Simplify base64 routine a bit.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / ScalarEvolution.cpp
index 9b2182f4565e4157a187cff95ffca0eae9e26875..a822b0d461fd93b1f581d3e17cc5fafc871fad04 100644 (file)
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
-#include "llvm/Assembly/Writer.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
@@ -114,7 +113,7 @@ VerifySCEV("verify-scev",
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
                 "Scalar Evolution Analysis", false, true)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
 INITIALIZE_PASS_END(ScalarEvolution, "scalar-evolution",
                 "Scalar Evolution Analysis", false, true)
@@ -136,9 +135,9 @@ void SCEV::dump() const {
 #endif
 
 void SCEV::print(raw_ostream &OS) const {
-  switch (getSCEVType()) {
+  switch (static_cast<SCEVTypes>(getSCEVType())) {
   case scConstant:
-    WriteAsOperand(OS, cast<SCEVConstant>(this)->getValue(), false);
+    cast<SCEVConstant>(this)->getValue()->printAsOperand(OS, false);
     return;
   case scTruncate: {
     const SCEVTruncateExpr *Trunc = cast<SCEVTruncateExpr>(this);
@@ -174,7 +173,7 @@ void SCEV::print(raw_ostream &OS) const {
     if (AR->getNoWrapFlags(FlagNW) &&
         !AR->getNoWrapFlags((NoWrapFlags)(FlagNUW | FlagNSW)))
       OS << "nw><";
-    WriteAsOperand(OS, AR->getLoop()->getHeader(), /*PrintType=*/false);
+    AR->getLoop()->getHeader()->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
     OS << ">";
     return;
   }
@@ -229,25 +228,24 @@ void SCEV::print(raw_ostream &OS) const {
     Constant *FieldNo;
     if (U->isOffsetOf(CTy, FieldNo)) {
       OS << "offsetof(" << *CTy << ", ";
-      WriteAsOperand(OS, FieldNo, false);
+      FieldNo->printAsOperand(OS, false);
       OS << ")";
       return;
     }
 
     // Otherwise just print it normally.
-    WriteAsOperand(OS, U->getValue(), false);
+    U->getValue()->printAsOperand(OS, false);
     return;
   }
   case scCouldNotCompute:
     OS << "***COULDNOTCOMPUTE***";
     return;
-  default: break;
   }
   llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
 }
 
 Type *SCEV::getType() const {
-  switch (getSCEVType()) {
+  switch (static_cast<SCEVTypes>(getSCEVType())) {
   case scConstant:
     return cast<SCEVConstant>(this)->getType();
   case scTruncate:
@@ -267,9 +265,8 @@ Type *SCEV::getType() const {
     return cast<SCEVUnknown>(this)->getType();
   case scCouldNotCompute:
     llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
-  default:
-    llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
   }
+  llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
 }
 
 bool SCEV::isZero() const {
@@ -322,7 +319,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(ConstantInt *V) {
   return S;
 }
 
-const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(const APIntVal) {
+const SCEV *ScalarEvolution::getConstant(const APInt &Val) {
   return getConstant(ConstantInt::get(getContext(), Val));
 }
 
@@ -482,7 +479,7 @@ namespace {
       // Aside from the getSCEVType() ordering, the particular ordering
       // isn't very important except that it's beneficial to be consistent,
       // so that (a + b) and (b + a) don't end up as different expressions.
-      switch (LType) {
+      switch (static_cast<SCEVTypes>(LType)) {
       case scUnknown: {
         const SCEVUnknown *LU = cast<SCEVUnknown>(LHS);
         const SCEVUnknown *RU = cast<SCEVUnknown>(RHS);
@@ -619,9 +616,10 @@ namespace {
         return compare(LC->getOperand(), RC->getOperand());
       }
 
-      default:
-        llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
+      case scCouldNotCompute:
+        llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
       }
+      llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
     }
   };
 }
@@ -2240,6 +2238,77 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getUDivExpr(const SCEV *LHS,
   return S;
 }
 
+static const APInt gcd(const SCEVConstant *C1, const SCEVConstant *C2) {
+  APInt A = C1->getValue()->getValue().abs();
+  APInt B = C2->getValue()->getValue().abs();
+  uint32_t ABW = A.getBitWidth();
+  uint32_t BBW = B.getBitWidth();
+
+  if (ABW > BBW)
+    B = B.zext(ABW);
+  else if (ABW < BBW)
+    A = A.zext(BBW);
+
+  return APIntOps::GreatestCommonDivisor(A, B);
+}
+
+/// getUDivExactExpr - Get a canonical unsigned division expression, or
+/// something simpler if possible. There is no representation for an exact udiv
+/// in SCEV IR, but we can attempt to remove factors from the LHS and RHS.
+/// We can't do this when it's not exact because the udiv may be clearing bits.
+const SCEV *ScalarEvolution::getUDivExactExpr(const SCEV *LHS,
+                                              const SCEV *RHS) {
+  // TODO: we could try to find factors in all sorts of things, but for now we
+  // just deal with u/exact (multiply, constant). See SCEVDivision towards the
+  // end of this file for inspiration.
+
+  const SCEVMulExpr *Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(LHS);
+  if (!Mul)
+    return getUDivExpr(LHS, RHS);
+
+  if (const SCEVConstant *RHSCst = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS)) {
+    // If the mulexpr multiplies by a constant, then that constant must be the
+    // first element of the mulexpr.
+    if (const SCEVConstant *LHSCst =
+            dyn_cast<SCEVConstant>(Mul->getOperand(0))) {
+      if (LHSCst == RHSCst) {
+        SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+        Operands.append(Mul->op_begin() + 1, Mul->op_end());
+        return getMulExpr(Operands);
+      }
+
+      // We can't just assume that LHSCst divides RHSCst cleanly, it could be
+      // that there's a factor provided by one of the other terms. We need to
+      // check.
+      APInt Factor = gcd(LHSCst, RHSCst);
+      if (!Factor.isIntN(1)) {
+        LHSCst = cast<SCEVConstant>(
+            getConstant(LHSCst->getValue()->getValue().udiv(Factor)));
+        RHSCst = cast<SCEVConstant>(
+            getConstant(RHSCst->getValue()->getValue().udiv(Factor)));
+        SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+        Operands.push_back(LHSCst);
+        Operands.append(Mul->op_begin() + 1, Mul->op_end());
+        LHS = getMulExpr(Operands);
+        RHS = RHSCst;
+        Mul = dyn_cast<SCEVMulExpr>(LHS);
+        if (!Mul)
+          return getUDivExactExpr(LHS, RHS);
+      }
+    }
+  }
+
+  for (int i = 0, e = Mul->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    if (Mul->getOperand(i) == RHS) {
+      SmallVector<const SCEV *, 2> Operands;
+      Operands.append(Mul->op_begin(), Mul->op_begin() + i);
+      Operands.append(Mul->op_begin() + i + 1, Mul->op_end());
+      return getMulExpr(Operands);
+    }
+  }
+
+  return getUDivExpr(LHS, RHS);
+}
 
 /// getAddRecExpr - Get an add recurrence expression for the specified loop.
 /// Simplify the expression as much as possible.
@@ -2594,12 +2663,12 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSizeOfExpr(Type *IntTy, Type *AllocTy) {
   // If we have DataLayout, we can bypass creating a target-independent
   // constant expression and then folding it back into a ConstantInt.
   // This is just a compile-time optimization.
-  if (TD)
-    return getConstant(IntTy, TD->getTypeAllocSize(AllocTy));
+  if (DL)
+    return getConstant(IntTy, DL->getTypeAllocSize(AllocTy));
 
   Constant *C = ConstantExpr::getSizeOf(AllocTy);
   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
-    if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI))
+    if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI))
       C = Folded;
   Type *Ty = getEffectiveSCEVType(PointerType::getUnqual(AllocTy));
   assert(Ty == IntTy && "Effective SCEV type doesn't match");
@@ -2612,14 +2681,14 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getOffsetOfExpr(Type *IntTy,
   // If we have DataLayout, we can bypass creating a target-independent
   // constant expression and then folding it back into a ConstantInt.
   // This is just a compile-time optimization.
-  if (TD) {
+  if (DL) {
     return getConstant(IntTy,
-                       TD->getStructLayout(STy)->getElementOffset(FieldNo));
+                       DL->getStructLayout(STy)->getElementOffset(FieldNo));
   }
 
   Constant *C = ConstantExpr::getOffsetOf(STy, FieldNo);
   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
-    if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI))
+    if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI))
       C = Folded;
 
   Type *Ty = getEffectiveSCEVType(PointerType::getUnqual(STy));
@@ -2667,8 +2736,8 @@ uint64_t ScalarEvolution::getTypeSizeInBits(Type *Ty) const {
   assert(isSCEVable(Ty) && "Type is not SCEVable!");
 
   // If we have a DataLayout, use it!
-  if (TD)
-    return TD->getTypeSizeInBits(Ty);
+  if (DL)
+    return DL->getTypeSizeInBits(Ty);
 
   // Integer types have fixed sizes.
   if (Ty->isIntegerTy())
@@ -2694,8 +2763,8 @@ Type *ScalarEvolution::getEffectiveSCEVType(Type *Ty) const {
   // The only other support type is pointer.
   assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-pointer non-integer type!");
 
-  if (TD)
-    return TD->getIntPtrType(Ty);
+  if (DL)
+    return DL->getIntPtrType(Ty);
 
   // Without DataLayout, conservatively assume pointers are 64-bit.
   return Type::getInt64Ty(getContext());
@@ -2714,7 +2783,7 @@ namespace {
     bool FindOne;
     FindInvalidSCEVUnknown() { FindOne = false; }
     bool follow(const SCEV *S) {
-      switch (S->getSCEVType()) {
+      switch (static_cast<SCEVTypes>(S->getSCEVType())) {
       case scConstant:
         return false;
       case scUnknown:
@@ -3163,7 +3232,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createNodeForPHI(PHINode *PN) {
   // PHI's incoming blocks are in a different loop, in which case doing so
   // risks breaking LCSSA form. Instcombine would normally zap these, but
   // it doesn't have DominatorTree information, so it may miss cases.
-  if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, TD, TLI, DT))
+  if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL, TLI, DT))
     if (LI->replacementPreservesLCSSAForm(PN, V))
       return getSCEV(V);
 
@@ -3434,7 +3503,7 @@ ScalarEvolution::getUnsignedRange(const SCEV *S) {
   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
     APInt Zeros(BitWidth, 0), Ones(BitWidth, 0);
-    ComputeMaskedBits(U->getValue(), Zeros, Ones, TD);
+    ComputeMaskedBits(U->getValue(), Zeros, Ones, DL);
     if (Ones == ~Zeros + 1)
       return setUnsignedRange(U, ConservativeResult);
     return setUnsignedRange(U,
@@ -3584,9 +3653,9 @@ ScalarEvolution::getSignedRange(const SCEV *S) {
 
   if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
     // For a SCEVUnknown, ask ValueTracking.
-    if (!U->getValue()->getType()->isIntegerTy() && !TD)
+    if (!U->getValue()->getType()->isIntegerTy() && !DL)
       return setSignedRange(U, ConservativeResult);
-    unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), TD);
+    unsigned NS = ComputeNumSignBits(U->getValue(), DL);
     if (NS <= 1)
       return setSignedRange(U, ConservativeResult);
     return setSignedRange(U, ConservativeResult.intersectWith(
@@ -3690,17 +3759,24 @@ const SCEV *ScalarEvolution::createSCEV(Value *V) {
       // Use ComputeMaskedBits to compute what ShrinkDemandedConstant
       // knew about to reconstruct a low-bits mask value.
       unsigned LZ = A.countLeadingZeros();
+      unsigned TZ = A.countTrailingZeros();
       unsigned BitWidth = A.getBitWidth();
       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
-      ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, TD);
-
-      APInt EffectiveMask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - LZ);
-
-      if (LZ != 0 && !((~A & ~KnownZero) & EffectiveMask))
-        return
-          getZeroExtendExpr(getTruncateExpr(getSCEV(U->getOperand(0)),
-                                IntegerType::get(getContext(), BitWidth - LZ)),
-                            U->getType());
+      ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, DL);
+
+      APInt EffectiveMask =
+          APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - LZ - TZ).shl(TZ);
+      if ((LZ != 0 || TZ != 0) && !((~A & ~KnownZero) & EffectiveMask)) {
+        const SCEV *MulCount = getConstant(
+            ConstantInt::get(getContext(), APInt::getOneBitSet(BitWidth, TZ)));
+        return getMulExpr(
+            getZeroExtendExpr(
+                getTruncateExpr(
+                    getUDivExactExpr(getSCEV(U->getOperand(0)), MulCount),
+                    IntegerType::get(getContext(), BitWidth - LZ - TZ)),
+                U->getType()),
+            MulCount);
+      }
     }
     break;
 
@@ -4338,6 +4414,8 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
   // Examine all exits and pick the most conservative values.
   const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
   bool CouldComputeBECount = true;
+  BasicBlock *Latch = L->getLoopLatch(); // may be NULL.
+  const SCEV *LatchMaxCount = 0;
   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, const SCEV *>, 4> ExitCounts;
   for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
     ExitLimit EL = ComputeExitLimit(L, ExitingBlocks[i]);
@@ -4354,13 +4432,17 @@ ScalarEvolution::ComputeBackedgeTakenCount(const Loop *L) {
       // We cannot take the "min" MaxBECount, because non-unit stride loops may
       // skip some loop tests. Taking the max over the exits is sufficiently
       // conservative.  TODO: We could do better taking into consideration
-      // that (1) the loop has unit stride (2) the last loop test is
-      // less-than/greater-than (3) any loop test is less-than/greater-than AND
-      // falls-through some constant times less then the other tests.
-      MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(MaxBECount, EL.Max);
+      // non-latch exits that dominate the latch.
+      if (EL.MustExit && ExitingBlocks[i] == Latch)
+        LatchMaxCount = EL.Max;
+      else
+        MaxBECount = getUMaxFromMismatchedTypes(MaxBECount, EL.Max);
     }
   }
-
+  // Be more precise in the easy case of a loop latch that must exit.
+  if (LatchMaxCount) {
+    MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(MaxBECount, LatchMaxCount);
+  }
   return BackedgeTakenInfo(ExitCounts, CouldComputeBECount, MaxBECount);
 }
 
@@ -4370,12 +4452,19 @@ ScalarEvolution::ExitLimit
 ScalarEvolution::ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock) {
 
   // Okay, we've chosen an exiting block.  See what condition causes us to
-  // exit at this block.
-  //
-  // FIXME: we should be able to handle switch instructions (with a single exit)
-  BranchInst *ExitBr = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
-  if (ExitBr == 0) return getCouldNotCompute();
-  assert(ExitBr->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
+  // exit at this block and remember the exit block and whether all other targets
+  // lead to the loop header.
+  bool MustExecuteLoopHeader = true;
+  BasicBlock *Exit = 0;
+  for (succ_iterator SI = succ_begin(ExitingBlock), SE = succ_end(ExitingBlock);
+       SI != SE; ++SI)
+    if (!L->contains(*SI)) {
+      if (Exit) // Multiple exit successors.
+        return getCouldNotCompute();
+      Exit = *SI;
+    } else if (*SI != L->getHeader()) {
+      MustExecuteLoopHeader = false;
+    }
 
   // At this point, we know we have a conditional branch that determines whether
   // the loop is exited.  However, we don't know if the branch is executed each
@@ -4394,13 +4483,11 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock) {
   //
   //  More extensive analysis could be done to handle more cases here.
   //
-  if (ExitBr->getSuccessor(0) != L->getHeader() &&
-      ExitBr->getSuccessor(1) != L->getHeader() &&
-      ExitBr->getParent() != L->getHeader()) {
+  if (!MustExecuteLoopHeader && ExitingBlock != L->getHeader()) {
     // The simple checks failed, try climbing the unique predecessor chain
     // up to the header.
     bool Ok = false;
-    for (BasicBlock *BB = ExitBr->getParent(); BB; ) {
+    for (BasicBlock *BB = ExitingBlock; BB; ) {
       BasicBlock *Pred = BB->getUniquePredecessor();
       if (!Pred)
         return getCouldNotCompute();
@@ -4424,11 +4511,20 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimit(const Loop *L, BasicBlock *ExitingBlock) {
       return getCouldNotCompute();
   }
 
-  // Proceed to the next level to examine the exit condition expression.
-  return ComputeExitLimitFromCond(L, ExitBr->getCondition(),
-                                  ExitBr->getSuccessor(0),
-                                  ExitBr->getSuccessor(1),
-                                  /*IsSubExpr=*/false);
+  TerminatorInst *Term = ExitingBlock->getTerminator();
+  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(Term)) {
+    assert(BI->isConditional() && "If unconditional, it can't be in loop!");
+    // Proceed to the next level to examine the exit condition expression.
+    return ComputeExitLimitFromCond(L, BI->getCondition(), BI->getSuccessor(0),
+                                    BI->getSuccessor(1),
+                                    /*IsSubExpr=*/false);
+  }
+
+  if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(Term))
+    return ComputeExitLimitFromSingleExitSwitch(L, SI, Exit,
+                                                /*IsSubExpr=*/false);
+
+  return getCouldNotCompute();
 }
 
 /// ComputeExitLimitFromCond - Compute the number of times the
@@ -4456,6 +4552,7 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
                                                IsSubExpr || EitherMayExit);
       const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
       const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
+      bool MustExit = false;
       if (EitherMayExit) {
         // Both conditions must be true for the loop to continue executing.
         // Choose the less conservative count.
@@ -4470,6 +4567,7 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
           MaxBECount = EL0.Max;
         else
           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(EL0.Max, EL1.Max);
+        MustExit = EL0.MustExit || EL1.MustExit;
       } else {
         // Both conditions must be true at the same time for the loop to exit.
         // For now, be conservative.
@@ -4478,9 +4576,10 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
           MaxBECount = EL0.Max;
         if (EL0.Exact == EL1.Exact)
           BECount = EL0.Exact;
+        MustExit = EL0.MustExit && EL1.MustExit;
       }
 
-      return ExitLimit(BECount, MaxBECount);
+      return ExitLimit(BECount, MaxBECount, MustExit);
     }
     if (BO->getOpcode() == Instruction::Or) {
       // Recurse on the operands of the or.
@@ -4491,6 +4590,7 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
                                                IsSubExpr || EitherMayExit);
       const SCEV *BECount = getCouldNotCompute();
       const SCEV *MaxBECount = getCouldNotCompute();
+      bool MustExit = false;
       if (EitherMayExit) {
         // Both conditions must be false for the loop to continue executing.
         // Choose the less conservative count.
@@ -4505,6 +4605,7 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
           MaxBECount = EL0.Max;
         else
           MaxBECount = getUMinFromMismatchedTypes(EL0.Max, EL1.Max);
+        MustExit = EL0.MustExit || EL1.MustExit;
       } else {
         // Both conditions must be false at the same time for the loop to exit.
         // For now, be conservative.
@@ -4513,9 +4614,10 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromCond(const Loop *L,
           MaxBECount = EL0.Max;
         if (EL0.Exact == EL1.Exact)
           BECount = EL0.Exact;
+        MustExit = EL0.MustExit && EL1.MustExit;
       }
 
-      return ExitLimit(BECount, MaxBECount);
+      return ExitLimit(BECount, MaxBECount, MustExit);
     }
   }
 
@@ -4639,6 +4741,30 @@ ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromICmp(const Loop *L,
   return ComputeExitCountExhaustively(L, ExitCond, !L->contains(TBB));
 }
 
+ScalarEvolution::ExitLimit
+ScalarEvolution::ComputeExitLimitFromSingleExitSwitch(const Loop *L,
+                                                      SwitchInst *Switch,
+                                                      BasicBlock *ExitingBlock,
+                                                      bool IsSubExpr) {
+  assert(!L->contains(ExitingBlock) && "Not an exiting block!");
+
+  // Give up if the exit is the default dest of a switch.
+  if (Switch->getDefaultDest() == ExitingBlock)
+    return getCouldNotCompute();
+
+  assert(L->contains(Switch->getDefaultDest()) &&
+         "Default case must not exit the loop!");
+  const SCEV *LHS = getSCEVAtScope(Switch->getCondition(), L);
+  const SCEV *RHS = getConstant(Switch->findCaseDest(ExitingBlock));
+
+  // while (X != Y) --> while (X-Y != 0)
+  ExitLimit EL = HowFarToZero(getMinusSCEV(LHS, RHS), L, IsSubExpr);
+  if (EL.hasAnyInfo())
+    return EL;
+
+  return getCouldNotCompute();
+}
+
 static ConstantInt *
 EvaluateConstantChrecAtConstant(const SCEVAddRecExpr *AddRec, ConstantInt *C,
                                 ScalarEvolution &SE) {
@@ -4830,7 +4956,7 @@ static PHINode *getConstantEvolvingPHI(Value *V, const Loop *L) {
 /// reason, return null.
 static Constant *EvaluateExpression(Value *V, const Loop *L,
                                     DenseMap<Instruction *, Constant *> &Vals,
-                                    const DataLayout *TD,
+                                    const DataLayout *DL,
                                     const TargetLibraryInfo *TLI) {
   // Convenient constant check, but redundant for recursive calls.
   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) return C;
@@ -4857,7 +4983,7 @@ static Constant *EvaluateExpression(Value *V, const Loop *L,
       if (!Operands[i]) return 0;
       continue;
     }
-    Constant *C = EvaluateExpression(Operand, L, Vals, TD, TLI);
+    Constant *C = EvaluateExpression(Operand, L, Vals, DL, TLI);
     Vals[Operand] = C;
     if (!C) return 0;
     Operands[i] = C;
@@ -4865,12 +4991,12 @@ static Constant *EvaluateExpression(Value *V, const Loop *L,
 
   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Operands[0],
-                                           Operands[1], TD, TLI);
+                                           Operands[1], DL, TLI);
   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
     if (!LI->isVolatile())
-      return ConstantFoldLoadFromConstPtr(Operands[0], TD);
+      return ConstantFoldLoadFromConstPtr(Operands[0], DL);
   }
-  return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Operands, TD,
+  return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Operands, DL,
                                   TLI);
 }
 
@@ -4926,7 +5052,7 @@ ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
     // Compute the value of the PHIs for the next iteration.
     // EvaluateExpression adds non-phi values to the CurrentIterVals map.
     DenseMap<Instruction *, Constant *> NextIterVals;
-    Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, TD,
+    Constant *NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL,
                                            TLI);
     if (NextPHI == 0)
       return 0;        // Couldn't evaluate!
@@ -4952,7 +5078,7 @@ ScalarEvolution::getConstantEvolutionLoopExitValue(PHINode *PN,
       Constant *&NextPHI = NextIterVals[PHI];
       if (!NextPHI) {   // Not already computed.
         Value *BEValue = PHI->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
-        NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, TD, TLI);
+        NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, TLI);
       }
       if (NextPHI != I->second)
         StoppedEvolving = false;
@@ -5008,7 +5134,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
   for (unsigned IterationNum = 0; IterationNum != MaxIterations;++IterationNum){
     ConstantInt *CondVal =
       dyn_cast_or_null<ConstantInt>(EvaluateExpression(Cond, L, CurrentIterVals,
-                                                       TD, TLI));
+                                                       DL, TLI));
 
     // Couldn't symbolically evaluate.
     if (!CondVal) return getCouldNotCompute();
@@ -5038,7 +5164,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::ComputeExitCountExhaustively(const Loop *L,
       if (NextPHI) continue;    // Already computed!
 
       Value *BEValue = PHI->getIncomingValue(SecondIsBackedge);
-      NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, TD, TLI);
+      NextPHI = EvaluateExpression(BEValue, L, CurrentIterVals, DL, TLI);
     }
     CurrentIterVals.swap(NextIterVals);
   }
@@ -5082,8 +5208,7 @@ const SCEV *ScalarEvolution::getSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
 /// SCEVConstant, because SCEVConstant is restricted to ConstantInt.
 /// Returns NULL if the SCEV isn't representable as a Constant.
 static Constant *BuildConstantFromSCEV(const SCEV *V) {
-  switch (V->getSCEVType()) {
-    default:  // TODO: smax, umax.
+  switch (static_cast<SCEVTypes>(V->getSCEVType())) {
     case scCouldNotCompute:
     case scAddRecExpr:
       break;
@@ -5170,6 +5295,9 @@ static Constant *BuildConstantFromSCEV(const SCEV *V) {
             return ConstantExpr::getUDiv(LHS, RHS);
       break;
     }
+    case scSMaxExpr:
+    case scUMaxExpr:
+      break; // TODO: smax, umax.
   }
   return 0;
 }
@@ -5241,14 +5369,14 @@ const SCEV *ScalarEvolution::computeSCEVAtScope(const SCEV *V, const Loop *L) {
           Constant *C = 0;
           if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
             C = ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
-                                                Operands[0], Operands[1], TD,
+                                                Operands[0], Operands[1], DL,
                                                 TLI);
           else if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
             if (!LI->isVolatile())
-              C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(Operands[0], TD);
+              C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(Operands[0], DL);
           } else
             C = ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
-                                         Operands, TD, TLI);
+                                         Operands, DL, TLI);
           if (!C) return V;
           return getSCEV(C);
         }
@@ -5595,7 +5723,7 @@ ScalarEvolution::HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool IsSubExpr) {
     else
       MaxBECount = getConstant(CountDown ? CR.getUnsignedMax()
                                          : -CR.getUnsignedMin());
-    return ExitLimit(Distance, MaxBECount);
+    return ExitLimit(Distance, MaxBECount, /*MustExit=*/true);
   }
 
   // If the recurrence is known not to wraparound, unsigned divide computes the
@@ -5603,16 +5731,20 @@ ScalarEvolution::HowFarToZero(const SCEV *V, const Loop *L, bool IsSubExpr) {
   // that the value will either become zero (and thus the loop terminates), that
   // the loop will terminate through some other exit condition first, or that
   // the loop has undefined behavior.  This means we can't "miss" the exit
-  // value, even with nonunit stride.
+  // value, even with nonunit stride, and exit later via the same branch. Note
+  // that we can skip this exit if loop later exits via a different
+  // branch. Hence MustExit=false.
   //
   // This is only valid for expressions that directly compute the loop exit. It
   // is invalid for subexpressions in which the loop may exit through this
   // branch even if this subexpression is false. In that case, the trip count
   // computed by this udiv could be smaller than the number of well-defined
   // iterations.
-  if (!IsSubExpr && AddRec->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW))
-    return getUDivExpr(Distance, CountDown ? getNegativeSCEV(Step) : Step);
-
+  if (!IsSubExpr && AddRec->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNW)) {
+    const SCEV *Exact =
+      getUDivExpr(Distance, CountDown ? getNegativeSCEV(Step) : Step);
+    return ExitLimit(Exact, Exact, /*MustExit=*/false);
+  }
   // Then, try to solve the above equation provided that Start is constant.
   if (const SCEVConstant *StartC = dyn_cast<SCEVConstant>(Start))
     return SolveLinEquationWithOverflow(StepC->getValue()->getValue(),
@@ -6218,7 +6350,7 @@ bool ScalarEvolution::isImpliedCond(ICmpInst::Predicate Pred,
   // LHS' type is checked for above.
   if (getTypeSizeInBits(LHS->getType()) >
       getTypeSizeInBits(FoundLHS->getType())) {
-    if (CmpInst::isSigned(Pred)) {
+    if (CmpInst::isSigned(FoundPred)) {
       FoundLHS = getSignExtendExpr(FoundLHS, LHS->getType());
       FoundRHS = getSignExtendExpr(FoundRHS, LHS->getType());
     } else {
@@ -6476,7 +6608,7 @@ ScalarEvolution::HowManyLessThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount))
     MaxBECount = BECount;
 
-  return ExitLimit(BECount, MaxBECount);
+  return ExitLimit(BECount, MaxBECount, /*MustExit=*/true);
 }
 
 ScalarEvolution::ExitLimit
@@ -6548,7 +6680,7 @@ ScalarEvolution::HowManyGreaterThans(const SCEV *LHS, const SCEV *RHS,
   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(MaxBECount))
     MaxBECount = BECount;
 
-  return ExitLimit(BECount, MaxBECount);
+  return ExitLimit(BECount, MaxBECount, /*MustExit=*/true);
 }
 
 /// getNumIterationsInRange - Return the number of iterations of this loop that
@@ -6677,20 +6809,6 @@ const SCEV *SCEVAddRecExpr::getNumIterationsInRange(ConstantRange Range,
   return SE.getCouldNotCompute();
 }
 
-static const APInt gcd(const SCEVConstant *C1, const SCEVConstant *C2) {
-  APInt A = C1->getValue()->getValue().abs();
-  APInt B = C2->getValue()->getValue().abs();
-  uint32_t ABW = A.getBitWidth();
-  uint32_t BBW = B.getBitWidth();
-
-  if (ABW > BBW)
-    B.zext(ABW);
-  else if (ABW < BBW)
-    A.zext(BBW);
-
-  return APIntOps::GreatestCommonDivisor(A, B);
-}
-
 static const APInt srem(const SCEVConstant *C1, const SCEVConstant *C2) {
   APInt A = C1->getValue()->getValue();
   APInt B = C2->getValue()->getValue();
@@ -6698,9 +6816,9 @@ static const APInt srem(const SCEVConstant *C1, const SCEVConstant *C2) {
   uint32_t BBW = B.getBitWidth();
 
   if (ABW > BBW)
-    B.sext(ABW);
+    B = B.sext(ABW);
   else if (ABW < BBW)
-    A.sext(BBW);
+    A = A.sext(BBW);
 
   return APIntOps::srem(A, B);
 }
@@ -6712,9 +6830,9 @@ static const APInt sdiv(const SCEVConstant *C1, const SCEVConstant *C2) {
   uint32_t BBW = B.getBitWidth();
 
   if (ABW > BBW)
-    B.sext(ABW);
+    B = B.sext(ABW);
   else if (ABW < BBW)
-    A.sext(BBW);
+    A = A.sext(BBW);
 
   return APIntOps::sdiv(A, B);
 }
@@ -7070,27 +7188,66 @@ private:
 
 /// Splits the SCEV into two vectors of SCEVs representing the subscripts and
 /// sizes of an array access. Returns the remainder of the delinearization that
-/// is the offset start of the array. For example
-/// delinearize ({(((-4 + (3 * %m)))),+,(%m)}<%for.i>) {
-///   IV: {0,+,1}<%for.i>
-///   Start: -4 + (3 * %m)
-///   Step: %m
-///   SCEVUDiv (Start, Step) = 3 remainder -4
-///   rem = delinearize (3) = 3
-///   Subscripts.push_back(IV + rem)
-///   Sizes.push_back(Step)
-///   return remainder -4
-/// }
-/// When delinearize fails, it returns the SCEV unchanged.
+/// is the offset start of the array.  The SCEV->delinearize algorithm computes
+/// the multiples of SCEV coefficients: that is a pattern matching of sub
+/// expressions in the stride and base of a SCEV corresponding to the
+/// computation of a GCD (greatest common divisor) of base and stride.  When
+/// SCEV->delinearize fails, it returns the SCEV unchanged.
+///
+/// For example: when analyzing the memory access A[i][j][k] in this loop nest
+///
+///  void foo(long n, long m, long o, double A[n][m][o]) {
+///
+///    for (long i = 0; i < n; i++)
+///      for (long j = 0; j < m; j++)
+///        for (long k = 0; k < o; k++)
+///          A[i][j][k] = 1.0;
+///  }
+///
+/// the delinearization input is the following AddRec SCEV:
+///
+///  AddRec: {{{%A,+,(8 * %m * %o)}<%for.i>,+,(8 * %o)}<%for.j>,+,8}<%for.k>
+///
+/// From this SCEV, we are able to say that the base offset of the access is %A
+/// because it appears as an offset that does not divide any of the strides in
+/// the loops:
+///
+///  CHECK: Base offset: %A
+///
+/// and then SCEV->delinearize determines the size of some of the dimensions of
+/// the array as these are the multiples by which the strides are happening:
+///
+///  CHECK: ArrayDecl[UnknownSize][%m][%o] with elements of sizeof(double) bytes.
+///
+/// Note that the outermost dimension remains of UnknownSize because there are
+/// no strides that would help identifying the size of the last dimension: when
+/// the array has been statically allocated, one could compute the size of that
+/// dimension by dividing the overall size of the array by the size of the known
+/// dimensions: %m * %o * 8.
+///
+/// Finally delinearize provides the access functions for the array reference
+/// that does correspond to A[i][j][k] of the above C testcase:
+///
+///  CHECK: ArrayRef[{0,+,1}<%for.i>][{0,+,1}<%for.j>][{0,+,1}<%for.k>]
+///
+/// The testcases are checking the output of a function pass:
+/// DelinearizationPass that walks through all loads and stores of a function
+/// asking for the SCEV of the memory access with respect to all enclosing
+/// loops, calling SCEV->delinearize on that and printing the results.
+
 const SCEV *
 SCEVAddRecExpr::delinearize(ScalarEvolution &SE,
                             SmallVectorImpl<const SCEV *> &Subscripts,
                             SmallVectorImpl<const SCEV *> &Sizes) const {
+  // Early exit in case this SCEV is not an affine multivariate function.
   if (!this->isAffine())
     return this;
 
   const SCEV *Start = this->getStart();
   const SCEV *Step = this->getStepRecurrence(SE);
+
+  // Build the SCEV representation of the canonical induction variable in the
+  // loop of this SCEV.
   const SCEV *Zero = SE.getConstant(this->getType(), 0);
   const SCEV *One = SE.getConstant(this->getType(), 1);
   const SCEV *IV =
@@ -7098,38 +7255,46 @@ SCEVAddRecExpr::delinearize(ScalarEvolution &SE,
 
   DEBUG(dbgs() << "(delinearize: " << *this << "\n");
 
-  if (Step == One) {
-    DEBUG(dbgs() << "failed to delinearize " << *this << "\n)\n");
-    return this;
-  }
+  // When the stride of this SCEV is 1, do not compute the GCD: the size of this
+  // subscript is 1, and this same SCEV for the access function.
+  const SCEV *Remainder = Zero;
+  const SCEV *GCD = One;
 
-  const SCEV *Remainder = NULL;
-  const SCEV *GCD = SCEVGCD::findGCD(SE, Start, Step, &Remainder);
+  // Find the GCD and Remainder of the Start and Step coefficients of this SCEV.
+  if (Step != One && !Step->isAllOnesValue())
+    GCD = SCEVGCD::findGCD(SE, Start, Step, &Remainder);
 
   DEBUG(dbgs() << "GCD: " << *GCD << "\n");
   DEBUG(dbgs() << "Remainder: " << *Remainder << "\n");
 
-  if (GCD == One) {
-    DEBUG(dbgs() << "failed to delinearize " << *this << "\n)\n");
-    return this;
-  }
+  const SCEV *Quotient = Start;
+  if (GCD != One && !GCD->isAllOnesValue())
+    // As findGCD computed Remainder, GCD divides "Start - Remainder." The
+    // Quotient is then this SCEV without Remainder, scaled down by the GCD.  The
+    // Quotient is what will be used in the next subscript delinearization.
+    Quotient = SCEVDivision::divide(SE, SE.getMinusSCEV(Start, Remainder), GCD);
 
-  const SCEV *Quotient =
-      SCEVDivision::divide(SE, SE.getMinusSCEV(Start, Remainder), GCD);
   DEBUG(dbgs() << "Quotient: " << *Quotient << "\n");
 
-  const SCEV *Rem;
+  const SCEV *Rem = Quotient;
   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Quotient))
+    // Recursively call delinearize on the Quotient until there are no more
+    // multiples that can be recognized.
     Rem = AR->delinearize(SE, Subscripts, Sizes);
-  else
-    Rem = Quotient;
 
-  if (Step != GCD) {
+  // Scale up the canonical induction variable IV by whatever remains from the
+  // Step after division by the GCD: the GCD is the size of all the sub-array.
+  if (Step != One && !Step->isAllOnesValue() && GCD != One &&
+      !GCD->isAllOnesValue() && Step != GCD) {
     Step = SCEVDivision::divide(SE, Step, GCD);
     IV = SE.getMulExpr(IV, Step);
   }
+  // The access function in the current subscript is computed as the canonical
+  // induction variable IV (potentially scaled up by the step) and offset by
+  // Rem, the offset of delinearization in the sub-array.
   const SCEV *Index = SE.getAddExpr(IV, Rem);
 
+  // Record the access function and the size of the current subscript.
   Subscripts.push_back(Index);
   Sizes.push_back(GCD);
 
@@ -7211,9 +7376,10 @@ ScalarEvolution::ScalarEvolution()
 bool ScalarEvolution::runOnFunction(Function &F) {
   this->F = &F;
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
+  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : 0;
   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
-  DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+  DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
   return false;
 }
 
@@ -7250,7 +7416,7 @@ void ScalarEvolution::releaseMemory() {
 void ScalarEvolution::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesAll();
   AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
-  AU.addRequiredTransitive<DominatorTree>();
+  AU.addRequiredTransitive<DominatorTreeWrapperPass>();
   AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
 }
 
@@ -7265,7 +7431,7 @@ static void PrintLoopInfo(raw_ostream &OS, ScalarEvolution *SE,
     PrintLoopInfo(OS, SE, *I);
 
   OS << "Loop ";
-  WriteAsOperand(OS, L->getHeader(), /*PrintType=*/false);
+  L->getHeader()->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
   OS << ": ";
 
   SmallVector<BasicBlock *, 8> ExitBlocks;
@@ -7281,7 +7447,7 @@ static void PrintLoopInfo(raw_ostream &OS, ScalarEvolution *SE,
 
   OS << "\n"
         "Loop ";
-  WriteAsOperand(OS, L->getHeader(), /*PrintType=*/false);
+  L->getHeader()->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
   OS << ": ";
 
   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(SE->getMaxBackedgeTakenCount(L))) {
@@ -7303,7 +7469,7 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
   ScalarEvolution &SE = *const_cast<ScalarEvolution *>(this);
 
   OS << "Classifying expressions for: ";
-  WriteAsOperand(OS, F, /*PrintType=*/false);
+  F->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
   OS << "\n";
   for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
     if (isSCEVable(I->getType()) && !isa<CmpInst>(*I)) {
@@ -7334,7 +7500,7 @@ void ScalarEvolution::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
     }
 
   OS << "Determining loop execution counts for: ";
-  WriteAsOperand(OS, F, /*PrintType=*/false);
+  F->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
   OS << "\n";
   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
     PrintLoopInfo(OS, &SE, *I);
@@ -7361,7 +7527,7 @@ ScalarEvolution::getLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L) {
 
 ScalarEvolution::LoopDisposition
 ScalarEvolution::computeLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L) {
-  switch (S->getSCEVType()) {
+  switch (static_cast<SCEVTypes>(S->getSCEVType())) {
   case scConstant:
     return LoopInvariant;
   case scTruncate:
@@ -7434,8 +7600,8 @@ ScalarEvolution::computeLoopDisposition(const SCEV *S, const Loop *L) {
     return LoopInvariant;
   case scCouldNotCompute:
     llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
-  default: llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
   }
+  llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
 }
 
 bool ScalarEvolution::isLoopInvariant(const SCEV *S, const Loop *L) {
@@ -7467,7 +7633,7 @@ ScalarEvolution::getBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
 
 ScalarEvolution::BlockDisposition
 ScalarEvolution::computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
-  switch (S->getSCEVType()) {
+  switch (static_cast<SCEVTypes>(S->getSCEVType())) {
   case scConstant:
     return ProperlyDominatesBlock;
   case scTruncate:
@@ -7524,9 +7690,8 @@ ScalarEvolution::computeBlockDisposition(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
     return ProperlyDominatesBlock;
   case scCouldNotCompute:
     llvm_unreachable("Attempt to use a SCEVCouldNotCompute object!");
-  default:
-    llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
   }
+  llvm_unreachable("Unknown SCEV kind!");
 }
 
 bool ScalarEvolution::dominates(const SCEV *S, const BasicBlock *BB) {
@@ -7581,7 +7746,7 @@ void ScalarEvolution::forgetMemoizedResults(const SCEV *S) {
 
 typedef DenseMap<const Loop *, std::string> VerifyMap;
 
-/// replaceSubString - Replaces all occurences of From in Str with To.
+/// replaceSubString - Replaces all occurrences of From in Str with To.
 static void replaceSubString(std::string &Str, StringRef From, StringRef To) {
   size_t Pos = 0;
   while ((Pos = Str.find(From, Pos)) != std::string::npos) {