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[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopStrengthReduce.cpp
index a58356542db5ea1f3fb3ab1661a1f82eb678fba0..5d80b75a274ae1d02a8974a57150dbaa73272b24 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by Nate Begeman 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.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include <algorithm>
 #include <set>
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumReduced , "Number of GEPs strength reduced");
-STATISTIC(NumInserted, "Number of PHIs inserted");
-STATISTIC(NumVariable, "Number of PHIs with variable strides");
+STATISTIC(NumReduced ,    "Number of GEPs strength reduced");
+STATISTIC(NumInserted,    "Number of PHIs inserted");
+STATISTIC(NumVariable,    "Number of PHIs with variable strides");
+STATISTIC(NumEliminated , "Number of strides eliminated");
+
+namespace {
+  // Hidden options for help debugging.
+  cl::opt<bool> AllowPHIIVReuse("lsr-allow-phi-iv-reuse",
+                                cl::init(true), cl::Hidden);
+}
 
 namespace {
 
@@ -49,8 +58,8 @@ namespace {
 
   /// IVStrideUse - Keep track of one use of a strided induction variable, where
   /// the stride is stored externally.  The Offset member keeps track of the 
-  /// offset from the IV, User is the actual user of the operand, and 'Operand'
-  /// is the operand # of the User that is the use.
+  /// offset from the IV, User is the actual user of the operand, and
+  /// 'OperandValToReplace' is the operand of the User that is the use.
   struct VISIBILITY_HIDDEN IVStrideUse {
     SCEVHandle Offset;
     Instruction *User;
@@ -125,16 +134,16 @@ namespace {
     /// StrideOrder - An ordering of the keys in IVUsesByStride that is stable:
     /// We use this to iterate over the IVUsesByStride collection without being
     /// dependent on random ordering of pointers in the process.
-    std::vector<SCEVHandle> StrideOrder;
+    SmallVector<SCEVHandle, 16> StrideOrder;
 
     /// CastedValues - As we need to cast values to uintptr_t, this keeps track
     /// of the casted version of each value.  This is accessed by
     /// getCastedVersionOf.
-    std::map<Value*, Value*> CastedPointers;
+    DenseMap<Value*, Value*> CastedPointers;
 
     /// DeadInsts - Keep track of instructions we may have made dead, so that
     /// we can remove them after we are done working.
-    std::set<Instruction*> DeadInsts;
+    SmallPtrSet<Instruction*,16> DeadInsts;
 
     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
     /// transformation profitability.
@@ -168,24 +177,29 @@ namespace {
     Value *getCastedVersionOf(Instruction::CastOps opcode, Value *V);
 private:
     bool AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
-                               std::set<Instruction*> &Processed);
-    SCEVHandle GetExpressionSCEV(Instruction *E, Loop *L);
-
+                               SmallPtrSet<Instruction*,16> &Processed);
+    SCEVHandle GetExpressionSCEV(Instruction *E);
+    ICmpInst *ChangeCompareStride(Loop *L, ICmpInst *Cond,
+                                  IVStrideUse* &CondUse,
+                                  const SCEVHandle* &CondStride);
     void OptimizeIndvars(Loop *L);
     bool FindIVForUser(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse,
                        const SCEVHandle *&CondStride);
-
-    unsigned CheckForIVReuse(bool, const SCEVHandle&,
+    bool RequiresTypeConversion(const Type *Ty, const Type *NewTy);
+    unsigned CheckForIVReuse(bool, bool, const SCEVHandle&,
                              IVExpr&, const Type*,
                              const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess);
-
     bool ValidStride(bool, int64_t,
                      const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess);
-
+    SCEVHandle CollectIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
+                              IVUsersOfOneStride &Uses,
+                              Loop *L,
+                              bool &AllUsesAreAddresses,
+                              std::vector<BasedUser> &UsersToProcess);
     void StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
                                       IVUsersOfOneStride &Uses,
                                       Loop *L, bool isOnlyStride);
-    void DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts);
+    void DeleteTriviallyDeadInstructions(SmallPtrSet<Instruction*,16> &Insts);
   };
   char LoopStrengthReduce::ID = 0;
   RegisterPass<LoopStrengthReduce> X("loop-reduce", "Loop Strength Reduction");
@@ -217,10 +231,25 @@ Value *LoopStrengthReduce::getCastedVersionOf(Instruction::CastOps opcode,
 /// specified set are trivially dead, delete them and see if this makes any of
 /// their operands subsequently dead.
 void LoopStrengthReduce::
-DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts) {
+DeleteTriviallyDeadInstructions(SmallPtrSet<Instruction*,16> &Insts) {
   while (!Insts.empty()) {
     Instruction *I = *Insts.begin();
-    Insts.erase(Insts.begin());
+    Insts.erase(I);
+
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
+      // If all incoming values to the Phi are the same, we can replace the Phi
+      // with that value.
+      if (Value *PNV = PN->hasConstantValue()) {
+        if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(PNV))
+          Insts.insert(U);
+        PN->replaceAllUsesWith(PNV);
+        SE->deleteValueFromRecords(PN);
+        PN->eraseFromParent();
+        Changed = true;
+        continue;
+      }
+    }
+
     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
         if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
@@ -235,13 +264,13 @@ DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts) {
 
 /// GetExpressionSCEV - Compute and return the SCEV for the specified
 /// instruction.
-SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp, Loop *L) {
+SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp) {
   // Pointer to pointer bitcast instructions return the same value as their
   // operand.
   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Exp)) {
     if (SE->hasSCEV(BCI) || !isa<Instruction>(BCI->getOperand(0)))
       return SE->getSCEV(BCI);
-    SCEVHandle R = GetExpressionSCEV(cast<Instruction>(BCI->getOperand(0)), L);
+    SCEVHandle R = GetExpressionSCEV(cast<Instruction>(BCI->getOperand(0)));
     SE->setSCEV(BCI, R);
     return R;
   }
@@ -255,8 +284,8 @@ SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp, Loop *L) {
     return SE->getSCEV(Exp);
     
   // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction, looking
-  // for uses that are determined by the trip count of L.  First, skip all
-  // operands the are not dependent on the IV.
+  // for uses that are determined by the trip count of the loop.  First, skip
+  // all operands the are not dependent on the IV.
 
   // Build up the base expression.  Insert an LLVM cast of the pointer to
   // uintptr_t first.
@@ -352,7 +381,8 @@ static bool getSCEVStartAndStride(const SCEVHandle &SH, Loop *L,
 /// the loop, resulting in reg-reg copies (if we use the pre-inc value when we
 /// should use the post-inc value).
 static bool IVUseShouldUsePostIncValue(Instruction *User, Instruction *IV,
-                                       Loop *L, DominatorTree *DT, Pass *P) {
+                                       Loop *L, DominatorTree *DT, Pass *P,
+                                       SmallPtrSet<Instruction*,16> &DeadInsts){
   // If the user is in the loop, use the preinc value.
   if (L->contains(User->getParent())) return false;
   
@@ -386,13 +416,15 @@ static bool IVUseShouldUsePostIncValue(Instruction *User, Instruction *IV,
   // post-incremented value.
   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
     if (PN->getIncomingValue(i) == IV) {
-      SplitCriticalEdge(PN->getIncomingBlock(i), PN->getParent(), P,
-                        true);
+      SplitCriticalEdge(PN->getIncomingBlock(i), PN->getParent(), P, false);
       // Splitting the critical edge can reduce the number of entries in this
       // PHI.
       e = PN->getNumIncomingValues();
       if (--NumUses == 0) break;
     }
+
+  // PHI node might have become a constant value after SplitCriticalEdge.
+  DeadInsts.insert(User);
   
   return true;
 }
@@ -403,14 +435,14 @@ static bool IVUseShouldUsePostIncValue(Instruction *User, Instruction *IV,
 /// reducible SCEV, recursively add its users to the IVUsesByStride set and
 /// return true.  Otherwise, return false.
 bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
-                                            std::set<Instruction*> &Processed) {
+                                      SmallPtrSet<Instruction*,16> &Processed) {
   if (!I->getType()->isInteger() && !isa<PointerType>(I->getType()))
       return false;   // Void and FP expressions cannot be reduced.
-  if (!Processed.insert(I).second)
+  if (!Processed.insert(I))
     return true;    // Instruction already handled.
   
   // Get the symbolic expression for this instruction.
-  SCEVHandle ISE = GetExpressionSCEV(I, L);
+  SCEVHandle ISE = GetExpressionSCEV(I);
   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(ISE)) return false;
   
   // Get the start and stride for this expression.
@@ -455,7 +487,7 @@ bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
       // Okay, we found a user that we cannot reduce.  Analyze the instruction
       // and decide what to do with it.  If we are a use inside of the loop, use
       // the value before incrementation, otherwise use it after incrementation.
-      if (IVUseShouldUsePostIncValue(User, I, L, DT, this)) {
+      if (IVUseShouldUsePostIncValue(User, I, L, DT, this, DeadInsts)) {
         // The value used will be incremented by the stride more than we are
         // expecting, so subtract this off.
         SCEVHandle NewStart = SE->getMinusSCEV(Start, Stride);
@@ -516,8 +548,8 @@ namespace {
     // operands of Inst to use the new expression 'NewBase', with 'Imm' added
     // to it.
     void RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
-                                        SCEVExpander &Rewriter, Loop *L,
-                                        Pass *P);
+                                       SCEVExpander &Rewriter, Loop *L, Pass *P,
+                                       SmallPtrSet<Instruction*,16> &DeadInsts);
     
     Value *InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase, 
                                        SCEVExpander &Rewriter,
@@ -578,8 +610,8 @@ Value *BasedUser::InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase,
 // operands of Inst to use the new expression 'NewBase', with 'Imm' added
 // to it.
 void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
-                                               SCEVExpander &Rewriter,
-                                               Loop *L, Pass *P) {
+                                      SCEVExpander &Rewriter, Loop *L, Pass *P,
+                                      SmallPtrSet<Instruction*,16> &DeadInsts) {
   if (!isa<PHINode>(Inst)) {
     // By default, insert code at the user instruction.
     BasicBlock::iterator InsertPt = Inst;
@@ -620,7 +652,7 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
   // have multiple entries for the same predecessor.  We use a map to make sure
   // that a PHI node only has a single Value* for each predecessor (which also
   // prevents us from inserting duplicate code in some blocks).
-  std::map<BasicBlock*, Value*> InsertedCode;
+  DenseMap<BasicBlock*, Value*> InsertedCode;
   PHINode *PN = cast<PHINode>(Inst);
   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
     if (PN->getIncomingValue(i) == OperandValToReplace) {
@@ -633,7 +665,7 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
           (PN->getParent() != L->getHeader() || !L->contains(PHIPred))) {
         
         // First step, split the critical edge.
-        SplitCriticalEdge(PHIPred, PN->getParent(), P, true);
+        SplitCriticalEdge(PHIPred, PN->getParent(), P, false);
             
         // Next step: move the basic block.  In particular, if the PHI node
         // is outside of the loop, and PredTI is in the loop, we want to
@@ -670,6 +702,10 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
       Rewriter.clear();
     }
   }
+
+  // PHI node might have become a constant value after SplitCriticalEdge.
+  DeadInsts.insert(Inst);
+
   DOUT << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst;
 }
 
@@ -951,6 +987,9 @@ static bool isZero(const SCEVHandle &V) {
 bool LoopStrengthReduce::ValidStride(bool HasBaseReg,
                                int64_t Scale, 
                                const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess) {
+  if (!TLI)
+    return true;
+
   for (unsigned i=0, e = UsersToProcess.size(); i!=e; ++i) {
     // If this is a load or other access, pass the type of the access in.
     const Type *AccessTy = Type::VoidTy;
@@ -958,6 +997,11 @@ bool LoopStrengthReduce::ValidStride(bool HasBaseReg,
       AccessTy = SI->getOperand(0)->getType();
     else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UsersToProcess[i].Inst))
       AccessTy = LI->getType();
+    else if (isa<PHINode>(UsersToProcess[i].Inst)) {
+      if (AllowPHIIVReuse)
+        continue;
+      return false;
+    }
     
     TargetLowering::AddrMode AM;
     if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(UsersToProcess[i].Imm))
@@ -972,38 +1016,58 @@ bool LoopStrengthReduce::ValidStride(bool HasBaseReg,
   return true;
 }
 
+/// RequiresTypeConversion - Returns true if converting Ty to NewTy is not
+/// a nop.
+bool LoopStrengthReduce::RequiresTypeConversion(const Type *Ty1,
+                                                const Type *Ty2) {
+  if (Ty1 == Ty2)
+    return false;
+  if (TLI && TLI->isTruncateFree(Ty1, Ty2))
+    return false;
+  return (!Ty1->canLosslesslyBitCastTo(Ty2) &&
+          !(isa<PointerType>(Ty2) &&
+            Ty1->canLosslesslyBitCastTo(UIntPtrTy)) &&
+          !(isa<PointerType>(Ty1) &&
+            Ty2->canLosslesslyBitCastTo(UIntPtrTy)));
+}
+
 /// CheckForIVReuse - Returns the multiple if the stride is the multiple
 /// of a previous stride and it is a legal value for the target addressing
 /// mode scale component and optional base reg. This allows the users of
 /// this stride to be rewritten as prev iv * factor. It returns 0 if no
 /// reuse is possible.
 unsigned LoopStrengthReduce::CheckForIVReuse(bool HasBaseReg,
+                                bool AllUsesAreAddresses,
                                 const SCEVHandle &Stride, 
                                 IVExpr &IV, const Type *Ty,
                                 const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess) {
-  if (!TLI) return 0;
-
   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Stride)) {
     int64_t SInt = SC->getValue()->getSExtValue();
-    if (SInt == 1) return 0;
-
-    for (std::map<SCEVHandle, IVsOfOneStride>::iterator SI= IVsByStride.begin(),
-           SE = IVsByStride.end(); SI != SE; ++SI) {
+    for (unsigned NewStride = 0, e = StrideOrder.size(); NewStride != e;
+         ++NewStride) {
+      std::map<SCEVHandle, IVsOfOneStride>::iterator SI = 
+                IVsByStride.find(StrideOrder[NewStride]);
+      if (SI == IVsByStride.end()) 
+        continue;
       int64_t SSInt = cast<SCEVConstant>(SI->first)->getValue()->getSExtValue();
-      if (SInt != -SSInt &&
+      if (SI->first != Stride &&
           (unsigned(abs(SInt)) < SSInt || (SInt % SSInt) != 0))
         continue;
       int64_t Scale = SInt / SSInt;
       // Check that this stride is valid for all the types used for loads and
       // stores; if it can be used for some and not others, we might as well use
       // the original stride everywhere, since we have to create the IV for it
-      // anyway.
-      if (ValidStride(HasBaseReg, Scale, UsersToProcess))
+      // anyway. If the scale is 1, then we don't need to worry about folding
+      // multiplications.
+      if (Scale == 1 ||
+          (AllUsesAreAddresses &&
+           ValidStride(HasBaseReg, Scale, UsersToProcess)))
         for (std::vector<IVExpr>::iterator II = SI->second.IVs.begin(),
                IE = SI->second.IVs.end(); II != IE; ++II)
           // FIXME: Only handle base == 0 for now.
           // Only reuse previous IV if it would not require a type conversion.
-          if (isZero(II->Base) && II->Base->getType() == Ty) {
+          if (isZero(II->Base) &&
+              !RequiresTypeConversion(II->Base->getType(), Ty)) {
             IV = *II;
             return Scale;
           }
@@ -1032,19 +1096,49 @@ static bool isNonConstantNegative(const SCEVHandle &Expr) {
   return SC->getValue()->getValue().isNegative();
 }
 
-/// StrengthReduceStridedIVUsers - Strength reduce all of the users of a single
-/// stride of IV.  All of the users may have different starting values, and this
-/// may not be the only stride (we know it is if isOnlyStride is true).
-void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
-                                                      IVUsersOfOneStride &Uses,
-                                                      Loop *L,
-                                                      bool isOnlyStride) {
-  // Transform our list of users and offsets to a bit more complex table.  In
-  // this new vector, each 'BasedUser' contains 'Base' the base of the
-  // strided accessas well as the old information from Uses.  We progressively
-  // move information from the Base field to the Imm field, until we eventually
-  // have the full access expression to rewrite the use.
-  std::vector<BasedUser> UsersToProcess;
+/// isAddress - Returns true if the specified instruction is using the
+/// specified value as an address.
+static bool isAddressUse(Instruction *Inst, Value *OperandVal) {
+  bool isAddress = isa<LoadInst>(Inst);
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
+    if (SI->getOperand(1) == OperandVal)
+      isAddress = true;
+  } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
+    // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
+    // of intrinsics.
+    switch (II->getIntrinsicID()) {
+      default: break;
+      case Intrinsic::prefetch:
+      case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
+      case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
+      case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
+      case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
+      case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
+      case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
+      case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
+        if (II->getOperand(1) == OperandVal)
+          isAddress = true;
+        break;
+      case Intrinsic::x86_sse2_loadh_pd:
+      case Intrinsic::x86_sse2_loadl_pd:
+        if (II->getOperand(2) == OperandVal)
+          isAddress = true;
+        break;
+    }
+  }
+  return isAddress;
+}
+
+// CollectIVUsers - Transform our list of users and offsets to a bit more
+// complex table. In this new vector, each 'BasedUser' contains 'Base' the base
+// of the strided accessas well as the old information from Uses. We
+// progressively move information from the Base field to the Imm field, until
+// we eventually have the full access expression to rewrite the use.
+SCEVHandle LoopStrengthReduce::CollectIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
+                                              IVUsersOfOneStride &Uses,
+                                              Loop *L,
+                                              bool &AllUsesAreAddresses,
+                                       std::vector<BasedUser> &UsersToProcess) {
   UsersToProcess.reserve(Uses.Users.size());
   for (unsigned i = 0, e = Uses.Users.size(); i != e; ++i) {
     UsersToProcess.push_back(BasedUser(Uses.Users[i], SE));
@@ -1068,21 +1162,11 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
   SCEVHandle CommonExprs =
     RemoveCommonExpressionsFromUseBases(UsersToProcess, SE);
 
-  // If we managed to find some expressions in common, we'll need to carry
-  // their value in a register and add it in for each use. This will take up
-  // a register operand, which potentially restricts what stride values are
-  // valid.
-  bool HaveCommonExprs = !isZero(CommonExprs);
-  
-  // Keep track if every use in UsersToProcess is an address. If they all are,
-  // we may be able to rewrite the entire collection of them in terms of a
-  // smaller-stride IV.
-  bool AllUsesAreAddresses = true;
-
   // Next, figure out what we can represent in the immediate fields of
   // instructions.  If we can represent anything there, move it to the imm
   // fields of the BasedUsers.  We do this so that it increases the commonality
   // of the remaining uses.
+  unsigned NumPHI = 0;
   for (unsigned i = 0, e = UsersToProcess.size(); i != e; ++i) {
     // If the user is not in the current loop, this means it is using the exit
     // value of the IV.  Do not put anything in the base, make sure it's all in
@@ -1096,37 +1180,16 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
       
       // Addressing modes can be folded into loads and stores.  Be careful that
       // the store is through the expression, not of the expression though.
-      bool isAddress = isa<LoadInst>(UsersToProcess[i].Inst);
-      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UsersToProcess[i].Inst)) {
-        if (SI->getOperand(1) == UsersToProcess[i].OperandValToReplace)
-          isAddress = true;
-      } else if (IntrinsicInst *II =
-                   dyn_cast<IntrinsicInst>(UsersToProcess[i].Inst)) {
-        // Addressing modes can also be folded into prefetches and a variety
-        // of intrinsics.
-        switch (II->getIntrinsicID()) {
-        default: break;
-        case Intrinsic::prefetch:
-        case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
-        case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
-        case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
-        case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
-        case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
-        case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
-        case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
-          if (II->getOperand(1) == UsersToProcess[i].OperandValToReplace)
-            isAddress = true;
-          break;
-        case Intrinsic::x86_sse2_loadh_pd:
-        case Intrinsic::x86_sse2_loadl_pd:
-          if (II->getOperand(2) == UsersToProcess[i].OperandValToReplace)
-            isAddress = true;
-          break;
-        }
+      bool isPHI = false;
+      bool isAddress = isAddressUse(UsersToProcess[i].Inst,
+                                    UsersToProcess[i].OperandValToReplace);
+      if (isa<PHINode>(UsersToProcess[i].Inst)) {
+        isPHI = true;
+        ++NumPHI;
       }
 
       // If this use isn't an address, then not all uses are addresses.
-      if (!isAddress)
+      if (!isAddress && !(AllowPHIIVReuse && isPHI))
         AllUsesAreAddresses = false;
       
       MoveImmediateValues(TLI, UsersToProcess[i].Inst, UsersToProcess[i].Base,
@@ -1134,6 +1197,46 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
     }
   }
 
+  // If one of the use if a PHI node and all other uses are addresses, still
+  // allow iv reuse. Essentially we are trading one constant multiplication
+  // for one fewer iv.
+  if (NumPHI > 1)
+    AllUsesAreAddresses = false;
+
+  return CommonExprs;
+}
+
+/// StrengthReduceStridedIVUsers - Strength reduce all of the users of a single
+/// stride of IV.  All of the users may have different starting values, and this
+/// may not be the only stride (we know it is if isOnlyStride is true).
+void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
+                                                      IVUsersOfOneStride &Uses,
+                                                      Loop *L,
+                                                      bool isOnlyStride) {
+  // If all the users are moved to another stride, then there is nothing to do.
+  if (Uses.Users.empty())
+    return;
+
+  // Keep track if every use in UsersToProcess is an address. If they all are,
+  // we may be able to rewrite the entire collection of them in terms of a
+  // smaller-stride IV.
+  bool AllUsesAreAddresses = true;
+
+  // Transform our list of users and offsets to a bit more complex table.  In
+  // this new vector, each 'BasedUser' contains 'Base' the base of the
+  // strided accessas well as the old information from Uses.  We progressively
+  // move information from the Base field to the Imm field, until we eventually
+  // have the full access expression to rewrite the use.
+  std::vector<BasedUser> UsersToProcess;
+  SCEVHandle CommonExprs = CollectIVUsers(Stride, Uses, L, AllUsesAreAddresses,
+                                          UsersToProcess);
+
+  // If we managed to find some expressions in common, we'll need to carry
+  // their value in a register and add it in for each use. This will take up
+  // a register operand, which potentially restricts what stride values are
+  // valid.
+  bool HaveCommonExprs = !isZero(CommonExprs);
+  
   // If all uses are addresses, check if it is possible to reuse an IV with a
   // stride that is a factor of this stride. And that the multiple is a number
   // that can be encoded in the scale field of the target addressing mode. And
@@ -1145,10 +1248,9 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
                    SE->getIntegerSCEV(0, Type::Int32Ty),
                    0, 0);
   unsigned RewriteFactor = 0;
-  if (AllUsesAreAddresses)
-    RewriteFactor = CheckForIVReuse(HaveCommonExprs, Stride, ReuseIV,
-                                    CommonExprs->getType(),
-                                    UsersToProcess);
+  RewriteFactor = CheckForIVReuse(HaveCommonExprs, AllUsesAreAddresses,
+                                  Stride, ReuseIV, CommonExprs->getType(),
+                                  UsersToProcess);
   if (RewriteFactor != 0) {
     DOUT << "BASED ON IV of STRIDE " << *ReuseIV.Stride
          << " and BASE " << *ReuseIV.Base << " :\n";
@@ -1244,7 +1346,7 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
     // Get a base value.
     SCEVHandle Base = UsersToProcess[i].Base;
     
-    // Compact everything with this base to be consequetive with this one.
+    // Compact everything with this base to be consequtive with this one.
     for (unsigned j = i+1; j != e; ++j) {
       if (UsersToProcess[j].Base == Base) {
         std::swap(UsersToProcess[i+1], UsersToProcess[j]);
@@ -1313,10 +1415,9 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
       // If we are reusing the iv, then it must be multiplied by a constant
       // factor take advantage of addressing mode scale component.
       if (RewriteFactor != 0) {
-        RewriteExpr =
-          SE->getMulExpr(SE->getIntegerSCEV(RewriteFactor,
-                                          RewriteExpr->getType()),
-                           RewriteExpr);
+        RewriteExpr = SE->getMulExpr(SE->getIntegerSCEV(RewriteFactor,
+                                                        RewriteExpr->getType()),
+                                     RewriteExpr);
 
         // The common base is emitted in the loop preheader. But since we
         // are reusing an IV, it has not been used to initialize the PHI node.
@@ -1333,7 +1434,8 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
         // Add BaseV to the PHI value if needed.
         RewriteExpr = SE->getAddExpr(RewriteExpr, SE->getUnknown(BaseV));
 
-      User.RewriteInstructionToUseNewBase(RewriteExpr, Rewriter, L, this);
+      User.RewriteInstructionToUseNewBase(RewriteExpr, Rewriter, L, this,
+                                          DeadInsts);
 
       // Mark old value we replaced as possibly dead, so that it is elminated
       // if we just replaced the last use of that value.
@@ -1377,6 +1479,198 @@ bool LoopStrengthReduce::FindIVForUser(ICmpInst *Cond, IVStrideUse *&CondUse,
   return false;
 }    
 
+namespace {
+  // Constant strides come first which in turns are sorted by their absolute
+  // values. If absolute values are the same, then positive strides comes first.
+  // e.g.
+  // 4, -1, X, 1, 2 ==> 1, -1, 2, 4, X
+  struct StrideCompare {
+    bool operator()(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
+      SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS);
+      SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS);
+      if (LHSC && RHSC) {
+        int64_t  LV = LHSC->getValue()->getSExtValue();
+        int64_t  RV = RHSC->getValue()->getSExtValue();
+        uint64_t ALV = (LV < 0) ? -LV : LV;
+        uint64_t ARV = (RV < 0) ? -RV : RV;
+        if (ALV == ARV)
+          return LV > RV;
+        else
+          return ALV < ARV;
+      }
+      return (LHSC && !RHSC);
+    }
+  };
+}
+
+/// ChangeCompareStride - If a loop termination compare instruction is the
+/// only use of its stride, and the compaison is against a constant value,
+/// try eliminate the stride by moving the compare instruction to another
+/// stride and change its constant operand accordingly. e.g.
+///
+/// loop:
+/// ...
+/// v1 = v1 + 3
+/// v2 = v2 + 1
+/// if (v2 < 10) goto loop
+/// =>
+/// loop:
+/// ...
+/// v1 = v1 + 3
+/// if (v1 < 30) goto loop
+ICmpInst *LoopStrengthReduce::ChangeCompareStride(Loop *L, ICmpInst *Cond,
+                                                IVStrideUse* &CondUse,
+                                                const SCEVHandle* &CondStride) {
+  if (StrideOrder.size() < 2 ||
+      IVUsesByStride[*CondStride].Users.size() != 1)
+    return Cond;
+  const SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(*CondStride);
+  if (!SC) return Cond;
+  ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Cond->getOperand(1));
+  if (!C) return Cond;
+
+  ICmpInst::Predicate Predicate = Cond->getPredicate();
+  int64_t CmpSSInt = SC->getValue()->getSExtValue();
+  int64_t CmpVal = C->getValue().getSExtValue();
+  unsigned BitWidth = C->getValue().getBitWidth();
+  uint64_t SignBit = 1ULL << (BitWidth-1);
+  const Type *CmpTy = C->getType();
+  const Type *NewCmpTy = NULL;
+  unsigned TyBits = CmpTy->getPrimitiveSizeInBits();
+  unsigned NewTyBits = 0;
+  int64_t NewCmpVal = CmpVal;
+  SCEVHandle *NewStride = NULL;
+  Value *NewIncV = NULL;
+  int64_t Scale = 1;
+
+  // Look for a suitable stride / iv as replacement.
+  std::stable_sort(StrideOrder.begin(), StrideOrder.end(), StrideCompare());
+  for (unsigned i = 0, e = StrideOrder.size(); i != e; ++i) {
+    std::map<SCEVHandle, IVUsersOfOneStride>::iterator SI = 
+      IVUsesByStride.find(StrideOrder[i]);
+    if (!isa<SCEVConstant>(SI->first))
+      continue;
+    int64_t SSInt = cast<SCEVConstant>(SI->first)->getValue()->getSExtValue();
+    if (abs(SSInt) <= abs(CmpSSInt) || (SSInt % CmpSSInt) != 0)
+      continue;
+
+    Scale = SSInt / CmpSSInt;
+    NewCmpVal = CmpVal * Scale;
+    APInt Mul = APInt(BitWidth, NewCmpVal);
+    // Check for overflow.
+    if (Mul.getSExtValue() != NewCmpVal) {
+      NewCmpVal = CmpVal;
+      continue;
+    }
+
+    // Watch out for overflow.
+    if (ICmpInst::isSignedPredicate(Predicate) &&
+        (CmpVal & SignBit) != (NewCmpVal & SignBit))
+      NewCmpVal = CmpVal;
+
+    if (NewCmpVal != CmpVal) {
+      // Pick the best iv to use trying to avoid a cast.
+      NewIncV = NULL;
+      for (std::vector<IVStrideUse>::iterator UI = SI->second.Users.begin(),
+             E = SI->second.Users.end(); UI != E; ++UI) {
+        NewIncV = UI->OperandValToReplace;
+        if (NewIncV->getType() == CmpTy)
+          break;
+      }
+      if (!NewIncV) {
+        NewCmpVal = CmpVal;
+        continue;
+      }
+
+      NewCmpTy = NewIncV->getType();
+      NewTyBits = isa<PointerType>(NewCmpTy)
+        ? UIntPtrTy->getPrimitiveSizeInBits()
+        : NewCmpTy->getPrimitiveSizeInBits();
+      if (RequiresTypeConversion(NewCmpTy, CmpTy)) {
+        // Check if it is possible to rewrite it using a iv / stride of a smaller
+        // integer type.
+        bool TruncOk = false;
+        if (NewCmpTy->isInteger()) {
+          unsigned Bits = NewTyBits;
+          if (ICmpInst::isSignedPredicate(Predicate))
+            --Bits;
+          uint64_t Mask = (1ULL << Bits) - 1;
+          if (((uint64_t)NewCmpVal & Mask) == (uint64_t)NewCmpVal)
+            TruncOk = true;
+        }
+        if (!TruncOk) {
+          NewCmpVal = CmpVal;
+          continue;
+        }
+      }
+
+      // Don't rewrite if use offset is non-constant and the new type is
+      // of a different type.
+      // FIXME: too conservative?
+      if (NewTyBits != TyBits && !isa<SCEVConstant>(CondUse->Offset)) {
+        NewCmpVal = CmpVal;
+        continue;
+      }
+
+      bool AllUsesAreAddresses = true;
+      std::vector<BasedUser> UsersToProcess;
+      SCEVHandle CommonExprs = CollectIVUsers(SI->first, SI->second, L,
+                                              AllUsesAreAddresses,
+                                              UsersToProcess);
+      // Avoid rewriting the compare instruction with an iv of new stride
+      // if it's likely the new stride uses will be rewritten using the
+      if (AllUsesAreAddresses &&
+          ValidStride(!isZero(CommonExprs), Scale, UsersToProcess)) {        
+        NewCmpVal = CmpVal;
+        continue;
+      }
+
+      // If scale is negative, use inverse predicate unless it's testing
+      // for equality.
+      if (Scale < 0 && !Cond->isEquality())
+        Predicate = ICmpInst::getInversePredicate(Predicate);
+
+      NewStride = &StrideOrder[i];
+      break;
+    }
+  }
+
+  if (NewCmpVal != CmpVal) {
+    // Create a new compare instruction using new stride / iv.
+    ICmpInst *OldCond = Cond;
+    Value *RHS;
+    if (!isa<PointerType>(NewCmpTy))
+      RHS = ConstantInt::get(NewCmpTy, NewCmpVal);
+    else {
+      RHS = ConstantInt::get(UIntPtrTy, NewCmpVal);
+      RHS = SCEVExpander::InsertCastOfTo(Instruction::IntToPtr, RHS, NewCmpTy);
+    }
+    // Insert new compare instruction.
+    Cond = new ICmpInst(Predicate, NewIncV, RHS);
+    Cond->setName(L->getHeader()->getName() + ".termcond");
+    OldCond->getParent()->getInstList().insert(OldCond, Cond);
+
+    // Remove the old compare instruction. The old indvar is probably dead too.
+    DeadInsts.insert(cast<Instruction>(CondUse->OperandValToReplace));
+    OldCond->replaceAllUsesWith(Cond);
+    SE->deleteValueFromRecords(OldCond);
+    OldCond->eraseFromParent();
+
+    IVUsesByStride[*CondStride].Users.pop_back();
+    SCEVHandle NewOffset = TyBits == NewTyBits
+      ? SE->getMulExpr(CondUse->Offset,
+                       SE->getConstant(ConstantInt::get(CmpTy, Scale)))
+      : SE->getConstant(ConstantInt::get(NewCmpTy,
+        cast<SCEVConstant>(CondUse->Offset)->getValue()->getSExtValue()*Scale));
+    IVUsesByStride[*NewStride].addUser(NewOffset, Cond, NewIncV);
+    CondUse = &IVUsesByStride[*NewStride].Users.back();
+    CondStride = NewStride;
+    ++NumEliminated;
+  }
+
+  return Cond;
+}
+
 // OptimizeIndvars - Now that IVUsesByStride is set up with all of the indvar
 // uses in the loop, look to see if we can eliminate some, in favor of using
 // common indvars for the different uses.
@@ -1403,7 +1697,10 @@ void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
 
   if (!FindIVForUser(Cond, CondUse, CondStride))
     return; // setcc doesn't use the IV.
-  
+
+  // If possible, change stride and operands of the compare instruction to
+  // eliminate one stride.
+  Cond = ChangeCompareStride(L, Cond, CondUse, CondStride);
 
   // It's possible for the setcc instruction to be anywhere in the loop, and
   // possible for it to have multiple users.  If it is not immediately before
@@ -1431,30 +1728,6 @@ void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
   CondUse->isUseOfPostIncrementedValue = true;
 }
 
-namespace {
-  // Constant strides come first which in turns are sorted by their absolute
-  // values. If absolute values are the same, then positive strides comes first.
-  // e.g.
-  // 4, -1, X, 1, 2 ==> 1, -1, 2, 4, X
-  struct StrideCompare {
-    bool operator()(const SCEVHandle &LHS, const SCEVHandle &RHS) {
-      SCEVConstant *LHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(LHS);
-      SCEVConstant *RHSC = dyn_cast<SCEVConstant>(RHS);
-      if (LHSC && RHSC) {
-        int64_t  LV = LHSC->getValue()->getSExtValue();
-        int64_t  RV = RHSC->getValue()->getSExtValue();
-        uint64_t ALV = (LV < 0) ? -LV : LV;
-        uint64_t ARV = (RV < 0) ? -RV : RV;
-        if (ALV == ARV)
-          return LV > RV;
-        else
-          return ALV < ARV;
-      }
-      return (LHSC && !RHSC);
-    }
-  };
-}
-
 bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
@@ -1466,7 +1739,7 @@ bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   // Find all uses of induction variables in this loop, and catagorize
   // them by stride.  Start by finding all of the PHI nodes in the header for
   // this loop.  If they are induction variables, inspect their uses.
-  std::set<Instruction*> Processed;   // Don't reprocess instructions.
+  SmallPtrSet<Instruction*,16> Processed;   // Don't reprocess instructions.
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
     AddUsersIfInteresting(I, L, Processed);
 
@@ -1505,7 +1778,7 @@ bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 
   // Note: this processes each stride/type pair individually.  All users passed
   // into StrengthReduceStridedIVUsers have the same type AND stride.  Also,
-  // node that we iterate over IVUsesByStride indirectly by using StrideOrder.
+  // note that we iterate over IVUsesByStride indirectly by using StrideOrder.
   // This extra layer of indirection makes the ordering of strides deterministic
   // - not dependent on map order.
   for (unsigned Stride = 0, e = StrideOrder.size(); Stride != e; ++Stride) {
@@ -1523,7 +1796,7 @@ bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
     PHINode *PN;
     while ((PN = dyn_cast<PHINode>(I))) {
       ++I;  // Preincrement iterator to avoid invalidating it when deleting PN.
-      
+
       // At this point, we know that we have killed one or more GEP
       // instructions.  It is worth checking to see if the cann indvar is also
       // dead, so that we can remove it as well.  The requirements for the cann