BlockFrequency: Bump up the entry frequency a bit.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolution.h
index 72fdd9f7d72ca84d6cb2eb6e763ef712db5b0414..349447fbbb624ef66923d40a1ee59112593b87e4 100644 (file)
@@ -2,13 +2,13 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // The ScalarEvolution class is an LLVM pass which can be used to analyze and
-// catagorize scalar expressions in loops.  It specializes in recognizing
+// categorize scalar expressions in loops.  It specializes in recognizing
 // general induction variables, representing them with the abstract and opaque
 // SCEV class.  Given this analysis, trip counts of loops and other important
 // properties can be obtained.
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_H
 
+#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
+#include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Operator.h"
 #include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/Allocator.h"
+#include "llvm/Support/ConstantRange.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
-#include "llvm/Support/Streams.h"
-#include <set>
+#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
+#include <map>
 
 namespace llvm {
-  class Instruction;
+  class APInt;
+  class Constant;
+  class ConstantInt;
+  class DominatorTree;
   class Type;
-  class ConstantRange;
+  class ScalarEvolution;
+  class DataLayout;
+  class TargetLibraryInfo;
+  class LLVMContext;
   class Loop;
   class LoopInfo;
-  class SCEVHandle;
-
-  /// SCEV - This class represent an analyzed expression in the program.  These
-  /// are reference counted opaque objects that the client is not allowed to
-  /// do much with directly.
+  class Operator;
+  class SCEVUnknown;
+  class SCEV;
+  template<> struct FoldingSetTrait<SCEV>;
+
+  /// SCEV - This class represents an analyzed expression in the program.  These
+  /// are opaque objects that the client is not allowed to do much with
+  /// directly.
   ///
-  class SCEV {
-    const unsigned SCEVType;      // The SCEV baseclass this node corresponds to
-    mutable unsigned RefCount;
-
-    friend class SCEVHandle;
-    void addRef() const { ++RefCount; }
-    void dropRef() const {
-      if (--RefCount == 0)
-        delete this;
-    }
+  class SCEV : public FoldingSetNode {
+    friend struct FoldingSetTrait<SCEV>;
+
+    /// FastID - A reference to an Interned FoldingSetNodeID for this node.
+    /// The ScalarEvolution's BumpPtrAllocator holds the data.
+    FoldingSetNodeIDRef FastID;
+
+    // The SCEV baseclass this node corresponds to
+    const unsigned short SCEVType;
 
-    SCEV(const SCEV &);            // DO NOT IMPLEMENT
-    void operator=(const SCEV &);  // DO NOT IMPLEMENT
   protected:
-    virtual ~SCEV();
-  public:
-    SCEV(unsigned SCEVTy) : SCEVType(SCEVTy), RefCount(0) {}
+    /// SubclassData - This field is initialized to zero and may be used in
+    /// subclasses to store miscellaneous information.
+    unsigned short SubclassData;
 
-    /// getNegativeSCEV - Return the SCEV object corresponding to -V.
-    ///
-    static SCEVHandle getNegativeSCEV(const SCEVHandle &V);
+  private:
+    SCEV(const SCEV &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
+    void operator=(const SCEV &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 
-    /// getMinusSCEV - Return LHS-RHS.
+  public:
+    /// NoWrapFlags are bitfield indices into SubclassData.
     ///
-    static SCEVHandle getMinusSCEV(const SCEVHandle &LHS,
-                                   const SCEVHandle &RHS);
-
+    /// Add and Mul expressions may have no-unsigned-wrap <NUW> or
+    /// no-signed-wrap <NSW> properties, which are derived from the IR
+    /// operator. NSW is a misnomer that we use to mean no signed overflow or
+    /// underflow.
+    ///
+    /// AddRec expression may have a no-self-wraparound <NW> property if the
+    /// result can never reach the start value. This property is independent of
+    /// the actual start value and step direction. Self-wraparound is defined
+    /// purely in terms of the recurrence's loop, step size, and
+    /// bitwidth. Formally, a recurrence with no self-wraparound satisfies:
+    /// abs(step) * max-iteration(loop) <= unsigned-max(bitwidth).
+    ///
+    /// Note that NUW and NSW are also valid properties of a recurrence, and
+    /// either implies NW. For convenience, NW will be set for a recurrence
+    /// whenever either NUW or NSW are set.
+    enum NoWrapFlags { FlagAnyWrap = 0,          // No guarantee.
+                       FlagNW      = (1 << 0),   // No self-wrap.
+                       FlagNUW     = (1 << 1),   // No unsigned wrap.
+                       FlagNSW     = (1 << 2),   // No signed wrap.
+                       NoWrapMask  = (1 << 3) -1 };
+
+    explicit SCEV(const FoldingSetNodeIDRef ID, unsigned SCEVTy) :
+      FastID(ID), SCEVType(SCEVTy), SubclassData(0) {}
 
     unsigned getSCEVType() const { return SCEVType; }
 
-    /// getValueRange - Return the tightest constant bounds that this value is
-    /// known to have.  This method is only valid on integer SCEV objects.
-    virtual ConstantRange getValueRange() const;
-
-    /// isLoopInvariant - Return true if the value of this SCEV is unchanging in
-    /// the specified loop.
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const = 0;
+    /// getType - Return the LLVM type of this SCEV expression.
+    ///
+    Type *getType() const;
 
-    /// hasComputableLoopEvolution - Return true if this SCEV changes value in a
-    /// known way in the specified loop.  This property being true implies that
-    /// the value is variant in the loop AND that we can emit an expression to
-    /// compute the value of the expression at any particular loop iteration.
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const = 0;
+    /// isZero - Return true if the expression is a constant zero.
+    ///
+    bool isZero() const;
 
-    /// getType - Return the LLVM type of this SCEV expression.
+    /// isOne - Return true if the expression is a constant one.
     ///
-    virtual const Type *getType() const = 0;
+    bool isOne() const;
 
-    /// getBitWidth - Get the bit width of the type, if it has one, 0 otherwise.
-    /// 
-    uint32_t getBitWidth() const;
+    /// isAllOnesValue - Return true if the expression is a constant
+    /// all-ones value.
+    ///
+    bool isAllOnesValue() const;
 
-    /// replaceSymbolicValuesWithConcrete - If this SCEV internally references
-    /// the symbolic value "Sym", construct and return a new SCEV that produces
-    /// the same value, but which uses the concrete value Conc instead of the
-    /// symbolic value.  If this SCEV does not use the symbolic value, it
-    /// returns itself.
-    virtual SCEVHandle
-    replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                      const SCEVHandle &Conc) const = 0;
+    /// isNonConstantNegative - Return true if the specified scev is negated,
+    /// but not a constant.
+    bool isNonConstantNegative() const;
 
     /// print - Print out the internal representation of this scalar to the
     /// specified stream.  This should really only be used for debugging
     /// purposes.
-    virtual void print(std::ostream &OS) const = 0;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
+    void print(raw_ostream &OS) const;
 
     /// dump - This method is used for debugging.
     ///
     void dump() const;
   };
 
-  inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const SCEV &S) {
+  // Specialize FoldingSetTrait for SCEV to avoid needing to compute
+  // temporary FoldingSetNodeID values.
+  template<> struct FoldingSetTrait<SCEV> : DefaultFoldingSetTrait<SCEV> {
+    static void Profile(const SCEV &X, FoldingSetNodeID& ID) {
+      ID = X.FastID;
+    }
+    static bool Equals(const SCEV &X, const FoldingSetNodeID &ID,
+                       unsigned IDHash, FoldingSetNodeID &TempID) {
+      return ID == X.FastID;
+    }
+    static unsigned ComputeHash(const SCEV &X, FoldingSetNodeID &TempID) {
+      return X.FastID.ComputeHash();
+    }
+  };
+
+  inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const SCEV &S) {
     S.print(OS);
     return OS;
   }
@@ -123,96 +161,555 @@ namespace llvm {
   struct SCEVCouldNotCompute : public SCEV {
     SCEVCouldNotCompute();
 
-    // None of these methods are valid for this object.
-    virtual bool isLoopInvariant(const Loop *L) const;
-    virtual const Type *getType() const;
-    virtual bool hasComputableLoopEvolution(const Loop *L) const;
-    virtual void print(std::ostream &OS) const;
-    void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
-    virtual SCEVHandle
-    replaceSymbolicValuesWithConcrete(const SCEVHandle &Sym,
-                                      const SCEVHandle &Conc) const;
-
     /// Methods for support type inquiry through isa, cast, and dyn_cast:
-    static inline bool classof(const SCEVCouldNotCompute *S) { return true; }
     static bool classof(const SCEV *S);
   };
 
-  /// SCEVHandle - This class is used to maintain the SCEV object's refcounts,
-  /// freeing the objects when the last reference is dropped.
-  class SCEVHandle {
-    SCEV *S;
-    SCEVHandle();  // DO NOT IMPLEMENT
+  /// ScalarEvolution - This class is the main scalar evolution driver.  Because
+  /// client code (intentionally) can't do much with the SCEV objects directly,
+  /// they must ask this class for services.
+  ///
+  class ScalarEvolution : public FunctionPass {
   public:
-    SCEVHandle(const SCEV *s) : S(const_cast<SCEV*>(s)) {
-      assert(S && "Cannot create a handle to a null SCEV!");
-      S->addRef();
+    /// LoopDisposition - An enum describing the relationship between a
+    /// SCEV and a loop.
+    enum LoopDisposition {
+      LoopVariant,    ///< The SCEV is loop-variant (unknown).
+      LoopInvariant,  ///< The SCEV is loop-invariant.
+      LoopComputable  ///< The SCEV varies predictably with the loop.
+    };
+
+    /// BlockDisposition - An enum describing the relationship between a
+    /// SCEV and a basic block.
+    enum BlockDisposition {
+      DoesNotDominateBlock,  ///< The SCEV does not dominate the block.
+      DominatesBlock,        ///< The SCEV dominates the block.
+      ProperlyDominatesBlock ///< The SCEV properly dominates the block.
+    };
+
+    /// Convenient NoWrapFlags manipulation that hides enum casts and is
+    /// visible in the ScalarEvolution name space.
+    static SCEV::NoWrapFlags maskFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags, int Mask) {
+      return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags & Mask);
+    }
+    static SCEV::NoWrapFlags setFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags,
+                                      SCEV::NoWrapFlags OnFlags) {
+      return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags | OnFlags);
     }
-    SCEVHandle(const SCEVHandle &RHS) : S(RHS.S) {
-      S->addRef();
+    static SCEV::NoWrapFlags clearFlags(SCEV::NoWrapFlags Flags,
+                                        SCEV::NoWrapFlags OffFlags) {
+      return (SCEV::NoWrapFlags)(Flags & ~OffFlags);
     }
-    ~SCEVHandle() { S->dropRef(); }
 
-    operator SCEV*() const { return S; }
+  private:
+    /// SCEVCallbackVH - A CallbackVH to arrange for ScalarEvolution to be
+    /// notified whenever a Value is deleted.
+    class SCEVCallbackVH : public CallbackVH {
+      ScalarEvolution *SE;
+      virtual void deleted();
+      virtual void allUsesReplacedWith(Value *New);
+    public:
+      SCEVCallbackVH(Value *V, ScalarEvolution *SE = 0);
+    };
+
+    friend class SCEVCallbackVH;
+    friend class SCEVExpander;
+    friend class SCEVUnknown;
+
+    /// F - The function we are analyzing.
+    ///
+    Function *F;
+
+    /// LI - The loop information for the function we are currently analyzing.
+    ///
+    LoopInfo *LI;
+
+    /// TD - The target data information for the target we are targeting.
+    ///
+    DataLayout *TD;
+
+    /// TLI - The target library information for the target we are targeting.
+    ///
+    TargetLibraryInfo *TLI;
+
+    /// DT - The dominator tree.
+    ///
+    DominatorTree *DT;
+
+    /// CouldNotCompute - This SCEV is used to represent unknown trip
+    /// counts and things.
+    SCEVCouldNotCompute CouldNotCompute;
+
+    /// ValueExprMapType - The typedef for ValueExprMap.
+    ///
+    typedef DenseMap<SCEVCallbackVH, const SCEV *, DenseMapInfo<Value *> >
+      ValueExprMapType;
+
+    /// ValueExprMap - This is a cache of the values we have analyzed so far.
+    ///
+    ValueExprMapType ValueExprMap;
 
-    SCEV &operator*() const { return *S; }
-    SCEV *operator->() const { return S; }
+    /// Mark predicate values currently being processed by isImpliedCond.
+    DenseSet<Value*> PendingLoopPredicates;
 
-    bool operator==(SCEV *RHS) const { return S == RHS; }
-    bool operator!=(SCEV *RHS) const { return S != RHS; }
+    /// ExitLimit - Information about the number of loop iterations for
+    /// which a loop exit's branch condition evaluates to the not-taken path.
+    /// This is a temporary pair of exact and max expressions that are
+    /// eventually summarized in ExitNotTakenInfo and BackedgeTakenInfo.
+    struct ExitLimit {
+      const SCEV *Exact;
+      const SCEV *Max;
 
-    const SCEVHandle &operator=(SCEV *RHS) {
-      if (S != RHS) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS;
-        S->addRef();
+      /*implicit*/ ExitLimit(const SCEV *E) : Exact(E), Max(E) {}
+
+      ExitLimit(const SCEV *E, const SCEV *M) : Exact(E), Max(M) {}
+
+      /// hasAnyInfo - Test whether this ExitLimit contains any computed
+      /// information, or whether it's all SCEVCouldNotCompute values.
+      bool hasAnyInfo() const {
+        return !isa<SCEVCouldNotCompute>(Exact) ||
+          !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
+      }
+    };
+
+    /// ExitNotTakenInfo - Information about the number of times a particular
+    /// loop exit may be reached before exiting the loop.
+    struct ExitNotTakenInfo {
+      AssertingVH<BasicBlock> ExitingBlock;
+      const SCEV *ExactNotTaken;
+      PointerIntPair<ExitNotTakenInfo*, 1> NextExit;
+
+      ExitNotTakenInfo() : ExitingBlock(0), ExactNotTaken(0) {}
+
+      /// isCompleteList - Return true if all loop exits are computable.
+      bool isCompleteList() const {
+        return NextExit.getInt() == 0;
       }
-      return *this;
-    }
 
-    const SCEVHandle &operator=(const SCEVHandle &RHS) {
-      if (S != RHS.S) {
-        S->dropRef();
-        S = RHS.S;
-        S->addRef();
+      void setIncomplete() { NextExit.setInt(1); }
+
+      /// getNextExit - Return a pointer to the next exit's not-taken info.
+      ExitNotTakenInfo *getNextExit() const {
+        return NextExit.getPointer();
       }
-      return *this;
+
+      void setNextExit(ExitNotTakenInfo *ENT) { NextExit.setPointer(ENT); }
+    };
+
+    /// BackedgeTakenInfo - Information about the backedge-taken count
+    /// of a loop. This currently includes an exact count and a maximum count.
+    ///
+    class BackedgeTakenInfo {
+      /// ExitNotTaken - A list of computable exits and their not-taken counts.
+      /// Loops almost never have more than one computable exit.
+      ExitNotTakenInfo ExitNotTaken;
+
+      /// Max - An expression indicating the least maximum backedge-taken
+      /// count of the loop that is known, or a SCEVCouldNotCompute.
+      const SCEV *Max;
+
+    public:
+      BackedgeTakenInfo() : Max(0) {}
+
+      /// Initialize BackedgeTakenInfo from a list of exact exit counts.
+      BackedgeTakenInfo(
+        SmallVectorImpl< std::pair<BasicBlock *, const SCEV *> > &ExitCounts,
+        bool Complete, const SCEV *MaxCount);
+
+      /// hasAnyInfo - Test whether this BackedgeTakenInfo contains any
+      /// computed information, or whether it's all SCEVCouldNotCompute
+      /// values.
+      bool hasAnyInfo() const {
+        return ExitNotTaken.ExitingBlock || !isa<SCEVCouldNotCompute>(Max);
+      }
+
+      /// getExact - Return an expression indicating the exact backedge-taken
+      /// count of the loop if it is known, or SCEVCouldNotCompute
+      /// otherwise. This is the number of times the loop header can be
+      /// guaranteed to execute, minus one.
+      const SCEV *getExact(ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// getExact - Return the number of times this loop exit may fall through
+      /// to the back edge, or SCEVCouldNotCompute. The loop is guaranteed not
+      /// to exit via this block before this number of iterations, but may exit
+      /// via another block.
+      const SCEV *getExact(BasicBlock *ExitingBlock, ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// getMax - Get the max backedge taken count for the loop.
+      const SCEV *getMax(ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// Return true if any backedge taken count expressions refer to the given
+      /// subexpression.
+      bool hasOperand(const SCEV *S, ScalarEvolution *SE) const;
+
+      /// clear - Invalidate this result and free associated memory.
+      void clear();
+    };
+
+    /// BackedgeTakenCounts - Cache the backedge-taken count of the loops for
+    /// this function as they are computed.
+    DenseMap<const Loop*, BackedgeTakenInfo> BackedgeTakenCounts;
+
+    /// ConstantEvolutionLoopExitValue - This map contains entries for all of
+    /// the PHI instructions that we attempt to compute constant evolutions for.
+    /// This allows us to avoid potentially expensive recomputation of these
+    /// properties.  An instruction maps to null if we are unable to compute its
+    /// exit value.
+    DenseMap<PHINode*, Constant*> ConstantEvolutionLoopExitValue;
+
+    /// ValuesAtScopes - This map contains entries for all the expressions
+    /// that we attempt to compute getSCEVAtScope information for, which can
+    /// be expensive in extreme cases.
+    DenseMap<const SCEV *,
+             std::map<const Loop *, const SCEV *> > ValuesAtScopes;
+
+    /// LoopDispositions - Memoized computeLoopDisposition results.
+    DenseMap<const SCEV *,
+             std::map<const Loop *, LoopDisposition> > LoopDispositions;
+
+    /// computeLoopDisposition - Compute a LoopDisposition value.
+    LoopDisposition computeLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// BlockDispositions - Memoized computeBlockDisposition results.
+    DenseMap<const SCEV *,
+             std::map<const BasicBlock *, BlockDisposition> > BlockDispositions;
+
+    /// computeBlockDisposition - Compute a BlockDisposition value.
+    BlockDisposition computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// UnsignedRanges - Memoized results from getUnsignedRange
+    DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> UnsignedRanges;
+
+    /// SignedRanges - Memoized results from getSignedRange
+    DenseMap<const SCEV *, ConstantRange> SignedRanges;
+
+    /// setUnsignedRange - Set the memoized unsigned range for the given SCEV.
+    const ConstantRange &setUnsignedRange(const SCEV *S,
+                                          const ConstantRange &CR) {
+      std::pair<DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator, bool> Pair =
+        UnsignedRanges.insert(std::make_pair(S, CR));
+      if (!Pair.second)
+        Pair.first->second = CR;
+      return Pair.first->second;
     }
-  };
 
-  template<typename From> struct simplify_type;
-  template<> struct simplify_type<const SCEVHandle> {
-    typedef SCEV* SimpleType;
-    static SimpleType getSimplifiedValue(const SCEVHandle &Node) {
-      return Node;
+    /// setUnsignedRange - Set the memoized signed range for the given SCEV.
+    const ConstantRange &setSignedRange(const SCEV *S,
+                                        const ConstantRange &CR) {
+      std::pair<DenseMap<const SCEV *, ConstantRange>::iterator, bool> Pair =
+        SignedRanges.insert(std::make_pair(S, CR));
+      if (!Pair.second)
+        Pair.first->second = CR;
+      return Pair.first->second;
     }
-  };
-  template<> struct simplify_type<SCEVHandle>
-    : public simplify_type<const SCEVHandle> {};
 
-  /// ScalarEvolution - This class is the main scalar evolution driver.  Because
-  /// client code (intentionally) can't do much with the SCEV objects directly,
-  /// they must ask this class for services.
-  ///
-  class ScalarEvolution : public FunctionPass {
-    void *Impl;    // ScalarEvolution uses the pimpl pattern
+    /// createSCEV - We know that there is no SCEV for the specified value.
+    /// Analyze the expression.
+    const SCEV *createSCEV(Value *V);
+
+    /// createNodeForPHI - Provide the special handling we need to analyze PHI
+    /// SCEVs.
+    const SCEV *createNodeForPHI(PHINode *PN);
+
+    /// createNodeForGEP - Provide the special handling we need to analyze GEP
+    /// SCEVs.
+    const SCEV *createNodeForGEP(GEPOperator *GEP);
+
+    /// computeSCEVAtScope - Implementation code for getSCEVAtScope; called
+    /// at most once for each SCEV+Loop pair.
+    ///
+    const SCEV *computeSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// ForgetSymbolicValue - This looks up computed SCEV values for all
+    /// instructions that depend on the given instruction and removes them from
+    /// the ValueExprMap map if they reference SymName. This is used during PHI
+    /// resolution.
+    void ForgetSymbolicName(Instruction *I, const SCEV *SymName);
+
+    /// getBECount - Subtract the end and start values and divide by the step,
+    /// rounding up, to get the number of times the backedge is executed. Return
+    /// CouldNotCompute if an intermediate computation overflows.
+    const SCEV *getBECount(const SCEV *Start,
+                           const SCEV *End,
+                           const SCEV *Step,
+                           bool NoWrap);
+
+    /// getBackedgeTakenInfo - Return the BackedgeTakenInfo for the given
+    /// loop, lazily computing new values if the loop hasn't been analyzed
+    /// yet.
+    const BackedgeTakenInfo &getBackedgeTakenInfo(const Loop *L);
+
+    /// ComputeBackedgeTakenCount - Compute the number of times the specified
+    /// loop will iterate.
+    BackedgeTakenInfo ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// ComputeExitLimit - Compute the number of times the backedge of the
+    /// specified loop will execute if it exits via the specified block.
+    ExitLimit ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// ComputeExitLimitFromCond - Compute the number of times the backedge of
+    /// the specified loop will execute if its exit condition were a conditional
+    /// branch of ExitCond, TBB, and FBB.
+    ExitLimit ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
+                                       Value *ExitCond,
+                                       BasicBlock *TBB,
+                                       BasicBlock *FBB,
+                                       bool IsSubExpr);
+
+    /// ComputeExitLimitFromICmp - Compute the number of times the backedge of
+    /// the specified loop will execute if its exit condition were a conditional
+    /// branch of the ICmpInst ExitCond, TBB, and FBB.
+    ExitLimit ComputeExitLimitFromICmp(const Loop *L,
+                                       ICmpInst *ExitCond,
+                                       BasicBlock *TBB,
+                                       BasicBlock *FBB,
+                                       bool IsSubExpr);
+
+    /// ComputeLoadConstantCompareExitLimit - Given an exit condition
+    /// of 'icmp op load X, cst', try to see if we can compute the
+    /// backedge-taken count.
+    ExitLimit ComputeLoadConstantCompareExitLimit(LoadInst *LI,
+                                                  Constant *RHS,
+                                                  const Loop *L,
+                                                  ICmpInst::Predicate p);
+
+    /// ComputeExitCountExhaustively - If the loop is known to execute a
+    /// constant number of times (the condition evolves only from constants),
+    /// try to evaluate a few iterations of the loop until we get the exit
+    /// condition gets a value of ExitWhen (true or false).  If we cannot
+    /// evaluate the exit count of the loop, return CouldNotCompute.
+    const SCEV *ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
+                                             Value *Cond,
+                                             bool ExitWhen);
+
+    /// HowFarToZero - Return the number of times an exit condition comparing
+    /// the specified value to zero will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute.
+    ExitLimit HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool IsSubExpr);
+
+    /// HowFarToNonZero - Return the number of times an exit condition checking
+    /// the specified value for nonzero will execute.  If not computable, return
+    /// CouldNotCompute.
+    ExitLimit HowFarToNonZero(const SCEV *V, const Loop *L);
+
+    /// HowManyLessThans - Return the number of times an exit condition
+    /// containing the specified less-than comparison will execute.  If not
+    /// computable, return CouldNotCompute. isSigned specifies whether the
+    /// less-than is signed.
+    ExitLimit HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                               const Loop *L, bool isSigned, bool IsSubExpr);
+
+    /// getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB - Return a predecessor of BB
+    /// (which may not be an immediate predecessor) which has exactly one
+    /// successor from which BB is reachable, or null if no such block is
+    /// found.
+    std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *>
+    getPredecessorWithUniqueSuccessorForBB(BasicBlock *BB);
+
+    /// isImpliedCond - Test whether the condition described by Pred, LHS, and
+    /// RHS is true whenever the given FoundCondValue value evaluates to true.
+    bool isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
+                       const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                       Value *FoundCondValue,
+                       bool Inverse);
+
+    /// isImpliedCondOperands - Test whether the condition described by Pred,
+    /// LHS, and RHS is true whenever the condition described by Pred, FoundLHS,
+    /// and FoundRHS is true.
+    bool isImpliedCondOperands(ICmpInst::Predicate Pred,
+                               const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                               const SCEV *FoundLHS, const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// isImpliedCondOperandsHelper - Test whether the condition described by
+    /// Pred, LHS, and RHS is true whenever the condition described by Pred,
+    /// FoundLHS, and FoundRHS is true.
+    bool isImpliedCondOperandsHelper(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                                     const SCEV *FoundLHS,
+                                     const SCEV *FoundRHS);
+
+    /// getConstantEvolutionLoopExitValue - If we know that the specified Phi is
+    /// in the header of its containing loop, we know the loop executes a
+    /// constant number of times, and the PHI node is just a recurrence
+    /// involving constants, fold it.
+    Constant *getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN, const APInt& BEs,
+                                                const Loop *L);
+
+    /// isKnownPredicateWithRanges - Test if the given expression is known to
+    /// satisfy the condition described by Pred and the known constant ranges
+    /// of LHS and RHS.
+    ///
+    bool isKnownPredicateWithRanges(ICmpInst::Predicate Pred,
+                                    const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// forgetMemoizedResults - Drop memoized information computed for S.
+    void forgetMemoizedResults(const SCEV *S);
+
   public:
-    static const char ID; // Pass identifcation, replacement for typeid
-    ScalarEvolution() : FunctionPass((intptr_t)&ID), Impl(0) {}
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    ScalarEvolution();
+
+    LLVMContext &getContext() const { return F->getContext(); }
+
+    /// isSCEVable - Test if values of the given type are analyzable within
+    /// the SCEV framework. This primarily includes integer types, and it
+    /// can optionally include pointer types if the ScalarEvolution class
+    /// has access to target-specific information.
+    bool isSCEVable(Type *Ty) const;
 
-    /// getSCEV - Return a SCEV expression handle for the full generality of the
+    /// getTypeSizeInBits - Return the size in bits of the specified type,
+    /// for which isSCEVable must return true.
+    uint64_t getTypeSizeInBits(Type *Ty) const;
+
+    /// getEffectiveSCEVType - Return a type with the same bitwidth as
+    /// the given type and which represents how SCEV will treat the given
+    /// type, for which isSCEVable must return true. For pointer types,
+    /// this is the pointer-sized integer type.
+    Type *getEffectiveSCEVType(Type *Ty) const;
+
+    /// getSCEV - Return a SCEV expression for the full generality of the
     /// specified expression.
-    SCEVHandle getSCEV(Value *V) const;
+    const SCEV *getSCEV(Value *V);
+
+    const SCEV *getConstant(ConstantInt *V);
+    const SCEV *getConstant(const APInt& Val);
+    const SCEV *getConstant(Type *Ty, uint64_t V, bool isSigned = false);
+    const SCEV *getTruncateExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getZeroExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getSignExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getAnyExtendExpr(const SCEV *Op, Type *Ty);
+    const SCEV *getAddExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
+      Ops.push_back(LHS);
+      Ops.push_back(RHS);
+      return getAddExpr(Ops, Flags);
+    }
+    const SCEV *getAddExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1, const SCEV *Op2,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
+      SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
+      Ops.push_back(Op0);
+      Ops.push_back(Op1);
+      Ops.push_back(Op2);
+      return getAddExpr(Ops, Flags);
+    }
+    const SCEV *getMulExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Ops,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
+    const SCEV *getMulExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap)
+    {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Ops;
+      Ops.push_back(LHS);
+      Ops.push_back(RHS);
+      return getMulExpr(Ops, Flags);
+    }
+    const SCEV *getMulExpr(const SCEV *Op0, const SCEV *Op1, const SCEV *Op2,
+                           SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap) {
+      SmallVector<const SCEV *, 3> Ops;
+      Ops.push_back(Op0);
+      Ops.push_back(Op1);
+      Ops.push_back(Op2);
+      return getMulExpr(Ops, Flags);
+    }
+    const SCEV *getUDivExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SCEV *Start, const SCEV *Step,
+                              const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags);
+    const SCEV *getAddRecExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags);
+    const SCEV *getAddRecExpr(const SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands,
+                              const Loop *L, SCEV::NoWrapFlags Flags) {
+      SmallVector<const SCEV *, 4> NewOp(Operands.begin(), Operands.end());
+      return getAddRecExpr(NewOp, L, Flags);
+    }
+    const SCEV *getSMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getSMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
+    const SCEV *getUMaxExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUMaxExpr(SmallVectorImpl<const SCEV *> &Operands);
+    const SCEV *getSMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUMinExpr(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+    const SCEV *getUnknown(Value *V);
+    const SCEV *getCouldNotCompute();
+
+    /// getSizeOfExpr - Return an expression for sizeof on the given type.
+    ///
+    const SCEV *getSizeOfExpr(Type *AllocTy);
 
-    /// hasSCEV - Return true if the SCEV for this value has already been
-    /// computed.
-    bool hasSCEV(Value *V) const;
+    /// getAlignOfExpr - Return an expression for alignof on the given type.
+    ///
+    const SCEV *getAlignOfExpr(Type *AllocTy);
 
-    /// setSCEV - Insert the specified SCEV into the map of current SCEVs for
-    /// the specified value.
-    void setSCEV(Value *V, const SCEVHandle &H);
+    /// getOffsetOfExpr - Return an expression for offsetof on the given field.
+    ///
+    const SCEV *getOffsetOfExpr(StructType *STy, unsigned FieldNo);
 
-    /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression handle for the specified value
+    /// getOffsetOfExpr - Return an expression for offsetof on the given field.
+    ///
+    const SCEV *getOffsetOfExpr(Type *CTy, Constant *FieldNo);
+
+    /// getNegativeSCEV - Return the SCEV object corresponding to -V.
+    ///
+    const SCEV *getNegativeSCEV(const SCEV *V);
+
+    /// getNotSCEV - Return the SCEV object corresponding to ~V.
+    ///
+    const SCEV *getNotSCEV(const SCEV *V);
+
+    /// getMinusSCEV - Return LHS-RHS.  Minus is represented in SCEV as A+B*-1.
+    const SCEV *getMinusSCEV(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
+                             SCEV::NoWrapFlags Flags = SCEV::FlagAnyWrap);
+
+    /// getTruncateOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
+    /// of the input value to the specified type.  If the type must be
+    /// extended, it is zero extended.
+    const SCEV *getTruncateOrZeroExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// getTruncateOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion
+    /// of the input value to the specified type.  If the type must be
+    /// extended, it is sign extended.
+    const SCEV *getTruncateOrSignExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrZeroExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
+    /// the input value to the specified type.  If the type must be extended,
+    /// it is zero extended.  The conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrZeroExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrSignExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
+    /// the input value to the specified type.  If the type must be extended,
+    /// it is sign extended.  The conversion must not be narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrSignExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// getNoopOrAnyExtend - Return a SCEV corresponding to a conversion of
+    /// the input value to the specified type. If the type must be extended,
+    /// it is extended with unspecified bits. The conversion must not be
+    /// narrowing.
+    const SCEV *getNoopOrAnyExtend(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// getTruncateOrNoop - Return a SCEV corresponding to a conversion of the
+    /// input value to the specified type.  The conversion must not be
+    /// widening.
+    const SCEV *getTruncateOrNoop(const SCEV *V, Type *Ty);
+
+    /// getUMaxFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
+    /// the types using zero-extension, and then perform a umax operation
+    /// with them.
+    const SCEV *getUMaxFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
+                                           const SCEV *RHS);
+
+    /// getUMinFromMismatchedTypes - Promote the operands to the wider of
+    /// the types using zero-extension, and then perform a umin operation
+    /// with them.
+    const SCEV *getUMinFromMismatchedTypes(const SCEV *LHS,
+                                           const SCEV *RHS);
+
+    /// getPointerBase - Transitively follow the chain of pointer-type operands
+    /// until reaching a SCEV that does not have a single pointer operand. This
+    /// returns a SCEVUnknown pointer for well-formed pointer-type expressions,
+    /// but corner cases do exist.
+    const SCEV *getPointerBase(const SCEV *V);
+
+    /// getSCEVAtScope - Return a SCEV expression for the specified value
     /// at the specified scope in the program.  The L value specifies a loop
     /// nest to evaluate the expression at, where null is the top-level or a
     /// specified loop is immediately inside of the loop.
@@ -220,30 +717,178 @@ namespace llvm {
     /// This method can be used to compute the exit value for a variable defined
     /// in a loop by querying what the value will hold in the parent loop.
     ///
-    /// If this value is not computable at this scope, a SCEVCouldNotCompute
-    /// object is returned.
-    SCEVHandle getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L) const;
+    /// In the case that a relevant loop exit value cannot be computed, the
+    /// original value V is returned.
+    const SCEV *getSCEVAtScope(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// getSCEVAtScope - This is a convenience function which does
+    /// getSCEVAtScope(getSCEV(V), L).
+    const SCEV *getSCEVAtScope(Value *V, const Loop *L);
+
+    /// isLoopEntryGuardedByCond - Test whether entry to the loop is protected
+    /// by a conditional between LHS and RHS.  This is used to help avoid max
+    /// expressions in loop trip counts, and to eliminate casts.
+    bool isLoopEntryGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
+                                  const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// isLoopBackedgeGuardedByCond - Test whether the backedge of the loop is
+    /// protected by a conditional between LHS and RHS.  This is used to
+    /// to eliminate casts.
+    bool isLoopBackedgeGuardedByCond(const Loop *L, ICmpInst::Predicate Pred,
+                                     const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// getSmallConstantTripCount - Returns the maximum trip count of this loop
+    /// as a normal unsigned value. Returns 0 if the trip count is unknown or
+    /// not constant. This "trip count" assumes that control exits via
+    /// ExitingBlock. More precisely, it is the number of times that control may
+    /// reach ExitingBlock before taking the branch. For loops with multiple
+    /// exits, it may not be the number times that the loop header executes if
+    /// the loop exits prematurely via another branch.
+    unsigned getSmallConstantTripCount(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// getSmallConstantTripMultiple - Returns the largest constant divisor of
+    /// the trip count of this loop as a normal unsigned value, if
+    /// possible. This means that the actual trip count is always a multiple of
+    /// the returned value (don't forget the trip count could very well be zero
+    /// as well!). As explained in the comments for getSmallConstantTripCount,
+    /// this assumes that control exits the loop via ExitingBlock.
+    unsigned getSmallConstantTripMultiple(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    // getExitCount - Get the expression for the number of loop iterations for
+    // which this loop is guaranteed not to exit via ExitingBlock. Otherwise
+    // return SCEVCouldNotCompute.
+    const SCEV *getExitCount(Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock);
+
+    /// getBackedgeTakenCount - If the specified loop has a predictable
+    /// backedge-taken count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute
+    /// object. The backedge-taken count is the number of times the loop header
+    /// will be branched to from within the loop. This is one less than the
+    /// trip count of the loop, since it doesn't count the first iteration,
+    /// when the header is branched to from outside the loop.
+    ///
+    /// Note that it is not valid to call this method on a loop without a
+    /// loop-invariant backedge-taken count (see
+    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount).
+    ///
+    const SCEV *getBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// getMaxBackedgeTakenCount - Similar to getBackedgeTakenCount, except
+    /// return the least SCEV value that is known never to be less than the
+    /// actual backedge taken count.
+    const SCEV *getMaxBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// hasLoopInvariantBackedgeTakenCount - Return true if the specified loop
+    /// has an analyzable loop-invariant backedge-taken count.
+    bool hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(const Loop *L);
+
+    /// forgetLoop - This method should be called by the client when it has
+    /// changed a loop in a way that may effect ScalarEvolution's ability to
+    /// compute a trip count, or if the loop is deleted.
+    void forgetLoop(const Loop *L);
+
+    /// forgetValue - This method should be called by the client when it has
+    /// changed a value in a way that may effect its value, or which may
+    /// disconnect it from a def-use chain linking it to a loop.
+    void forgetValue(Value *V);
+
+    /// GetMinTrailingZeros - Determine the minimum number of zero bits that S
+    /// is guaranteed to end in (at every loop iteration).  It is, at the same
+    /// time, the minimum number of times S is divisible by 2.  For example,
+    /// given {4,+,8} it returns 2.  If S is guaranteed to be 0, it returns the
+    /// bitwidth of S.
+    uint32_t GetMinTrailingZeros(const SCEV *S);
+
+    /// getUnsignedRange - Determine the unsigned range for a particular SCEV.
+    ///
+    ConstantRange getUnsignedRange(const SCEV *S);
+
+    /// getSignedRange - Determine the signed range for a particular SCEV.
+    ///
+    ConstantRange getSignedRange(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNegative - Test if the given expression is known to be negative.
+    ///
+    bool isKnownNegative(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownPositive - Test if the given expression is known to be positive.
+    ///
+    bool isKnownPositive(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonNegative - Test if the given expression is known to be
+    /// non-negative.
+    ///
+    bool isKnownNonNegative(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonPositive - Test if the given expression is known to be
+    /// non-positive.
+    ///
+    bool isKnownNonPositive(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownNonZero - Test if the given expression is known to be
+    /// non-zero.
+    ///
+    bool isKnownNonZero(const SCEV *S);
+
+    /// isKnownPredicate - Test if the given expression is known to satisfy
+    /// the condition described by Pred, LHS, and RHS.
+    ///
+    bool isKnownPredicate(ICmpInst::Predicate Pred,
+                          const SCEV *LHS, const SCEV *RHS);
+
+    /// SimplifyICmpOperands - Simplify LHS and RHS in a comparison with
+    /// predicate Pred. Return true iff any changes were made. If the
+    /// operands are provably equal or unequal, LHS and RHS are set to
+    /// the same value and Pred is set to either ICMP_EQ or ICMP_NE.
+    ///
+    bool SimplifyICmpOperands(ICmpInst::Predicate &Pred,
+                              const SCEV *&LHS,
+                              const SCEV *&RHS,
+                              unsigned Depth = 0);
 
-    /// getIterationCount - If the specified loop has a predictable iteration
-    /// count, return it, otherwise return a SCEVCouldNotCompute object.
-    SCEVHandle getIterationCount(const Loop *L) const;
+    /// getLoopDisposition - Return the "disposition" of the given SCEV with
+    /// respect to the given loop.
+    LoopDisposition getLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L);
 
-    /// hasLoopInvariantIterationCount - Return true if the specified loop has
-    /// an analyzable loop-invariant iteration count.
-    bool hasLoopInvariantIterationCount(const Loop *L) const;
+    /// isLoopInvariant - Return true if the value of the given SCEV is
+    /// unchanging in the specified loop.
+    bool isLoopInvariant(const SCEV *S, const Loop *L);
 
-    /// deleteInstructionFromRecords - This method should be called by the
-    /// client before it removes an instruction from the program, to make sure
-    /// that no dangling references are left around.
-    void deleteInstructionFromRecords(Instruction *I) const;
+    /// hasComputableLoopEvolution - Return true if the given SCEV changes value
+    /// in a known way in the specified loop.  This property being true implies
+    /// that the value is variant in the loop AND that we can emit an expression
+    /// to compute the value of the expression at any particular loop iteration.
+    bool hasComputableLoopEvolution(const SCEV *S, const Loop *L);
+
+    /// getLoopDisposition - Return the "disposition" of the given SCEV with
+    /// respect to the given block.
+    BlockDisposition getBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// dominates - Return true if elements that makes up the given SCEV
+    /// dominate the specified basic block.
+    bool dominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// properlyDominates - Return true if elements that makes up the given SCEV
+    /// properly dominate the specified basic block.
+    bool properlyDominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB);
+
+    /// hasOperand - Test whether the given SCEV has Op as a direct or
+    /// indirect operand.
+    bool hasOperand(const SCEV *S, const SCEV *Op) const;
 
     virtual bool runOnFunction(Function &F);
     virtual void releaseMemory();
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
-    virtual void print(std::ostream &OS, const Module* = 0) const;
-    void print(std::ostream *OS, const Module* M = 0) const {
-      if (OS) print(*OS, M);
-    }
+    virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* = 0) const;
+    virtual void verifyAnalysis() const;
+
+  private:
+    FoldingSet<SCEV> UniqueSCEVs;
+    BumpPtrAllocator SCEVAllocator;
+
+    /// FirstUnknown - The head of a linked list of all SCEVUnknown
+    /// values that have been allocated. This is used by releaseMemory
+    /// to locate them all and call their destructors.
+    SCEVUnknown *FirstUnknown;
   };
 }