495   Instruction *BaseInsertPt = IP;
496   
497   // Figure out the most-nested loop that IP is in.
498   Loop *InsertLoop = LI.getLoopFor(IP->getParent());
499   
500   // If InsertLoop is not L, and InsertLoop is nested inside of L, figure out
501   // the preheader of the outer-most loop where NewBase is not loop invariant.
502   while (InsertLoop && NewBase->isLoopInvariant(InsertLoop)) {
503     BaseInsertPt = InsertLoop->getLoopPreheader()->getTerminator();
504     InsertLoop = InsertLoop->getParentLoop();
505   }
506   
507   // If there is no immediate value, skip the next part.
508   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Imm))
509     if (SC->getValue()->isNullValue())
510       return Rewriter.expandCodeFor(NewBase, BaseInsertPt,
511                                     OperandValToReplace->getType());
512
513   Value *Base = Rewriter.expandCodeFor(NewBase, BaseInsertPt);
514   
515   // Always emit the immediate (if non-zero) into the same block as the user.
516   SCEVHandle NewValSCEV = SCEVAddExpr::get(SCEVUnknown::get(Base), Imm);
517   return Rewriter.expandCodeFor(NewValSCEV, IP,
518                                 OperandValToReplace->getType());
519 }
520
521
522 // Once we rewrite the code to insert the new IVs we want, update the
523 // operands of Inst to use the new expression 'NewBase', with 'Imm' added
524 // to it.
525 void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
526                                                SCEVExpander &Rewriter,
527                                                Loop *L, Pass *P) {
528   if (!isa<PHINode>(Inst)) {
529     Value *NewVal = InsertCodeForBaseAtPosition(NewBase, Rewriter, Inst, L);
530     // Replace the use of the operand Value with the new Phi we just created.
531     Inst->replaceUsesOfWith(OperandValToReplace, NewVal);
532     DEBUG(std::cerr << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst);
533     return;
534   }
535   
536   // PHI nodes are more complex.  We have to insert one copy of the NewBase+Imm
537   // expression into each operand block that uses it.  Note that PHI nodes can
538   // have multiple entries for the same predecessor.  We use a map to make sure
539   // that a PHI node only has a single Value* for each predecessor (which also
540   // prevents us from inserting duplicate code in some blocks).
541   std::map<BasicBlock*, Value*> InsertedCode;
542   PHINode *PN = cast<PHINode>(Inst);
543   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
544     if (PN->getIncomingValue(i) == OperandValToReplace) {
545       // If this is a critical edge, split the edge so that we do not insert the
546       // code on all predecessor/successor paths.  We do this unless this is the
547       // canonical backedge for this loop, as this can make some inserted code
548       // be in an illegal position.
549       BasicBlock *PHIPred = PN->getIncomingBlock(i);
550       if (e != 1 && PHIPred->getTerminator()->getNumSuccessors() > 1 &&
551           (PN->getParent() != L->getHeader() || !L->contains(PHIPred))) {
552         
553         // First step, split the critical edge.
554         SplitCriticalEdge(PHIPred, PN->getParent(), P);
555             
556         // Next step: move the basic block.  In particular, if the PHI node
557         // is outside of the loop, and PredTI is in the loop, we want to
558         // move the block to be immediately before the PHI block, not
559         // immediately after PredTI.
560         if (L->contains(PHIPred) && !L->contains(PN->getParent())) {
561           BasicBlock *NewBB = PN->getIncomingBlock(i);
562           NewBB->moveBefore(PN->getParent());
563         }
564       }
565
566       Value *&Code = InsertedCode[PN->getIncomingBlock(i)];
567       if (!Code) {
568         // Insert the code into the end of the predecessor block.
569         Instruction *InsertPt = PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
570         Code = InsertCodeForBaseAtPosition(NewBase, Rewriter, InsertPt, L);
571       }
572       
573       // Replace the use of the operand Value with the new Phi we just created.
574       PN->setIncomingValue(i, Code);
575       Rewriter.clear();
576     }
577   }
578   DEBUG(std::cerr << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst);
579 }
580
581
582 /// isTargetConstant - Return true if the following can be referenced by the
583 /// immediate field of a target instruction.
584 static bool isTargetConstant(const SCEVHandle &V, const TargetLowering *TLI) {
585   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
586     int64_t V = SC->getValue()->getSExtValue();
587     if (TLI)
588       return TLI->isLegalAddressImmediate(V);
589     else
590       // Defaults to PPC. PPC allows a sign-extended 16-bit immediate field.
591       return (V > -(1 << 16) && V < (1 << 16)-1);
592   }
593
594   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V))
595     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(SU->getValue()))
596       if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
597         Constant *Op0 = CE->getOperand(0);
598         if (isa<GlobalValue>(Op0) &&
599             TLI &&
600             TLI->isLegalAddressImmediate(cast<GlobalValue>(Op0)))
601           return true;
602       }
603   return false;
604 }
605
606 /// MoveLoopVariantsToImediateField - Move any subexpressions from Val that are
607 /// loop varying to the Imm operand.
608 static void MoveLoopVariantsToImediateField(SCEVHandle &Val, SCEVHandle &Imm,
609                                             Loop *L) {
610   if (Val->isLoopInvariant(L)) return;  // Nothing to do.
611   
612   if (SCEVAddExpr *SAE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Val)) {
613     std::vector<SCEVHandle> NewOps;
614     NewOps.reserve(SAE->getNumOperands());
615     
616     for (unsigned i = 0; i != SAE->getNumOperands(); ++i)
617       if (!SAE->getOperand(i)->isLoopInvariant(L)) {
618         // If this is a loop-variant expression, it must stay in the immediate
619         // field of the expression.
620         Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, SAE->getOperand(i));
621       } else {
622         NewOps.push_back(SAE->getOperand(i));
623       }
624
625     if (NewOps.empty())
626       Val = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
627     else
628       Val = SCEVAddExpr::get(NewOps);
629   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Val)) {
630     // Try to pull immediates out of the start value of nested addrec's.
631     SCEVHandle Start = SARE->getStart();
632     MoveLoopVariantsToImediateField(Start, Imm, L);
633     
634     std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
635     Ops[0] = Start;
636     Val = SCEVAddRecExpr::get(Ops, SARE->getLoop());
637   } else {
638     // Otherwise, all of Val is variant, move the whole thing over.
639     Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, Val);
640     Val = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
641   }
642 }
643
644
645 /// MoveImmediateValues - Look at Val, and pull out any additions of constants
646 /// that can fit into the immediate field of instructions in the target.
647 /// Accumulate these immediate values into the Imm value.
648 static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
649                                 SCEVHandle &Val, SCEVHandle &Imm,
650                                 bool isAddress, Loop *L) {
651   if (SCEVAddExpr *SAE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Val)) {
652     std::vector<SCEVHandle> NewOps;
653     NewOps.reserve(SAE->getNumOperands());
654     
655     for (unsigned i = 0; i != SAE->getNumOperands(); ++i) {
656       SCEVHandle NewOp = SAE->getOperand(i);
657       MoveImmediateValues(TLI, NewOp, Imm, isAddress, L);
658       
659       if (!NewOp->isLoopInvariant(L)) {
660         // If this is a loop-variant expression, it must stay in the immediate
661         // field of the expression.
662         Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, NewOp);
663       } else {
664         NewOps.push_back(NewOp);
665       }
666     }
667
668     if (NewOps.empty())
669       Val = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
670     else
671       Val = SCEVAddExpr::get(NewOps);
672     return;
673   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Val)) {
674     // Try to pull immediates out of the start value of nested addrec's.
675     SCEVHandle Start = SARE->getStart();
676     MoveImmediateValues(TLI, Start, Imm, isAddress, L);
677     
678     if (Start != SARE->getStart()) {
679       std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
680       Ops[0] = Start;
681       Val = SCEVAddRecExpr::get(Ops, SARE->getLoop());
682     }
683     return;
684   } else if (SCEVMulExpr *SME = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Val)) {
685     // Transform "8 * (4 + v)" -> "32 + 8*V" if "32" fits in the immed field.
686     if (isAddress && isTargetConstant(SME->getOperand(0), TLI) &&
687         SME->getNumOperands() == 2 && SME->isLoopInvariant(L)) {
688
689       SCEVHandle SubImm = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
690       SCEVHandle NewOp = SME->getOperand(1);
691       MoveImmediateValues(TLI, NewOp, SubImm, isAddress, L);
692       
693       // If we extracted something out of the subexpressions, see if we can 
694       // simplify this!
695       if (NewOp != SME->getOperand(1)) {
696         // Scale SubImm up by "8".  If the result is a target constant, we are
697         // good.
698         SubImm = SCEVMulExpr::get(SubImm, SME->getOperand(0));
699         if (isTargetConstant(SubImm, TLI)) {
700           // Accumulate the immediate.
701           Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, SubImm);
702           
703           // Update what is left of 'Val'.
704           Val = SCEVMulExpr::get(SME->getOperand(0), NewOp);
705           return;
706         }
707       }
708     }
709   }
710
711   // Loop-variant expressions must stay in the immediate field of the
712   // expression.
713   if ((isAddress && isTargetConstant(Val, TLI)) ||
714       !Val->isLoopInvariant(L)) {
715     Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, Val);
716     Val = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
717     return;
718   }
719
720   // Otherwise, no immediates to move.
721 }
722
723
724 /// IncrementAddExprUses - Decompose the specified expression into its added
725 /// subexpressions, and increment SubExpressionUseCounts for each of these
726 /// decomposed parts.
727 static void SeparateSubExprs(std::vector<SCEVHandle> &SubExprs,
728                              SCEVHandle Expr) {
729   if (SCEVAddExpr *AE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Expr)) {
730     for (unsigned j = 0, e = AE->getNumOperands(); j != e; ++j)
731       SeparateSubExprs(SubExprs, AE->getOperand(j));
732   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Expr)) {
733     SCEVHandle Zero = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Expr->getType());
734     if (SARE->getOperand(0) == Zero) {
735       SubExprs.push_back(Expr);
736     } else {
737       // Compute the addrec with zero as its base.
738       std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
739       Ops[0] = Zero;   // Start with zero base.
740       SubExprs.push_back(SCEVAddRecExpr::get(Ops, SARE->getLoop()));
741       
742
743       SeparateSubExprs(SubExprs, SARE->getOperand(0));
744     }
745   } else if (!isa<SCEVConstant>(Expr) ||
746              !cast<SCEVConstant>(Expr)->getValue()->isNullValue()) {
747     // Do not add zero.
748     SubExprs.push_back(Expr);
749   }
750 }
751
752
753 /// RemoveCommonExpressionsFromUseBases - Look through all of the uses in Bases,
754 /// removing any common subexpressions from it.  Anything truly common is
755 /// removed, accumulated, and returned.  This looks for things like (a+b+c) and
756 /// (a+c+d) -> (a+c).  The common expression is *removed* from the Bases.
757 static SCEVHandle 
758 RemoveCommonExpressionsFromUseBases(std::vector<BasedUser> &Uses) {
759   unsigned NumUses = Uses.size();
760
761   // Only one use?  Use its base, regardless of what it is!
762   SCEVHandle Zero = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Uses[0].Base->getType());
763   SCEVHandle Result = Zero;
764   if (NumUses == 1) {
765     std::swap(Result, Uses[0].Base);
766     return Result;
767   }
768
769   // To find common subexpressions, count how many of Uses use each expression.
770   // If any subexpressions are used Uses.size() times, they are common.
771   std::map<SCEVHandle, unsigned> SubExpressionUseCounts;
772   
773   // UniqueSubExprs - Keep track of all of the subexpressions we see in the
774   // order we see them.
775   std::vector<SCEVHandle> UniqueSubExprs;
776
777   std::vector<SCEVHandle> SubExprs;
778   for (unsigned i = 0; i != NumUses; ++i) {
779     // If the base is zero (which is common), return zero now, there are no
780     // CSEs we can find.
781     if (Uses[i].Base == Zero) return Zero;
782
783     // Split the expression into subexprs.
784     SeparateSubExprs(SubExprs, Uses[i].Base);
785     // Add one to SubExpressionUseCounts for each subexpr present.
786     for (unsigned j = 0, e = SubExprs.size(); j != e; ++j)
787       if (++SubExpressionUseCounts[SubExprs[j]] == 1)
788         UniqueSubExprs.push_back(SubExprs[j]);
789     SubExprs.clear();
790   }
791
792   // Now that we know how many times each is used, build Result.  Iterate over
793   // UniqueSubexprs so that we have a stable ordering.
794   for (unsigned i = 0, e = UniqueSubExprs.size(); i != e; ++i) {
795     std::map<SCEVHandle, unsigned>::iterator I = 
796        SubExpressionUseCounts.find(UniqueSubExprs[i]);
797     assert(I != SubExpressionUseCounts.end() && "Entry not found?");
798     if (I->second == NumUses) {  // Found CSE!
799       Result = SCEVAddExpr::get(Result, I->first);
800     } else {
801       // Remove non-cse's from SubExpressionUseCounts.
802       SubExpressionUseCounts.erase(I);
803     }
804   }
805   
806   // If we found no CSE's, return now.
807   if (Result == Zero) return Result;
808   
809   // Otherwise, remove all of the CSE's we found from each of the base values.
810   for (unsigned i = 0; i != NumUses; ++i) {
811     // Split the expression into subexprs.
812     SeparateSubExprs(SubExprs, Uses[i].Base);
813
814     // Remove any common subexpressions.
815     for (unsigned j = 0, e = SubExprs.size(); j != e; ++j)
816       if (SubExpressionUseCounts.count(SubExprs[j])) {
817         SubExprs.erase(SubExprs.begin()+j);
818         --j; --e;
819       }
820     
821     // Finally, the non-shared expressions together.
822     if (SubExprs.empty())
823       Uses[i].Base = Zero;
824     else
825       Uses[i].Base = SCEVAddExpr::get(SubExprs);
826     SubExprs.clear();
827   }
828  
829   return Result;
830 }
831
832
833 /// StrengthReduceStridedIVUsers - Strength reduce all of the users of a single
834 /// stride of IV.  All of the users may have different starting values, and this
835 /// may not be the only stride (we know it is if isOnlyStride is true).
836 void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
837                                                       IVUsersOfOneStride &Uses,
838                                                       Loop *L,
839                                                       bool isOnlyStride) {
840   // Transform our list of users and offsets to a bit more complex table.  In
841   // this new vector, each 'BasedUser' contains 'Base' the base of the
842   // strided accessas well as the old information from Uses.  We progressively
843   // move information from the Base field to the Imm field, until we eventually
844   // have the full access expression to rewrite the use.
845   std::vector<BasedUser> UsersToProcess;
846   UsersToProcess.reserve(Uses.Users.size());
847   for (unsigned i = 0, e = Uses.Users.size(); i != e; ++i) {
848     UsersToProcess.push_back(Uses.Users[i]);
849     
850     // Move any loop invariant operands from the offset field to the immediate
851     // field of the use, so that we don't try to use something before it is
852     // computed.
853     MoveLoopVariantsToImediateField(UsersToProcess.back().Base,
854                                     UsersToProcess.back().Imm, L);
855     assert(UsersToProcess.back().Base->isLoopInvariant(L) &&
856            "Base value is not loop invariant!");
857   }
858   
859   // We now have a whole bunch of uses of like-strided induction variables, but
860   // they might all have different bases.  We want to emit one PHI node for this
861   // stride which we fold as many common expressions (between the IVs) into as
862   // possible.  Start by identifying the common expressions in the base values 
863   // for the strides (e.g. if we have "A+C+B" and "A+B+D" as our bases, find
864   // "A+B"), emit it to the preheader, then remove the expression from the
865   // UsersToProcess base values.
866   SCEVHandle CommonExprs = RemoveCommonExpressionsFromUseBases(UsersToProcess);
867   
868   // Next, figure out what we can represent in the immediate fields of
869   // instructions.  If we can represent anything there, move it to the imm
870   // fields of the BasedUsers.  We do this so that it increases the commonality
871   // of the remaining uses.
872   for (unsigned i = 0, e = UsersToProcess.size(); i != e; ++i) {
873     // If the user is not in the current loop, this means it is using the exit
874     // value of the IV.  Do not put anything in the base, make sure it's all in
875     // the immediate field to allow as much factoring as possible.
876     if (!L->contains(UsersToProcess[i].Inst->getParent())) {
877       UsersToProcess[i].Imm = SCEVAddExpr::get(UsersToProcess[i].Imm,
878                                                UsersToProcess[i].Base);
879       UsersToProcess[i].Base = 
880         SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, UsersToProcess[i].Base->getType());
881     } else {
882       
883       // Addressing modes can be folded into loads and stores.  Be careful that
884       // the store is through the expression, not of the expression though.
885       bool isAddress = isa<LoadInst>(UsersToProcess[i].Inst);
886       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UsersToProcess[i].Inst))
887         if (SI->getOperand(1) == UsersToProcess[i].OperandValToReplace)
888           isAddress = true;
889       
890       MoveImmediateValues(TLI, UsersToProcess[i].Base, UsersToProcess[i].Imm,
891                           isAddress, L);
892     }
893   }
894  
895   // Now that we know what we need to do, insert the PHI node itself.
896   //
897   DEBUG(std::cerr << "INSERTING IV of STRIDE " << *Stride << " and BASE "
898         << *CommonExprs << " :\n");
899     
900   SCEVExpander Rewriter(*SE, *LI);
901   SCEVExpander PreheaderRewriter(*SE, *LI);
902   
903   BasicBlock  *Preheader = L->getLoopPreheader();
904   Instruction *PreInsertPt = Preheader->getTerminator();
905   Instruction *PhiInsertBefore = L->getHeader()->begin();
906   
907   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
908   
909   // Create a new Phi for this base, and stick it in the loop header.
910   const Type *ReplacedTy = CommonExprs->getType();
911   PHINode *NewPHI = new PHINode(ReplacedTy, "iv.", PhiInsertBefore);
912   ++NumInserted;
913   
914   // Insert the stride into the preheader.
915   Value *StrideV = PreheaderRewriter.expandCodeFor(Stride, PreInsertPt,
916                                                    ReplacedTy);
917   if (!isa<ConstantInt>(StrideV)) ++NumVariable;
918
919
920   // Emit the initial base value into the loop preheader, and add it to the
921   // Phi node.
922   Value *PHIBaseV = PreheaderRewriter.expandCodeFor(CommonExprs, PreInsertPt,
923                                                     ReplacedTy);
924   NewPHI->addIncoming(PHIBaseV, Preheader);
925   
926   // Emit the increment of the base value before the terminator of the loop
927   // latch block, and add it to the Phi node.
928   SCEVHandle IncExp = SCEVAddExpr::get(SCEVUnknown::get(NewPHI),
929                                        SCEVUnknown::get(StrideV));
930   
931   Value *IncV = Rewriter.expandCodeFor(IncExp, LatchBlock->getTerminator(),
932                                        ReplacedTy);
933   IncV->setName(NewPHI->getName()+".inc");
934   NewPHI->addIncoming(IncV, LatchBlock);
935
936   // Sort by the base value, so that all IVs with identical bases are next to
937   // each other.
938   while (!UsersToProcess.empty()) {
939     SCEVHandle Base = UsersToProcess.back().Base;
940
941     DEBUG(std::cerr << "  INSERTING code for BASE = " << *Base << ":\n");
942    
943     // Emit the code for Base into the preheader.
944     Value *BaseV = PreheaderRewriter.expandCodeFor(Base, PreInsertPt,
945                                                    ReplacedTy);
946     
947     // If BaseV is a constant other than 0, make sure that it gets inserted into
948     // the preheader, instead of being forward substituted into the uses.  We do
949     // this by forcing a noop cast to be inserted into the preheader in this
950     // case.
951     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(BaseV))
952       if (!C->isNullValue() && !isTargetConstant(Base, TLI)) {
953         // We want this constant emitted into the preheader!
954         BaseV = new CastInst(BaseV, BaseV->getType(), "preheaderinsert",
955                              PreInsertPt);       
956       }
957     
958     // Emit the code to add the immediate offset to the Phi value, just before
959     // the instructions that we identified as using this stride and base.
960     unsigned ScanPos = 0;
961     do {
962       BasedUser &User = UsersToProcess.back();
963
964       // If this instruction wants to use the post-incremented value, move it
965       // after the post-inc and use its value instead of the PHI.
966       Value *RewriteOp = NewPHI;
967       if (User.isUseOfPostIncrementedValue) {
968         RewriteOp = IncV;
969
970         // If this user is in the loop, make sure it is the last thing in the
971         // loop to ensure it is dominated by the increment.
972         if (L->contains(User.Inst->getParent()))
973           User.Inst->moveBefore(LatchBlock->getTerminator());
974       }
975       SCEVHandle RewriteExpr = SCEVUnknown::get(RewriteOp);
976
977       // Clear the SCEVExpander's expression map so that we are guaranteed
978       // to have the code emitted where we expect it.
979       Rewriter.clear();
980      
981       // Now that we know what we need to do, insert code before User for the
982       // immediate and any loop-variant expressions.
983       if (!isa<ConstantInt>(BaseV) || !cast<ConstantInt>(BaseV)->isNullValue())
984         // Add BaseV to the PHI value if needed.
985         RewriteExpr = SCEVAddExpr::get(RewriteExpr, SCEVUnknown::get(BaseV));
986       
987       User.RewriteInstructionToUseNewBase(RewriteExpr, Rewriter, L, this);
988
989       // Mark old value we replaced as possibly dead, so that it is elminated
990       // if we just replaced the last use of that value.
991       DeadInsts.insert(cast<Instruction>(User.OperandValToReplace));
992
993       UsersToProcess.pop_back();
994       ++NumReduced;
995
996       // If there are any more users to process with the same base, move one of
997       // them to the end of the list so that we will process it.
998       if (!UsersToProcess.empty()) {
999         for (unsigned e = UsersToProcess.size(); ScanPos != e; ++ScanPos)
1000           if (UsersToProcess[ScanPos].Base == Base) {
1001             std::swap(UsersToProcess[ScanPos], UsersToProcess.back());
1002             break;
1003           }
1004       }
1005     } while (!UsersToProcess.empty() && UsersToProcess.back().Base == Base);
1006     // TODO: Next, find out which base index is the most common, pull it out.
1007   }
1008
1009   // IMPORTANT TODO: Figure out how to partition the IV's with this stride, but
1010   // different starting values, into different PHIs.
1011 }
1012
1013 // OptimizeIndvars - Now that IVUsesByStride is set up with all of the indvar
1014 // uses in the loop, look to see if we can eliminate some, in favor of using
1015 // common indvars for the different uses.
1016 void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
1017   // TODO: implement optzns here.
1018
1019
1020
1021
1022   // Finally, get the terminating condition for the loop if possible.  If we
1023   // can, we want to change it to use a post-incremented version of its
1024   // induction variable, to allow coallescing the live ranges for the IV into
1025   // one register value.
1026   PHINode *SomePHI = cast<PHINode>(L->getHeader()->begin());
1027   BasicBlock  *Preheader = L->getLoopPreheader();
1028   BasicBlock *LatchBlock =
1029    SomePHI->getIncomingBlock(SomePHI->getIncomingBlock(0) == Preheader);
1030   BranchInst *TermBr = dyn_cast<BranchInst>(LatchBlock->getTerminator());
1031   if (!TermBr || TermBr->isUnconditional() ||
1032       !isa<SetCondInst>(TermBr->getCondition()))
1033     return;
1034   SetCondInst *Cond = cast<SetCondInst>(TermBr->getCondition());
1035
1036   // Search IVUsesByStride to find Cond's IVUse if there is one.
1037   IVStrideUse *CondUse = 0;
1038   const SCEVHandle *CondStride = 0;
1039
1040   for (unsigned Stride = 0, e = StrideOrder.size(); Stride != e && !CondUse;
1041        ++Stride) {
1042     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
1043       IVUsesByStride.find(StrideOrder[Stride]);
1044     assert(SI != IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
1045     
1046     for (std::vector<IVStrideUse>::iterator UI = SI->second.Users.begin(),
1047            E = SI->second.Users.end(); UI != E; ++UI)
1048       if (UI->User == Cond) {
1049         CondUse = &*UI;
1050         CondStride = &SI->first;
1051         // NOTE: we could handle setcc instructions with multiple uses here, but
1052         // InstCombine does it as well for simple uses, it's not clear that it
1053         // occurs enough in real life to handle.
1054         break;
1055       }
1056   }
1057   if (!CondUse) return;  // setcc doesn't use the IV.
1058
1059   // setcc stride is complex, don't mess with users.
1060   // FIXME: Evaluate whether this is a good idea or not.
1061   if (!isa<SCEVConstant>(*CondStride)) return;
1062
1063   // It's possible for the setcc instruction to be anywhere in the loop, and
1064   // possible for it to have multiple users.  If it is not immediately before
1065   // the latch block branch, move it.
1066   if (&*++BasicBlock::iterator(Cond) != (Instruction*)TermBr) {
1067     if (Cond->hasOneUse()) {   // Condition has a single use, just move it.
1068       Cond->moveBefore(TermBr);
1069     } else {
1070       // Otherwise, clone the terminating condition and insert into the loopend.
1071       Cond = cast<SetCondInst>(Cond->clone());
1072       Cond->setName(L->getHeader()->getName() + ".termcond");
1073       LatchBlock->getInstList().insert(TermBr, Cond);
1074       
1075       // Clone the IVUse, as the old use still exists!
1076       IVUsesByStride[*CondStride].addUser(CondUse->Offset, Cond,
1077                                          CondUse->OperandValToReplace);
1078       CondUse = &IVUsesByStride[*CondStride].Users.back();
1079     }
1080   }
1081
1082   // If we get to here, we know that we can transform the setcc instruction to
1083   // use the post-incremented version of the IV, allowing us to coallesce the
1084   // live ranges for the IV correctly.
1085   CondUse->Offset = SCEV::getMinusSCEV(CondUse->Offset, *CondStride);
1086   CondUse->isUseOfPostIncrementedValue = true;
1087 }
1088
1089 void LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L) {
1090   // First step, transform all loops nesting inside of this loop.
1091   for (LoopInfo::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
1092     runOnLoop(*I);
1093
1094   // Next, find all uses of induction variables in this loop, and catagorize
1095   // them by stride.  Start by finding all of the PHI nodes in the header for
1096   // this loop.  If they are induction variables, inspect their uses.
1097   std::set<Instruction*> Processed;   // Don't reprocess instructions.
1098   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
1099     AddUsersIfInteresting(I, L, Processed);
1100
1101   // If we have nothing to do, return.
1102   if (IVUsesByStride.empty()) return;
1103
1104   // Optimize induction variables.  Some indvar uses can be transformed to use
1105   // strides that will be needed for other purposes.  A common example of this
1106   // is the exit test for the loop, which can often be rewritten to use the
1107   // computation of some other indvar to decide when to terminate the loop.
1108   OptimizeIndvars(L);
1109
1110
1111   // FIXME: We can widen subreg IV's here for RISC targets.  e.g. instead of
1112   // doing computation in byte values, promote to 32-bit values if safe.
1113
1114   // FIXME: Attempt to reuse values across multiple IV's.  In particular, we
1115   // could have something like "for(i) { foo(i*8); bar(i*16) }", which should be
1116   // codegened as "for (j = 0;; j+=8) { foo(j); bar(j+j); }" on X86/PPC.  Need
1117   // to be careful that IV's are all the same type.  Only works for intptr_t
1118   // indvars.
1119
1120   // If we only have one stride, we can more aggressively eliminate some things.
1121   bool HasOneStride = IVUsesByStride.size() == 1;
1122   
1123   // Note: this processes each stride/type pair individually.  All users passed
1124   // into StrengthReduceStridedIVUsers have the same type AND stride.  Also,
1125   // node that we iterate over IVUsesByStride indirectly by using StrideOrder.
1126   // This extra layer of indirection makes the ordering of strides deterministic
1127   // - not dependent on map order.
1128   for (unsigned Stride = 0, e = StrideOrder.size(); Stride != e; ++Stride) {
1129     std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
1130       IVUsesByStride.find(StrideOrder[Stride]);
1131     assert(SI != IVUsesByStride.end() && "Stride doesn't exist!");
1132     StrengthReduceStridedIVUsers(SI->first, SI->second, L, HasOneStride);
1133   }
1134
1135   // Clean up after ourselves
1136   if (!DeadInsts.empty()) {
1137     DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
1138
1139     BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
1140     PHINode *PN;
1141     while ((PN = dyn_cast<PHINode>(I))) {
1142       ++I;  // Preincrement iterator to avoid invalidating it when deleting PN.
1143       
1144       // At this point, we know that we have killed one or more GEP
1145       // instructions.  It is worth checking to see if the cann indvar is also
1146       // dead, so that we can remove it as well.  The requirements for the cann
1147       // indvar to be considered dead are:
1148       // 1. the cann indvar has one use
1149       // 2. the use is an add instruction
1150       // 3. the add has one use
1151       // 4. the add is used by the cann indvar
1152       // If all four cases above are true, then we can remove both the add and
1153       // the cann indvar.
1154       // FIXME: this needs to eliminate an induction variable even if it's being
1155       // compared against some value to decide loop termination.
1156       if (PN->hasOneUse()) {
1157         BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(*(PN->use_begin()));
1158         if (BO && BO->hasOneUse()) {
1159           if (PN == *(BO->use_begin())) {
1160             DeadInsts.insert(BO);
1161             // Break the cycle, then delete the PHI.
1162             PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
1163             SE->deleteInstructionFromRecords(PN);
1164             PN->eraseFromParent();
1165           }
1166         }
1167       }
1168     }
1169     DeleteTriviallyDeadInstructions(DeadInsts);
1170   }
1171
1172   CastedPointers.clear();
1173   IVUsesByStride.clear();
1174   StrideOrder.clear();
1175   return;
1176 }