LoopVectorize: Handle loops with multiple forward inductions
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Vectorize / LoopVectorize.cpp
1 //===- LoopVectorize.cpp - A Loop Vectorizer ------------------------------===//
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 is the LLVM loop vectorizer. This pass modifies 'vectorizable' loops
11 // and generates target-independent LLVM-IR.
12 // The vectorizer uses the TargetTransformInfo analysis to estimate the costs
13 // of instructions in order to estimate the profitability of vectorization.
14 //
15 // The loop vectorizer combines consecutive loop iterations into a single
16 // 'wide' iteration. After this transformation the index is incremented
17 // by the SIMD vector width, and not by one.
18 //
19 // This pass has three parts:
20 // 1. The main loop pass that drives the different parts.
21 // 2. LoopVectorizationLegality - A unit that checks for the legality
22 //    of the vectorization.
23 // 3. InnerLoopVectorizer - A unit that performs the actual
24 //    widening of instructions.
25 // 4. LoopVectorizationCostModel - A unit that checks for the profitability
26 //    of vectorization. It decides on the optimal vector width, which
27 //    can be one, if vectorization is not profitable.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30 //
31 // The reduction-variable vectorization is based on the paper:
32 //  D. Nuzman and R. Henderson. Multi-platform Auto-vectorization.
33 //
34 // Variable uniformity checks are inspired by:
35 //  Karrenberg, R. and Hack, S. Whole Function Vectorization.
36 //
37 // Other ideas/concepts are from:
38 //  A. Zaks and D. Nuzman. Autovectorization in GCC-two years later.
39 //
40 //  S. Maleki, Y. Gao, M. Garzaran, T. Wong and D. Padua.  An Evaluation of
41 //  Vectorizing Compilers.
42 //
43 //===----------------------------------------------------------------------===//
44
45 #define LV_NAME "loop-vectorize"
46 #define DEBUG_TYPE LV_NAME
47
48 #include "llvm/Transforms/Vectorize.h"
49 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
50 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
51 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
52 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
53 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
54 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
55 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
56 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
57 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
58 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
59 #include "llvm/Analysis/LoopIterator.h"
60 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
61 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
62 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
63 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
64 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
65 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
66 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
67 #include "llvm/IR/Constants.h"
68 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
69 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
70 #include "llvm/IR/Function.h"
71 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
72 #include "llvm/IR/Instructions.h"
73 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
74 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
75 #include "llvm/IR/Module.h"
76 #include "llvm/IR/Type.h"
77 #include "llvm/IR/Value.h"
78 #include "llvm/Pass.h"
79 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
80 #include "llvm/Support/Debug.h"
81 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
82 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
83 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
84 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
85 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
86 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
87 #include <algorithm>
88 #include <map>
89
90 using namespace llvm;
91 using namespace llvm::PatternMatch;
92
93 static cl::opt<unsigned>
94 VectorizationFactor("force-vector-width", cl::init(0), cl::Hidden,
95                     cl::desc("Sets the SIMD width. Zero is autoselect."));
96
97 static cl::opt<unsigned>
98 VectorizationUnroll("force-vector-unroll", cl::init(0), cl::Hidden,
99                     cl::desc("Sets the vectorization unroll count. "
100                              "Zero is autoselect."));
101
102 static cl::opt<bool>
103 EnableIfConversion("enable-if-conversion", cl::init(true), cl::Hidden,
104                    cl::desc("Enable if-conversion during vectorization."));
105
106 /// We don't vectorize loops with a known constant trip count below this number.
107 static cl::opt<unsigned>
108 TinyTripCountVectorThreshold("vectorizer-min-trip-count", cl::init(16),
109                              cl::Hidden,
110                              cl::desc("Don't vectorize loops with a constant "
111                                       "trip count that is smaller than this "
112                                       "value."));
113
114 /// We don't unroll loops with a known constant trip count below this number.
115 static const unsigned TinyTripCountUnrollThreshold = 128;
116
117 /// When performing memory disambiguation checks at runtime do not make more
118 /// than this number of comparisons.
119 static const unsigned RuntimeMemoryCheckThreshold = 8;
120
121 /// We use a metadata with this name  to indicate that a scalar loop was
122 /// vectorized and that we don't need to re-vectorize it if we run into it
123 /// again.
124 static const char*
125 AlreadyVectorizedMDName = "llvm.vectorizer.already_vectorized";
126
127 namespace {
128
129 // Forward declarations.
130 class LoopVectorizationLegality;
131 class LoopVectorizationCostModel;
132
133 /// InnerLoopVectorizer vectorizes loops which contain only one basic
134 /// block to a specified vectorization factor (VF).
135 /// This class performs the widening of scalars into vectors, or multiple
136 /// scalars. This class also implements the following features:
137 /// * It inserts an epilogue loop for handling loops that don't have iteration
138 ///   counts that are known to be a multiple of the vectorization factor.
139 /// * It handles the code generation for reduction variables.
140 /// * Scalarization (implementation using scalars) of un-vectorizable
141 ///   instructions.
142 /// InnerLoopVectorizer does not perform any vectorization-legality
143 /// checks, and relies on the caller to check for the different legality
144 /// aspects. The InnerLoopVectorizer relies on the
145 /// LoopVectorizationLegality class to provide information about the induction
146 /// and reduction variables that were found to a given vectorization factor.
147 class InnerLoopVectorizer {
148 public:
149   InnerLoopVectorizer(Loop *OrigLoop, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
150                       DominatorTree *DT, DataLayout *DL,
151                       const TargetLibraryInfo *TLI, unsigned VecWidth,
152                       unsigned UnrollFactor)
153       : OrigLoop(OrigLoop), SE(SE), LI(LI), DT(DT), DL(DL), TLI(TLI),
154         VF(VecWidth), UF(UnrollFactor), Builder(SE->getContext()), Induction(0),
155         OldInduction(0), WidenMap(UnrollFactor) {}
156
157   // Perform the actual loop widening (vectorization).
158   void vectorize(LoopVectorizationLegality *Legal) {
159     // Create a new empty loop. Unlink the old loop and connect the new one.
160     createEmptyLoop(Legal);
161     // Widen each instruction in the old loop to a new one in the new loop.
162     // Use the Legality module to find the induction and reduction variables.
163     vectorizeLoop(Legal);
164     // Register the new loop and update the analysis passes.
165     updateAnalysis();
166   }
167
168 private:
169   /// A small list of PHINodes.
170   typedef SmallVector<PHINode*, 4> PhiVector;
171   /// When we unroll loops we have multiple vector values for each scalar.
172   /// This data structure holds the unrolled and vectorized values that
173   /// originated from one scalar instruction.
174   typedef SmallVector<Value*, 2> VectorParts;
175
176   /// Add code that checks at runtime if the accessed arrays overlap.
177   /// Returns the comparator value or NULL if no check is needed.
178   Instruction *addRuntimeCheck(LoopVectorizationLegality *Legal,
179                                Instruction *Loc);
180   /// Create an empty loop, based on the loop ranges of the old loop.
181   void createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal);
182   /// Copy and widen the instructions from the old loop.
183   void vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal);
184
185   /// A helper function that computes the predicate of the block BB, assuming
186   /// that the header block of the loop is set to True. It returns the *entry*
187   /// mask for the block BB.
188   VectorParts createBlockInMask(BasicBlock *BB);
189   /// A helper function that computes the predicate of the edge between SRC
190   /// and DST.
191   VectorParts createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst);
192
193   /// A helper function to vectorize a single BB within the innermost loop.
194   void vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal, BasicBlock *BB,
195                             PhiVector *PV);
196
197   /// Insert the new loop to the loop hierarchy and pass manager
198   /// and update the analysis passes.
199   void updateAnalysis();
200
201   /// This instruction is un-vectorizable. Implement it as a sequence
202   /// of scalars.
203   void scalarizeInstruction(Instruction *Instr);
204
205   /// Vectorize Load and Store instructions,
206   void vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
207                                   LoopVectorizationLegality *Legal);
208
209   /// Create a broadcast instruction. This method generates a broadcast
210   /// instruction (shuffle) for loop invariant values and for the induction
211   /// value. If this is the induction variable then we extend it to N, N+1, ...
212   /// this is needed because each iteration in the loop corresponds to a SIMD
213   /// element.
214   Value *getBroadcastInstrs(Value *V);
215
216   /// This function adds 0, 1, 2 ... to each vector element, starting at zero.
217   /// If Negate is set then negative numbers are added e.g. (0, -1, -2, ...).
218   /// The sequence starts at StartIndex.
219   Value *getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx, bool Negate);
220
221   /// When we go over instructions in the basic block we rely on previous
222   /// values within the current basic block or on loop invariant values.
223   /// When we widen (vectorize) values we place them in the map. If the values
224   /// are not within the map, they have to be loop invariant, so we simply
225   /// broadcast them into a vector.
226   VectorParts &getVectorValue(Value *V);
227
228   /// Generate a shuffle sequence that will reverse the vector Vec.
229   Value *reverseVector(Value *Vec);
230
231   /// This is a helper class that holds the vectorizer state. It maps scalar
232   /// instructions to vector instructions. When the code is 'unrolled' then
233   /// then a single scalar value is mapped to multiple vector parts. The parts
234   /// are stored in the VectorPart type.
235   struct ValueMap {
236     /// C'tor.  UnrollFactor controls the number of vectors ('parts') that
237     /// are mapped.
238     ValueMap(unsigned UnrollFactor) : UF(UnrollFactor) {}
239
240     /// \return True if 'Key' is saved in the Value Map.
241     bool has(Value *Key) const { return MapStorage.count(Key); }
242
243     /// Initializes a new entry in the map. Sets all of the vector parts to the
244     /// save value in 'Val'.
245     /// \return A reference to a vector with splat values.
246     VectorParts &splat(Value *Key, Value *Val) {
247       VectorParts &Entry = MapStorage[Key];
248       Entry.assign(UF, Val);
249       return Entry;
250     }
251
252     ///\return A reference to the value that is stored at 'Key'.
253     VectorParts &get(Value *Key) {
254       VectorParts &Entry = MapStorage[Key];
255       if (Entry.empty())
256         Entry.resize(UF);
257       assert(Entry.size() == UF);
258       return Entry;
259     }
260
261   private:
262     /// The unroll factor. Each entry in the map stores this number of vector
263     /// elements.
264     unsigned UF;
265
266     /// Map storage. We use std::map and not DenseMap because insertions to a
267     /// dense map invalidates its iterators.
268     std::map<Value *, VectorParts> MapStorage;
269   };
270
271   /// The original loop.
272   Loop *OrigLoop;
273   /// Scev analysis to use.
274   ScalarEvolution *SE;
275   /// Loop Info.
276   LoopInfo *LI;
277   /// Dominator Tree.
278   DominatorTree *DT;
279   /// Data Layout.
280   DataLayout *DL;
281   /// Target Library Info.
282   const TargetLibraryInfo *TLI;
283
284   /// The vectorization SIMD factor to use. Each vector will have this many
285   /// vector elements.
286   unsigned VF;
287   /// The vectorization unroll factor to use. Each scalar is vectorized to this
288   /// many different vector instructions.
289   unsigned UF;
290
291   /// The builder that we use
292   IRBuilder<> Builder;
293
294   // --- Vectorization state ---
295
296   /// The vector-loop preheader.
297   BasicBlock *LoopVectorPreHeader;
298   /// The scalar-loop preheader.
299   BasicBlock *LoopScalarPreHeader;
300   /// Middle Block between the vector and the scalar.
301   BasicBlock *LoopMiddleBlock;
302   ///The ExitBlock of the scalar loop.
303   BasicBlock *LoopExitBlock;
304   ///The vector loop body.
305   BasicBlock *LoopVectorBody;
306   ///The scalar loop body.
307   BasicBlock *LoopScalarBody;
308   /// A list of all bypass blocks. The first block is the entry of the loop.
309   SmallVector<BasicBlock *, 4> LoopBypassBlocks;
310
311   /// The new Induction variable which was added to the new block.
312   PHINode *Induction;
313   /// The induction variable of the old basic block.
314   PHINode *OldInduction;
315   /// Holds the extended (to the widest induction type) start index.
316   Value *ExtendedIdx;
317   /// Maps scalars to widened vectors.
318   ValueMap WidenMap;
319 };
320
321 /// LoopVectorizationLegality checks if it is legal to vectorize a loop, and
322 /// to what vectorization factor.
323 /// This class does not look at the profitability of vectorization, only the
324 /// legality. This class has two main kinds of checks:
325 /// * Memory checks - The code in canVectorizeMemory checks if vectorization
326 ///   will change the order of memory accesses in a way that will change the
327 ///   correctness of the program.
328 /// * Scalars checks - The code in canVectorizeInstrs and canVectorizeMemory
329 /// checks for a number of different conditions, such as the availability of a
330 /// single induction variable, that all types are supported and vectorize-able,
331 /// etc. This code reflects the capabilities of InnerLoopVectorizer.
332 /// This class is also used by InnerLoopVectorizer for identifying
333 /// induction variable and the different reduction variables.
334 class LoopVectorizationLegality {
335 public:
336   LoopVectorizationLegality(Loop *L, ScalarEvolution *SE, DataLayout *DL,
337                             DominatorTree *DT, TargetTransformInfo* TTI,
338                             AliasAnalysis *AA, TargetLibraryInfo *TLI)
339       : TheLoop(L), SE(SE), DL(DL), DT(DT), TTI(TTI), AA(AA), TLI(TLI),
340         Induction(0), WidestIndTy(0), HasFunNoNaNAttr(false) {}
341
342   /// This enum represents the kinds of reductions that we support.
343   enum ReductionKind {
344     RK_NoReduction, ///< Not a reduction.
345     RK_IntegerAdd,  ///< Sum of integers.
346     RK_IntegerMult, ///< Product of integers.
347     RK_IntegerOr,   ///< Bitwise or logical OR of numbers.
348     RK_IntegerAnd,  ///< Bitwise or logical AND of numbers.
349     RK_IntegerXor,  ///< Bitwise or logical XOR of numbers.
350     RK_IntegerMinMax, ///< Min/max implemented in terms of select(cmp()).
351     RK_FloatAdd,    ///< Sum of floats.
352     RK_FloatMult,   ///< Product of floats.
353     RK_FloatMinMax  ///< Min/max implemented in terms of select(cmp()).
354   };
355
356   /// This enum represents the kinds of inductions that we support.
357   enum InductionKind {
358     IK_NoInduction,         ///< Not an induction variable.
359     IK_IntInduction,        ///< Integer induction variable. Step = 1.
360     IK_ReverseIntInduction, ///< Reverse int induction variable. Step = -1.
361     IK_PtrInduction,        ///< Pointer induction var. Step = sizeof(elem).
362     IK_ReversePtrInduction  ///< Reverse ptr indvar. Step = - sizeof(elem).
363   };
364
365   // This enum represents the kind of minmax reduction.
366   enum MinMaxReductionKind {
367     MRK_Invalid,
368     MRK_UIntMin,
369     MRK_UIntMax,
370     MRK_SIntMin,
371     MRK_SIntMax,
372     MRK_FloatMin,
373     MRK_FloatMax
374   };
375
376   /// This POD struct holds information about reduction variables.
377   struct ReductionDescriptor {
378     ReductionDescriptor() : StartValue(0), LoopExitInstr(0),
379       Kind(RK_NoReduction), MinMaxKind(MRK_Invalid) {}
380
381     ReductionDescriptor(Value *Start, Instruction *Exit, ReductionKind K,
382                         MinMaxReductionKind MK)
383         : StartValue(Start), LoopExitInstr(Exit), Kind(K), MinMaxKind(MK) {}
384
385     // The starting value of the reduction.
386     // It does not have to be zero!
387     Value *StartValue;
388     // The instruction who's value is used outside the loop.
389     Instruction *LoopExitInstr;
390     // The kind of the reduction.
391     ReductionKind Kind;
392     // If this a min/max reduction the kind of reduction.
393     MinMaxReductionKind MinMaxKind;
394   };
395
396   /// This POD struct holds information about a potential reduction operation.
397   struct ReductionInstDesc {
398     ReductionInstDesc(bool IsRedux, Instruction *I) :
399       IsReduction(IsRedux), PatternLastInst(I), MinMaxKind(MRK_Invalid) {}
400
401     ReductionInstDesc(Instruction *I, MinMaxReductionKind K) :
402       IsReduction(true), PatternLastInst(I), MinMaxKind(K) {}
403
404     // Is this instruction a reduction candidate.
405     bool IsReduction;
406     // The last instruction in a min/max pattern (select of the select(icmp())
407     // pattern), or the current reduction instruction otherwise.
408     Instruction *PatternLastInst;
409     // If this is a min/max pattern the comparison predicate.
410     MinMaxReductionKind MinMaxKind;
411   };
412
413   // This POD struct holds information about the memory runtime legality
414   // check that a group of pointers do not overlap.
415   struct RuntimePointerCheck {
416     RuntimePointerCheck() : Need(false) {}
417
418     /// Reset the state of the pointer runtime information.
419     void reset() {
420       Need = false;
421       Pointers.clear();
422       Starts.clear();
423       Ends.clear();
424     }
425
426     /// Insert a pointer and calculate the start and end SCEVs.
427     void insert(ScalarEvolution *SE, Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr);
428
429     /// This flag indicates if we need to add the runtime check.
430     bool Need;
431     /// Holds the pointers that we need to check.
432     SmallVector<Value*, 2> Pointers;
433     /// Holds the pointer value at the beginning of the loop.
434     SmallVector<const SCEV*, 2> Starts;
435     /// Holds the pointer value at the end of the loop.
436     SmallVector<const SCEV*, 2> Ends;
437     /// Holds the information if this pointer is used for writing to memory.
438     SmallVector<bool, 2> IsWritePtr;
439   };
440
441   /// A POD for saving information about induction variables.
442   struct InductionInfo {
443     InductionInfo(Value *Start, InductionKind K) : StartValue(Start), IK(K) {}
444     InductionInfo() : StartValue(0), IK(IK_NoInduction) {}
445     /// Start value.
446     Value *StartValue;
447     /// Induction kind.
448     InductionKind IK;
449   };
450
451   /// ReductionList contains the reduction descriptors for all
452   /// of the reductions that were found in the loop.
453   typedef DenseMap<PHINode*, ReductionDescriptor> ReductionList;
454
455   /// InductionList saves induction variables and maps them to the
456   /// induction descriptor.
457   typedef MapVector<PHINode*, InductionInfo> InductionList;
458
459   /// Alias(Multi)Map stores the values (GEPs or underlying objects and their
460   /// respective Store/Load instruction(s) to calculate aliasing.
461   typedef MapVector<Value*, Instruction* > AliasMap;
462   typedef DenseMap<Value*, std::vector<Instruction*> > AliasMultiMap;
463
464   /// Returns true if it is legal to vectorize this loop.
465   /// This does not mean that it is profitable to vectorize this
466   /// loop, only that it is legal to do so.
467   bool canVectorize();
468
469   /// Returns the Induction variable.
470   PHINode *getInduction() { return Induction; }
471
472   /// Returns the reduction variables found in the loop.
473   ReductionList *getReductionVars() { return &Reductions; }
474
475   /// Returns the induction variables found in the loop.
476   InductionList *getInductionVars() { return &Inductions; }
477
478   /// Returns the widest induction type.
479   Type *getWidestInductionType() { return WidestIndTy; }
480
481   /// Returns True if V is an induction variable in this loop.
482   bool isInductionVariable(const Value *V);
483
484   /// Return true if the block BB needs to be predicated in order for the loop
485   /// to be vectorized.
486   bool blockNeedsPredication(BasicBlock *BB);
487
488   /// Check if this  pointer is consecutive when vectorizing. This happens
489   /// when the last index of the GEP is the induction variable, or that the
490   /// pointer itself is an induction variable.
491   /// This check allows us to vectorize A[idx] into a wide load/store.
492   /// Returns:
493   /// 0 - Stride is unknown or non consecutive.
494   /// 1 - Address is consecutive.
495   /// -1 - Address is consecutive, and decreasing.
496   int isConsecutivePtr(Value *Ptr);
497
498   /// Returns true if the value V is uniform within the loop.
499   bool isUniform(Value *V);
500
501   /// Returns true if this instruction will remain scalar after vectorization.
502   bool isUniformAfterVectorization(Instruction* I) { return Uniforms.count(I); }
503
504   /// Returns the information that we collected about runtime memory check.
505   RuntimePointerCheck *getRuntimePointerCheck() { return &PtrRtCheck; }
506
507   /// This function returns the identity element (or neutral element) for
508   /// the operation K.
509   static Constant *getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp);
510 private:
511   /// Check if a single basic block loop is vectorizable.
512   /// At this point we know that this is a loop with a constant trip count
513   /// and we only need to check individual instructions.
514   bool canVectorizeInstrs();
515
516   /// When we vectorize loops we may change the order in which
517   /// we read and write from memory. This method checks if it is
518   /// legal to vectorize the code, considering only memory constrains.
519   /// Returns true if the loop is vectorizable
520   bool canVectorizeMemory();
521
522   /// Return true if we can vectorize this loop using the IF-conversion
523   /// transformation.
524   bool canVectorizeWithIfConvert();
525
526   /// Collect the variables that need to stay uniform after vectorization.
527   void collectLoopUniforms();
528
529   /// Return true if all of the instructions in the block can be speculatively
530   /// executed.
531   bool blockCanBePredicated(BasicBlock *BB);
532
533   /// Returns True, if 'Phi' is the kind of reduction variable for type
534   /// 'Kind'. If this is a reduction variable, it adds it to ReductionList.
535   bool AddReductionVar(PHINode *Phi, ReductionKind Kind);
536   /// Returns a struct describing if the instruction 'I' can be a reduction
537   /// variable of type 'Kind'. If the reduction is a min/max pattern of
538   /// select(icmp()) this function advances the instruction pointer 'I' from the
539   /// compare instruction to the select instruction and stores this pointer in
540   /// 'PatternLastInst' member of the returned struct.
541   ReductionInstDesc isReductionInstr(Instruction *I, ReductionKind Kind,
542                                      ReductionInstDesc &Desc);
543   /// Returns true if the instruction is a Select(ICmp(X, Y), X, Y) instruction
544   /// pattern corresponding to a min(X, Y) or max(X, Y).
545   static ReductionInstDesc isMinMaxSelectCmpPattern(Instruction *I,
546                                                     ReductionInstDesc &Prev);
547   /// Returns the induction kind of Phi. This function may return NoInduction
548   /// if the PHI is not an induction variable.
549   InductionKind isInductionVariable(PHINode *Phi);
550   /// Return true if can compute the address bounds of Ptr within the loop.
551   bool hasComputableBounds(Value *Ptr);
552   /// Return true if there is the chance of write reorder.
553   bool hasPossibleGlobalWriteReorder(Value *Object,
554                                      Instruction *Inst,
555                                      AliasMultiMap &WriteObjects,
556                                      unsigned MaxByteWidth);
557   /// Return the AA location for a load or a store.
558   AliasAnalysis::Location getLoadStoreLocation(Instruction *Inst);
559
560
561   /// The loop that we evaluate.
562   Loop *TheLoop;
563   /// Scev analysis.
564   ScalarEvolution *SE;
565   /// DataLayout analysis.
566   DataLayout *DL;
567   /// Dominators.
568   DominatorTree *DT;
569   /// Target Info.
570   TargetTransformInfo *TTI;
571   /// Alias Analysis.
572   AliasAnalysis *AA;
573   /// Target Library Info.
574   TargetLibraryInfo *TLI;
575
576   //  ---  vectorization state --- //
577
578   /// Holds the integer induction variable. This is the counter of the
579   /// loop.
580   PHINode *Induction;
581   /// Holds the reduction variables.
582   ReductionList Reductions;
583   /// Holds all of the induction variables that we found in the loop.
584   /// Notice that inductions don't need to start at zero and that induction
585   /// variables can be pointers.
586   InductionList Inductions;
587   /// Holds the widest induction type encountered.
588   Type *WidestIndTy;
589
590   /// Allowed outside users. This holds the reduction
591   /// vars which can be accessed from outside the loop.
592   SmallPtrSet<Value*, 4> AllowedExit;
593   /// This set holds the variables which are known to be uniform after
594   /// vectorization.
595   SmallPtrSet<Instruction*, 4> Uniforms;
596   /// We need to check that all of the pointers in this list are disjoint
597   /// at runtime.
598   RuntimePointerCheck PtrRtCheck;
599   /// Can we assume the absence of NaNs.
600   bool HasFunNoNaNAttr;
601 };
602
603 /// LoopVectorizationCostModel - estimates the expected speedups due to
604 /// vectorization.
605 /// In many cases vectorization is not profitable. This can happen because of
606 /// a number of reasons. In this class we mainly attempt to predict the
607 /// expected speedup/slowdowns due to the supported instruction set. We use the
608 /// TargetTransformInfo to query the different backends for the cost of
609 /// different operations.
610 class LoopVectorizationCostModel {
611 public:
612   LoopVectorizationCostModel(Loop *L, ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI,
613                              LoopVectorizationLegality *Legal,
614                              const TargetTransformInfo &TTI,
615                              DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI)
616       : TheLoop(L), SE(SE), LI(LI), Legal(Legal), TTI(TTI), DL(DL), TLI(TLI) {}
617
618   /// Information about vectorization costs
619   struct VectorizationFactor {
620     unsigned Width; // Vector width with best cost
621     unsigned Cost; // Cost of the loop with that width
622   };
623   /// \return The most profitable vectorization factor and the cost of that VF.
624   /// This method checks every power of two up to VF. If UserVF is not ZERO
625   /// then this vectorization factor will be selected if vectorization is
626   /// possible.
627   VectorizationFactor selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
628                                                 unsigned UserVF);
629
630   /// \return The size (in bits) of the widest type in the code that
631   /// needs to be vectorized. We ignore values that remain scalar such as
632   /// 64 bit loop indices.
633   unsigned getWidestType();
634
635   /// \return The most profitable unroll factor.
636   /// If UserUF is non-zero then this method finds the best unroll-factor
637   /// based on register pressure and other parameters.
638   /// VF and LoopCost are the selected vectorization factor and the cost of the
639   /// selected VF.
640   unsigned selectUnrollFactor(bool OptForSize, unsigned UserUF, unsigned VF,
641                               unsigned LoopCost);
642
643   /// \brief A struct that represents some properties of the register usage
644   /// of a loop.
645   struct RegisterUsage {
646     /// Holds the number of loop invariant values that are used in the loop.
647     unsigned LoopInvariantRegs;
648     /// Holds the maximum number of concurrent live intervals in the loop.
649     unsigned MaxLocalUsers;
650     /// Holds the number of instructions in the loop.
651     unsigned NumInstructions;
652   };
653
654   /// \return  information about the register usage of the loop.
655   RegisterUsage calculateRegisterUsage();
656
657 private:
658   /// Returns the expected execution cost. The unit of the cost does
659   /// not matter because we use the 'cost' units to compare different
660   /// vector widths. The cost that is returned is *not* normalized by
661   /// the factor width.
662   unsigned expectedCost(unsigned VF);
663
664   /// Returns the execution time cost of an instruction for a given vector
665   /// width. Vector width of one means scalar.
666   unsigned getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF);
667
668   /// A helper function for converting Scalar types to vector types.
669   /// If the incoming type is void, we return void. If the VF is 1, we return
670   /// the scalar type.
671   static Type* ToVectorTy(Type *Scalar, unsigned VF);
672
673   /// Returns whether the instruction is a load or store and will be a emitted
674   /// as a vector operation.
675   bool isConsecutiveLoadOrStore(Instruction *I);
676
677   /// The loop that we evaluate.
678   Loop *TheLoop;
679   /// Scev analysis.
680   ScalarEvolution *SE;
681   /// Loop Info analysis.
682   LoopInfo *LI;
683   /// Vectorization legality.
684   LoopVectorizationLegality *Legal;
685   /// Vector target information.
686   const TargetTransformInfo &TTI;
687   /// Target data layout information.
688   DataLayout *DL;
689   /// Target Library Info.
690   const TargetLibraryInfo *TLI;
691 };
692
693 /// The LoopVectorize Pass.
694 struct LoopVectorize : public LoopPass {
695   /// Pass identification, replacement for typeid
696   static char ID;
697
698   explicit LoopVectorize() : LoopPass(ID) {
699     initializeLoopVectorizePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
700   }
701
702   ScalarEvolution *SE;
703   DataLayout *DL;
704   LoopInfo *LI;
705   TargetTransformInfo *TTI;
706   DominatorTree *DT;
707   AliasAnalysis *AA;
708   TargetLibraryInfo *TLI;
709
710   virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
711     // We only vectorize innermost loops.
712     if (!L->empty())
713       return false;
714
715     SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
716     DL = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
717     LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
718     TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
719     DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
720     AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
721     TLI = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfo>();
722
723     if (DL == NULL) {
724       DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing because of missing data layout");
725       return false;
726     }
727
728     DEBUG(dbgs() << "LV: Checking a loop in \"" <<
729           L->getHeader()->getParent()->getName() << "\"\n");
730
731     // Check if it is legal to vectorize the loop.
732     LoopVectorizationLegality LVL(L, SE, DL, DT, TTI, AA, TLI);
733     if (!LVL.canVectorize()) {
734       DEBUG(dbgs() << "LV: Not vectorizing.\n");
735       return false;
736     }
737
738     // Use the cost model.
739     LoopVectorizationCostModel CM(L, SE, LI, &LVL, *TTI, DL, TLI);
740
741     // Check the function attributes to find out if this function should be
742     // optimized for size.
743     Function *F = L->getHeader()->getParent();
744     Attribute::AttrKind SzAttr = Attribute::OptimizeForSize;
745     Attribute::AttrKind FlAttr = Attribute::NoImplicitFloat;
746     unsigned FnIndex = AttributeSet::FunctionIndex;
747     bool OptForSize = F->getAttributes().hasAttribute(FnIndex, SzAttr);
748     bool NoFloat = F->getAttributes().hasAttribute(FnIndex, FlAttr);
749
750     if (NoFloat) {
751       DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize when the NoImplicitFloat"
752             "attribute is used.\n");
753       return false;
754     }
755
756     // Select the optimal vectorization factor.
757     LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor VF;
758     VF = CM.selectVectorizationFactor(OptForSize, VectorizationFactor);
759     // Select the unroll factor.
760     unsigned UF = CM.selectUnrollFactor(OptForSize, VectorizationUnroll,
761                                         VF.Width, VF.Cost);
762
763     if (VF.Width == 1) {
764       DEBUG(dbgs() << "LV: Vectorization is possible but not beneficial.\n");
765       return false;
766     }
767
768     DEBUG(dbgs() << "LV: Found a vectorizable loop ("<< VF.Width << ") in "<<
769           F->getParent()->getModuleIdentifier()<<"\n");
770     DEBUG(dbgs() << "LV: Unroll Factor is " << UF << "\n");
771
772     // If we decided that it is *legal* to vectorize the loop then do it.
773     InnerLoopVectorizer LB(L, SE, LI, DT, DL, TLI, VF.Width, UF);
774     LB.vectorize(&LVL);
775
776     DEBUG(verifyFunction(*L->getHeader()->getParent()));
777     return true;
778   }
779
780   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
781     LoopPass::getAnalysisUsage(AU);
782     AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
783     AU.addRequiredID(LCSSAID);
784     AU.addRequired<DominatorTree>();
785     AU.addRequired<LoopInfo>();
786     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
787     AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
788     AU.addPreserved<LoopInfo>();
789     AU.addPreserved<DominatorTree>();
790   }
791
792 };
793
794 } // end anonymous namespace
795
796 //===----------------------------------------------------------------------===//
797 // Implementation of LoopVectorizationLegality, InnerLoopVectorizer and
798 // LoopVectorizationCostModel.
799 //===----------------------------------------------------------------------===//
800
801 void
802 LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck::insert(ScalarEvolution *SE,
803                                                        Loop *Lp, Value *Ptr,
804                                                        bool WritePtr) {
805   const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
806   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Sc);
807   assert(AR && "Invalid addrec expression");
808   const SCEV *Ex = SE->getExitCount(Lp, Lp->getLoopLatch());
809   const SCEV *ScEnd = AR->evaluateAtIteration(Ex, *SE);
810   Pointers.push_back(Ptr);
811   Starts.push_back(AR->getStart());
812   Ends.push_back(ScEnd);
813   IsWritePtr.push_back(WritePtr);
814 }
815
816 Value *InnerLoopVectorizer::getBroadcastInstrs(Value *V) {
817   // Save the current insertion location.
818   Instruction *Loc = Builder.GetInsertPoint();
819
820   // We need to place the broadcast of invariant variables outside the loop.
821   Instruction *Instr = dyn_cast<Instruction>(V);
822   bool NewInstr = (Instr && Instr->getParent() == LoopVectorBody);
823   bool Invariant = OrigLoop->isLoopInvariant(V) && !NewInstr;
824
825   // Place the code for broadcasting invariant variables in the new preheader.
826   if (Invariant)
827     Builder.SetInsertPoint(LoopVectorPreHeader->getTerminator());
828
829   // Broadcast the scalar into all locations in the vector.
830   Value *Shuf = Builder.CreateVectorSplat(VF, V, "broadcast");
831
832   // Restore the builder insertion point.
833   if (Invariant)
834     Builder.SetInsertPoint(Loc);
835
836   return Shuf;
837 }
838
839 Value *InnerLoopVectorizer::getConsecutiveVector(Value* Val, int StartIdx,
840                                                  bool Negate) {
841   assert(Val->getType()->isVectorTy() && "Must be a vector");
842   assert(Val->getType()->getScalarType()->isIntegerTy() &&
843          "Elem must be an integer");
844   // Create the types.
845   Type *ITy = Val->getType()->getScalarType();
846   VectorType *Ty = cast<VectorType>(Val->getType());
847   int VLen = Ty->getNumElements();
848   SmallVector<Constant*, 8> Indices;
849
850   // Create a vector of consecutive numbers from zero to VF.
851   for (int i = 0; i < VLen; ++i) {
852     int64_t Idx = Negate ? (-i) : i;
853     Indices.push_back(ConstantInt::get(ITy, StartIdx + Idx, Negate));
854   }
855
856   // Add the consecutive indices to the vector value.
857   Constant *Cv = ConstantVector::get(Indices);
858   assert(Cv->getType() == Val->getType() && "Invalid consecutive vec");
859   return Builder.CreateAdd(Val, Cv, "induction");
860 }
861
862 int LoopVectorizationLegality::isConsecutivePtr(Value *Ptr) {
863   assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected non ptr");
864   // Make sure that the pointer does not point to structs.
865   if (cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isAggregateType())
866     return 0;
867
868   // If this value is a pointer induction variable we know it is consecutive.
869   PHINode *Phi = dyn_cast_or_null<PHINode>(Ptr);
870   if (Phi && Inductions.count(Phi)) {
871     InductionInfo II = Inductions[Phi];
872     if (IK_PtrInduction == II.IK)
873       return 1;
874     else if (IK_ReversePtrInduction == II.IK)
875       return -1;
876   }
877
878   GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast_or_null<GetElementPtrInst>(Ptr);
879   if (!Gep)
880     return 0;
881
882   unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
883   Value *LastIndex = Gep->getOperand(NumOperands - 1);
884
885   Value *GpPtr = Gep->getPointerOperand();
886   // If this GEP value is a consecutive pointer induction variable and all of
887   // the indices are constant then we know it is consecutive. We can
888   Phi = dyn_cast<PHINode>(GpPtr);
889   if (Phi && Inductions.count(Phi)) {
890
891     // Make sure that the pointer does not point to structs.
892     PointerType *GepPtrType = cast<PointerType>(GpPtr->getType());
893     if (GepPtrType->getElementType()->isAggregateType())
894       return 0;
895
896     // Make sure that all of the index operands are loop invariant.
897     for (unsigned i = 1; i < NumOperands; ++i)
898       if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
899         return 0;
900
901     InductionInfo II = Inductions[Phi];
902     if (IK_PtrInduction == II.IK)
903       return 1;
904     else if (IK_ReversePtrInduction == II.IK)
905       return -1;
906   }
907
908   // Check that all of the gep indices are uniform except for the last.
909   for (unsigned i = 0; i < NumOperands - 1; ++i)
910     if (!SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getOperand(i)), TheLoop))
911       return 0;
912
913   // We can emit wide load/stores only if the last index is the induction
914   // variable.
915   const SCEV *Last = SE->getSCEV(LastIndex);
916   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Last)) {
917     const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
918
919     // The memory is consecutive because the last index is consecutive
920     // and all other indices are loop invariant.
921     if (Step->isOne())
922       return 1;
923     if (Step->isAllOnesValue())
924       return -1;
925   }
926
927   return 0;
928 }
929
930 bool LoopVectorizationLegality::isUniform(Value *V) {
931   return (SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(V), TheLoop));
932 }
933
934 InnerLoopVectorizer::VectorParts&
935 InnerLoopVectorizer::getVectorValue(Value *V) {
936   assert(V != Induction && "The new induction variable should not be used.");
937   assert(!V->getType()->isVectorTy() && "Can't widen a vector");
938
939   // If we have this scalar in the map, return it.
940   if (WidenMap.has(V))
941     return WidenMap.get(V);
942
943   // If this scalar is unknown, assume that it is a constant or that it is
944   // loop invariant. Broadcast V and save the value for future uses.
945   Value *B = getBroadcastInstrs(V);
946   return WidenMap.splat(V, B);
947 }
948
949 Value *InnerLoopVectorizer::reverseVector(Value *Vec) {
950   assert(Vec->getType()->isVectorTy() && "Invalid type");
951   SmallVector<Constant*, 8> ShuffleMask;
952   for (unsigned i = 0; i < VF; ++i)
953     ShuffleMask.push_back(Builder.getInt32(VF - i - 1));
954
955   return Builder.CreateShuffleVector(Vec, UndefValue::get(Vec->getType()),
956                                      ConstantVector::get(ShuffleMask),
957                                      "reverse");
958 }
959
960
961 void InnerLoopVectorizer::vectorizeMemoryInstruction(Instruction *Instr,
962                                              LoopVectorizationLegality *Legal) {
963   // Attempt to issue a wide load.
964   LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Instr);
965   StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Instr);
966
967   assert((LI || SI) && "Invalid Load/Store instruction");
968
969   Type *ScalarDataTy = LI ? LI->getType() : SI->getValueOperand()->getType();
970   Type *DataTy = VectorType::get(ScalarDataTy, VF);
971   Value *Ptr = LI ? LI->getPointerOperand() : SI->getPointerOperand();
972   unsigned Alignment = LI ? LI->getAlignment() : SI->getAlignment();
973
974   unsigned ScalarAllocatedSize = DL->getTypeAllocSize(ScalarDataTy);
975   unsigned VectorElementSize = DL->getTypeStoreSize(DataTy)/VF;
976
977   if (ScalarAllocatedSize != VectorElementSize)
978     return scalarizeInstruction(Instr);
979
980   // If the pointer is loop invariant or if it is non consecutive,
981   // scalarize the load.
982   int ConsecutiveStride = Legal->isConsecutivePtr(Ptr);
983   bool Reverse = ConsecutiveStride < 0;
984   bool UniformLoad = LI && Legal->isUniform(Ptr);
985   if (!ConsecutiveStride || UniformLoad)
986     return scalarizeInstruction(Instr);
987
988   Constant *Zero = Builder.getInt32(0);
989   VectorParts &Entry = WidenMap.get(Instr);
990
991   // Handle consecutive loads/stores.
992   GetElementPtrInst *Gep = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
993   if (Gep && Legal->isInductionVariable(Gep->getPointerOperand())) {
994     Value *PtrOperand = Gep->getPointerOperand();
995     Value *FirstBasePtr = getVectorValue(PtrOperand)[0];
996     FirstBasePtr = Builder.CreateExtractElement(FirstBasePtr, Zero);
997
998     // Create the new GEP with the new induction variable.
999     GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
1000     Gep2->setOperand(0, FirstBasePtr);
1001     Gep2->setName("gep.indvar.base");
1002     Ptr = Builder.Insert(Gep2);
1003   } else if (Gep) {
1004     assert(SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(Gep->getPointerOperand()),
1005                                OrigLoop) && "Base ptr must be invariant");
1006
1007     // The last index does not have to be the induction. It can be
1008     // consecutive and be a function of the index. For example A[I+1];
1009     unsigned NumOperands = Gep->getNumOperands();
1010
1011     Value *LastGepOperand = Gep->getOperand(NumOperands - 1);
1012     VectorParts &GEPParts = getVectorValue(LastGepOperand);
1013     Value *LastIndex = GEPParts[0];
1014     LastIndex = Builder.CreateExtractElement(LastIndex, Zero);
1015
1016     // Create the new GEP with the new induction variable.
1017     GetElementPtrInst *Gep2 = cast<GetElementPtrInst>(Gep->clone());
1018     Gep2->setOperand(NumOperands - 1, LastIndex);
1019     Gep2->setName("gep.indvar.idx");
1020     Ptr = Builder.Insert(Gep2);
1021   } else {
1022     // Use the induction element ptr.
1023     assert(isa<PHINode>(Ptr) && "Invalid induction ptr");
1024     VectorParts &PtrVal = getVectorValue(Ptr);
1025     Ptr = Builder.CreateExtractElement(PtrVal[0], Zero);
1026   }
1027
1028   // Handle Stores:
1029   if (SI) {
1030     assert(!Legal->isUniform(SI->getPointerOperand()) &&
1031            "We do not allow storing to uniform addresses");
1032
1033     VectorParts &StoredVal = getVectorValue(SI->getValueOperand());
1034     for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
1035       // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
1036       Value *PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
1037
1038       if (Reverse) {
1039         // If we store to reverse consecutive memory locations then we need
1040         // to reverse the order of elements in the stored value.
1041         StoredVal[Part] = reverseVector(StoredVal[Part]);
1042         // If the address is consecutive but reversed, then the
1043         // wide store needs to start at the last vector element.
1044         PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(-Part * VF));
1045         PartPtr = Builder.CreateGEP(PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
1046       }
1047
1048       Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr, DataTy->getPointerTo());
1049       Builder.CreateStore(StoredVal[Part], VecPtr)->setAlignment(Alignment);
1050     }
1051   }
1052
1053   for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
1054     // Calculate the pointer for the specific unroll-part.
1055     Value *PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(Part * VF));
1056
1057     if (Reverse) {
1058       // If the address is consecutive but reversed, then the
1059       // wide store needs to start at the last vector element.
1060       PartPtr = Builder.CreateGEP(Ptr, Builder.getInt32(-Part * VF));
1061       PartPtr = Builder.CreateGEP(PartPtr, Builder.getInt32(1 - VF));
1062     }
1063
1064     Value *VecPtr = Builder.CreateBitCast(PartPtr, DataTy->getPointerTo());
1065     Value *LI = Builder.CreateLoad(VecPtr, "wide.load");
1066     cast<LoadInst>(LI)->setAlignment(Alignment);
1067     Entry[Part] = Reverse ? reverseVector(LI) :  LI;
1068   }
1069 }
1070
1071 void InnerLoopVectorizer::scalarizeInstruction(Instruction *Instr) {
1072   assert(!Instr->getType()->isAggregateType() && "Can't handle vectors");
1073   // Holds vector parameters or scalars, in case of uniform vals.
1074   SmallVector<VectorParts, 4> Params;
1075
1076   // Find all of the vectorized parameters.
1077   for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
1078     Value *SrcOp = Instr->getOperand(op);
1079
1080     // If we are accessing the old induction variable, use the new one.
1081     if (SrcOp == OldInduction) {
1082       Params.push_back(getVectorValue(SrcOp));
1083       continue;
1084     }
1085
1086     // Try using previously calculated values.
1087     Instruction *SrcInst = dyn_cast<Instruction>(SrcOp);
1088
1089     // If the src is an instruction that appeared earlier in the basic block
1090     // then it should already be vectorized.
1091     if (SrcInst && OrigLoop->contains(SrcInst)) {
1092       assert(WidenMap.has(SrcInst) && "Source operand is unavailable");
1093       // The parameter is a vector value from earlier.
1094       Params.push_back(WidenMap.get(SrcInst));
1095     } else {
1096       // The parameter is a scalar from outside the loop. Maybe even a constant.
1097       VectorParts Scalars;
1098       Scalars.append(UF, SrcOp);
1099       Params.push_back(Scalars);
1100     }
1101   }
1102
1103   assert(Params.size() == Instr->getNumOperands() &&
1104          "Invalid number of operands");
1105
1106   // Does this instruction return a value ?
1107   bool IsVoidRetTy = Instr->getType()->isVoidTy();
1108
1109   Value *UndefVec = IsVoidRetTy ? 0 :
1110     UndefValue::get(VectorType::get(Instr->getType(), VF));
1111   // Create a new entry in the WidenMap and initialize it to Undef or Null.
1112   VectorParts &VecResults = WidenMap.splat(Instr, UndefVec);
1113
1114   // For each vector unroll 'part':
1115   for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
1116     // For each scalar that we create:
1117     for (unsigned Width = 0; Width < VF; ++Width) {
1118       Instruction *Cloned = Instr->clone();
1119       if (!IsVoidRetTy)
1120         Cloned->setName(Instr->getName() + ".cloned");
1121       // Replace the operands of the cloned instrucions with extracted scalars.
1122       for (unsigned op = 0, e = Instr->getNumOperands(); op != e; ++op) {
1123         Value *Op = Params[op][Part];
1124         // Param is a vector. Need to extract the right lane.
1125         if (Op->getType()->isVectorTy())
1126           Op = Builder.CreateExtractElement(Op, Builder.getInt32(Width));
1127         Cloned->setOperand(op, Op);
1128       }
1129
1130       // Place the cloned scalar in the new loop.
1131       Builder.Insert(Cloned);
1132
1133       // If the original scalar returns a value we need to place it in a vector
1134       // so that future users will be able to use it.
1135       if (!IsVoidRetTy)
1136         VecResults[Part] = Builder.CreateInsertElement(VecResults[Part], Cloned,
1137                                                        Builder.getInt32(Width));
1138     }
1139   }
1140 }
1141
1142 Instruction *
1143 InnerLoopVectorizer::addRuntimeCheck(LoopVectorizationLegality *Legal,
1144                                      Instruction *Loc) {
1145   LoopVectorizationLegality::RuntimePointerCheck *PtrRtCheck =
1146   Legal->getRuntimePointerCheck();
1147
1148   if (!PtrRtCheck->Need)
1149     return NULL;
1150
1151   Instruction *MemoryRuntimeCheck = 0;
1152   unsigned NumPointers = PtrRtCheck->Pointers.size();
1153   SmallVector<Value* , 2> Starts;
1154   SmallVector<Value* , 2> Ends;
1155
1156   SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
1157
1158   // Use this type for pointer arithmetic.
1159   Type* PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Loc->getContext(), 0);
1160
1161   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
1162     Value *Ptr = PtrRtCheck->Pointers[i];
1163     const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
1164
1165     if (SE->isLoopInvariant(Sc, OrigLoop)) {
1166       DEBUG(dbgs() << "LV: Adding RT check for a loop invariant ptr:" <<
1167             *Ptr <<"\n");
1168       Starts.push_back(Ptr);
1169       Ends.push_back(Ptr);
1170     } else {
1171       DEBUG(dbgs() << "LV: Adding RT check for range:" << *Ptr <<"\n");
1172
1173       Value *Start = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck->Starts[i], PtrArithTy, Loc);
1174       Value *End = Exp.expandCodeFor(PtrRtCheck->Ends[i], PtrArithTy, Loc);
1175       Starts.push_back(Start);
1176       Ends.push_back(End);
1177     }
1178   }
1179
1180   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
1181
1182   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
1183     for (unsigned j = i+1; j < NumPointers; ++j) {
1184       // No need to check if two readonly pointers intersect.
1185       if (!PtrRtCheck->IsWritePtr[i] && !PtrRtCheck->IsWritePtr[j])
1186         continue;
1187
1188       Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy, "bc");
1189       Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy, "bc");
1190       Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy, "bc");
1191       Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy, "bc");
1192
1193       Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
1194       Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
1195       Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
1196       if (MemoryRuntimeCheck)
1197         IsConflict = ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict,
1198                                          "conflict.rdx");
1199
1200       MemoryRuntimeCheck = cast<Instruction>(IsConflict);
1201     }
1202   }
1203
1204   return MemoryRuntimeCheck;
1205 }
1206
1207 void
1208 InnerLoopVectorizer::createEmptyLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
1209   /*
1210    In this function we generate a new loop. The new loop will contain
1211    the vectorized instructions while the old loop will continue to run the
1212    scalar remainder.
1213
1214        [ ] <-- vector loop bypass (may consist of multiple blocks).
1215      /  |
1216     /   v
1217    |   [ ]     <-- vector pre header.
1218    |    |
1219    |    v
1220    |   [  ] \
1221    |   [  ]_|   <-- vector loop.
1222    |    |
1223     \   v
1224       >[ ]   <--- middle-block.
1225      /  |
1226     /   v
1227    |   [ ]     <--- new preheader.
1228    |    |
1229    |    v
1230    |   [ ] \
1231    |   [ ]_|   <-- old scalar loop to handle remainder.
1232     \   |
1233      \  v
1234       >[ ]     <-- exit block.
1235    ...
1236    */
1237
1238   BasicBlock *OldBasicBlock = OrigLoop->getHeader();
1239   BasicBlock *BypassBlock = OrigLoop->getLoopPreheader();
1240   BasicBlock *ExitBlock = OrigLoop->getExitBlock();
1241   assert(ExitBlock && "Must have an exit block");
1242
1243   // Mark the old scalar loop with metadata that tells us not to vectorize this
1244   // loop again if we run into it.
1245   MDNode *MD = MDNode::get(OldBasicBlock->getContext(), None);
1246   OldBasicBlock->getTerminator()->setMetadata(AlreadyVectorizedMDName, MD);
1247
1248   // Some loops have a single integer induction variable, while other loops
1249   // don't. One example is c++ iterators that often have multiple pointer
1250   // induction variables. In the code below we also support a case where we
1251   // don't have a single induction variable.
1252   OldInduction = Legal->getInduction();
1253   Type *IdxTy = Legal->getWidestInductionType();
1254
1255   // Find the loop boundaries.
1256   const SCEV *ExitCount = SE->getExitCount(OrigLoop, OrigLoop->getLoopLatch());
1257   assert(ExitCount != SE->getCouldNotCompute() && "Invalid loop count");
1258
1259   // Get the total trip count from the count by adding 1.
1260   ExitCount = SE->getAddExpr(ExitCount,
1261                              SE->getConstant(ExitCount->getType(), 1));
1262
1263   // Expand the trip count and place the new instructions in the preheader.
1264   // Notice that the pre-header does not change, only the loop body.
1265   SCEVExpander Exp(*SE, "induction");
1266
1267   // Count holds the overall loop count (N).
1268   Value *Count = Exp.expandCodeFor(ExitCount, ExitCount->getType(),
1269                                    BypassBlock->getTerminator());
1270
1271   // The loop index does not have to start at Zero. Find the original start
1272   // value from the induction PHI node. If we don't have an induction variable
1273   // then we know that it starts at zero.
1274   Builder.SetInsertPoint(BypassBlock->getTerminator());
1275   Value *StartIdx = ExtendedIdx = OldInduction ?
1276     Builder.CreateZExt(OldInduction->getIncomingValueForBlock(BypassBlock),
1277                        IdxTy):
1278     ConstantInt::get(IdxTy, 0);
1279
1280   assert(BypassBlock && "Invalid loop structure");
1281   LoopBypassBlocks.push_back(BypassBlock);
1282
1283   // Split the single block loop into the two loop structure described above.
1284   BasicBlock *VectorPH =
1285   BypassBlock->splitBasicBlock(BypassBlock->getTerminator(), "vector.ph");
1286   BasicBlock *VecBody =
1287   VectorPH->splitBasicBlock(VectorPH->getTerminator(), "vector.body");
1288   BasicBlock *MiddleBlock =
1289   VecBody->splitBasicBlock(VecBody->getTerminator(), "middle.block");
1290   BasicBlock *ScalarPH =
1291   MiddleBlock->splitBasicBlock(MiddleBlock->getTerminator(), "scalar.ph");
1292
1293   // Use this IR builder to create the loop instructions (Phi, Br, Cmp)
1294   // inside the loop.
1295   Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstInsertionPt());
1296
1297   // Generate the induction variable.
1298   Induction = Builder.CreatePHI(IdxTy, 2, "index");
1299   // The loop step is equal to the vectorization factor (num of SIMD elements)
1300   // times the unroll factor (num of SIMD instructions).
1301   Constant *Step = ConstantInt::get(IdxTy, VF * UF);
1302
1303   // This is the IR builder that we use to add all of the logic for bypassing
1304   // the new vector loop.
1305   IRBuilder<> BypassBuilder(BypassBlock->getTerminator());
1306
1307   // We may need to extend the index in case there is a type mismatch.
1308   // We know that the count starts at zero and does not overflow.
1309   if (Count->getType() != IdxTy) {
1310     // The exit count can be of pointer type. Convert it to the correct
1311     // integer type.
1312     if (ExitCount->getType()->isPointerTy())
1313       Count = BypassBuilder.CreatePointerCast(Count, IdxTy, "ptrcnt.to.int");
1314     else
1315       Count = BypassBuilder.CreateZExtOrTrunc(Count, IdxTy, "cnt.cast");
1316   }
1317
1318   // Add the start index to the loop count to get the new end index.
1319   Value *IdxEnd = BypassBuilder.CreateAdd(Count, StartIdx, "end.idx");
1320
1321   // Now we need to generate the expression for N - (N % VF), which is
1322   // the part that the vectorized body will execute.
1323   Value *R = BypassBuilder.CreateURem(Count, Step, "n.mod.vf");
1324   Value *CountRoundDown = BypassBuilder.CreateSub(Count, R, "n.vec");
1325   Value *IdxEndRoundDown = BypassBuilder.CreateAdd(CountRoundDown, StartIdx,
1326                                                      "end.idx.rnd.down");
1327
1328   // Now, compare the new count to zero. If it is zero skip the vector loop and
1329   // jump to the scalar loop.
1330   Value *Cmp = BypassBuilder.CreateICmpEQ(IdxEndRoundDown, StartIdx,
1331                                           "cmp.zero");
1332
1333   BasicBlock *LastBypassBlock = BypassBlock;
1334
1335   // Generate the code that checks in runtime if arrays overlap. We put the
1336   // checks into a separate block to make the more common case of few elements
1337   // faster.
1338   Instruction *MemRuntimeCheck = addRuntimeCheck(Legal,
1339                                                  BypassBlock->getTerminator());
1340   if (MemRuntimeCheck) {
1341     // Create a new block containing the memory check.
1342     BasicBlock *CheckBlock = BypassBlock->splitBasicBlock(MemRuntimeCheck,
1343                                                           "vector.memcheck");
1344     LoopBypassBlocks.push_back(CheckBlock);
1345
1346     // Replace the branch into the memory check block with a conditional branch
1347     // for the "few elements case".
1348     Instruction *OldTerm = BypassBlock->getTerminator();
1349     BranchInst::Create(MiddleBlock, CheckBlock, Cmp, OldTerm);
1350     OldTerm->eraseFromParent();
1351
1352     Cmp = MemRuntimeCheck;
1353     LastBypassBlock = CheckBlock;
1354   }
1355
1356   LastBypassBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1357   BranchInst::Create(MiddleBlock, VectorPH, Cmp,
1358                      LastBypassBlock);
1359
1360   // We are going to resume the execution of the scalar loop.
1361   // Go over all of the induction variables that we found and fix the
1362   // PHIs that are left in the scalar version of the loop.
1363   // The starting values of PHI nodes depend on the counter of the last
1364   // iteration in the vectorized loop.
1365   // If we come from a bypass edge then we need to start from the original
1366   // start value.
1367
1368   // This variable saves the new starting index for the scalar loop.
1369   PHINode *ResumeIndex = 0;
1370   LoopVectorizationLegality::InductionList::iterator I, E;
1371   LoopVectorizationLegality::InductionList *List = Legal->getInductionVars();
1372   // Set builder to point to last bypass block.
1373   BypassBuilder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks.back()->getTerminator());
1374   for (I = List->begin(), E = List->end(); I != E; ++I) {
1375     PHINode *OrigPhi = I->first;
1376     LoopVectorizationLegality::InductionInfo II = I->second;
1377
1378     Type *ResumeValTy = (OrigPhi == OldInduction) ? IdxTy : OrigPhi->getType();
1379     PHINode *ResumeVal = PHINode::Create(ResumeValTy, 2, "resume.val",
1380                                          MiddleBlock->getTerminator());
1381     // We might have extended the type of the induction variable but we need a
1382     // truncated version for the scalar loop.
1383     PHINode *TruncResumeVal = (OrigPhi == OldInduction) ?
1384       PHINode::Create(OrigPhi->getType(), 2, "trunc.resume.val",
1385                       MiddleBlock->getTerminator()) : 0;
1386
1387     Value *EndValue = 0;
1388     switch (II.IK) {
1389     case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
1390       llvm_unreachable("Unknown induction");
1391     case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
1392       // Handle the integer induction counter.
1393       assert(OrigPhi->getType()->isIntegerTy() && "Invalid type");
1394
1395       // We have the canonical induction variable.
1396       if (OrigPhi == OldInduction) {
1397         // Create a truncated version of the resume value for the scalar loop,
1398         // we might have promoted the type to a larger width.
1399         EndValue =
1400           BypassBuilder.CreateTrunc(IdxEndRoundDown, OrigPhi->getType());
1401         // The new PHI merges the original incoming value, in case of a bypass,
1402         // or the value at the end of the vectorized loop.
1403         for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
1404           TruncResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
1405         TruncResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
1406
1407         // We know what the end value is.
1408         EndValue = IdxEndRoundDown;
1409         // We also know which PHI node holds it.
1410         ResumeIndex = ResumeVal;
1411         break;
1412       }
1413
1414       // Not the canonical induction variable - add the vector loop count to the
1415       // start value.
1416       Value *CRD = BypassBuilder.CreateSExtOrTrunc(CountRoundDown,
1417                                                    II.StartValue->getType(),
1418                                                    "cast.crd");
1419       EndValue = BypassBuilder.CreateAdd(CRD, II.StartValue , "ind.end");
1420       break;
1421     }
1422     case LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction: {
1423       // Convert the CountRoundDown variable to the PHI size.
1424       Value *CRD = BypassBuilder.CreateSExtOrTrunc(CountRoundDown,
1425                                                    II.StartValue->getType(),
1426                                                    "cast.crd");
1427       // Handle reverse integer induction counter.
1428       EndValue = BypassBuilder.CreateSub(II.StartValue, CRD, "rev.ind.end");
1429       break;
1430     }
1431     case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction: {
1432       // For pointer induction variables, calculate the offset using
1433       // the end index.
1434       EndValue = BypassBuilder.CreateGEP(II.StartValue, CountRoundDown,
1435                                          "ptr.ind.end");
1436       break;
1437     }
1438     case LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction: {
1439       // The value at the end of the loop for the reverse pointer is calculated
1440       // by creating a GEP with a negative index starting from the start value.
1441       Value *Zero = ConstantInt::get(CountRoundDown->getType(), 0);
1442       Value *NegIdx = BypassBuilder.CreateSub(Zero, CountRoundDown,
1443                                               "rev.ind.end");
1444       EndValue = BypassBuilder.CreateGEP(II.StartValue, NegIdx,
1445                                          "rev.ptr.ind.end");
1446       break;
1447     }
1448     }// end of case
1449
1450     // The new PHI merges the original incoming value, in case of a bypass,
1451     // or the value at the end of the vectorized loop.
1452     for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I) {
1453       if (OrigPhi == OldInduction)
1454         ResumeVal->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
1455       else
1456         ResumeVal->addIncoming(II.StartValue, LoopBypassBlocks[I]);
1457     }
1458     ResumeVal->addIncoming(EndValue, VecBody);
1459
1460     // Fix the scalar body counter (PHI node).
1461     unsigned BlockIdx = OrigPhi->getBasicBlockIndex(ScalarPH);
1462     // The old inductions phi node in the scalar body needs the truncated value.
1463     if (OrigPhi == OldInduction)
1464       OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, TruncResumeVal);
1465     else
1466       OrigPhi->setIncomingValue(BlockIdx, ResumeVal);
1467   }
1468
1469   // If we are generating a new induction variable then we also need to
1470   // generate the code that calculates the exit value. This value is not
1471   // simply the end of the counter because we may skip the vectorized body
1472   // in case of a runtime check.
1473   if (!OldInduction){
1474     assert(!ResumeIndex && "Unexpected resume value found");
1475     ResumeIndex = PHINode::Create(IdxTy, 2, "new.indc.resume.val",
1476                                   MiddleBlock->getTerminator());
1477     for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
1478       ResumeIndex->addIncoming(StartIdx, LoopBypassBlocks[I]);
1479     ResumeIndex->addIncoming(IdxEndRoundDown, VecBody);
1480   }
1481
1482   // Make sure that we found the index where scalar loop needs to continue.
1483   assert(ResumeIndex && ResumeIndex->getType()->isIntegerTy() &&
1484          "Invalid resume Index");
1485
1486   // Add a check in the middle block to see if we have completed
1487   // all of the iterations in the first vector loop.
1488   // If (N - N%VF) == N, then we *don't* need to run the remainder.
1489   Value *CmpN = CmpInst::Create(Instruction::ICmp, CmpInst::ICMP_EQ, IdxEnd,
1490                                 ResumeIndex, "cmp.n",
1491                                 MiddleBlock->getTerminator());
1492
1493   BranchInst::Create(ExitBlock, ScalarPH, CmpN, MiddleBlock->getTerminator());
1494   // Remove the old terminator.
1495   MiddleBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
1496
1497   // Create i+1 and fill the PHINode.
1498   Value *NextIdx = Builder.CreateAdd(Induction, Step, "index.next");
1499   Induction->addIncoming(StartIdx, VectorPH);
1500   Induction->addIncoming(NextIdx, VecBody);
1501   // Create the compare.
1502   Value *ICmp = Builder.CreateICmpEQ(NextIdx, IdxEndRoundDown);
1503   Builder.CreateCondBr(ICmp, MiddleBlock, VecBody);
1504
1505   // Now we have two terminators. Remove the old one from the block.
1506   VecBody->getTerminator()->eraseFromParent();
1507
1508   // Get ready to start creating new instructions into the vectorized body.
1509   Builder.SetInsertPoint(VecBody->getFirstInsertionPt());
1510
1511   // Create and register the new vector loop.
1512   Loop* Lp = new Loop();
1513   Loop *ParentLoop = OrigLoop->getParentLoop();
1514
1515   // Insert the new loop into the loop nest and register the new basic blocks.
1516   if (ParentLoop) {
1517     ParentLoop->addChildLoop(Lp);
1518     for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
1519       ParentLoop->addBasicBlockToLoop(LoopBypassBlocks[I], LI->getBase());
1520     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(ScalarPH, LI->getBase());
1521     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(VectorPH, LI->getBase());
1522     ParentLoop->addBasicBlockToLoop(MiddleBlock, LI->getBase());
1523   } else {
1524     LI->addTopLevelLoop(Lp);
1525   }
1526
1527   Lp->addBasicBlockToLoop(VecBody, LI->getBase());
1528
1529   // Save the state.
1530   LoopVectorPreHeader = VectorPH;
1531   LoopScalarPreHeader = ScalarPH;
1532   LoopMiddleBlock = MiddleBlock;
1533   LoopExitBlock = ExitBlock;
1534   LoopVectorBody = VecBody;
1535   LoopScalarBody = OldBasicBlock;
1536 }
1537
1538 /// This function returns the identity element (or neutral element) for
1539 /// the operation K.
1540 Constant*
1541 LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(ReductionKind K, Type *Tp) {
1542   switch (K) {
1543   case RK_IntegerXor:
1544   case RK_IntegerAdd:
1545   case RK_IntegerOr:
1546     // Adding, Xoring, Oring zero to a number does not change it.
1547     return ConstantInt::get(Tp, 0);
1548   case RK_IntegerMult:
1549     // Multiplying a number by 1 does not change it.
1550     return ConstantInt::get(Tp, 1);
1551   case RK_IntegerAnd:
1552     // AND-ing a number with an all-1 value does not change it.
1553     return ConstantInt::get(Tp, -1, true);
1554   case  RK_FloatMult:
1555     // Multiplying a number by 1 does not change it.
1556     return ConstantFP::get(Tp, 1.0L);
1557   case  RK_FloatAdd:
1558     // Adding zero to a number does not change it.
1559     return ConstantFP::get(Tp, 0.0L);
1560   default:
1561     llvm_unreachable("Unknown reduction kind");
1562   }
1563 }
1564
1565 static Intrinsic::ID
1566 getIntrinsicIDForCall(CallInst *CI, const TargetLibraryInfo *TLI) {
1567   // If we have an intrinsic call, check if it is trivially vectorizable.
1568   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI)) {
1569     switch (II->getIntrinsicID()) {
1570     case Intrinsic::sqrt:
1571     case Intrinsic::sin:
1572     case Intrinsic::cos:
1573     case Intrinsic::exp:
1574     case Intrinsic::exp2:
1575     case Intrinsic::log:
1576     case Intrinsic::log10:
1577     case Intrinsic::log2:
1578     case Intrinsic::fabs:
1579     case Intrinsic::floor:
1580     case Intrinsic::ceil:
1581     case Intrinsic::trunc:
1582     case Intrinsic::rint:
1583     case Intrinsic::nearbyint:
1584     case Intrinsic::pow:
1585     case Intrinsic::fma:
1586     case Intrinsic::fmuladd:
1587       return II->getIntrinsicID();
1588     default:
1589       return Intrinsic::not_intrinsic;
1590     }
1591   }
1592
1593   if (!TLI)
1594     return Intrinsic::not_intrinsic;
1595
1596   LibFunc::Func Func;
1597   Function *F = CI->getCalledFunction();
1598   // We're going to make assumptions on the semantics of the functions, check
1599   // that the target knows that it's available in this environment.
1600   if (!F || !TLI->getLibFunc(F->getName(), Func))
1601     return Intrinsic::not_intrinsic;
1602
1603   // Otherwise check if we have a call to a function that can be turned into a
1604   // vector intrinsic.
1605   switch (Func) {
1606   default:
1607     break;
1608   case LibFunc::sin:
1609   case LibFunc::sinf:
1610   case LibFunc::sinl:
1611     return Intrinsic::sin;
1612   case LibFunc::cos:
1613   case LibFunc::cosf:
1614   case LibFunc::cosl:
1615     return Intrinsic::cos;
1616   case LibFunc::exp:
1617   case LibFunc::expf:
1618   case LibFunc::expl:
1619     return Intrinsic::exp;
1620   case LibFunc::exp2:
1621   case LibFunc::exp2f:
1622   case LibFunc::exp2l:
1623     return Intrinsic::exp2;
1624   case LibFunc::log:
1625   case LibFunc::logf:
1626   case LibFunc::logl:
1627     return Intrinsic::log;
1628   case LibFunc::log10:
1629   case LibFunc::log10f:
1630   case LibFunc::log10l:
1631     return Intrinsic::log10;
1632   case LibFunc::log2:
1633   case LibFunc::log2f:
1634   case LibFunc::log2l:
1635     return Intrinsic::log2;
1636   case LibFunc::fabs:
1637   case LibFunc::fabsf:
1638   case LibFunc::fabsl:
1639     return Intrinsic::fabs;
1640   case LibFunc::floor:
1641   case LibFunc::floorf:
1642   case LibFunc::floorl:
1643     return Intrinsic::floor;
1644   case LibFunc::ceil:
1645   case LibFunc::ceilf:
1646   case LibFunc::ceill:
1647     return Intrinsic::ceil;
1648   case LibFunc::trunc:
1649   case LibFunc::truncf:
1650   case LibFunc::truncl:
1651     return Intrinsic::trunc;
1652   case LibFunc::rint:
1653   case LibFunc::rintf:
1654   case LibFunc::rintl:
1655     return Intrinsic::rint;
1656   case LibFunc::nearbyint:
1657   case LibFunc::nearbyintf:
1658   case LibFunc::nearbyintl:
1659     return Intrinsic::nearbyint;
1660   case LibFunc::pow:
1661   case LibFunc::powf:
1662   case LibFunc::powl:
1663     return Intrinsic::pow;
1664   }
1665
1666   return Intrinsic::not_intrinsic;
1667 }
1668
1669 /// This function translates the reduction kind to an LLVM binary operator.
1670 static unsigned
1671 getReductionBinOp(LoopVectorizationLegality::ReductionKind Kind) {
1672   switch (Kind) {
1673     case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerAdd:
1674       return Instruction::Add;
1675     case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMult:
1676       return Instruction::Mul;
1677     case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerOr:
1678       return Instruction::Or;
1679     case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerAnd:
1680       return Instruction::And;
1681     case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerXor:
1682       return Instruction::Xor;
1683     case LoopVectorizationLegality::RK_FloatMult:
1684       return Instruction::FMul;
1685     case LoopVectorizationLegality::RK_FloatAdd:
1686       return Instruction::FAdd;
1687     case LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMinMax:
1688       return Instruction::ICmp;
1689     case LoopVectorizationLegality::RK_FloatMinMax:
1690       return Instruction::FCmp;
1691     default:
1692       llvm_unreachable("Unknown reduction operation");
1693   }
1694 }
1695
1696 Value *createMinMaxOp(IRBuilder<> &Builder,
1697                       LoopVectorizationLegality::MinMaxReductionKind RK,
1698                       Value *Left,
1699                       Value *Right) {
1700   CmpInst::Predicate P = CmpInst::ICMP_NE;
1701   switch (RK) {
1702   default:
1703     llvm_unreachable("Unknown min/max reduction kind");
1704   case LoopVectorizationLegality::MRK_UIntMin:
1705     P = CmpInst::ICMP_ULT;
1706     break;
1707   case LoopVectorizationLegality::MRK_UIntMax:
1708     P = CmpInst::ICMP_UGT;
1709     break;
1710   case LoopVectorizationLegality::MRK_SIntMin:
1711     P = CmpInst::ICMP_SLT;
1712     break;
1713   case LoopVectorizationLegality::MRK_SIntMax:
1714     P = CmpInst::ICMP_SGT;
1715     break;
1716   case LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMin:
1717     P = CmpInst::FCMP_OLT;
1718     break;
1719   case LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMax:
1720     P = CmpInst::FCMP_OGT;
1721     break;
1722   }
1723
1724   Value *Cmp;
1725   if (RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMin || RK == LoopVectorizationLegality::MRK_FloatMax)
1726     Cmp = Builder.CreateFCmp(P, Left, Right, "rdx.minmax.cmp");
1727   else
1728     Cmp = Builder.CreateICmp(P, Left, Right, "rdx.minmax.cmp");
1729
1730   Value *Select = Builder.CreateSelect(Cmp, Left, Right, "rdx.minmax.select");
1731   return Select;
1732 }
1733
1734 void
1735 InnerLoopVectorizer::vectorizeLoop(LoopVectorizationLegality *Legal) {
1736   //===------------------------------------------------===//
1737   //
1738   // Notice: any optimization or new instruction that go
1739   // into the code below should be also be implemented in
1740   // the cost-model.
1741   //
1742   //===------------------------------------------------===//
1743   Constant *Zero = Builder.getInt32(0);
1744
1745   // In order to support reduction variables we need to be able to vectorize
1746   // Phi nodes. Phi nodes have cycles, so we need to vectorize them in two
1747   // stages. First, we create a new vector PHI node with no incoming edges.
1748   // We use this value when we vectorize all of the instructions that use the
1749   // PHI. Next, after all of the instructions in the block are complete we
1750   // add the new incoming edges to the PHI. At this point all of the
1751   // instructions in the basic block are vectorized, so we can use them to
1752   // construct the PHI.
1753   PhiVector RdxPHIsToFix;
1754
1755   // Scan the loop in a topological order to ensure that defs are vectorized
1756   // before users.
1757   LoopBlocksDFS DFS(OrigLoop);
1758   DFS.perform(LI);
1759
1760   // Vectorize all of the blocks in the original loop.
1761   for (LoopBlocksDFS::RPOIterator bb = DFS.beginRPO(),
1762        be = DFS.endRPO(); bb != be; ++bb)
1763     vectorizeBlockInLoop(Legal, *bb, &RdxPHIsToFix);
1764
1765   // At this point every instruction in the original loop is widened to
1766   // a vector form. We are almost done. Now, we need to fix the PHI nodes
1767   // that we vectorized. The PHI nodes are currently empty because we did
1768   // not want to introduce cycles. Notice that the remaining PHI nodes
1769   // that we need to fix are reduction variables.
1770
1771   // Create the 'reduced' values for each of the induction vars.
1772   // The reduced values are the vector values that we scalarize and combine
1773   // after the loop is finished.
1774   for (PhiVector::iterator it = RdxPHIsToFix.begin(), e = RdxPHIsToFix.end();
1775        it != e; ++it) {
1776     PHINode *RdxPhi = *it;
1777     assert(RdxPhi && "Unable to recover vectorized PHI");
1778
1779     // Find the reduction variable descriptor.
1780     assert(Legal->getReductionVars()->count(RdxPhi) &&
1781            "Unable to find the reduction variable");
1782     LoopVectorizationLegality::ReductionDescriptor RdxDesc =
1783     (*Legal->getReductionVars())[RdxPhi];
1784
1785     // We need to generate a reduction vector from the incoming scalar.
1786     // To do so, we need to generate the 'identity' vector and overide
1787     // one of the elements with the incoming scalar reduction. We need
1788     // to do it in the vector-loop preheader.
1789     Builder.SetInsertPoint(LoopBypassBlocks.front()->getTerminator());
1790
1791     // This is the vector-clone of the value that leaves the loop.
1792     VectorParts &VectorExit = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
1793     Type *VecTy = VectorExit[0]->getType();
1794
1795     // Find the reduction identity variable. Zero for addition, or, xor,
1796     // one for multiplication, -1 for And.
1797     Value *Identity;
1798     Value *VectorStart;
1799     if (RdxDesc.Kind == LoopVectorizationLegality::RK_IntegerMinMax ||
1800         RdxDesc.Kind == LoopVectorizationLegality::RK_FloatMinMax) {
1801       // MinMax reduction have the start value as their identify.
1802       VectorStart = Identity = Builder.CreateVectorSplat(VF, RdxDesc.StartValue,
1803                                                          "minmax.ident");
1804     } else {
1805       Constant *Iden =
1806         LoopVectorizationLegality::getReductionIdentity(RdxDesc.Kind,
1807                                                         VecTy->getScalarType());
1808       Identity = ConstantVector::getSplat(VF, Iden);
1809
1810       // This vector is the Identity vector where the first element is the
1811       // incoming scalar reduction.
1812       VectorStart = Builder.CreateInsertElement(Identity,
1813                                                 RdxDesc.StartValue, Zero);
1814     }
1815
1816     // Fix the vector-loop phi.
1817     // We created the induction variable so we know that the
1818     // preheader is the first entry.
1819     BasicBlock *VecPreheader = Induction->getIncomingBlock(0);
1820
1821     // Reductions do not have to start at zero. They can start with
1822     // any loop invariant values.
1823     VectorParts &VecRdxPhi = WidenMap.get(RdxPhi);
1824     BasicBlock *Latch = OrigLoop->getLoopLatch();
1825     Value *LoopVal = RdxPhi->getIncomingValueForBlock(Latch);
1826     VectorParts &Val = getVectorValue(LoopVal);
1827     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
1828       // Make sure to add the reduction stat value only to the 
1829       // first unroll part.
1830       Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
1831       cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(StartVal, VecPreheader);
1832       cast<PHINode>(VecRdxPhi[part])->addIncoming(Val[part], LoopVectorBody);
1833     }
1834
1835     // Before each round, move the insertion point right between
1836     // the PHIs and the values we are going to write.
1837     // This allows us to write both PHINodes and the extractelement
1838     // instructions.
1839     Builder.SetInsertPoint(LoopMiddleBlock->getFirstInsertionPt());
1840
1841     VectorParts RdxParts;
1842     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
1843       // This PHINode contains the vectorized reduction variable, or
1844       // the initial value vector, if we bypass the vector loop.
1845       VectorParts &RdxExitVal = getVectorValue(RdxDesc.LoopExitInstr);
1846       PHINode *NewPhi = Builder.CreatePHI(VecTy, 2, "rdx.vec.exit.phi");
1847       Value *StartVal = (part == 0) ? VectorStart : Identity;
1848       for (unsigned I = 0, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
1849         NewPhi->addIncoming(StartVal, LoopBypassBlocks[I]);
1850       NewPhi->addIncoming(RdxExitVal[part], LoopVectorBody);
1851       RdxParts.push_back(NewPhi);
1852     }
1853
1854     // Reduce all of the unrolled parts into a single vector.
1855     Value *ReducedPartRdx = RdxParts[0];
1856     unsigned Op = getReductionBinOp(RdxDesc.Kind);
1857     for (unsigned part = 1; part < UF; ++part) {
1858       if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
1859         ReducedPartRdx = Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op,
1860                                              RdxParts[part], ReducedPartRdx,
1861                                              "bin.rdx");
1862       else
1863         ReducedPartRdx = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind,
1864                                         ReducedPartRdx, RdxParts[part]);
1865     }
1866
1867     // VF is a power of 2 so we can emit the reduction using log2(VF) shuffles
1868     // and vector ops, reducing the set of values being computed by half each
1869     // round.
1870     assert(isPowerOf2_32(VF) &&
1871            "Reduction emission only supported for pow2 vectors!");
1872     Value *TmpVec = ReducedPartRdx;
1873     SmallVector<Constant*, 32> ShuffleMask(VF, 0);
1874     for (unsigned i = VF; i != 1; i >>= 1) {
1875       // Move the upper half of the vector to the lower half.
1876       for (unsigned j = 0; j != i/2; ++j)
1877         ShuffleMask[j] = Builder.getInt32(i/2 + j);
1878
1879       // Fill the rest of the mask with undef.
1880       std::fill(&ShuffleMask[i/2], ShuffleMask.end(),
1881                 UndefValue::get(Builder.getInt32Ty()));
1882
1883       Value *Shuf =
1884         Builder.CreateShuffleVector(TmpVec,
1885                                     UndefValue::get(TmpVec->getType()),
1886                                     ConstantVector::get(ShuffleMask),
1887                                     "rdx.shuf");
1888
1889       if (Op != Instruction::ICmp && Op != Instruction::FCmp)
1890         TmpVec = Builder.CreateBinOp((Instruction::BinaryOps)Op, TmpVec, Shuf,
1891                                      "bin.rdx");
1892       else
1893         TmpVec = createMinMaxOp(Builder, RdxDesc.MinMaxKind, TmpVec, Shuf);
1894     }
1895
1896     // The result is in the first element of the vector.
1897     Value *Scalar0 = Builder.CreateExtractElement(TmpVec, Builder.getInt32(0));
1898
1899     // Now, we need to fix the users of the reduction variable
1900     // inside and outside of the scalar remainder loop.
1901     // We know that the loop is in LCSSA form. We need to update the
1902     // PHI nodes in the exit blocks.
1903     for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
1904          LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
1905       PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
1906       if (!LCSSAPhi) continue;
1907
1908       // All PHINodes need to have a single entry edge, or two if
1909       // we already fixed them.
1910       assert(LCSSAPhi->getNumIncomingValues() < 3 && "Invalid LCSSA PHI");
1911
1912       // We found our reduction value exit-PHI. Update it with the
1913       // incoming bypass edge.
1914       if (LCSSAPhi->getIncomingValue(0) == RdxDesc.LoopExitInstr) {
1915         // Add an edge coming from the bypass.
1916         LCSSAPhi->addIncoming(Scalar0, LoopMiddleBlock);
1917         break;
1918       }
1919     }// end of the LCSSA phi scan.
1920
1921     // Fix the scalar loop reduction variable with the incoming reduction sum
1922     // from the vector body and from the backedge value.
1923     int IncomingEdgeBlockIdx =
1924     (RdxPhi)->getBasicBlockIndex(OrigLoop->getLoopLatch());
1925     assert(IncomingEdgeBlockIdx >= 0 && "Invalid block index");
1926     // Pick the other block.
1927     int SelfEdgeBlockIdx = (IncomingEdgeBlockIdx ? 0 : 1);
1928     (RdxPhi)->setIncomingValue(SelfEdgeBlockIdx, Scalar0);
1929     (RdxPhi)->setIncomingValue(IncomingEdgeBlockIdx, RdxDesc.LoopExitInstr);
1930   }// end of for each redux variable.
1931
1932   // The Loop exit block may have single value PHI nodes where the incoming
1933   // value is 'undef'. While vectorizing we only handled real values that
1934   // were defined inside the loop. Here we handle the 'undef case'.
1935   // See PR14725.
1936   for (BasicBlock::iterator LEI = LoopExitBlock->begin(),
1937        LEE = LoopExitBlock->end(); LEI != LEE; ++LEI) {
1938     PHINode *LCSSAPhi = dyn_cast<PHINode>(LEI);
1939     if (!LCSSAPhi) continue;
1940     if (LCSSAPhi->getNumIncomingValues() == 1)
1941       LCSSAPhi->addIncoming(UndefValue::get(LCSSAPhi->getType()),
1942                             LoopMiddleBlock);
1943   }
1944 }
1945
1946 InnerLoopVectorizer::VectorParts
1947 InnerLoopVectorizer::createEdgeMask(BasicBlock *Src, BasicBlock *Dst) {
1948   assert(std::find(pred_begin(Dst), pred_end(Dst), Src) != pred_end(Dst) &&
1949          "Invalid edge");
1950
1951   VectorParts SrcMask = createBlockInMask(Src);
1952
1953   // The terminator has to be a branch inst!
1954   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Src->getTerminator());
1955   assert(BI && "Unexpected terminator found");
1956
1957   if (BI->isConditional()) {
1958     VectorParts EdgeMask = getVectorValue(BI->getCondition());
1959
1960     if (BI->getSuccessor(0) != Dst)
1961       for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
1962         EdgeMask[part] = Builder.CreateNot(EdgeMask[part]);
1963
1964     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
1965       EdgeMask[part] = Builder.CreateAnd(EdgeMask[part], SrcMask[part]);
1966     return EdgeMask;
1967   }
1968
1969   return SrcMask;
1970 }
1971
1972 InnerLoopVectorizer::VectorParts
1973 InnerLoopVectorizer::createBlockInMask(BasicBlock *BB) {
1974   assert(OrigLoop->contains(BB) && "Block is not a part of a loop");
1975
1976   // Loop incoming mask is all-one.
1977   if (OrigLoop->getHeader() == BB) {
1978     Value *C = ConstantInt::get(IntegerType::getInt1Ty(BB->getContext()), 1);
1979     return getVectorValue(C);
1980   }
1981
1982   // This is the block mask. We OR all incoming edges, and with zero.
1983   Value *Zero = ConstantInt::get(IntegerType::getInt1Ty(BB->getContext()), 0);
1984   VectorParts BlockMask = getVectorValue(Zero);
1985
1986   // For each pred:
1987   for (pred_iterator it = pred_begin(BB), e = pred_end(BB); it != e; ++it) {
1988     VectorParts EM = createEdgeMask(*it, BB);
1989     for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
1990       BlockMask[part] = Builder.CreateOr(BlockMask[part], EM[part]);
1991   }
1992
1993   return BlockMask;
1994 }
1995
1996 void
1997 InnerLoopVectorizer::vectorizeBlockInLoop(LoopVectorizationLegality *Legal,
1998                                           BasicBlock *BB, PhiVector *PV) {
1999   // For each instruction in the old loop.
2000   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
2001     VectorParts &Entry = WidenMap.get(it);
2002     switch (it->getOpcode()) {
2003     case Instruction::Br:
2004       // Nothing to do for PHIs and BR, since we already took care of the
2005       // loop control flow instructions.
2006       continue;
2007     case Instruction::PHI:{
2008       PHINode* P = cast<PHINode>(it);
2009       // Handle reduction variables:
2010       if (Legal->getReductionVars()->count(P)) {
2011         for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
2012           // This is phase one of vectorizing PHIs.
2013           Type *VecTy = VectorType::get(it->getType(), VF);
2014           Entry[part] = PHINode::Create(VecTy, 2, "vec.phi",
2015                                         LoopVectorBody-> getFirstInsertionPt());
2016         }
2017         PV->push_back(P);
2018         continue;
2019       }
2020
2021       // Check for PHI nodes that are lowered to vector selects.
2022       if (P->getParent() != OrigLoop->getHeader()) {
2023         // We know that all PHIs in non header blocks are converted into
2024         // selects, so we don't have to worry about the insertion order and we
2025         // can just use the builder.
2026         // At this point we generate the predication tree. There may be
2027         // duplications since this is a simple recursive scan, but future
2028         // optimizations will clean it up.
2029
2030         unsigned NumIncoming = P->getNumIncomingValues();
2031         assert(NumIncoming > 1 && "Invalid PHI");
2032
2033         // Generate a sequence of selects of the form:
2034         // SELECT(Mask3, In3,
2035         //      SELECT(Mask2, In2,
2036         //                   ( ...)))
2037         for (unsigned In = 0; In < NumIncoming; In++) {
2038           VectorParts Cond = createEdgeMask(P->getIncomingBlock(In),
2039                                             P->getParent());
2040           VectorParts &In0 = getVectorValue(P->getIncomingValue(In));
2041
2042           for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
2043             // We don't need to 'select' the first PHI operand because it is
2044             // the default value if all of the other masks don't match.
2045             if (In == 0)
2046               Entry[part] = In0[part];
2047             else
2048               // Select between the current value and the previous incoming edge
2049               // based on the incoming mask.
2050               Entry[part] = Builder.CreateSelect(Cond[part], In0[part],
2051                                                  Entry[part], "predphi");
2052           }
2053         }
2054         continue;
2055       }
2056
2057       // This PHINode must be an induction variable.
2058       // Make sure that we know about it.
2059       assert(Legal->getInductionVars()->count(P) &&
2060              "Not an induction variable");
2061
2062       LoopVectorizationLegality::InductionInfo II =
2063         Legal->getInductionVars()->lookup(P);
2064
2065       switch (II.IK) {
2066       case LoopVectorizationLegality::IK_NoInduction:
2067         llvm_unreachable("Unknown induction");
2068       case LoopVectorizationLegality::IK_IntInduction: {
2069         assert(P->getType() == II.StartValue->getType() && "Types must match");
2070         Type *PhiTy = P->getType();
2071         Value *Broadcasted;
2072         if (P == OldInduction) {
2073           // Handle the canonical induction variable. We might have had to
2074           // extend the type.
2075           Broadcasted = Builder.CreateTrunc(Induction, PhiTy);
2076         } else {
2077           // Handle other induction variables that are now based on the
2078           // canonical one.
2079           Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, ExtendedIdx,
2080                                                    "normalized.idx");
2081           NormalizedIdx = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, PhiTy);
2082           Broadcasted = Builder.CreateAdd(II.StartValue, NormalizedIdx,
2083                                           "offset.idx");
2084         }
2085         Broadcasted = getBroadcastInstrs(Broadcasted);
2086         // After broadcasting the induction variable we need to make the vector
2087         // consecutive by adding 0, 1, 2, etc.
2088         for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
2089           Entry[part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, VF * part, false);
2090         continue;
2091       }
2092       case LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction:
2093       case LoopVectorizationLegality::IK_PtrInduction:
2094       case LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction:
2095         // Handle reverse integer and pointer inductions.
2096         Value *StartIdx = ExtendedIdx;
2097         // This is the normalized GEP that starts counting at zero.
2098         Value *NormalizedIdx = Builder.CreateSub(Induction, StartIdx,
2099                                                  "normalized.idx");
2100
2101         // Handle the reverse integer induction variable case.
2102         if (LoopVectorizationLegality::IK_ReverseIntInduction == II.IK) {
2103           IntegerType *DstTy = cast<IntegerType>(II.StartValue->getType());
2104           Value *CNI = Builder.CreateSExtOrTrunc(NormalizedIdx, DstTy,
2105                                                  "resize.norm.idx");
2106           Value *ReverseInd  = Builder.CreateSub(II.StartValue, CNI,
2107                                                  "reverse.idx");
2108
2109           // This is a new value so do not hoist it out.
2110           Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ReverseInd);
2111           // After broadcasting the induction variable we need to make the
2112           // vector consecutive by adding  ... -3, -2, -1, 0.
2113           for (unsigned part = 0; part < UF; ++part)
2114             Entry[part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, -(int)VF * part,
2115                                                true);
2116           continue;
2117         }
2118
2119         // Handle the pointer induction variable case.
2120         assert(P->getType()->isPointerTy() && "Unexpected type.");
2121
2122         // Is this a reverse induction ptr or a consecutive induction ptr.
2123         bool Reverse = (LoopVectorizationLegality::IK_ReversePtrInduction ==
2124                         II.IK);
2125
2126         // This is the vector of results. Notice that we don't generate
2127         // vector geps because scalar geps result in better code.
2128         for (unsigned part = 0; part < UF; ++part) {
2129           Value *VecVal = UndefValue::get(VectorType::get(P->getType(), VF));
2130           for (unsigned int i = 0; i < VF; ++i) {
2131             int EltIndex = (i + part * VF) * (Reverse ? -1 : 1);
2132             Constant *Idx = ConstantInt::get(Induction->getType(), EltIndex);
2133             Value *GlobalIdx;
2134             if (!Reverse)
2135               GlobalIdx = Builder.CreateAdd(NormalizedIdx, Idx, "gep.idx");
2136             else
2137               GlobalIdx = Builder.CreateSub(Idx, NormalizedIdx, "gep.ridx");
2138
2139             Value *SclrGep = Builder.CreateGEP(II.StartValue, GlobalIdx,
2140                                                "next.gep");
2141             VecVal = Builder.CreateInsertElement(VecVal, SclrGep,
2142                                                  Builder.getInt32(i),
2143                                                  "insert.gep");
2144           }
2145           Entry[part] = VecVal;
2146         }
2147         continue;
2148       }
2149
2150     }// End of PHI.
2151
2152     case Instruction::Add:
2153     case Instruction::FAdd:
2154     case Instruction::Sub:
2155     case Instruction::FSub:
2156     case Instruction::Mul:
2157     case Instruction::FMul:
2158     case Instruction::UDiv:
2159     case Instruction::SDiv:
2160     case Instruction::FDiv:
2161     case Instruction::URem:
2162     case Instruction::SRem:
2163     case Instruction::FRem:
2164     case Instruction::Shl:
2165     case Instruction::LShr:
2166     case Instruction::AShr:
2167     case Instruction::And:
2168     case Instruction::Or:
2169     case Instruction::Xor: {
2170       // Just widen binops.
2171       BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(it);
2172       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
2173       VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
2174
2175       // Use this vector value for all users of the original instruction.
2176       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
2177         Value *V = Builder.CreateBinOp(BinOp->getOpcode(), A[Part], B[Part]);
2178
2179         // Update the NSW, NUW and Exact flags. Notice: V can be an Undef.
2180         BinaryOperator *VecOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V);
2181         if (VecOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp)) {
2182           VecOp->setHasNoSignedWrap(BinOp->hasNoSignedWrap());
2183           VecOp->setHasNoUnsignedWrap(BinOp->hasNoUnsignedWrap());
2184         }
2185         if (VecOp && isa<PossiblyExactOperator>(VecOp))
2186           VecOp->setIsExact(BinOp->isExact());
2187
2188         Entry[Part] = V;
2189       }
2190       break;
2191     }
2192     case Instruction::Select: {
2193       // Widen selects.
2194       // If the selector is loop invariant we can create a select
2195       // instruction with a scalar condition. Otherwise, use vector-select.
2196       bool InvariantCond = SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(it->getOperand(0)),
2197                                                OrigLoop);
2198
2199       // The condition can be loop invariant  but still defined inside the
2200       // loop. This means that we can't just use the original 'cond' value.
2201       // We have to take the 'vectorized' value and pick the first lane.
2202       // Instcombine will make this a no-op.
2203       VectorParts &Cond = getVectorValue(it->getOperand(0));
2204       VectorParts &Op0  = getVectorValue(it->getOperand(1));
2205       VectorParts &Op1  = getVectorValue(it->getOperand(2));
2206       Value *ScalarCond = Builder.CreateExtractElement(Cond[0],
2207                                                        Builder.getInt32(0));
2208       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
2209         Entry[Part] = Builder.CreateSelect(
2210           InvariantCond ? ScalarCond : Cond[Part],
2211           Op0[Part],
2212           Op1[Part]);
2213       }
2214       break;
2215     }
2216
2217     case Instruction::ICmp:
2218     case Instruction::FCmp: {
2219       // Widen compares. Generate vector compares.
2220       bool FCmp = (it->getOpcode() == Instruction::FCmp);
2221       CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(it);
2222       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
2223       VectorParts &B = getVectorValue(it->getOperand(1));
2224       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
2225         Value *C = 0;
2226         if (FCmp)
2227           C = Builder.CreateFCmp(Cmp->getPredicate(), A[Part], B[Part]);
2228         else
2229           C = Builder.CreateICmp(Cmp->getPredicate(), A[Part], B[Part]);
2230         Entry[Part] = C;
2231       }
2232       break;
2233     }
2234
2235     case Instruction::Store:
2236     case Instruction::Load:
2237         vectorizeMemoryInstruction(it, Legal);
2238         break;
2239     case Instruction::ZExt:
2240     case Instruction::SExt:
2241     case Instruction::FPToUI:
2242     case Instruction::FPToSI:
2243     case Instruction::FPExt:
2244     case Instruction::PtrToInt:
2245     case Instruction::IntToPtr:
2246     case Instruction::SIToFP:
2247     case Instruction::UIToFP:
2248     case Instruction::Trunc:
2249     case Instruction::FPTrunc:
2250     case Instruction::BitCast: {
2251       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(it);
2252       /// Optimize the special case where the source is the induction
2253       /// variable. Notice that we can only optimize the 'trunc' case
2254       /// because: a. FP conversions lose precision, b. sext/zext may wrap,
2255       /// c. other casts depend on pointer size.
2256       if (CI->getOperand(0) == OldInduction &&
2257           it->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
2258         Value *ScalarCast = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), Induction,
2259                                                CI->getType());
2260         Value *Broadcasted = getBroadcastInstrs(ScalarCast);
2261         for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
2262           Entry[Part] = getConsecutiveVector(Broadcasted, VF * Part, false);
2263         break;
2264       }
2265       /// Vectorize casts.
2266       Type *DestTy = VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF);
2267
2268       VectorParts &A = getVectorValue(it->getOperand(0));
2269       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part)
2270         Entry[Part] = Builder.CreateCast(CI->getOpcode(), A[Part], DestTy);
2271       break;
2272     }
2273
2274     case Instruction::Call: {
2275       // Ignore dbg intrinsics.
2276       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
2277         break;
2278
2279       Module *M = BB->getParent()->getParent();
2280       CallInst *CI = cast<CallInst>(it);
2281       Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
2282       assert(ID && "Not an intrinsic call!");
2283       for (unsigned Part = 0; Part < UF; ++Part) {
2284         SmallVector<Value*, 4> Args;
2285         for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i) {
2286           VectorParts &Arg = getVectorValue(CI->getArgOperand(i));
2287           Args.push_back(Arg[Part]);
2288         }
2289         Type *Tys[] = { VectorType::get(CI->getType()->getScalarType(), VF) };
2290         Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, ID, Tys);
2291         Entry[Part] = Builder.CreateCall(F, Args);
2292       }
2293       break;
2294     }
2295
2296     default:
2297       // All other instructions are unsupported. Scalarize them.
2298       scalarizeInstruction(it);
2299       break;
2300     }// end of switch.
2301   }// end of for_each instr.
2302 }
2303
2304 void InnerLoopVectorizer::updateAnalysis() {
2305   // Forget the original basic block.
2306   SE->forgetLoop(OrigLoop);
2307
2308   // Update the dominator tree information.
2309   assert(DT->properlyDominates(LoopBypassBlocks.front(), LoopExitBlock) &&
2310          "Entry does not dominate exit.");
2311
2312   for (unsigned I = 1, E = LoopBypassBlocks.size(); I != E; ++I)
2313     DT->addNewBlock(LoopBypassBlocks[I], LoopBypassBlocks[I-1]);
2314   DT->addNewBlock(LoopVectorPreHeader, LoopBypassBlocks.back());
2315   DT->addNewBlock(LoopVectorBody, LoopVectorPreHeader);
2316   DT->addNewBlock(LoopMiddleBlock, LoopBypassBlocks.front());
2317   DT->addNewBlock(LoopScalarPreHeader, LoopMiddleBlock);
2318   DT->changeImmediateDominator(LoopScalarBody, LoopScalarPreHeader);
2319   DT->changeImmediateDominator(LoopExitBlock, LoopMiddleBlock);
2320
2321   DEBUG(DT->verifyAnalysis());
2322 }
2323
2324 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeWithIfConvert() {
2325   if (!EnableIfConversion)
2326     return false;
2327
2328   assert(TheLoop->getNumBlocks() > 1 && "Single block loops are vectorizable");
2329   std::vector<BasicBlock*> &LoopBlocks = TheLoop->getBlocksVector();
2330
2331   // Collect the blocks that need predication.
2332   for (unsigned i = 0, e = LoopBlocks.size(); i < e; ++i) {
2333     BasicBlock *BB = LoopBlocks[i];
2334
2335     // We don't support switch statements inside loops.
2336     if (!isa<BranchInst>(BB->getTerminator()))
2337       return false;
2338
2339     // We must be able to predicate all blocks that need to be predicated.
2340     if (blockNeedsPredication(BB) && !blockCanBePredicated(BB))
2341       return false;
2342   }
2343
2344   // We can if-convert this loop.
2345   return true;
2346 }
2347
2348 bool LoopVectorizationLegality::canVectorize() {
2349   assert(TheLoop->getLoopPreheader() && "No preheader!!");
2350
2351   // We can only vectorize innermost loops.
2352   if (TheLoop->getSubLoopsVector().size())
2353     return false;
2354
2355   // We must have a single backedge.
2356   if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1)
2357     return false;
2358
2359   // We must have a single exiting block.
2360   if (!TheLoop->getExitingBlock())
2361     return false;
2362
2363   unsigned NumBlocks = TheLoop->getNumBlocks();
2364
2365   // Check if we can if-convert non single-bb loops.
2366   if (NumBlocks != 1 && !canVectorizeWithIfConvert()) {
2367     DEBUG(dbgs() << "LV: Can't if-convert the loop.\n");
2368     return false;
2369   }
2370
2371   // We need to have a loop header.
2372   BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
2373   DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop: " <<
2374         TheLoop->getHeader()->getName() << "\n");
2375
2376   // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
2377   const SCEV *ExitCount = SE->getExitCount(TheLoop, Latch);
2378   if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
2379     DEBUG(dbgs() << "LV: SCEV could not compute the loop exit count.\n");
2380     return false;
2381   }
2382
2383   // Do not loop-vectorize loops with a tiny trip count.
2384   unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop, Latch);
2385   if (TC > 0u && TC < TinyTripCountVectorThreshold) {
2386     DEBUG(dbgs() << "LV: Found a loop with a very small trip count. " <<
2387           "This loop is not worth vectorizing.\n");
2388     return false;
2389   }
2390
2391   // Check if we can vectorize the instructions and CFG in this loop.
2392   if (!canVectorizeInstrs()) {
2393     DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize the instructions or CFG\n");
2394     return false;
2395   }
2396
2397   // Go over each instruction and look at memory deps.
2398   if (!canVectorizeMemory()) {
2399     DEBUG(dbgs() << "LV: Can't vectorize due to memory conflicts\n");
2400     return false;
2401   }
2402
2403   // Collect all of the variables that remain uniform after vectorization.
2404   collectLoopUniforms();
2405
2406   DEBUG(dbgs() << "LV: We can vectorize this loop" <<
2407         (PtrRtCheck.Need ? " (with a runtime bound check)" : "")
2408         <<"!\n");
2409
2410   // Okay! We can vectorize. At this point we don't have any other mem analysis
2411   // which may limit our maximum vectorization factor, so just return true with
2412   // no restrictions.
2413   return true;
2414 }
2415
2416 static Type *convertPointerToIntegerType(DataLayout &DL, Type *Ty) {
2417   if (Ty->isPointerTy())
2418     return DL.getIntPtrType(Ty->getContext());
2419   return Ty;
2420 }
2421
2422 static Type* getWiderType(DataLayout &DL, Type *Ty0, Type *Ty1) {
2423   Ty0 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty0);
2424   Ty1 = convertPointerToIntegerType(DL, Ty1);
2425   if (Ty0->getScalarSizeInBits() > Ty1->getScalarSizeInBits())
2426     return Ty0;
2427   return Ty1;
2428 }
2429
2430 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeInstrs() {
2431   BasicBlock *PreHeader = TheLoop->getLoopPreheader();
2432   BasicBlock *Header = TheLoop->getHeader();
2433
2434   // If we marked the scalar loop as "already vectorized" then no need
2435   // to vectorize it again.
2436   if (Header->getTerminator()->getMetadata(AlreadyVectorizedMDName)) {
2437     DEBUG(dbgs() << "LV: This loop was vectorized before\n");
2438     return false;
2439   }
2440
2441   // Look for the attribute signaling the absence of NaNs.
2442   Function &F = *Header->getParent();
2443   if (F.hasFnAttribute("no-nans-fp-math"))
2444     HasFunNoNaNAttr = F.getAttributes().getAttribute(
2445       AttributeSet::FunctionIndex,
2446       "no-nans-fp-math").getValueAsString() == "true";
2447
2448   // For each block in the loop.
2449   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
2450        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
2451
2452     // Scan the instructions in the block and look for hazards.
2453     for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
2454          ++it) {
2455
2456       if (PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(it)) {
2457         Type *PhiTy = Phi->getType();
2458         // Check that this PHI type is allowed.
2459         if (!PhiTy->isIntegerTy() &&
2460             !PhiTy->isFloatingPointTy() &&
2461             !PhiTy->isPointerTy()) {
2462           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an non-int non-pointer PHI.\n");
2463           return false;
2464         }
2465
2466         // If this PHINode is not in the header block, then we know that we
2467         // can convert it to select during if-conversion. No need to check if
2468         // the PHIs in this block are induction or reduction variables.
2469         if (*bb != Header)
2470           continue;
2471
2472         // We only allow if-converted PHIs with more than two incoming values.
2473         if (Phi->getNumIncomingValues() != 2) {
2474           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an invalid PHI.\n");
2475           return false;
2476         }
2477
2478         // This is the value coming from the preheader.
2479         Value *StartValue = Phi->getIncomingValueForBlock(PreHeader);
2480         // Check if this is an induction variable.
2481         InductionKind IK = isInductionVariable(Phi);
2482
2483         if (IK_NoInduction != IK) {
2484           // Get the widest type.
2485           if (!WidestIndTy)
2486             WidestIndTy = convertPointerToIntegerType(*DL, PhiTy);
2487           else
2488             WidestIndTy = getWiderType(*DL, PhiTy, WidestIndTy);
2489
2490           // Int inductions are special because we only allow one IV.
2491           if (IK == IK_IntInduction) {
2492             // Use the phi node with the widest type as induction. Use the last
2493             // one if there are multiple (no good reason for doing this other
2494             // than it is expedient).
2495             if (!Induction || PhiTy == WidestIndTy)
2496               Induction = Phi;
2497           }
2498
2499           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an induction variable.\n");
2500           Inductions[Phi] = InductionInfo(StartValue, IK);
2501           continue;
2502         }
2503
2504         if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerAdd)) {
2505           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an ADD reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2506           continue;
2507         }
2508         if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerMult)) {
2509           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a MUL reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2510           continue;
2511         }
2512         if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerOr)) {
2513           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an OR reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2514           continue;
2515         }
2516         if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerAnd)) {
2517           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an AND reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2518           continue;
2519         }
2520         if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerXor)) {
2521           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a XOR reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2522           continue;
2523         }
2524         if (AddReductionVar(Phi, RK_IntegerMinMax)) {
2525           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a MINMAX reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2526           continue;
2527         }
2528         if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatMult)) {
2529           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an FMult reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2530           continue;
2531         }
2532         if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatAdd)) {
2533           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an FAdd reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2534           continue;
2535         }
2536         if (AddReductionVar(Phi, RK_FloatMinMax)) {
2537           DEBUG(dbgs() << "LV: Found an float MINMAX reduction PHI."<< *Phi <<"\n");
2538           continue;
2539         }
2540
2541         DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified PHI."<< *Phi <<"\n");
2542         return false;
2543       }// end of PHI handling
2544
2545       // We still don't handle functions. However, we can ignore dbg intrinsic
2546       // calls and we do handle certain intrinsic and libm functions.
2547       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(it);
2548       if (CI && !getIntrinsicIDForCall(CI, TLI) && !isa<DbgInfoIntrinsic>(CI)) {
2549         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a call site.\n");
2550         return false;
2551       }
2552
2553       // Check that the instruction return type is vectorizable.
2554       if (!VectorType::isValidElementType(it->getType()) &&
2555           !it->getType()->isVoidTy()) {
2556         DEBUG(dbgs() << "LV: Found unvectorizable type." << "\n");
2557         return false;
2558       }
2559
2560       // Check that the stored type is vectorizable.
2561       if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(it)) {
2562         Type *T = ST->getValueOperand()->getType();
2563         if (!VectorType::isValidElementType(T))
2564           return false;
2565       }
2566
2567       // Reduction instructions are allowed to have exit users.
2568       // All other instructions must not have external users.
2569       if (!AllowedExit.count(it))
2570         //Check that all of the users of the loop are inside the BB.
2571         for (Value::use_iterator I = it->use_begin(), E = it->use_end();
2572              I != E; ++I) {
2573           Instruction *U = cast<Instruction>(*I);
2574           // This user may be a reduction exit value.
2575           if (!TheLoop->contains(U)) {
2576             DEBUG(dbgs() << "LV: Found an outside user for : "<< *U << "\n");
2577             return false;
2578           }
2579         }
2580     } // next instr.
2581
2582   }
2583
2584   if (!Induction) {
2585     DEBUG(dbgs() << "LV: Did not find one integer induction var.\n");
2586     if (Inductions.empty())
2587       return false;
2588   }
2589
2590   return true;
2591 }
2592
2593 void LoopVectorizationLegality::collectLoopUniforms() {
2594   // We now know that the loop is vectorizable!
2595   // Collect variables that will remain uniform after vectorization.
2596   std::vector<Value*> Worklist;
2597   BasicBlock *Latch = TheLoop->getLoopLatch();
2598
2599   // Start with the conditional branch and walk up the block.
2600   Worklist.push_back(Latch->getTerminator()->getOperand(0));
2601
2602   while (Worklist.size()) {
2603     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Worklist.back());
2604     Worklist.pop_back();
2605
2606     // Look at instructions inside this loop.
2607     // Stop when reaching PHI nodes.
2608     // TODO: we need to follow values all over the loop, not only in this block.
2609     if (!I || !TheLoop->contains(I) || isa<PHINode>(I))
2610       continue;
2611
2612     // This is a known uniform.
2613     Uniforms.insert(I);
2614
2615     // Insert all operands.
2616     for (int i = 0, Op = I->getNumOperands(); i < Op; ++i) {
2617       Worklist.push_back(I->getOperand(i));
2618     }
2619   }
2620 }
2621
2622 AliasAnalysis::Location
2623 LoopVectorizationLegality::getLoadStoreLocation(Instruction *Inst) {
2624   if (StoreInst *Store = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
2625     return AA->getLocation(Store);
2626   else if (LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
2627     return AA->getLocation(Load);
2628
2629   llvm_unreachable("Should be either load or store instruction");
2630 }
2631
2632 bool
2633 LoopVectorizationLegality::hasPossibleGlobalWriteReorder(
2634                                                 Value *Object,
2635                                                 Instruction *Inst,
2636                                                 AliasMultiMap& WriteObjects,
2637                                                 unsigned MaxByteWidth) {
2638
2639   AliasAnalysis::Location ThisLoc = getLoadStoreLocation(Inst);
2640
2641   std::vector<Instruction*>::iterator
2642               it = WriteObjects[Object].begin(),
2643               end = WriteObjects[Object].end();
2644
2645   for (; it != end; ++it) {
2646     Instruction* I = *it;
2647     if (I == Inst)
2648       continue;
2649
2650     AliasAnalysis::Location ThatLoc = getLoadStoreLocation(I);
2651     if (AA->alias(ThisLoc.getWithNewSize(MaxByteWidth),
2652                   ThatLoc.getWithNewSize(MaxByteWidth)))
2653       return true;
2654   }
2655   return false;
2656 }
2657
2658 bool LoopVectorizationLegality::canVectorizeMemory() {
2659
2660   typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
2661   typedef SmallPtrSet<Value*, 16> ValueSet;
2662   // Holds the Load and Store *instructions*.
2663   ValueVector Loads;
2664   ValueVector Stores;
2665   PtrRtCheck.Pointers.clear();
2666   PtrRtCheck.Need = false;
2667
2668   const bool IsAnnotatedParallel = TheLoop->isAnnotatedParallel();
2669
2670   // For each block.
2671   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
2672        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
2673
2674     // Scan the BB and collect legal loads and stores.
2675     for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
2676          ++it) {
2677
2678       // If this is a load, save it. If this instruction can read from memory
2679       // but is not a load, then we quit. Notice that we don't handle function
2680       // calls that read or write.
2681       if (it->mayReadFromMemory()) {
2682         LoadInst *Ld = dyn_cast<LoadInst>(it);
2683         if (!Ld) return false;
2684         if (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
2685           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple load.\n");
2686           return false;
2687         }
2688         Loads.push_back(Ld);
2689         continue;
2690       }
2691
2692       // Save 'store' instructions. Abort if other instructions write to memory.
2693       if (it->mayWriteToMemory()) {
2694         StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
2695         if (!St) return false;
2696         if (!St->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
2697           DEBUG(dbgs() << "LV: Found a non-simple store.\n");
2698           return false;
2699         }
2700         Stores.push_back(St);
2701       }
2702     } // next instr.
2703   } // next block.
2704
2705   // Now we have two lists that hold the loads and the stores.
2706   // Next, we find the pointers that they use.
2707
2708   // Check if we see any stores. If there are no stores, then we don't
2709   // care if the pointers are *restrict*.
2710   if (!Stores.size()) {
2711     DEBUG(dbgs() << "LV: Found a read-only loop!\n");
2712     return true;
2713   }
2714
2715   // Holds the read and read-write *pointers* that we find. These maps hold
2716   // unique values for pointers (so no need for multi-map).
2717   AliasMap Reads;
2718   AliasMap ReadWrites;
2719
2720   // Holds the analyzed pointers. We don't want to call GetUnderlyingObjects
2721   // multiple times on the same object. If the ptr is accessed twice, once
2722   // for read and once for write, it will only appear once (on the write
2723   // list). This is okay, since we are going to check for conflicts between
2724   // writes and between reads and writes, but not between reads and reads.
2725   ValueSet Seen;
2726
2727   ValueVector::iterator I, IE;
2728   for (I = Stores.begin(), IE = Stores.end(); I != IE; ++I) {
2729     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(*I);
2730     Value* Ptr = ST->getPointerOperand();
2731
2732     if (isUniform(Ptr)) {
2733       DEBUG(dbgs() << "LV: We don't allow storing to uniform addresses\n");
2734       return false;
2735     }
2736
2737     // If we did *not* see this pointer before, insert it to
2738     // the read-write list. At this phase it is only a 'write' list.
2739     if (Seen.insert(Ptr))
2740       ReadWrites.insert(std::make_pair(Ptr, ST));
2741   }
2742
2743   if (IsAnnotatedParallel) {
2744     DEBUG(dbgs()
2745           << "LV: A loop annotated parallel, ignore memory dependency "
2746           << "checks.\n");
2747     return true;
2748   }
2749
2750   for (I = Loads.begin(), IE = Loads.end(); I != IE; ++I) {
2751     LoadInst *LD = cast<LoadInst>(*I);
2752     Value* Ptr = LD->getPointerOperand();
2753     // If we did *not* see this pointer before, insert it to the
2754     // read list. If we *did* see it before, then it is already in
2755     // the read-write list. This allows us to vectorize expressions
2756     // such as A[i] += x;  Because the address of A[i] is a read-write
2757     // pointer. This only works if the index of A[i] is consecutive.
2758     // If the address of i is unknown (for example A[B[i]]) then we may
2759     // read a few words, modify, and write a few words, and some of the
2760     // words may be written to the same address.
2761     if (Seen.insert(Ptr) || 0 == isConsecutivePtr(Ptr))
2762       Reads.insert(std::make_pair(Ptr, LD));
2763   }
2764
2765   // If we write (or read-write) to a single destination and there are no
2766   // other reads in this loop then is it safe to vectorize.
2767   if (ReadWrites.size() == 1 && Reads.size() == 0) {
2768     DEBUG(dbgs() << "LV: Found a write-only loop!\n");
2769     return true;
2770   }
2771
2772   unsigned NumReadPtrs = 0;
2773   unsigned NumWritePtrs = 0;
2774
2775   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
2776   // to place a runtime bound check.
2777   bool CanDoRT = true;
2778   AliasMap::iterator MI, ME;
2779   for (MI = ReadWrites.begin(), ME = ReadWrites.end(); MI != ME; ++MI) {
2780     Value *V = (*MI).first;
2781     if (hasComputableBounds(V)) {
2782       PtrRtCheck.insert(SE, TheLoop, V, true);
2783       NumWritePtrs++;
2784       DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *V <<"\n");
2785     } else {
2786       CanDoRT = false;
2787       break;
2788     }
2789   }
2790   for (MI = Reads.begin(), ME = Reads.end(); MI != ME; ++MI) {
2791     Value *V = (*MI).first;
2792     if (hasComputableBounds(V)) {
2793       PtrRtCheck.insert(SE, TheLoop, V, false);
2794       NumReadPtrs++;
2795       DEBUG(dbgs() << "LV: Found a runtime check ptr:" << *V <<"\n");
2796     } else {
2797       CanDoRT = false;
2798       break;
2799     }
2800   }
2801
2802   // Check that we did not collect too many pointers or found a
2803   // unsizeable pointer.
2804   unsigned NumComparisons = (NumWritePtrs * (NumReadPtrs + NumWritePtrs - 1));
2805   DEBUG(dbgs() << "LV: We need to compare " << NumComparisons << " ptrs.\n");
2806   if (!CanDoRT || NumComparisons > RuntimeMemoryCheckThreshold) {
2807     PtrRtCheck.reset();
2808     CanDoRT = false;
2809   }
2810
2811   if (CanDoRT) {
2812     DEBUG(dbgs() << "LV: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
2813   }
2814
2815   bool NeedRTCheck = false;
2816
2817   // Biggest vectorized access possible, vector width * unroll factor.
2818   // TODO: We're being very pessimistic here, find a way to know the
2819   // real access width before getting here.
2820   unsigned MaxByteWidth = (TTI->getRegisterBitWidth(true) / 8) *
2821                            TTI->getMaximumUnrollFactor();
2822   // Now that the pointers are in two lists (Reads and ReadWrites), we
2823   // can check that there are no conflicts between each of the writes and
2824   // between the writes to the reads.
2825   // Note that WriteObjects duplicates the stores (indexed now by underlying
2826   // objects) to avoid pointing to elements inside ReadWrites.
2827   // TODO: Maybe create a new type where they can interact without duplication.
2828   AliasMultiMap WriteObjects;
2829   ValueVector TempObjects;
2830
2831   // Check that the read-writes do not conflict with other read-write
2832   // pointers.
2833   bool AllWritesIdentified = true;
2834   for (MI = ReadWrites.begin(), ME = ReadWrites.end(); MI != ME; ++MI) {
2835     Value *Val = (*MI).first;
2836     Instruction *Inst = (*MI).second;
2837
2838     GetUnderlyingObjects(Val, TempObjects, DL);
2839     for (ValueVector::iterator UI=TempObjects.begin(), UE=TempObjects.end();
2840          UI != UE; ++UI) {
2841       if (!isIdentifiedObject(*UI)) {
2842         DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified write ptr:"<< **UI <<"\n");
2843         NeedRTCheck = true;
2844         AllWritesIdentified = false;
2845       }
2846
2847       // Never seen it before, can't alias.
2848       if (WriteObjects[*UI].empty()) {
2849         DEBUG(dbgs() << "LV: Adding Underlying value:" << **UI <<"\n");
2850         WriteObjects[*UI].push_back(Inst);
2851         continue;
2852       }
2853       // Direct alias found.
2854       if (!AA || dyn_cast<GlobalValue>(*UI) == NULL) {
2855         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible write-write reorder:"
2856               << **UI <<"\n");
2857         return false;
2858       }
2859       DEBUG(dbgs() << "LV: Found a conflicting global value:"
2860             << **UI <<"\n");
2861       DEBUG(dbgs() << "LV: While examining store:" << *Inst <<"\n");
2862       DEBUG(dbgs() << "LV: On value:" << *Val <<"\n");
2863
2864       // If global alias, make sure they do alias.
2865       if (hasPossibleGlobalWriteReorder(*UI,
2866                                         Inst,
2867                                         WriteObjects,
2868                                         MaxByteWidth)) {
2869         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible write-write reorder:" << **UI
2870                      << "\n");
2871         return false;
2872       }
2873
2874       // Didn't alias, insert into map for further reference.
2875       WriteObjects[*UI].push_back(Inst);
2876     }
2877     TempObjects.clear();
2878   }
2879
2880   /// Check that the reads don't conflict with the read-writes.
2881   for (MI = Reads.begin(), ME = Reads.end(); MI != ME; ++MI) {
2882     Value *Val = (*MI).first;
2883     GetUnderlyingObjects(Val, TempObjects, DL);
2884     for (ValueVector::iterator UI=TempObjects.begin(), UE=TempObjects.end();
2885          UI != UE; ++UI) {
2886       // If all of the writes are identified then we don't care if the read
2887       // pointer is identified or not.
2888       if (!AllWritesIdentified && !isIdentifiedObject(*UI)) {
2889         DEBUG(dbgs() << "LV: Found an unidentified read ptr:"<< **UI <<"\n");
2890         NeedRTCheck = true;
2891       }
2892
2893       // Never seen it before, can't alias.
2894       if (WriteObjects[*UI].empty())
2895         continue;
2896       // Direct alias found.
2897       if (!AA || dyn_cast<GlobalValue>(*UI) == NULL) {
2898         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible write-write reorder:"
2899               << **UI <<"\n");
2900         return false;
2901       }
2902       DEBUG(dbgs() << "LV: Found a global value:  "
2903             << **UI <<"\n");
2904       Instruction *Inst = (*MI).second;
2905       DEBUG(dbgs() << "LV: While examining load:" << *Inst <<"\n");
2906       DEBUG(dbgs() << "LV: On value:" << *Val <<"\n");
2907
2908       // If global alias, make sure they do alias.
2909       if (hasPossibleGlobalWriteReorder(*UI,
2910                                         Inst,
2911                                         WriteObjects,
2912                                         MaxByteWidth)) {
2913         DEBUG(dbgs() << "LV: Found a possible read-write reorder:" << **UI
2914                      << "\n");
2915         return false;
2916       }
2917     }
2918     TempObjects.clear();
2919   }
2920
2921   PtrRtCheck.Need = NeedRTCheck;
2922   if (NeedRTCheck && !CanDoRT) {
2923     DEBUG(dbgs() << "LV: We can't vectorize because we can't find " <<
2924           "the array bounds.\n");
2925     PtrRtCheck.reset();
2926     return false;
2927   }
2928
2929   DEBUG(dbgs() << "LV: We "<< (NeedRTCheck ? "" : "don't") <<
2930         " need a runtime memory check.\n");
2931   return true;
2932 }
2933
2934 static bool hasMultipleUsesOf(Instruction *I,
2935                               SmallPtrSet<Instruction *, 8> &Insts) {
2936   unsigned NumUses = 0;
2937   for(User::op_iterator Use = I->op_begin(), E = I->op_end(); Use != E; ++Use) {
2938     if (Insts.count(dyn_cast<Instruction>(*Use)))
2939       ++NumUses;
2940     if (NumUses > 1)
2941       return true;
2942   }
2943
2944   return false;
2945 }
2946
2947 static bool areAllUsesIn(Instruction *I, SmallPtrSet<Instruction *, 8> &Set) {
2948   for(User::op_iterator Use = I->op_begin(), E = I->op_end(); Use != E; ++Use)
2949     if (!Set.count(dyn_cast<Instruction>(*Use)))
2950       return false;
2951   return true;
2952 }
2953
2954 bool LoopVectorizationLegality::AddReductionVar(PHINode *Phi,
2955                                                 ReductionKind Kind) {
2956   if (Phi->getNumIncomingValues() != 2)
2957     return false;
2958
2959   // Reduction variables are only found in the loop header block.
2960   if (Phi->getParent() != TheLoop->getHeader())
2961     return false;
2962
2963   // Obtain the reduction start value from the value that comes from the loop
2964   // preheader.
2965   Value *RdxStart = Phi->getIncomingValueForBlock(TheLoop->getLoopPreheader());
2966
2967   // ExitInstruction is the single value which is used outside the loop.
2968   // We only allow for a single reduction value to be used outside the loop.
2969   // This includes users of the reduction, variables (which form a cycle
2970   // which ends in the phi node).
2971   Instruction *ExitInstruction = 0;
2972   // Indicates that we found a reduction operation in our scan.
2973   bool FoundReduxOp = false;
2974
2975   // We start with the PHI node and scan for all of the users of this
2976   // instruction. All users must be instructions that can be used as reduction
2977   // variables (such as ADD). We must have a single out-of-block user. The cycle
2978   // must include the original PHI.
2979   bool FoundStartPHI = false;
2980
2981   // To recognize min/max patterns formed by a icmp select sequence, we store
2982   // the number of instruction we saw from the recognized min/max pattern,
2983   //  to make sure we only see exactly the two instructions.
2984   unsigned NumCmpSelectPatternInst = 0;
2985   ReductionInstDesc ReduxDesc(false, 0);
2986
2987   SmallPtrSet<Instruction *, 8> VisitedInsts;
2988   SmallVector<Instruction *, 8> Worklist;
2989   Worklist.push_back(Phi);
2990   VisitedInsts.insert(Phi);
2991
2992   // A value in the reduction can be used:
2993   //  - By the reduction:
2994   //      - Reduction operation:
2995   //        - One use of reduction value (safe).
2996   //        - Multiple use of reduction value (not safe).
2997   //      - PHI:
2998   //        - All uses of the PHI must be the reduction (safe).
2999   //        - Otherwise, not safe.
3000   //  - By one instruction outside of the loop (safe).
3001   //  - By further instructions outside of the loop (not safe).
3002   //  - By an instruction that is not part of the reduction (not safe).
3003   //    This is either:
3004   //      * An instruction type other than PHI or the reduction operation.
3005   //      * A PHI in the header other than the initial PHI.
3006   while (!Worklist.empty()) {
3007     Instruction *Cur = Worklist.back();
3008     Worklist.pop_back();
3009
3010     // No Users.
3011     // If the instruction has no users then this is a broken chain and can't be
3012     // a reduction variable.
3013     if (Cur->use_empty())
3014       return false;
3015
3016     bool IsAPhi = isa<PHINode>(Cur);
3017
3018     // A header PHI use other than the original PHI.
3019     if (Cur != Phi && IsAPhi && Cur->getParent() == Phi->getParent())
3020       return false;
3021
3022     // Reductions of instructions such as Div, and Sub is only possible if the
3023     // LHS is the reduction variable.
3024     if (!Cur->isCommutative() && !IsAPhi && !isa<SelectInst>(Cur) &&
3025         !isa<ICmpInst>(Cur) && !isa<FCmpInst>(Cur) &&
3026         !VisitedInsts.count(dyn_cast<Instruction>(Cur->getOperand(0))))
3027       return false;
3028
3029     // Any reduction instruction must be of one of the allowed kinds.
3030     ReduxDesc = isReductionInstr(Cur, Kind, ReduxDesc);
3031     if (!ReduxDesc.IsReduction)
3032       return false;
3033
3034     // A reduction operation must only have one use of the reduction value.
3035     if (!IsAPhi && Kind != RK_IntegerMinMax && Kind != RK_FloatMinMax &&
3036         hasMultipleUsesOf(Cur, VisitedInsts))
3037       return false;
3038
3039     // All inputs to a PHI node must be a reduction value.
3040     if(IsAPhi && Cur != Phi && !areAllUsesIn(Cur, VisitedInsts))
3041       return false;
3042
3043     if (Kind == RK_IntegerMinMax && (isa<ICmpInst>(Cur) ||
3044                                      isa<SelectInst>(Cur)))
3045       ++NumCmpSelectPatternInst;
3046     if (Kind == RK_FloatMinMax && (isa<FCmpInst>(Cur) ||
3047                                    isa<SelectInst>(Cur)))
3048       ++NumCmpSelectPatternInst;
3049
3050     // Check  whether we found a reduction operator.
3051     FoundReduxOp |= !IsAPhi;
3052
3053     // Process users of current instruction. Push non PHI nodes after PHI nodes
3054     // onto the stack. This way we are going to have seen all inputs to PHI
3055     // nodes once we get to them.
3056     SmallVector<Instruction *, 8> NonPHIs;
3057     SmallVector<Instruction *, 8> PHIs;
3058     for (Value::use_iterator UI = Cur->use_begin(), E = Cur->use_end(); UI != E;
3059          ++UI) {
3060       Instruction *Usr = cast<Instruction>(*UI);
3061
3062       // Check if we found the exit user.
3063       BasicBlock *Parent = Usr->getParent();
3064       if (!TheLoop->contains(Parent)) {
3065         // Exit if you find multiple outside users.
3066         if (ExitInstruction != 0)
3067           return false;
3068         ExitInstruction = Cur;
3069         continue;
3070       }
3071
3072       // Process instructions only once (termination).
3073       if (VisitedInsts.insert(Usr)) {
3074         if (isa<PHINode>(Usr))
3075           PHIs.push_back(Usr);
3076         else
3077           NonPHIs.push_back(Usr);
3078       }
3079       // Remember that we completed the cycle.
3080       if (Usr == Phi)
3081         FoundStartPHI = true;
3082     }
3083     Worklist.append(PHIs.begin(), PHIs.end());
3084     Worklist.append(NonPHIs.begin(), NonPHIs.end());
3085   }
3086
3087   // This means we have seen one but not the other instruction of the
3088   // pattern or more than just a select and cmp.
3089   if ((Kind == RK_IntegerMinMax || Kind == RK_FloatMinMax) &&
3090       NumCmpSelectPatternInst != 2)
3091     return false;
3092
3093   if (!FoundStartPHI || !FoundReduxOp || !ExitInstruction)
3094     return false;
3095
3096   // We found a reduction var if we have reached the original phi node and we
3097   // only have a single instruction with out-of-loop users.
3098
3099   // This instruction is allowed to have out-of-loop users.
3100   AllowedExit.insert(ExitInstruction);
3101
3102   // Save the description of this reduction variable.
3103   ReductionDescriptor RD(RdxStart, ExitInstruction, Kind,
3104                          ReduxDesc.MinMaxKind);
3105   Reductions[Phi] = RD;
3106   // We've ended the cycle. This is a reduction variable if we have an
3107   // outside user and it has a binary op.
3108
3109   return true;
3110 }
3111
3112 /// Returns true if the instruction is a Select(ICmp(X, Y), X, Y) instruction
3113 /// pattern corresponding to a min(X, Y) or max(X, Y).
3114 LoopVectorizationLegality::ReductionInstDesc
3115 LoopVectorizationLegality::isMinMaxSelectCmpPattern(Instruction *I,
3116                                                     ReductionInstDesc &Prev) {
3117
3118   assert((isa<ICmpInst>(I) || isa<FCmpInst>(I) || isa<SelectInst>(I)) &&
3119          "Expect a select instruction");
3120   Instruction *Cmp = 0;
3121   SelectInst *Select = 0;
3122
3123   // We must handle the select(cmp()) as a single instruction. Advance to the
3124   // select.
3125   if ((Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(I)) || (Cmp = dyn_cast<FCmpInst>(I))) {
3126     if (!Cmp->hasOneUse() || !(Select = dyn_cast<SelectInst>(*I->use_begin())))
3127       return ReductionInstDesc(false, I);
3128     return ReductionInstDesc(Select, Prev.MinMaxKind);
3129   }
3130
3131   // Only handle single use cases for now.
3132   if (!(Select = dyn_cast<SelectInst>(I)))
3133     return ReductionInstDesc(false, I);
3134   if (!(Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(I->getOperand(0))) &&
3135       !(Cmp = dyn_cast<FCmpInst>(I->getOperand(0))))
3136     return ReductionInstDesc(false, I);
3137   if (!Cmp->hasOneUse())
3138     return ReductionInstDesc(false, I);
3139
3140   Value *CmpLeft;
3141   Value *CmpRight;
3142
3143   // Look for a min/max pattern.
3144   if (m_UMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3145     return ReductionInstDesc(Select, MRK_UIntMin);
3146   else if (m_UMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3147     return ReductionInstDesc(Select, MRK_UIntMax);
3148   else if (m_SMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3149     return ReductionInstDesc(Select, MRK_SIntMax);
3150   else if (m_SMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3151     return ReductionInstDesc(Select, MRK_SIntMin);
3152   else if (m_OrdFMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3153     return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMin);
3154   else if (m_OrdFMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3155     return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMax);
3156   else if (m_UnordFMin(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3157     return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMin);
3158   else if (m_UnordFMax(m_Value(CmpLeft), m_Value(CmpRight)).match(Select))
3159     return ReductionInstDesc(Select, MRK_FloatMax);
3160
3161   return ReductionInstDesc(false, I);
3162 }
3163
3164 LoopVectorizationLegality::ReductionInstDesc
3165 LoopVectorizationLegality::isReductionInstr(Instruction *I,
3166                                             ReductionKind Kind,
3167                                             ReductionInstDesc &Prev) {
3168   bool FP = I->getType()->isFloatingPointTy();
3169   bool FastMath = (FP && I->isCommutative() && I->isAssociative());
3170   switch (I->getOpcode()) {
3171   default:
3172     return ReductionInstDesc(false, I);
3173   case Instruction::PHI:
3174       if (FP && (Kind != RK_FloatMult && Kind != RK_FloatAdd &&
3175                  Kind != RK_FloatMinMax))
3176         return ReductionInstDesc(false, I);
3177     return ReductionInstDesc(I, Prev.MinMaxKind);
3178   case Instruction::Sub:
3179   case Instruction::Add:
3180     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerAdd, I);
3181   case Instruction::Mul:
3182     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerMult, I);
3183   case Instruction::And:
3184     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerAnd, I);
3185   case Instruction::Or:
3186     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerOr, I);
3187   case Instruction::Xor:
3188     return ReductionInstDesc(Kind == RK_IntegerXor, I);
3189   case Instruction::FMul:
3190     return ReductionInstDesc(Kind == RK_FloatMult && FastMath, I);
3191   case Instruction::FAdd:
3192     return ReductionInstDesc(Kind == RK_FloatAdd && FastMath, I);
3193   case Instruction::FCmp:
3194   case Instruction::ICmp:
3195   case Instruction::Select:
3196     if (Kind != RK_IntegerMinMax &&
3197         (!HasFunNoNaNAttr || Kind != RK_FloatMinMax))
3198       return ReductionInstDesc(false, I);
3199     return isMinMaxSelectCmpPattern(I, Prev);
3200   }
3201 }
3202
3203 LoopVectorizationLegality::InductionKind
3204 LoopVectorizationLegality::isInductionVariable(PHINode *Phi) {
3205   Type *PhiTy = Phi->getType();
3206   // We only handle integer and pointer inductions variables.
3207   if (!PhiTy->isIntegerTy() && !PhiTy->isPointerTy())
3208     return IK_NoInduction;
3209
3210   // Check that the PHI is consecutive.
3211   const SCEV *PhiScev = SE->getSCEV(Phi);
3212   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PhiScev);
3213   if (!AR) {
3214     DEBUG(dbgs() << "LV: PHI is not a poly recurrence.\n");
3215     return IK_NoInduction;
3216   }
3217   const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
3218
3219   // Integer inductions need to have a stride of one.
3220   if (PhiTy->isIntegerTy()) {
3221     if (Step->isOne())
3222       return IK_IntInduction;
3223     if (Step->isAllOnesValue())
3224       return IK_ReverseIntInduction;
3225     return IK_NoInduction;
3226   }
3227
3228   // Calculate the pointer stride and check if it is consecutive.
3229   const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
3230   if (!C)
3231     return IK_NoInduction;
3232
3233   assert(PhiTy->isPointerTy() && "The PHI must be a pointer");
3234   uint64_t Size = DL->getTypeAllocSize(PhiTy->getPointerElementType());
3235   if (C->getValue()->equalsInt(Size))
3236     return IK_PtrInduction;
3237   else if (C->getValue()->equalsInt(0 - Size))
3238     return IK_ReversePtrInduction;
3239
3240   return IK_NoInduction;
3241 }
3242
3243 bool LoopVectorizationLegality::isInductionVariable(const Value *V) {
3244   Value *In0 = const_cast<Value*>(V);
3245   PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(In0);
3246   if (!PN)
3247     return false;
3248
3249   return Inductions.count(PN);
3250 }
3251
3252 bool LoopVectorizationLegality::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB)  {
3253   assert(TheLoop->contains(BB) && "Unknown block used");
3254
3255   // Blocks that do not dominate the latch need predication.
3256   BasicBlock* Latch = TheLoop->getLoopLatch();
3257   return !DT->dominates(BB, Latch);
3258 }
3259
3260 bool LoopVectorizationLegality::blockCanBePredicated(BasicBlock *BB) {
3261   for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
3262     // We don't predicate loads/stores at the moment.
3263     if (it->mayReadFromMemory() || it->mayWriteToMemory() || it->mayThrow())
3264       return false;
3265
3266     // The instructions below can trap.
3267     switch (it->getOpcode()) {
3268     default: continue;
3269     case Instruction::UDiv:
3270     case Instruction::SDiv:
3271     case Instruction::URem:
3272     case Instruction::SRem:
3273              return false;
3274     }
3275   }
3276
3277   return true;
3278 }
3279
3280 bool LoopVectorizationLegality::hasComputableBounds(Value *Ptr) {
3281   const SCEV *PhiScev = SE->getSCEV(Ptr);
3282   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PhiScev);
3283   if (!AR)
3284     return false;
3285
3286   return AR->isAffine();
3287 }
3288
3289 LoopVectorizationCostModel::VectorizationFactor
3290 LoopVectorizationCostModel::selectVectorizationFactor(bool OptForSize,
3291                                                       unsigned UserVF) {
3292   // Width 1 means no vectorize
3293   VectorizationFactor Factor = { 1U, 0U };
3294   if (OptForSize && Legal->getRuntimePointerCheck()->Need) {
3295     DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. Runtime ptr check is required in Os.\n");
3296     return Factor;
3297   }
3298
3299   // Find the trip count.
3300   unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop, TheLoop->getLoopLatch());
3301   DEBUG(dbgs() << "LV: Found trip count:"<<TC<<"\n");
3302
3303   unsigned WidestType = getWidestType();
3304   unsigned WidestRegister = TTI.getRegisterBitWidth(true);
3305   unsigned MaxVectorSize = WidestRegister / WidestType;
3306   DEBUG(dbgs() << "LV: The Widest type: " << WidestType << " bits.\n");
3307   DEBUG(dbgs() << "LV: The Widest register is:" << WidestRegister << "bits.\n");
3308
3309   if (MaxVectorSize == 0) {
3310     DEBUG(dbgs() << "LV: The target has no vector registers.\n");
3311     MaxVectorSize = 1;
3312   }
3313
3314   assert(MaxVectorSize <= 32 && "Did not expect to pack so many elements"
3315          " into one vector!");
3316
3317   unsigned VF = MaxVectorSize;
3318
3319   // If we optimize the program for size, avoid creating the tail loop.
3320   if (OptForSize) {
3321     // If we are unable to calculate the trip count then don't try to vectorize.
3322     if (TC < 2) {
3323       DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
3324       return Factor;
3325     }
3326
3327     // Find the maximum SIMD width that can fit within the trip count.
3328     VF = TC % MaxVectorSize;
3329
3330     if (VF == 0)
3331       VF = MaxVectorSize;
3332
3333     // If the trip count that we found modulo the vectorization factor is not
3334     // zero then we require a tail.
3335     if (VF < 2) {
3336       DEBUG(dbgs() << "LV: Aborting. A tail loop is required in Os.\n");
3337       return Factor;
3338     }
3339   }
3340
3341   if (UserVF != 0) {
3342     assert(isPowerOf2_32(UserVF) && "VF needs to be a power of two");
3343     DEBUG(dbgs() << "LV: Using user VF "<<UserVF<<".\n");
3344
3345     Factor.Width = UserVF;
3346     return Factor;
3347   }
3348
3349   float Cost = expectedCost(1);
3350   unsigned Width = 1;
3351   DEBUG(dbgs() << "LV: Scalar loop costs: "<< (int)Cost << ".\n");
3352   for (unsigned i=2; i <= VF; i*=2) {
3353     // Notice that the vector loop needs to be executed less times, so
3354     // we need to divide the cost of the vector loops by the width of
3355     // the vector elements.
3356     float VectorCost = expectedCost(i) / (float)i;
3357     DEBUG(dbgs() << "LV: Vector loop of width "<< i << " costs: " <<
3358           (int)VectorCost << ".\n");
3359     if (VectorCost < Cost) {
3360       Cost = VectorCost;
3361       Width = i;
3362     }
3363   }
3364
3365   DEBUG(dbgs() << "LV: Selecting VF = : "<< Width << ".\n");
3366   Factor.Width = Width;
3367   Factor.Cost = Width * Cost;
3368   return Factor;
3369 }
3370
3371 unsigned LoopVectorizationCostModel::getWidestType() {
3372   unsigned MaxWidth = 8;
3373
3374   // For each block.
3375   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
3376        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
3377     BasicBlock *BB = *bb;
3378
3379     // For each instruction in the loop.
3380     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
3381       Type *T = it->getType();
3382
3383       // Only examine Loads, Stores and PHINodes.
3384       if (!isa<LoadInst>(it) && !isa<StoreInst>(it) && !isa<PHINode>(it))
3385         continue;
3386
3387       // Examine PHI nodes that are reduction variables.
3388       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(it))
3389         if (!Legal->getReductionVars()->count(PN))
3390           continue;
3391
3392       // Examine the stored values.
3393       if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(it))
3394         T = ST->getValueOperand()->getType();
3395
3396       // Ignore loaded pointer types and stored pointer types that are not
3397       // consecutive. However, we do want to take consecutive stores/loads of
3398       // pointer vectors into account.
3399       if (T->isPointerTy() && !isConsecutiveLoadOrStore(it))
3400         continue;
3401
3402       MaxWidth = std::max(MaxWidth,
3403                           (unsigned)DL->getTypeSizeInBits(T->getScalarType()));
3404     }
3405   }
3406
3407   return MaxWidth;
3408 }
3409
3410 unsigned
3411 LoopVectorizationCostModel::selectUnrollFactor(bool OptForSize,
3412                                                unsigned UserUF,
3413                                                unsigned VF,
3414                                                unsigned LoopCost) {
3415
3416   // -- The unroll heuristics --
3417   // We unroll the loop in order to expose ILP and reduce the loop overhead.
3418   // There are many micro-architectural considerations that we can't predict
3419   // at this level. For example frontend pressure (on decode or fetch) due to
3420   // code size, or the number and capabilities of the execution ports.
3421   //
3422   // We use the following heuristics to select the unroll factor:
3423   // 1. If the code has reductions the we unroll in order to break the cross
3424   // iteration dependency.
3425   // 2. If the loop is really small then we unroll in order to reduce the loop
3426   // overhead.
3427   // 3. We don't unroll if we think that we will spill registers to memory due
3428   // to the increased register pressure.
3429
3430   // Use the user preference, unless 'auto' is selected.
3431   if (UserUF != 0)
3432     return UserUF;
3433
3434   // When we optimize for size we don't unroll.
3435   if (OptForSize)
3436     return 1;
3437
3438   // Do not unroll loops with a relatively small trip count.
3439   unsigned TC = SE->getSmallConstantTripCount(TheLoop,
3440                                               TheLoop->getLoopLatch());
3441   if (TC > 1 && TC < TinyTripCountUnrollThreshold)
3442     return 1;
3443
3444   unsigned TargetVectorRegisters = TTI.getNumberOfRegisters(true);
3445   DEBUG(dbgs() << "LV: The target has " << TargetVectorRegisters <<
3446         " vector registers\n");
3447
3448   LoopVectorizationCostModel::RegisterUsage R = calculateRegisterUsage();
3449   // We divide by these constants so assume that we have at least one
3450   // instruction that uses at least one register.
3451   R.MaxLocalUsers = std::max(R.MaxLocalUsers, 1U);
3452   R.NumInstructions = std::max(R.NumInstructions, 1U);
3453
3454   // We calculate the unroll factor using the following formula.
3455   // Subtract the number of loop invariants from the number of available
3456   // registers. These registers are used by all of the unrolled instances.
3457   // Next, divide the remaining registers by the number of registers that is
3458   // required by the loop, in order to estimate how many parallel instances
3459   // fit without causing spills.
3460   unsigned UF = (TargetVectorRegisters - R.LoopInvariantRegs) / R.MaxLocalUsers;
3461
3462   // Clamp the unroll factor ranges to reasonable factors.
3463   unsigned MaxUnrollSize = TTI.getMaximumUnrollFactor();
3464
3465   // If we did not calculate the cost for VF (because the user selected the VF)
3466   // then we calculate the cost of VF here.
3467   if (LoopCost == 0)
3468     LoopCost = expectedCost(VF);
3469
3470   // Clamp the calculated UF to be between the 1 and the max unroll factor
3471   // that the target allows.
3472   if (UF > MaxUnrollSize)
3473     UF = MaxUnrollSize;
3474   else if (UF < 1)
3475     UF = 1;
3476
3477   if (Legal->getReductionVars()->size()) {
3478     DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling because of reductions. \n");
3479     return UF;
3480   }
3481
3482   // We want to unroll tiny loops in order to reduce the loop overhead.
3483   // We assume that the cost overhead is 1 and we use the cost model
3484   // to estimate the cost of the loop and unroll until the cost of the
3485   // loop overhead is about 5% of the cost of the loop.
3486   DEBUG(dbgs() << "LV: Loop cost is "<< LoopCost <<" \n");
3487   if (LoopCost < 20) {
3488     DEBUG(dbgs() << "LV: Unrolling to reduce branch cost. \n");
3489     unsigned NewUF = 20/LoopCost + 1;
3490     return std::min(NewUF, UF);
3491   }
3492
3493   DEBUG(dbgs() << "LV: Not Unrolling. \n");
3494   return 1;
3495 }
3496
3497 LoopVectorizationCostModel::RegisterUsage
3498 LoopVectorizationCostModel::calculateRegisterUsage() {
3499   // This function calculates the register usage by measuring the highest number
3500   // of values that are alive at a single location. Obviously, this is a very
3501   // rough estimation. We scan the loop in a topological order in order and
3502   // assign a number to each instruction. We use RPO to ensure that defs are
3503   // met before their users. We assume that each instruction that has in-loop
3504   // users starts an interval. We record every time that an in-loop value is
3505   // used, so we have a list of the first and last occurrences of each
3506   // instruction. Next, we transpose this data structure into a multi map that
3507   // holds the list of intervals that *end* at a specific location. This multi
3508   // map allows us to perform a linear search. We scan the instructions linearly
3509   // and record each time that a new interval starts, by placing it in a set.
3510   // If we find this value in the multi-map then we remove it from the set.
3511   // The max register usage is the maximum size of the set.
3512   // We also search for instructions that are defined outside the loop, but are
3513   // used inside the loop. We need this number separately from the max-interval
3514   // usage number because when we unroll, loop-invariant values do not take
3515   // more register.
3516   LoopBlocksDFS DFS(TheLoop);
3517   DFS.perform(LI);
3518
3519   RegisterUsage R;
3520   R.NumInstructions = 0;
3521
3522   // Each 'key' in the map opens a new interval. The values
3523   // of the map are the index of the 'last seen' usage of the
3524   // instruction that is the key.
3525   typedef DenseMap<Instruction*, unsigned> IntervalMap;
3526   // Maps instruction to its index.
3527   DenseMap<unsigned, Instruction*> IdxToInstr;
3528   // Marks the end of each interval.
3529   IntervalMap EndPoint;
3530   // Saves the list of instruction indices that are used in the loop.
3531   SmallSet<Instruction*, 8> Ends;
3532   // Saves the list of values that are used in the loop but are
3533   // defined outside the loop, such as arguments and constants.
3534   SmallPtrSet<Value*, 8> LoopInvariants;
3535
3536   unsigned Index = 0;
3537   for (LoopBlocksDFS::RPOIterator bb = DFS.beginRPO(),
3538        be = DFS.endRPO(); bb != be; ++bb) {
3539     R.NumInstructions += (*bb)->size();
3540     for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
3541          ++it) {
3542       Instruction *I = it;
3543       IdxToInstr[Index++] = I;
3544
3545       // Save the end location of each USE.
3546       for (unsigned i = 0; i < I->getNumOperands(); ++i) {
3547         Value *U = I->getOperand(i);
3548         Instruction *Instr = dyn_cast<Instruction>(U);
3549
3550         // Ignore non-instruction values such as arguments, constants, etc.
3551         if (!Instr) continue;
3552
3553         // If this instruction is outside the loop then record it and continue.
3554         if (!TheLoop->contains(Instr)) {
3555           LoopInvariants.insert(Instr);
3556           continue;
3557         }
3558
3559         // Overwrite previous end points.
3560         EndPoint[Instr] = Index;
3561         Ends.insert(Instr);
3562       }
3563     }
3564   }
3565
3566   // Saves the list of intervals that end with the index in 'key'.
3567   typedef SmallVector<Instruction*, 2> InstrList;
3568   DenseMap<unsigned, InstrList> TransposeEnds;
3569
3570   // Transpose the EndPoints to a list of values that end at each index.
3571   for (IntervalMap::iterator it = EndPoint.begin(), e = EndPoint.end();
3572        it != e; ++it)
3573     TransposeEnds[it->second].push_back(it->first);
3574
3575   SmallSet<Instruction*, 8> OpenIntervals;
3576   unsigned MaxUsage = 0;
3577
3578
3579   DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Calculating max register usage:\n");
3580   for (unsigned int i = 0; i < Index; ++i) {
3581     Instruction *I = IdxToInstr[i];
3582     // Ignore instructions that are never used within the loop.
3583     if (!Ends.count(I)) continue;
3584
3585     // Remove all of the instructions that end at this location.
3586     InstrList &List = TransposeEnds[i];
3587     for (unsigned int j=0, e = List.size(); j < e; ++j)
3588       OpenIntervals.erase(List[j]);
3589
3590     // Count the number of live interals.
3591     MaxUsage = std::max(MaxUsage, OpenIntervals.size());
3592
3593     DEBUG(dbgs() << "LV(REG): At #" << i << " Interval # " <<
3594           OpenIntervals.size() <<"\n");
3595
3596     // Add the current instruction to the list of open intervals.
3597     OpenIntervals.insert(I);
3598   }
3599
3600   unsigned Invariant = LoopInvariants.size();
3601   DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Found max usage: " << MaxUsage << " \n");
3602   DEBUG(dbgs() << "LV(REG): Found invariant usage: " << Invariant << " \n");
3603   DEBUG(dbgs() << "LV(REG): LoopSize: " << R.NumInstructions << " \n");
3604
3605   R.LoopInvariantRegs = Invariant;
3606   R.MaxLocalUsers = MaxUsage;
3607   return R;
3608 }
3609
3610 unsigned LoopVectorizationCostModel::expectedCost(unsigned VF) {
3611   unsigned Cost = 0;
3612
3613   // For each block.
3614   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
3615        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
3616     unsigned BlockCost = 0;
3617     BasicBlock *BB = *bb;
3618
3619     // For each instruction in the old loop.
3620     for (BasicBlock::iterator it = BB->begin(), e = BB->end(); it != e; ++it) {
3621       // Skip dbg intrinsics.
3622       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(it))
3623         continue;
3624
3625       unsigned C = getInstructionCost(it, VF);
3626       Cost += C;
3627       DEBUG(dbgs() << "LV: Found an estimated cost of "<< C <<" for VF " <<
3628             VF << " For instruction: "<< *it << "\n");
3629     }
3630
3631     // We assume that if-converted blocks have a 50% chance of being executed.
3632     // When the code is scalar then some of the blocks are avoided due to CF.
3633     // When the code is vectorized we execute all code paths.
3634     if (Legal->blockNeedsPredication(*bb) && VF == 1)
3635       BlockCost /= 2;
3636
3637     Cost += BlockCost;
3638   }
3639
3640   return Cost;
3641 }
3642
3643 unsigned
3644 LoopVectorizationCostModel::getInstructionCost(Instruction *I, unsigned VF) {
3645   // If we know that this instruction will remain uniform, check the cost of
3646   // the scalar version.
3647   if (Legal->isUniformAfterVectorization(I))
3648     VF = 1;
3649
3650   Type *RetTy = I->getType();
3651   Type *VectorTy = ToVectorTy(RetTy, VF);
3652
3653   // TODO: We need to estimate the cost of intrinsic calls.
3654   switch (I->getOpcode()) {
3655   case Instruction::GetElementPtr:
3656     // We mark this instruction as zero-cost because the cost of GEPs in
3657     // vectorized code depends on whether the corresponding memory instruction
3658     // is scalarized or not. Therefore, we handle GEPs with the memory
3659     // instruction cost.
3660     return 0;
3661   case Instruction::Br: {
3662     return TTI.getCFInstrCost(I->getOpcode());
3663   }
3664   case Instruction::PHI:
3665     //TODO: IF-converted IFs become selects.
3666     return 0;
3667   case Instruction::Add:
3668   case Instruction::FAdd:
3669   case Instruction::Sub:
3670   case Instruction::FSub:
3671   case Instruction::Mul:
3672   case Instruction::FMul:
3673   case Instruction::UDiv:
3674   case Instruction::SDiv:
3675   case Instruction::FDiv:
3676   case Instruction::URem:
3677   case Instruction::SRem:
3678   case Instruction::FRem:
3679   case Instruction::Shl:
3680   case Instruction::LShr:
3681   case Instruction::AShr:
3682   case Instruction::And:
3683   case Instruction::Or:
3684   case Instruction::Xor: {
3685     // Certain instructions can be cheaper to vectorize if they have a constant
3686     // second vector operand. One example of this are shifts on x86.
3687     TargetTransformInfo::OperandValueKind Op1VK =
3688       TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
3689     TargetTransformInfo::OperandValueKind Op2VK =
3690       TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
3691
3692     if (isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
3693       Op2VK = TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue;
3694
3695     return TTI.getArithmeticInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, Op1VK, Op2VK);
3696   }
3697   case Instruction::Select: {
3698     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
3699     const SCEV *CondSCEV = SE->getSCEV(SI->getCondition());
3700     bool ScalarCond = (SE->isLoopInvariant(CondSCEV, TheLoop));
3701     Type *CondTy = SI->getCondition()->getType();
3702     if (!ScalarCond)
3703       CondTy = VectorType::get(CondTy, VF);
3704
3705     return TTI.getCmpSelInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, CondTy);
3706   }
3707   case Instruction::ICmp:
3708   case Instruction::FCmp: {
3709     Type *ValTy = I->getOperand(0)->getType();
3710     VectorTy = ToVectorTy(ValTy, VF);
3711     return TTI.getCmpSelInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy);
3712   }
3713   case Instruction::Store:
3714   case Instruction::Load: {
3715     StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I);
3716     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I);
3717     Type *ValTy = (SI ? SI->getValueOperand()->getType() :
3718                    LI->getType());
3719     VectorTy = ToVectorTy(ValTy, VF);
3720
3721     unsigned Alignment = SI ? SI->getAlignment() : LI->getAlignment();
3722     unsigned AS = SI ? SI->getPointerAddressSpace() :
3723       LI->getPointerAddressSpace();
3724     Value *Ptr = SI ? SI->getPointerOperand() : LI->getPointerOperand();
3725     // We add the cost of address computation here instead of with the gep
3726     // instruction because only here we know whether the operation is
3727     // scalarized.
3728     if (VF == 1)
3729       return TTI.getAddressComputationCost(VectorTy) +
3730         TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VectorTy, Alignment, AS);
3731
3732     // Scalarized loads/stores.
3733     int ConsecutiveStride = Legal->isConsecutivePtr(Ptr);
3734     bool Reverse = ConsecutiveStride < 0;
3735     unsigned ScalarAllocatedSize = DL->getTypeAllocSize(ValTy);
3736     unsigned VectorElementSize = DL->getTypeStoreSize(VectorTy)/VF;
3737     if (!ConsecutiveStride || ScalarAllocatedSize != VectorElementSize) {
3738       unsigned Cost = 0;
3739       // The cost of extracting from the value vector and pointer vector.
3740       Type *PtrTy = ToVectorTy(Ptr->getType(), VF);
3741       for (unsigned i = 0; i < VF; ++i) {
3742         //  The cost of extracting the pointer operand.
3743         Cost += TTI.getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, PtrTy, i);
3744         // In case of STORE, the cost of ExtractElement from the vector.
3745         // In case of LOAD, the cost of InsertElement into the returned
3746         // vector.
3747         Cost += TTI.getVectorInstrCost(SI ? Instruction::ExtractElement :
3748                                             Instruction::InsertElement,
3749                                             VectorTy, i);
3750       }
3751
3752       // The cost of the scalar loads/stores.
3753       Cost += VF * TTI.getAddressComputationCost(ValTy->getScalarType());
3754       Cost += VF * TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), ValTy->getScalarType(),
3755                                        Alignment, AS);
3756       return Cost;
3757     }
3758
3759     // Wide load/stores.
3760     unsigned Cost = TTI.getAddressComputationCost(VectorTy);
3761     Cost += TTI.getMemoryOpCost(I->getOpcode(), VectorTy, Alignment, AS);
3762
3763     if (Reverse)
3764       Cost += TTI.getShuffleCost(TargetTransformInfo::SK_Reverse,
3765                                   VectorTy, 0);
3766     return Cost;
3767   }
3768   case Instruction::ZExt:
3769   case Instruction::SExt:
3770   case Instruction::FPToUI:
3771   case Instruction::FPToSI:
3772   case Instruction::FPExt:
3773   case Instruction::PtrToInt:
3774   case Instruction::IntToPtr:
3775   case Instruction::SIToFP:
3776   case Instruction::UIToFP:
3777   case Instruction::Trunc:
3778   case Instruction::FPTrunc:
3779   case Instruction::BitCast: {
3780     // We optimize the truncation of induction variable.
3781     // The cost of these is the same as the scalar operation.
3782     if (I->getOpcode() == Instruction::Trunc &&
3783         Legal->isInductionVariable(I->getOperand(0)))
3784       return TTI.getCastInstrCost(I->getOpcode(), I->getType(),
3785                                   I->getOperand(0)->getType());
3786
3787     Type *SrcVecTy = ToVectorTy(I->getOperand(0)->getType(), VF);
3788     return TTI.getCastInstrCost(I->getOpcode(), VectorTy, SrcVecTy);
3789   }
3790   case Instruction::Call: {
3791     CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
3792     Intrinsic::ID ID = getIntrinsicIDForCall(CI, TLI);
3793     assert(ID && "Not an intrinsic call!");
3794     Type *RetTy = ToVectorTy(CI->getType(), VF);
3795     SmallVector<Type*, 4> Tys;
3796     for (unsigned i = 0, ie = CI->getNumArgOperands(); i != ie; ++i)
3797       Tys.push_back(ToVectorTy(CI->getArgOperand(i)->getType(), VF));
3798     return TTI.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
3799   }
3800   default: {
3801     // We are scalarizing the instruction. Return the cost of the scalar
3802     // instruction, plus the cost of insert and extract into vector
3803     // elements, times the vector width.
3804     unsigned Cost = 0;
3805
3806     if (!RetTy->isVoidTy() && VF != 1) {
3807       unsigned InsCost = TTI.getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement,
3808                                                 VectorTy);
3809       unsigned ExtCost = TTI.getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement,
3810                                                 VectorTy);
3811
3812       // The cost of inserting the results plus extracting each one of the
3813       // operands.
3814       Cost += VF * (InsCost + ExtCost * I->getNumOperands());
3815     }
3816
3817     // The cost of executing VF copies of the scalar instruction. This opcode
3818     // is unknown. Assume that it is the same as 'mul'.
3819     Cost += VF * TTI.getArithmeticInstrCost(Instruction::Mul, VectorTy);
3820     return Cost;
3821   }
3822   }// end of switch.
3823 }
3824
3825 Type* LoopVectorizationCostModel::ToVectorTy(Type *Scalar, unsigned VF) {
3826   if (Scalar->isVoidTy() || VF == 1)
3827     return Scalar;
3828   return VectorType::get(Scalar, VF);
3829 }
3830
3831 char LoopVectorize::ID = 0;
3832 static const char lv_name[] = "Loop Vectorization";
3833 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
3834 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3835 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
3836 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
3837 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
3838 INITIALIZE_PASS_END(LoopVectorize, LV_NAME, lv_name, false, false)
3839
3840 namespace llvm {
3841   Pass *createLoopVectorizePass() {
3842     return new LoopVectorize();
3843   }
3844 }
3845
3846 bool LoopVectorizationCostModel::isConsecutiveLoadOrStore(Instruction *Inst) {
3847   // Check for a store.
3848   if (StoreInst *ST = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
3849     return Legal->isConsecutivePtr(ST->getPointerOperand()) != 0;
3850
3851   // Check for a load.
3852   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
3853     return Legal->isConsecutivePtr(LI->getPointerOperand()) != 0;
3854
3855   return false;
3856 }