allow -1 strides to reuse "1" strides.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopStrengthReduce.cpp
index bcdf6dabe545eea35aada405f746d5acaec94bfc..db8ab485e394c428ae1b60e83ab27864e3f17893 100644 (file)
@@ -23,6 +23,7 @@
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/Visibility.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include <algorithm>
-#include <iostream>
 #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");
+
 namespace {
-  Statistic<> NumReduced ("loop-reduce", "Number of GEPs strength reduced");
-  Statistic<> NumInserted("loop-reduce", "Number of PHIs inserted");
-  Statistic<> NumVariable("loop-reduce","Number of PHIs with variable strides");
+
+  struct BasedUser;
 
   /// 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.
-  struct IVStrideUse {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN IVStrideUse {
     SCEVHandle Offset;
     Instruction *User;
     Value *OperandValToReplace;
@@ -67,7 +70,7 @@ namespace {
   /// have an operand that is based on the trip count multiplied by some stride.
   /// The stride for all of these users is common and kept external to this
   /// structure.
-  struct IVUsersOfOneStride {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN IVUsersOfOneStride {
     /// Users - Keep track of all of the users of this stride as well as the
     /// initial value and the operand that uses the IV.
     std::vector<IVStrideUse> Users;
@@ -80,15 +83,15 @@ namespace {
   /// IVInfo - This structure keeps track of one IV expression inserted during
   /// StrengthReduceStridedIVUsers. It contains the stride, the common base, as
   /// well as the PHI node and increment value created for rewrite.
-  struct IVExpr {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN IVExpr {
     SCEVHandle  Stride;
     SCEVHandle  Base;
     PHINode    *PHI;
     Value      *IncV;
 
     IVExpr()
-      : Stride(SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Type::UIntTy)),
-        Base  (SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Type::UIntTy)) {}
+      : Stride(SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Type::Int32Ty)),
+        Base  (SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Type::Int32Ty)) {}
     IVExpr(const SCEVHandle &stride, const SCEVHandle &base, PHINode *phi,
            Value *incv)
       : Stride(stride), Base(base), PHI(phi), IncV(incv) {}
@@ -96,7 +99,7 @@ namespace {
 
   /// IVsOfOneStride - This structure keeps track of all IV expression inserted
   /// during StrengthReduceStridedIVUsers for a particular stride of the IV.
-  struct IVsOfOneStride {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN IVsOfOneStride {
     std::vector<IVExpr> IVs;
 
     void addIV(const SCEVHandle &Stride, const SCEVHandle &Base, PHINode *PHI,
@@ -105,7 +108,7 @@ namespace {
     }
   };
 
-  class VISIBILITY_HIDDEN LoopStrengthReduce : public FunctionPass {
+  class VISIBILITY_HIDDEN LoopStrengthReduce : public LoopPass {
     LoopInfo *LI;
     ETForest *EF;
     ScalarEvolution *SE;
@@ -144,19 +147,7 @@ namespace {
       : TLI(tli) {
     }
 
-    virtual bool runOnFunction(Function &) {
-      LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-      EF = &getAnalysis<ETForest>();
-      SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
-      TD = &getAnalysis<TargetData>();
-      UIntPtrTy = TD->getIntPtrType();
-      Changed = false;
-
-      for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
-        runOnLoop(*I);
-      
-      return Changed;
-    }
+    bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       // We split critical edges, so we change the CFG.  However, we do update
@@ -178,41 +169,44 @@ namespace {
     
     /// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t.
     ///
-    Value *getCastedVersionOf(Value *V);
+    Value *getCastedVersionOf(Instruction::CastOps opcode, Value *V);
 private:
-    void runOnLoop(Loop *L);
     bool AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
                                std::set<Instruction*> &Processed);
     SCEVHandle GetExpressionSCEV(Instruction *E, Loop *L);
 
     void OptimizeIndvars(Loop *L);
 
-    unsigned CheckForIVReuse(const SCEVHandle&, IVExpr&, const Type*);
+    unsigned CheckForIVReuse(const SCEVHandle&, IVExpr&, const Type*,
+                             const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess);
+
+    bool ValidStride(int64_t, const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess);
 
     void StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
                                       IVUsersOfOneStride &Uses,
                                       Loop *L, bool isOnlyStride);
     void DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts);
   };
-  RegisterOpt<LoopStrengthReduce> X("loop-reduce",
-                                    "Loop Strength Reduction");
+  RegisterPass<LoopStrengthReduce> X("loop-reduce", "Loop Strength Reduction");
 }
 
-FunctionPass *llvm::createLoopStrengthReducePass(const TargetLowering *TLI) {
+LoopPass *llvm::createLoopStrengthReducePass(const TargetLowering *TLI) {
   return new LoopStrengthReduce(TLI);
 }
 
-/// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t.
+/// getCastedVersionOf - Return the specified value casted to uintptr_t. This
+/// assumes that the Value* V is of integer or pointer type only.
 ///
-Value *LoopStrengthReduce::getCastedVersionOf(Value *V) {
+Value *LoopStrengthReduce::getCastedVersionOf(Instruction::CastOps opcode, 
+                                              Value *V) {
   if (V->getType() == UIntPtrTy) return V;
   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(V))
-    return ConstantExpr::getCast(CB, UIntPtrTy);
+    return ConstantExpr::getCast(opcode, CB, UIntPtrTy);
 
   Value *&New = CastedPointers[V];
   if (New) return New;
   
-  New = SCEVExpander::InsertCastOfTo(V, UIntPtrTy);
+  New = SCEVExpander::InsertCastOfTo(opcode, V, UIntPtrTy);
   DeadInsts.insert(cast<Instruction>(New));
   return New;
 }
@@ -241,6 +235,16 @@ DeleteTriviallyDeadInstructions(std::set<Instruction*> &Insts) {
 /// GetExpressionSCEV - Compute and return the SCEV for the specified
 /// instruction.
 SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp, Loop *L) {
+  // 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);
+    SE->setSCEV(BCI, R);
+    return R;
+  }
+
   // Scalar Evolutions doesn't know how to compute SCEV's for GEP instructions.
   // If this is a GEP that SE doesn't know about, compute it now and insert it.
   // If this is not a GEP, or if we have already done this computation, just let
@@ -255,7 +259,8 @@ SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp, Loop *L) {
 
   // Build up the base expression.  Insert an LLVM cast of the pointer to
   // uintptr_t first.
-  SCEVHandle GEPVal = SCEVUnknown::get(getCastedVersionOf(GEP->getOperand(0)));
+  SCEVHandle GEPVal = SCEVUnknown::get(
+      getCastedVersionOf(Instruction::PtrToInt, GEP->getOperand(0)));
 
   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
   
@@ -265,18 +270,24 @@ SCEVHandle LoopStrengthReduce::GetExpressionSCEV(Instruction *Exp, Loop *L) {
     // operand.
     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
-      unsigned Idx = cast<ConstantUInt>(GEP->getOperand(i))->getValue();
-      uint64_t Offset = SL->MemberOffsets[Idx];
+      unsigned Idx = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))->getZExtValue();
+      uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
       GEPVal = SCEVAddExpr::get(GEPVal,
                                 SCEVUnknown::getIntegerSCEV(Offset, UIntPtrTy));
     } else {
-      Value *OpVal = getCastedVersionOf(GEP->getOperand(i));
+      unsigned GEPOpiBits = 
+        GEP->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+      unsigned IntPtrBits = UIntPtrTy->getPrimitiveSizeInBits();
+      Instruction::CastOps opcode = (GEPOpiBits < IntPtrBits ? 
+          Instruction::SExt : (GEPOpiBits > IntPtrBits ? Instruction::Trunc :
+            Instruction::BitCast));
+      Value *OpVal = getCastedVersionOf(opcode, GEP->getOperand(i));
       SCEVHandle Idx = SE->getSCEV(OpVal);
 
       uint64_t TypeSize = TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType());
       if (TypeSize != 1)
         Idx = SCEVMulExpr::get(Idx,
-                               SCEVConstant::get(ConstantUInt::get(UIntPtrTy,
+                               SCEVConstant::get(ConstantInt::get(UIntPtrTy,
                                                                    TypeSize)));
       GEPVal = SCEVAddExpr::get(GEPVal, Idx);
     }
@@ -308,7 +319,7 @@ static bool getSCEVStartAndStride(const SCEVHandle &SH, Loop *L,
         Start = SCEVAddExpr::get(Start, AE->getOperand(i));
       }
         
-  } else if (SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SH)) {
+  } else if (isa<SCEVAddRecExpr>(SH)) {
     TheAddRec = SH;
   } else {
     return false;  // not analyzable.
@@ -323,16 +334,10 @@ static bool getSCEVStartAndStride(const SCEVHandle &SH, Loop *L,
   Start = SCEVAddExpr::get(Start, AddRec->getOperand(0));
   
   if (!isa<SCEVConstant>(AddRec->getOperand(1)))
-    DEBUG(std::cerr << "[" << L->getHeader()->getName()
-                    << "] Variable stride: " << *AddRec << "\n");
+    DOUT << "[" << L->getHeader()->getName()
+         << "] Variable stride: " << *AddRec << "\n";
 
   Stride = AddRec->getOperand(1);
-  // Check that all constant strides are the unsigned type, we don't want to
-  // have two IV's one of signed stride 4 and one of unsigned stride 4 to not be
-  // merged.
-  assert((!isa<SCEVConstant>(Stride) || Stride->getType()->isUnsigned()) &&
-         "Constants should be canonicalized to unsigned!");
-
   return true;
 }
 
@@ -379,7 +384,11 @@ 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);
+      SplitCriticalEdge(PN->getIncomingBlock(i), PN->getParent(), P,
+                        true);
+      // Splitting the critical edge can reduce the number of entries in this
+      // PHI.
+      e = PN->getNumIncomingValues();
       if (--NumUses == 0) break;
     }
   
@@ -407,10 +416,14 @@ bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
   SCEVHandle Stride = Start;
   if (!getSCEVStartAndStride(ISE, L, Start, Stride))
     return false;  // Non-reducible symbolic expression, bail out.
-  
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;++UI){
+
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E;{
     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
 
+    // Increment iterator now because IVUseShouldUsePostIncValue may remove 
+    // User from the list of I users.
+    ++UI;
+
     // Do not infinitely recurse on PHI nodes.
     if (isa<PHINode>(User) && Processed.count(User))
       continue;
@@ -419,12 +432,12 @@ bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
     // don't recurse into it.
     bool AddUserToIVUsers = false;
     if (LI->getLoopFor(User->getParent()) != L) {
-      DEBUG(std::cerr << "FOUND USER in other loop: " << *User
-            << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n");
+      DOUT << "FOUND USER in other loop: " << *User
+           << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n";
       AddUserToIVUsers = true;
     } else if (!AddUsersIfInteresting(User, L, Processed)) {
-      DEBUG(std::cerr << "FOUND USER: " << *User
-            << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n");
+      DOUT << "FOUND USER: " << *User
+           << "   OF SCEV: " << *ISE << "\n";
       AddUserToIVUsers = true;
     }
 
@@ -442,7 +455,7 @@ bool LoopStrengthReduce::AddUsersIfInteresting(Instruction *I, Loop *L,
         SCEVHandle NewStart = SCEV::getMinusSCEV(Start, Stride);
         StrideUses.addUser(NewStart, User, I);
         StrideUses.Users.back().isUseOfPostIncrementedValue = true;
-        DEBUG(std::cerr << "   USING POSTINC SCEV, START=" << *NewStart<< "\n");
+        DOUT << "   USING POSTINC SCEV, START=" << *NewStart<< "\n";
       } else {        
         StrideUses.addUser(Start, User, I);
       }
@@ -505,12 +518,12 @@ namespace {
 }
 
 void BasedUser::dump() const {
-  std::cerr << " Base=" << *Base;
-  std::cerr << " Imm=" << *Imm;
+  cerr << " Base=" << *Base;
+  cerr << " Imm=" << *Imm;
   if (EmittedBase)
-    std::cerr << "  EB=" << *EmittedBase;
+    cerr << "  EB=" << *EmittedBase;
 
-  std::cerr << "   Inst: " << *Inst;
+  cerr << "   Inst: " << *Inst;
 }
 
 Value *BasedUser::InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase, 
@@ -535,7 +548,7 @@ Value *BasedUser::InsertCodeForBaseAtPosition(const SCEVHandle &NewBase,
   
   // If there is no immediate value, skip the next part.
   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(Imm))
-    if (SC->getValue()->isNullValue())
+    if (SC->getValue()->isZero())
       return Rewriter.expandCodeFor(NewBase, BaseInsertPt,
                                     OperandValToReplace->getType());
 
@@ -558,7 +571,7 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
     Value *NewVal = InsertCodeForBaseAtPosition(NewBase, Rewriter, Inst, L);
     // Replace the use of the operand Value with the new Phi we just created.
     Inst->replaceUsesOfWith(OperandValToReplace, NewVal);
-    DEBUG(std::cerr << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst);
+    DOUT << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst;
     return;
   }
   
@@ -580,7 +593,7 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
           (PN->getParent() != L->getHeader() || !L->contains(PHIPred))) {
         
         // First step, split the critical edge.
-        SplitCriticalEdge(PHIPred, PN->getParent(), P);
+        SplitCriticalEdge(PHIPred, PN->getParent(), P, true);
             
         // 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
@@ -590,6 +603,9 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
           BasicBlock *NewBB = PN->getIncomingBlock(i);
           NewBB->moveBefore(PN->getParent());
         }
+        
+        // Splitting the edge can reduce the number of PHI entries we have.
+        e = PN->getNumIncomingValues();
       }
 
       Value *&Code = InsertedCode[PN->getIncomingBlock(i)];
@@ -604,28 +620,28 @@ void BasedUser::RewriteInstructionToUseNewBase(const SCEVHandle &NewBase,
       Rewriter.clear();
     }
   }
-  DEBUG(std::cerr << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst);
+  DOUT << "    CHANGED: IMM =" << *Imm << "  Inst = " << *Inst;
 }
 
 
 /// isTargetConstant - Return true if the following can be referenced by the
 /// immediate field of a target instruction.
-static bool isTargetConstant(const SCEVHandle &V, const TargetLowering *TLI) {
+static bool isTargetConstant(const SCEVHandle &V, const Type *UseTy,
+                             const TargetLowering *TLI) {
   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(V)) {
-    int64_t V = SC->getValue()->getSExtValue();
+    int64_t VC = SC->getValue()->getSExtValue();
     if (TLI)
-      return TLI->isLegalAddressImmediate(V);
+      return TLI->isLegalAddressImmediate(VC, UseTy);
     else
       // Defaults to PPC. PPC allows a sign-extended 16-bit immediate field.
-      return (V > -(1 << 16) && V < (1 << 16)-1);
+      return (VC > -(1 << 16) && VC < (1 << 16)-1);
   }
 
   if (SCEVUnknown *SU = dyn_cast<SCEVUnknown>(V))
     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(SU->getValue()))
-      if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
+      if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
         Constant *Op0 = CE->getOperand(0);
-        if (isa<GlobalValue>(Op0) &&
-            TLI &&
+        if (isa<GlobalValue>(Op0) && TLI &&
             TLI->isLegalAddressImmediate(cast<GlobalValue>(Op0)))
           return true;
       }
@@ -675,15 +691,20 @@ static void MoveLoopVariantsToImediateField(SCEVHandle &Val, SCEVHandle &Imm,
 /// that can fit into the immediate field of instructions in the target.
 /// Accumulate these immediate values into the Imm value.
 static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
+                                Instruction *User,
                                 SCEVHandle &Val, SCEVHandle &Imm,
                                 bool isAddress, Loop *L) {
+  const Type *UseTy = User->getType();
+  if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User))
+    UseTy = SI->getOperand(0)->getType();
+
   if (SCEVAddExpr *SAE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Val)) {
     std::vector<SCEVHandle> NewOps;
     NewOps.reserve(SAE->getNumOperands());
     
     for (unsigned i = 0; i != SAE->getNumOperands(); ++i) {
       SCEVHandle NewOp = SAE->getOperand(i);
-      MoveImmediateValues(TLI, NewOp, Imm, isAddress, L);
+      MoveImmediateValues(TLI, User, NewOp, Imm, isAddress, L);
       
       if (!NewOp->isLoopInvariant(L)) {
         // If this is a loop-variant expression, it must stay in the immediate
@@ -702,7 +723,7 @@ static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
   } else if (SCEVAddRecExpr *SARE = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Val)) {
     // Try to pull immediates out of the start value of nested addrec's.
     SCEVHandle Start = SARE->getStart();
-    MoveImmediateValues(TLI, Start, Imm, isAddress, L);
+    MoveImmediateValues(TLI, User, Start, Imm, isAddress, L);
     
     if (Start != SARE->getStart()) {
       std::vector<SCEVHandle> Ops(SARE->op_begin(), SARE->op_end());
@@ -712,12 +733,12 @@ static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
     return;
   } else if (SCEVMulExpr *SME = dyn_cast<SCEVMulExpr>(Val)) {
     // Transform "8 * (4 + v)" -> "32 + 8*V" if "32" fits in the immed field.
-    if (isAddress && isTargetConstant(SME->getOperand(0), TLI) &&
+    if (isAddress && isTargetConstant(SME->getOperand(0), UseTy, TLI) &&
         SME->getNumOperands() == 2 && SME->isLoopInvariant(L)) {
 
       SCEVHandle SubImm = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
       SCEVHandle NewOp = SME->getOperand(1);
-      MoveImmediateValues(TLI, NewOp, SubImm, isAddress, L);
+      MoveImmediateValues(TLI, User, NewOp, SubImm, isAddress, L);
       
       // If we extracted something out of the subexpressions, see if we can 
       // simplify this!
@@ -725,7 +746,7 @@ static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
         // Scale SubImm up by "8".  If the result is a target constant, we are
         // good.
         SubImm = SCEVMulExpr::get(SubImm, SME->getOperand(0));
-        if (isTargetConstant(SubImm, TLI)) {
+        if (isTargetConstant(SubImm, UseTy, TLI)) {
           // Accumulate the immediate.
           Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, SubImm);
           
@@ -739,7 +760,7 @@ static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
 
   // Loop-variant expressions must stay in the immediate field of the
   // expression.
-  if ((isAddress && isTargetConstant(Val, TLI)) ||
+  if ((isAddress && isTargetConstant(Val, UseTy, TLI)) ||
       !Val->isLoopInvariant(L)) {
     Imm = SCEVAddExpr::get(Imm, Val);
     Val = SCEVUnknown::getIntegerSCEV(0, Val->getType());
@@ -750,9 +771,9 @@ static void MoveImmediateValues(const TargetLowering *TLI,
 }
 
 
-/// IncrementAddExprUses - Decompose the specified expression into its added
-/// subexpressions, and increment SubExpressionUseCounts for each of these
-/// decomposed parts.
+/// SeparateSubExprs - Decompose Expr into all of the subexpressions that are
+/// added together.  This is used to reassociate common addition subexprs
+/// together for maximal sharing when rewriting bases.
 static void SeparateSubExprs(std::vector<SCEVHandle> &SubExprs,
                              SCEVHandle Expr) {
   if (SCEVAddExpr *AE = dyn_cast<SCEVAddExpr>(Expr)) {
@@ -772,7 +793,7 @@ static void SeparateSubExprs(std::vector<SCEVHandle> &SubExprs,
       SeparateSubExprs(SubExprs, SARE->getOperand(0));
     }
   } else if (!isa<SCEVConstant>(Expr) ||
-             !cast<SCEVConstant>(Expr)->getValue()->isNullValue()) {
+             !cast<SCEVConstant>(Expr)->getValue()->isZero()) {
     // Do not add zero.
     SubExprs.push_back(Expr);
   }
@@ -862,48 +883,79 @@ RemoveCommonExpressionsFromUseBases(std::vector<BasedUser> &Uses) {
 ///
 static bool isZero(SCEVHandle &V) {
   if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(V))
-    return SC->getValue()->getRawValue() == 0;
+    return SC->getValue()->isZero();
   return false;
 }
 
+/// ValidStride - Check whether the given Scale is valid for all loads and 
+/// stores in UsersToProcess.  Pulled into a function to avoid disturbing the
+/// sensibilities of those who dislike goto's.
+///
+bool LoopStrengthReduce::ValidStride(int64_t Scale, 
+                               const std::vector<BasedUser>& UsersToProcess) {
+  int64_t Imm;
+  for (unsigned i=0, e = UsersToProcess.size(); i!=e; ++i) {
+    if (SCEVConstant *SC = dyn_cast<SCEVConstant>(UsersToProcess[i].Imm))
+      Imm = SC->getValue()->getSExtValue();
+    else
+      Imm = 0;
+    
+    // If this is a load or other access, pass the type of the access in.
+    const Type *AccessTy = Type::VoidTy;
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UsersToProcess[i].Inst))
+      AccessTy = SI->getOperand(0)->getType();
+    else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UsersToProcess[i].Inst))
+      AccessTy = LI->getType();
+    
+    if (!TLI->isLegalAddressScaleAndImm(Scale, Imm, AccessTy))
+      return false;
+  }
+  return true;
+}
 
 /// 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. 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(const SCEVHandle &Stride,
-                                             IVExpr &IV, const Type *Ty) {
+unsigned LoopStrengthReduce::CheckForIVReuse(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 (TargetLowering::legal_am_scale_iterator
-           I = TLI->legal_am_scale_begin(), E = TLI->legal_am_scale_end();
-         I != E; ++I) {
-      unsigned Scale = *I;
-      if (unsigned(abs(SInt)) < Scale || (SInt % Scale) != 0)
+    for (std::map<SCEVHandle, IVsOfOneStride>::iterator SI= IVsByStride.begin(),
+           SE = IVsByStride.end(); SI != SE; ++SI) {
+      int64_t SSInt = cast<SCEVConstant>(SI->first)->getValue()->getSExtValue();
+      if (SInt != -SSInt &&
+          (unsigned(abs(SInt)) < SSInt || (SInt % SSInt) != 0))
         continue;
-      std::map<SCEVHandle, IVsOfOneStride>::iterator SI =
-        IVsByStride.find(SCEVUnknown::getIntegerSCEV(SInt/Scale, Type::UIntTy));
-      if (SI == IVsByStride.end())
-        continue;
-      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()->isLosslesslyConvertibleTo(Ty)) {
-          IV = *II;
-          return Scale;
-        }
+      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(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) {
+            IV = *II;
+            return Scale;
+          }
     }
   }
-
   return 0;
 }
 
+/// PartitionByIsUseOfPostIncrementedValue - Simple boolean predicate that
+/// returns true if Val's isUseOfPostIncrementedValue is true.
+static bool PartitionByIsUseOfPostIncrementedValue(const BasedUser &Val) {
+  return Val.isUseOfPostIncrementedValue;
+}
 
 /// StrengthReduceStridedIVUsers - Strength reduce all of the users of a single
 /// stride of IV.  All of the users may have different starting values, and this
@@ -941,21 +993,6 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
   SCEVHandle CommonExprs =
     RemoveCommonExpressionsFromUseBases(UsersToProcess);
   
-  // Check if it is possible to reuse a IV with stride that is factor of this
-  // stride. And the multiple is a number that can be encoded in the scale
-  // field of the target addressing mode.
-  PHINode *NewPHI = NULL;
-  Value   *IncV   = NULL;
-  IVExpr   ReuseIV;
-  unsigned RewriteFactor = CheckForIVReuse(Stride, ReuseIV,
-                                           CommonExprs->getType());
-  if (RewriteFactor != 0) {
-    DEBUG(std::cerr << "BASED ON IV of STRIDE " << *ReuseIV.Stride
-          << " and BASE " << *ReuseIV.Base << " :\n");
-    NewPHI = ReuseIV.PHI;
-    IncV   = ReuseIV.IncV;
-  }
-
   // 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
@@ -978,15 +1015,34 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
         if (SI->getOperand(1) == UsersToProcess[i].OperandValToReplace)
           isAddress = true;
       
-      MoveImmediateValues(TLI, UsersToProcess[i].Base, UsersToProcess[i].Imm,
-                          isAddress, L);
+      MoveImmediateValues(TLI, UsersToProcess[i].Inst, UsersToProcess[i].Base,
+                          UsersToProcess[i].Imm, isAddress, L);
     }
   }
 
+  // Check if it is possible to reuse a IV with stride that is factor of this
+  // stride. And the multiple is a number that can be encoded in the scale
+  // field of the target addressing mode.  And we will have a valid
+  // instruction after this substition, including the immediate field, if any.
+  PHINode *NewPHI = NULL;
+  Value   *IncV   = NULL;
+  IVExpr   ReuseIV;
+  unsigned RewriteFactor = CheckForIVReuse(Stride, ReuseIV,
+                                           CommonExprs->getType(),
+                                           UsersToProcess);
+  if (RewriteFactor != 0) {
+    DOUT << "BASED ON IV of STRIDE " << *ReuseIV.Stride
+         << " and BASE " << *ReuseIV.Base << " :\n";
+    NewPHI = ReuseIV.PHI;
+    IncV   = ReuseIV.IncV;
+  }
+
+  const Type *ReplacedTy = CommonExprs->getType();
+  
   // Now that we know what we need to do, insert the PHI node itself.
   //
-  DEBUG(std::cerr << "INSERTING IV of STRIDE " << *Stride << " and BASE "
-        << *CommonExprs << " :\n");
+  DOUT << "INSERTING IV of TYPE " << *ReplacedTy << " of STRIDE "
+       << *Stride << " and BASE " << *CommonExprs << " :\n";
 
   SCEVExpander Rewriter(*SE, *LI);
   SCEVExpander PreheaderRewriter(*SE, *LI);
@@ -997,7 +1053,6 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
   
   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
 
-  const Type *ReplacedTy = CommonExprs->getType();
 
   // Emit the initial base value into the loop preheader.
   Value *CommonBaseV
@@ -1033,18 +1088,49 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
     Constant *C = dyn_cast<Constant>(CommonBaseV);
     if (!C ||
         (!C->isNullValue() &&
-         !isTargetConstant(SCEVUnknown::get(CommonBaseV), TLI)))
-      // We want the common base emitted into the preheader!
-      CommonBaseV = new CastInst(CommonBaseV, CommonBaseV->getType(),
-                                 "commonbase", PreInsertPt);
+         !isTargetConstant(SCEVUnknown::get(CommonBaseV), ReplacedTy, TLI)))
+      // We want the common base emitted into the preheader! This is just
+      // using cast as a copy so BitCast (no-op cast) is appropriate
+      CommonBaseV = new BitCastInst(CommonBaseV, CommonBaseV->getType(), 
+                                    "commonbase", PreInsertPt);
   }
 
-  // Sort by the base value, so that all IVs with identical bases are next to
-  // each other.
+  // We want to emit code for users inside the loop first.  To do this, we
+  // rearrange BasedUser so that the entries at the end have
+  // isUseOfPostIncrementedValue = false, because we pop off the end of the
+  // vector (so we handle them first).
+  std::partition(UsersToProcess.begin(), UsersToProcess.end(),
+                 PartitionByIsUseOfPostIncrementedValue);
+  
+  // Sort this by base, so that things with the same base are handled
+  // together.  By partitioning first and stable-sorting later, we are
+  // guaranteed that within each base we will pop off users from within the
+  // loop before users outside of the loop with a particular base.
+  //
+  // We would like to use stable_sort here, but we can't.  The problem is that
+  // SCEVHandle's don't have a deterministic ordering w.r.t to each other, so
+  // we don't have anything to do a '<' comparison on.  Because we think the
+  // number of uses is small, do a horrible bubble sort which just relies on
+  // ==.
+  for (unsigned i = 0, e = UsersToProcess.size(); i != e; ++i) {
+    // Get a base value.
+    SCEVHandle Base = UsersToProcess[i].Base;
+    
+    // Compact everything with this base to be consequetive with this one.
+    for (unsigned j = i+1; j != e; ++j) {
+      if (UsersToProcess[j].Base == Base) {
+        std::swap(UsersToProcess[i+1], UsersToProcess[j]);
+        ++i;
+      }
+    }
+  }
+
+  // Process all the users now.  This outer loop handles all bases, the inner
+  // loop handles all users of a particular base.
   while (!UsersToProcess.empty()) {
     SCEVHandle Base = UsersToProcess.back().Base;
 
-    DEBUG(std::cerr << "  INSERTING code for BASE = " << *Base << ":\n");
+    DOUT << "  INSERTING code for BASE = " << *Base << ":\n";
    
     // Emit the code for Base into the preheader.
     Value *BaseV = PreheaderRewriter.expandCodeFor(Base, PreInsertPt,
@@ -1052,19 +1138,21 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
     
     // If BaseV is a constant other than 0, make sure that it gets inserted into
     // the preheader, instead of being forward substituted into the uses.  We do
-    // this by forcing a noop cast to be inserted into the preheader in this
-    // case.
-    if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(BaseV))
-      if (!C->isNullValue() && !isTargetConstant(Base, TLI)) {
-        // We want this constant emitted into the preheader!
-        BaseV = new CastInst(BaseV, BaseV->getType(), "preheaderinsert",
+    // this by forcing a BitCast (noop cast) to be inserted into the preheader 
+    // in this case.
+    if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(BaseV)) {
+      if (!C->isNullValue() && !isTargetConstant(Base, ReplacedTy, TLI)) {
+        // We want this constant emitted into the preheader! This is just
+        // using cast as a copy so BitCast (no-op cast) is appropriate
+        BaseV = new BitCastInst(BaseV, BaseV->getType(), "preheaderinsert",
                              PreInsertPt);       
       }
-    
+    }
+
     // Emit the code to add the immediate offset to the Phi value, just before
     // the instructions that we identified as using this stride and base.
-    unsigned ScanPos = 0;
     do {
+      // FIXME: Use emitted users to emit other users.
       BasedUser &User = UsersToProcess.back();
 
       // If this instruction wants to use the post-incremented value, move it
@@ -1078,8 +1166,13 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
         if (L->contains(User.Inst->getParent()))
           User.Inst->moveBefore(LatchBlock->getTerminator());
       }
-      if (RewriteOp->getType() != ReplacedTy)
-        RewriteOp = SCEVExpander::InsertCastOfTo(RewriteOp, ReplacedTy);
+      if (RewriteOp->getType() != ReplacedTy) {
+        Instruction::CastOps opcode = Instruction::Trunc;
+        if (ReplacedTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
+            RewriteOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
+          opcode = Instruction::BitCast;
+        RewriteOp = SCEVExpander::InsertCastOfTo(opcode, RewriteOp, ReplacedTy);
+      }
 
       SCEVHandle RewriteExpr = SCEVUnknown::get(RewriteOp);
 
@@ -1099,14 +1192,14 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
         // are reusing an IV, it has not been used to initialize the PHI node.
         // Add it to the expression used to rewrite the uses.
         if (!isa<ConstantInt>(CommonBaseV) ||
-            !cast<ConstantInt>(CommonBaseV)->isNullValue())
+            !cast<ConstantInt>(CommonBaseV)->isZero())
           RewriteExpr = SCEVAddExpr::get(RewriteExpr,
                                          SCEVUnknown::get(CommonBaseV));
       }
 
       // Now that we know what we need to do, insert code before User for the
       // immediate and any loop-variant expressions.
-      if (!isa<ConstantInt>(BaseV) || !cast<ConstantInt>(BaseV)->isNullValue())
+      if (!isa<ConstantInt>(BaseV) || !cast<ConstantInt>(BaseV)->isZero())
         // Add BaseV to the PHI value if needed.
         RewriteExpr = SCEVAddExpr::get(RewriteExpr, SCEVUnknown::get(BaseV));
 
@@ -1119,15 +1212,8 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
       UsersToProcess.pop_back();
       ++NumReduced;
 
-      // If there are any more users to process with the same base, move one of
-      // them to the end of the list so that we will process it.
-      if (!UsersToProcess.empty()) {
-        for (unsigned e = UsersToProcess.size(); ScanPos != e; ++ScanPos)
-          if (UsersToProcess[ScanPos].Base == Base) {
-            std::swap(UsersToProcess[ScanPos], UsersToProcess.back());
-            break;
-          }
-      }
+      // If there are any more users to process with the same base, process them
+      // now.  We sorted by base above, so we just have to check the last elt.
     } while (!UsersToProcess.empty() && UsersToProcess.back().Base == Base);
     // TODO: Next, find out which base index is the most common, pull it out.
   }
@@ -1142,9 +1228,6 @@ void LoopStrengthReduce::StrengthReduceStridedIVUsers(const SCEVHandle &Stride,
 void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
   // TODO: implement optzns here.
 
-
-
-
   // Finally, get the terminating condition for the loop if possible.  If we
   // can, we want to change it to use a post-incremented version of its
   // induction variable, to allow coalescing the live ranges for the IV into
@@ -1154,10 +1237,10 @@ void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
   BasicBlock *LatchBlock =
    SomePHI->getIncomingBlock(SomePHI->getIncomingBlock(0) == Preheader);
   BranchInst *TermBr = dyn_cast<BranchInst>(LatchBlock->getTerminator());
-  if (!TermBr || TermBr->isUnconditional() ||
-      !isa<SetCondInst>(TermBr->getCondition()))
+  if (!TermBr || TermBr->isUnconditional() || 
+      !isa<ICmpInst>(TermBr->getCondition()))
     return;
-  SetCondInst *Cond = cast<SetCondInst>(TermBr->getCondition());
+  ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(TermBr->getCondition());
 
   // Search IVUsesByStride to find Cond's IVUse if there is one.
   IVStrideUse *CondUse = 0;
@@ -1182,10 +1265,6 @@ void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
   }
   if (!CondUse) return;  // setcc doesn't use the IV.
 
-  // setcc stride is complex, don't mess with users.
-  // FIXME: Evaluate whether this is a good idea or not.
-  if (!isa<SCEVConstant>(*CondStride)) return;
-
   // 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
   // the latch block branch, move it.
@@ -1194,7 +1273,7 @@ void LoopStrengthReduce::OptimizeIndvars(Loop *L) {
       Cond->moveBefore(TermBr);
     } else {
       // Otherwise, clone the terminating condition and insert into the loopend.
-      Cond = cast<SetCondInst>(Cond->clone());
+      Cond = cast<ICmpInst>(Cond->clone());
       Cond->setName(L->getHeader()->getName() + ".termcond");
       LatchBlock->getInstList().insert(TermBr, Cond);
       
@@ -1236,12 +1315,15 @@ namespace {
   };
 }
 
-void LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L) {
-  // First step, transform all loops nesting inside of this loop.
-  for (LoopInfo::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
-    runOnLoop(*I);
+bool LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
 
-  // Next, find all uses of induction variables in this loop, and catagorize
+  LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
+  EF = &getAnalysis<ETForest>();
+  SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  TD = &getAnalysis<TargetData>();
+  UIntPtrTy = TD->getIntPtrType();
+
+  // 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.
@@ -1249,7 +1331,7 @@ void LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L) {
     AddUsersIfInteresting(I, L, Processed);
 
   // If we have nothing to do, return.
-  if (IVUsesByStride.empty()) return;
+  if (IVUsesByStride.empty()) return false;
 
   // Optimize induction variables.  Some indvar uses can be transformed to use
   // strides that will be needed for other purposes.  A common example of this
@@ -1271,7 +1353,7 @@ void LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L) {
   bool HasOneStride = IVUsesByStride.size() == 1;
 
 #ifndef NDEBUG
-  DEBUG(std::cerr << "\nLSR on ");
+  DOUT << "\nLSR on ";
   DEBUG(L->dump());
 #endif
 
@@ -1315,9 +1397,9 @@ void LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L) {
       // FIXME: this needs to eliminate an induction variable even if it's being
       // compared against some value to decide loop termination.
       if (PN->hasOneUse()) {
-        BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(*(PN->use_begin()));
-        if (BO && BO->hasOneUse()) {
-          if (PN == *(BO->use_begin())) {
+        Instruction *BO = dyn_cast<Instruction>(*PN->use_begin());
+        if (BO && (isa<BinaryOperator>(BO) || isa<CmpInst>(BO))) {
+          if (BO->hasOneUse() && PN == *(BO->use_begin())) {
             DeadInsts.insert(BO);
             // Break the cycle, then delete the PHI.
             PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
@@ -1333,5 +1415,5 @@ void LoopStrengthReduce::runOnLoop(Loop *L) {
   CastedPointers.clear();
   IVUsesByStride.clear();
   StrideOrder.clear();
-  return;
+  return false;
 }