gcc/fwprop.c

   1 /* RTL-based forward propagation pass for GNU compiler.
   2    Copyright (C) 2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
   3    Contributed by Paolo Bonzini and Steven Bosscher.
   4
   5 This file is part of GCC.
   6
   7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
   8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
   9 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
  10 version.
  11
  12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
  13 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  15 for more details.
  16
  17 You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
  19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  20
  21 #include "config.h"
  22 #include "system.h"
  23 #include "coretypes.h"
  24 #include "tm.h"
  25 #include "toplev.h"
  26
  27 #include "timevar.h"
  28 #include "rtl.h"
  29 #include "tm_p.h"
  30 #include "emit-rtl.h"
  31 #include "insn-config.h"
  32 #include "recog.h"
  33 #include "flags.h"
  34 #include "obstack.h"
  35 #include "basic-block.h"
  36 #include "output.h"
  37 #include "df.h"
  38 #include "target.h"
  39 #include "cfgloop.h"
  40 #include "tree-pass.h"
  41
  42
  43 /* This pass does simple forward propagation and simplification when an
  44    operand of an insn can only come from a single def.  This pass uses
  45    df.c, so it is global.  However, we only do limited analysis of
  46    available expressions.
  47
  48    1) The pass tries to propagate the source of the def into the use,
  49    and checks if the result is independent of the substituted value.
  50    For example, the high word of a (zero_extend:DI (reg:SI M)) is always
  51    zero, independent of the source register.
  52
  53    In particular, we propagate constants into the use site.  Sometimes
  54    RTL expansion did not put the constant in the same insn on purpose,
  55    to satisfy a predicate, and the result will fail to be recognized;
  56    but this happens rarely and in this case we can still create a
  57    REG_EQUAL note.  For multi-word operations, this
  58
  59       (set (subreg:SI (reg:DI 120) 0) (const_int 0))
  60       (set (subreg:SI (reg:DI 120) 4) (const_int -1))
  61       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 0)
  62          (ior:SI (subreg:SI (reg:DI 119) 0) (subreg:SI (reg:DI 120) 0)))
  63       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 4)
  64          (ior:SI (subreg:SI (reg:DI 119) 4) (subreg:SI (reg:DI 120) 4)))
  65
  66    can be simplified to the much simpler
  67
  68       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 0) (subreg:SI (reg:DI 119)))
  69       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 4) (const_int -1))
  70
  71    This particular propagation is also effective at putting together
  72    complex addressing modes.  We are more aggressive inside MEMs, in
  73    that all definitions are propagated if the use is in a MEM; if the
  74    result is a valid memory address we check address_cost to decide
  75    whether the substitution is worthwhile.
  76
  77    2) The pass propagates register copies.  This is not as effective as
  78    the copy propagation done by CSE's canon_reg, which works by walking
  79    the instruction chain, it can help the other transformations.
  80
  81    We should consider removing this optimization, and instead reorder the
  82    RTL passes, because GCSE does this transformation too.  With some luck,
  83    the CSE pass at the end of rest_of_handle_gcse could also go away.
  84
  85    3) The pass looks for paradoxical subregs that are actually unnecessary.
  86    Things like this:
  87
  88      (set (reg:QI 120) (subreg:QI (reg:SI 118) 0))
  89      (set (reg:QI 121) (subreg:QI (reg:SI 119) 0))
  90      (set (reg:SI 122) (plus:SI (subreg:SI (reg:QI 120) 0)
  91                                 (subreg:SI (reg:QI 121) 0)))
  92
  93    are very common on machines that can only do word-sized operations.
  94    For each use of a paradoxical subreg (subreg:WIDER (reg:NARROW N) 0),
  95    if it has a single def and it is (subreg:NARROW (reg:WIDE M) 0),
  96    we can replace the paradoxical subreg with simply (reg:WIDE M).  The
  97    above will simplify this to
  98
  99      (set (reg:QI 120) (subreg:QI (reg:SI 118) 0))
 100      (set (reg:QI 121) (subreg:QI (reg:SI 119) 0))
 101      (set (reg:SI 122) (plus:SI (reg:SI 118) (reg:SI 119)))
 102
 103    where the first two insns are now dead.  */
 104
 105
 106 static int num_changes;
 107
 108 \f
 109 /* Do not try to replace constant addresses or addresses of local and
 110    argument slots.  These MEM expressions are made only once and inserted
 111    in many instructions, as well as being used to control symbol table
 112    output.  It is not safe to clobber them.
 113
 114    There are some uncommon cases where the address is already in a register
 115    for some reason, but we cannot take advantage of that because we have
 116    no easy way to unshare the MEM.  In addition, looking up all stack
 117    addresses is costly.  */
 118
 119 static bool
 120 can_simplify_addr (rtx addr)
 121 {
 122   rtx reg;
 123
 124   if (CONSTANT_ADDRESS_P (addr))
 125     return false;
 126
 127   if (GET_CODE (addr) == PLUS)
 128     reg = XEXP (addr, 0);
 129   else
 130     reg = addr;
 131
 132   return (!REG_P (reg)
 133           || (REGNO (reg) != FRAME_POINTER_REGNUM
 134               && REGNO (reg) != HARD_FRAME_POINTER_REGNUM
 135               && REGNO (reg) != ARG_POINTER_REGNUM));
 136 }
 137
 138 /* Returns a canonical version of X for the address, from the point of view,
 139    that all multiplications are represented as MULT instead of the multiply
 140    by a power of 2 being represented as ASHIFT.
 141
 142    Every ASHIFT we find has been made by simplify_gen_binary and was not
 143    there before, so it is not shared.  So we can do this in place.  */
 144
 145 static void
 146 canonicalize_address (rtx x)
 147 {
 148   for (;;)
 149     switch (GET_CODE (x))
 150       {
 151       case ASHIFT:
 152         if (GET_CODE (XEXP (x, 1)) == CONST_INT
 153             && INTVAL (XEXP (x, 1)) < GET_MODE_BITSIZE (GET_MODE (x))
 154             && INTVAL (XEXP (x, 1)) >= 0)
 155           {
 156             HOST_WIDE_INT shift = INTVAL (XEXP (x, 1));
 157             PUT_CODE (x, MULT);
 158             XEXP (x, 1) = gen_int_mode ((HOST_WIDE_INT) 1 << shift,
 159                                         GET_MODE (x));
 160           }
 161
 162         x = XEXP (x, 0);
 163         break;
 164
 165       case PLUS:
 166         if (GET_CODE (XEXP (x, 0)) == PLUS
 167             || GET_CODE (XEXP (x, 0)) == ASHIFT
 168             || GET_CODE (XEXP (x, 0)) == CONST)
 169           canonicalize_address (XEXP (x, 0));
 170
 171         x = XEXP (x, 1);
 172         break;
 173
 174       case CONST:
 175         x = XEXP (x, 0);
 176         break;
 177
 178       default:
 179         return;
 180       }
 181 }
 182
 183 /* OLD is a memory address.  Return whether it is good to use NEW instead,
 184    for a memory access in the given MODE.  */
 185
 186 static bool
 187 should_replace_address (rtx old, rtx new, enum machine_mode mode)
 188 {
 189   int gain;
 190
 191   if (rtx_equal_p (old, new) || !memory_address_p (mode, new))
 192     return false;
 193
 194   /* Copy propagation is always ok.  */
 195   if (REG_P (old) && REG_P (new))
 196     return true;
 197
 198   /* Prefer the new address if it is less expensive.  */
 199   gain = address_cost (old, mode) - address_cost (new, mode);
 200
 201   /* If the addresses have equivalent cost, prefer the new address
 202      if it has the highest `rtx_cost'.  That has the potential of
 203      eliminating the most insns without additional costs, and it
 204      is the same that cse.c used to do.  */
 205   if (gain == 0)
 206     gain = rtx_cost (new, SET) - rtx_cost (old, SET);
 207
 208   return (gain > 0);
 209 }
 210
 211 /* Replace all occurrences of OLD in *PX with NEW and try to simplify the
 212    resulting expression.  Replace *PX with a new RTL expression if an
 213    occurrence of OLD was found.
 214
 215    If CAN_APPEAR is true, we always return true; if it is false, we
 216    can return false if, for at least one occurrence OLD, we failed to
 217    collapse the result to a constant.  For example, (mult:M (reg:M A)
 218    (minus:M (reg:M B) (reg:M A))) may collapse to zero if replacing
 219    (reg:M B) with (reg:M A).
 220
 221    CAN_APPEAR is disregarded inside MEMs: in that case, we always return
 222    true if the simplification is a cheaper and valid memory address.
 223
 224    This is only a wrapper around simplify-rtx.c: do not add any pattern
 225    matching code here.  (The sole exception is the handling of LO_SUM, but
 226    that is because there is no simplify_gen_* function for LO_SUM).  */
 227
 228 static bool
 229 propagate_rtx_1 (rtx *px, rtx old, rtx new, bool can_appear)
 230 {
 231   rtx x = *px, tem = NULL_RTX, op0, op1, op2;
 232   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
 233   enum machine_mode mode = GET_MODE (x);
 234   enum machine_mode op_mode;
 235   bool valid_ops = true;
 236
 237   /* If X is OLD_RTX, return NEW_RTX.  Otherwise, if this is an expression,
 238      try to build a new expression from recursive substitution.  */
 239
 240   if (x == old)
 241     {
 242       *px = new;
 243       return can_appear;
 244     }
 245
 246   switch (GET_RTX_CLASS (code))
 247     {
 248     case RTX_UNARY:
 249       op0 = XEXP (x, 0);
 250       op_mode = GET_MODE (op0);
 251       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 252       if (op0 == XEXP (x, 0))
 253         return true;
 254       tem = simplify_gen_unary (code, mode, op0, op_mode);
 255       break;
 256
 257     case RTX_BIN_ARITH:
 258     case RTX_COMM_ARITH:
 259       op0 = XEXP (x, 0);
 260       op1 = XEXP (x, 1);
 261       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 262       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 263       if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1))
 264         return true;
 265       tem = simplify_gen_binary (code, mode, op0, op1);
 266       break;
 267
 268     case RTX_COMPARE:
 269     case RTX_COMM_COMPARE:
 270       op0 = XEXP (x, 0);
 271       op1 = XEXP (x, 1);
 272       op_mode = GET_MODE (op0) != VOIDmode ? GET_MODE (op0) : GET_MODE (op1);
 273       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 274       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 275       if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1))
 276         return true;
 277       tem = simplify_gen_relational (code, mode, op_mode, op0, op1);
 278       break;
 279
 280     case RTX_TERNARY:
 281     case RTX_BITFIELD_OPS:
 282       op0 = XEXP (x, 0);
 283       op1 = XEXP (x, 1);
 284       op2 = XEXP (x, 2);
 285       op_mode = GET_MODE (op0);
 286       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 287       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 288       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op2, old, new, can_appear);
 289       if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1) && op2 == XEXP (x, 2))
 290         return true;
 291       if (op_mode == VOIDmode)
 292         op_mode = GET_MODE (op0);
 293       tem = simplify_gen_ternary (code, mode, op_mode, op0, op1, op2);
 294       break;
 295
 296     case RTX_EXTRA:
 297       /* The only case we try to handle is a SUBREG.  */
 298       if (code == SUBREG)
 299         {
 300           op0 = XEXP (x, 0);
 301           valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 302           if (op0 == XEXP (x, 0))
 303             return true;
 304           tem = simplify_gen_subreg (mode, op0, GET_MODE (SUBREG_REG (x)),
 305                                      SUBREG_BYTE (x));
 306         }
 307       break;
 308
 309     case RTX_OBJ:
 310       if (code == MEM && x != new)
 311         {
 312           rtx new_op0;
 313           op0 = XEXP (x, 0);
 314
 315           /* There are some addresses that we cannot work on.  */
 316           if (!can_simplify_addr (op0))
 317             return true;
 318
 319           op0 = new_op0 = targetm.delegitimize_address (op0);
 320           valid_ops &= propagate_rtx_1 (&new_op0, old, new, true);
 321
 322           /* Dismiss transformation that we do not want to carry on.  */
 323           if (!valid_ops
 324               || new_op0 == op0
 325               || !(GET_MODE (new_op0) == GET_MODE (op0)
 326                    || GET_MODE (new_op0) == VOIDmode))
 327             return true;
 328
 329           canonicalize_address (new_op0);
 330
 331           /* Copy propagations are always ok.  Otherwise check the costs.  */
 332           if (!(REG_P (old) && REG_P (new))
 333               && !should_replace_address (op0, new_op0, GET_MODE (x)))
 334             return true;
 335
 336           tem = replace_equiv_address_nv (x, new_op0);
 337         }
 338
 339       else if (code == LO_SUM)
 340         {
 341           op0 = XEXP (x, 0);
 342           op1 = XEXP (x, 1);
 343
 344           /* The only simplification we do attempts to remove references to op0
 345              or make it constant -- in both cases, op0's invalidity will not
 346              make the result invalid.  */
 347           propagate_rtx_1 (&op0, old, new, true);
 348           valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 349           if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1))
 350             return true;
 351
 352           /* (lo_sum (high x) x) -> x  */
 353           if (GET_CODE (op0) == HIGH && rtx_equal_p (XEXP (op0, 0), op1))
 354             tem = op1;
 355           else
 356             tem = gen_rtx_LO_SUM (mode, op0, op1);
 357
 358           /* OP1 is likely not a legitimate address, otherwise there would have
 359              been no LO_SUM.  We want it to disappear if it is invalid, return
 360              false in that case.  */
 361           return memory_address_p (mode, tem);
 362         }
 363
 364       else if (code == REG)
 365         {
 366           if (rtx_equal_p (x, old))
 367             {
 368               *px = new;
 369               return can_appear;
 370             }
 371         }
 372       break;
 373
 374     default:
 375       break;
 376     }
 377
 378   /* No change, no trouble.  */
 379   if (tem == NULL_RTX)
 380     return true;
 381
 382   *px = tem;
 383
 384   /* The replacement we made so far is valid, if all of the recursive
 385      replacements were valid, or we could simplify everything to
 386      a constant.  */
 387   return valid_ops || can_appear || CONSTANT_P (tem);
 388 }
 389
 390 /* Replace all occurrences of OLD in X with NEW and try to simplify the
 391    resulting expression (in mode MODE).  Return a new expression if it is
 392    a constant, otherwise X.
 393
 394    Simplifications where occurrences of NEW collapse to a constant are always
 395    accepted.  All simplifications are accepted if NEW is a pseudo too.
 396    Otherwise, we accept simplifications that have a lower or equal cost.  */
 397
 398 static rtx
 399 propagate_rtx (rtx x, enum machine_mode mode, rtx old, rtx new)
 400 {
 401   rtx tem;
 402   bool collapsed;
 403
 404   if (REG_P (new) && REGNO (new) < FIRST_PSEUDO_REGISTER)
 405     return NULL_RTX;
 406
 407   new = copy_rtx (new);
 408
 409   tem = x;
 410   collapsed = propagate_rtx_1 (&tem, old, new, REG_P (new) || CONSTANT_P (new));
 411   if (tem == x || !collapsed)
 412     return NULL_RTX;
 413
 414   /* gen_lowpart_common will not be able to process VOIDmode entities other
 415      than CONST_INTs.  */
 416   if (GET_MODE (tem) == VOIDmode && GET_CODE (tem) != CONST_INT)
 417     return NULL_RTX;
 418
 419   if (GET_MODE (tem) == VOIDmode)
 420     tem = rtl_hooks.gen_lowpart_no_emit (mode, tem);
 421   else
 422     gcc_assert (GET_MODE (tem) == mode);
 423
 424   return tem;
 425 }
 426
 427
 428 \f
 429
 430 /* Return true if the register from reference REF is killed
 431    between FROM to (but not including) TO.  */
 432
 433 static bool
 434 local_ref_killed_between_p (struct df_ref * ref, rtx from, rtx to)
 435 {
 436   rtx insn;
 437
 438   for (insn = from; insn != to; insn = NEXT_INSN (insn))
 439     {
 440       struct df_ref **def_rec;
 441       if (!INSN_P (insn))
 442         continue;
 443
 444       for (def_rec = DF_INSN_DEFS (insn); *def_rec; def_rec++)
 445         {
 446           struct df_ref *def = *def_rec;
 447           if (DF_REF_REGNO (ref) == DF_REF_REGNO (def))
 448             return true;
 449         }
 450     }
 451   return false;
 452 }
 453
 454
 455 /* Check if the given DEF is available in INSN.  This would require full
 456    computation of available expressions; we check only restricted conditions:
 457    - if DEF is the sole definition of its register, go ahead;
 458    - in the same basic block, we check for no definitions killing the
 459      definition of DEF_INSN;
 460    - if USE's basic block has DEF's basic block as the sole predecessor,
 461      we check if the definition is killed after DEF_INSN or before
 462      TARGET_INSN insn, in their respective basic blocks.  */
 463 static bool
 464 use_killed_between (struct df_ref *use, rtx def_insn, rtx target_insn)
 465 {
 466   basic_block def_bb = BLOCK_FOR_INSN (def_insn);
 467   basic_block target_bb = BLOCK_FOR_INSN (target_insn);
 468   int regno;
 469   struct df_ref * def;
 470
 471   /* In some obscure situations we can have a def reaching a use
 472      that is _before_ the def.  In other words the def does not
 473      dominate the use even though the use and def are in the same
 474      basic block.  This can happen when a register may be used
 475      uninitialized in a loop.  In such cases, we must assume that
 476      DEF is not available.  */
 477   if (def_bb == target_bb
 478       ? DF_INSN_LUID (def_insn) >= DF_INSN_LUID (target_insn)
 479       : !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, target_bb, def_bb))
 480     return true;
 481
 482   /* Check if the reg in USE has only one definition.  We already
 483      know that this definition reaches use, or we wouldn't be here.  */
 484   regno = DF_REF_REGNO (use);
 485   def = DF_REG_DEF_CHAIN (regno);
 486   if (def && (def->next_reg == NULL))
 487     return false;
 488
 489   /* Check locally if we are in the same basic block.  */
 490   if (def_bb == target_bb)
 491     return local_ref_killed_between_p (use, def_insn, target_insn);
 492
 493   /* Finally, if DEF_BB is the sole predecessor of TARGET_BB.  */
 494   if (single_pred_p (target_bb)
 495       && single_pred (target_bb) == def_bb)
 496     {
 497       struct df_ref *x;
 498
 499       /* See if USE is killed between DEF_INSN and the last insn in the
 500          basic block containing DEF_INSN.  */
 501       x = df_bb_regno_last_def_find (def_bb, regno);
 502       if (x && DF_INSN_LUID (x->insn) >= DF_INSN_LUID (def_insn))
 503         return true;
 504
 505       /* See if USE is killed between TARGET_INSN and the first insn in the
 506          basic block containing TARGET_INSN.  */
 507       x = df_bb_regno_first_def_find (target_bb, regno);
 508       if (x && DF_INSN_LUID (x->insn) < DF_INSN_LUID (target_insn))
 509         return true;
 510
 511       return false;
 512     }
 513
 514   /* Otherwise assume the worst case.  */
 515   return true;
 516 }
 517
 518
 519 /* for_each_rtx traversal function that returns 1 if BODY points to
 520    a non-constant mem.  */
 521
 522 static int
 523 varying_mem_p (rtx *body, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
 524 {
 525   rtx x = *body;
 526   return MEM_P (x) && !MEM_READONLY_P (x);
 527 }
 528
 529 /* Check if all uses in DEF_INSN can be used in TARGET_INSN.  This
 530    would require full computation of available expressions;
 531    we check only restricted conditions, see use_killed_between.  */
 532 static bool
 533 all_uses_available_at (rtx def_insn, rtx target_insn)
 534 {
 535   struct df_ref **use_rec;
 536   rtx def_set = single_set (def_insn);
 537
 538   gcc_assert (def_set);
 539
 540   /* If target_insn comes right after def_insn, which is very common
 541      for addresses, we can use a quicker test.  */
 542   if (NEXT_INSN (def_insn) == target_insn
 543       && REG_P (SET_DEST (def_set)))
 544     {
 545       rtx def_reg = SET_DEST (def_set);
 546
 547       /* If the insn uses the reg that it defines, the substitution is
 548          invalid.  */
 549       for (use_rec = DF_INSN_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 550         {
 551           struct df_ref *use = *use_rec;
 552           if (rtx_equal_p (DF_REF_REG (use), def_reg))
 553             return false;
 554         }
 555       for (use_rec = DF_INSN_EQ_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 556         {
 557           struct df_ref *use = *use_rec;
 558           if (rtx_equal_p (use->reg, def_reg))
 559             return false;
 560         }
 561     }
 562   else
 563     {
 564       /* Look at all the uses of DEF_INSN, and see if they are not
 565          killed between DEF_INSN and TARGET_INSN.  */
 566       for (use_rec = DF_INSN_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 567         {
 568           struct df_ref *use = *use_rec;
 569           if (use_killed_between (use, def_insn, target_insn))
 570             return false;
 571         }
 572       for (use_rec = DF_INSN_EQ_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 573         {
 574           struct df_ref *use = *use_rec;
 575           if (use_killed_between (use, def_insn, target_insn))
 576             return false;
 577         }
 578     }
 579
 580   /* We don't do any analysis of memories or aliasing.  Reject any
 581      instruction that involves references to non-constant memory.  */
 582   return !for_each_rtx (&SET_SRC (def_set), varying_mem_p, NULL);
 583 }
 584
 585 \f
 586 struct find_occurrence_data
 587 {
 588   rtx find;
 589   rtx *retval;
 590 };
 591
 592 /* Callback for for_each_rtx, used in find_occurrence.
 593    See if PX is the rtx we have to find.  Return 1 to stop for_each_rtx
 594    if successful, or 0 to continue traversing otherwise.  */
 595
 596 static int
 597 find_occurrence_callback (rtx *px, void *data)
 598 {
 599   struct find_occurrence_data *fod = (struct find_occurrence_data *) data;
 600   rtx x = *px;
 601   rtx find = fod->find;
 602
 603   if (x == find)
 604     {
 605       fod->retval = px;
 606       return 1;
 607     }
 608
 609   return 0;
 610 }
 611
 612 /* Return a pointer to one of the occurrences of register FIND in *PX.  */
 613
 614 static rtx *
 615 find_occurrence (rtx *px, rtx find)
 616 {
 617   struct find_occurrence_data data;
 618
 619   gcc_assert (REG_P (find)
 620               || (GET_CODE (find) == SUBREG
 621                   && REG_P (SUBREG_REG (find))));
 622
 623   data.find = find;
 624   data.retval = NULL;
 625   for_each_rtx (px, find_occurrence_callback, &data);
 626   return data.retval;
 627 }
 628
 629 \f
 630 /* Inside INSN, the expression rooted at *LOC has been changed, moving some
 631    uses from USE_VEC.  Find those that are present, and create new items
 632    in the data flow object of the pass.  Mark any new uses as having the
 633    given TYPE.  */
 634 static void
 635 update_df (rtx insn, rtx *loc, struct df_ref **use_rec, enum df_ref_type type,
 636            int new_flags)
 637 {
 638   bool changed = false;
 639
 640   /* Add a use for the registers that were propagated.  */
 641   while (*use_rec)
 642     {
 643       struct df_ref *use = *use_rec;
 644       struct df_ref *orig_use = use, *new_use;
 645       int width = -1;
 646       int offset = -1;
 647       rtx *new_loc = find_occurrence (loc, DF_REF_REG (orig_use));
 648       use_rec++;
 649
 650       if (!new_loc)
 651         continue;
 652
 653       if (DF_REF_FLAGS_IS_SET (orig_use, DF_REF_SIGN_EXTRACT | DF_REF_ZERO_EXTRACT))
 654         {
 655           width = DF_REF_WIDTH (orig_use);
 656           offset = DF_REF_OFFSET (orig_use);
 657         }
 658
 659       /* Add a new insn use.  Use the original type, because it says if the
 660          use was within a MEM.  */
 661       new_use = df_ref_create (DF_REF_REG (orig_use), new_loc,
 662                                insn, BLOCK_FOR_INSN (insn),
 663                                type, DF_REF_FLAGS (orig_use) | new_flags, width, offset);
 664
 665       /* Set up the use-def chain.  */
 666       df_chain_copy (new_use, DF_REF_CHAIN (orig_use));
 667       changed = true;
 668     }
 669   if (changed)
 670     df_insn_rescan (insn);
 671 }
 672
 673
 674 /* Try substituting NEW into LOC, which originated from forward propagation
 675    of USE's value from DEF_INSN.  SET_REG_EQUAL says whether we are
 676    substituting the whole SET_SRC, so we can set a REG_EQUAL note if the
 677    new insn is not recognized.  Return whether the substitution was
 678    performed.  */
 679
 680 static bool
 681 try_fwprop_subst (struct df_ref *use, rtx *loc, rtx new, rtx def_insn, bool set_reg_equal)
 682 {
 683   rtx insn = DF_REF_INSN (use);
 684   enum df_ref_type type = DF_REF_TYPE (use);
 685   int flags = DF_REF_FLAGS (use);
 686   rtx set = single_set (insn);
 687   int old_cost = rtx_cost (SET_SRC (set), SET);
 688   bool ok;
 689
 690   if (dump_file)
 691     {
 692       fprintf (dump_file, "\nIn insn %d, replacing\n ", INSN_UID (insn));
 693       print_inline_rtx (dump_file, *loc, 2);
 694       fprintf (dump_file, "\n with ");
 695       print_inline_rtx (dump_file, new, 2);
 696       fprintf (dump_file, "\n");
 697     }
 698
 699   validate_unshare_change (insn, loc, new, true);
 700   if (!verify_changes (0))
 701     {
 702       if (dump_file)
 703         fprintf (dump_file, "Changes to insn %d not recognized\n",
 704                  INSN_UID (insn));
 705       ok = false;
 706     }
 707
 708   else if (DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_USE
 709            && rtx_cost (SET_SRC (set), SET) > old_cost)
 710     {
 711       if (dump_file)
 712         fprintf (dump_file, "Changes to insn %d not profitable\n",
 713                  INSN_UID (insn));
 714       ok = false;
 715     }
 716
 717   else
 718     {
 719       if (dump_file)
 720         fprintf (dump_file, "Changed insn %d\n", INSN_UID (insn));
 721       ok = true;
 722     }
 723
 724   if (ok)
 725     {
 726       confirm_change_group ();
 727       num_changes++;
 728
 729       df_ref_remove (use);
 730       if (!CONSTANT_P (new))
 731         {
 732           update_df (insn, loc, DF_INSN_USES (def_insn), type, flags);
 733           update_df (insn, loc, DF_INSN_EQ_USES (def_insn), type, flags);
 734         }
 735     }
 736   else
 737     {
 738       cancel_changes (0);
 739
 740       /* Can also record a simplified value in a REG_EQUAL note,
 741          making a new one if one does not already exist.
 742          Don't do this if the insn has a REG_RETVAL note, because the
 743          combined presence means that the REG_EQUAL note refers to the
 744          (full) contents of the libcall value.  */
 745       if (set_reg_equal && !find_reg_note (insn, REG_RETVAL, NULL_RTX))
 746         {
 747           if (dump_file)
 748             fprintf (dump_file, " Setting REG_EQUAL note\n");
 749
 750           set_unique_reg_note (insn, REG_EQUAL, copy_rtx (new));
 751
 752           /* ??? Is this still necessary if we add the note through
 753              set_unique_reg_note?  */
 754           if (!CONSTANT_P (new))
 755             {
 756               update_df (insn, loc, DF_INSN_USES (def_insn),
 757                          type, DF_REF_IN_NOTE);
 758               update_df (insn, loc, DF_INSN_EQ_USES (def_insn),
 759                          type, DF_REF_IN_NOTE);
 760             }
 761         }
 762     }
 763
 764   return ok;
 765 }
 766
 767
 768 /* If USE is a paradoxical subreg, see if it can be replaced by a pseudo.  */
 769
 770 static bool
 771 forward_propagate_subreg (struct df_ref *use, rtx def_insn, rtx def_set)
 772 {
 773   rtx use_reg = DF_REF_REG (use);
 774   rtx use_insn, src;
 775
 776   /* Only consider paradoxical subregs... */
 777   enum machine_mode use_mode = GET_MODE (use_reg);
 778   if (GET_CODE (use_reg) != SUBREG
 779       || !REG_P (SET_DEST (def_set))
 780       || GET_MODE_SIZE (use_mode)
 781          <= GET_MODE_SIZE (GET_MODE (SUBREG_REG (use_reg))))
 782     return false;
 783
 784   /* If this is a paradoxical SUBREG, we have no idea what value the
 785      extra bits would have.  However, if the operand is equivalent to
 786      a SUBREG whose operand is the same as our mode, and all the modes
 787      are within a word, we can just use the inner operand because
 788      these SUBREGs just say how to treat the register.  */
 789   use_insn = DF_REF_INSN (use);
 790   src = SET_SRC (def_set);
 791   if (GET_CODE (src) == SUBREG
 792       && REG_P (SUBREG_REG (src))
 793       && GET_MODE (SUBREG_REG (src)) == use_mode
 794       && subreg_lowpart_p (src)
 795       && all_uses_available_at (def_insn, use_insn))
 796     return try_fwprop_subst (use, DF_REF_LOC (use), SUBREG_REG (src),
 797                              def_insn, false);
 798   else
 799     return false;
 800 }
 801
 802 /* Try to replace USE with SRC (defined in DEF_INSN) and simplify the
 803    result.  */
 804
 805 static bool
 806 forward_propagate_and_simplify (struct df_ref *use, rtx def_insn, rtx def_set)
 807 {
 808   rtx use_insn = DF_REF_INSN (use);
 809   rtx use_set = single_set (use_insn);
 810   rtx src, reg, new, *loc;
 811   bool set_reg_equal;
 812   enum machine_mode mode;
 813
 814   if (!use_set)
 815     return false;
 816
 817   /* Do not propagate into PC, CC0, etc.  */
 818   if (GET_MODE (SET_DEST (use_set)) == VOIDmode)
 819     return false;
 820
 821   /* If def and use are subreg, check if they match.  */
 822   reg = DF_REF_REG (use);
 823   if (GET_CODE (reg) == SUBREG
 824       && GET_CODE (SET_DEST (def_set)) == SUBREG
 825       && (SUBREG_BYTE (SET_DEST (def_set)) != SUBREG_BYTE (reg)
 826           || GET_MODE (SET_DEST (def_set)) != GET_MODE (reg)))
 827     return false;
 828
 829   /* Check if the def had a subreg, but the use has the whole reg.  */
 830   if (REG_P (reg) && GET_CODE (SET_DEST (def_set)) == SUBREG)
 831     return false;
 832
 833   /* Check if the use has a subreg, but the def had the whole reg.  Unlike the
 834      previous case, the optimization is possible and often useful indeed.  */
 835   if (GET_CODE (reg) == SUBREG && REG_P (SET_DEST (def_set)))
 836     reg = SUBREG_REG (reg);
 837
 838   /* Check if the substitution is valid (last, because it's the most
 839      expensive check!).  */
 840   src = SET_SRC (def_set);
 841   if (!CONSTANT_P (src) && !all_uses_available_at (def_insn, use_insn))
 842     return false;
 843
 844   /* Check if the def is loading something from the constant pool; in this
 845      case we would undo optimization such as compress_float_constant.
 846      Still, we can set a REG_EQUAL note.  */
 847   if (MEM_P (src) && MEM_READONLY_P (src))
 848     {
 849       rtx x = avoid_constant_pool_reference (src);
 850       if (x != src)
 851         {
 852           rtx note = find_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, NULL_RTX);
 853           rtx old = note ? XEXP (note, 0) : SET_SRC (use_set);
 854           rtx new = simplify_replace_rtx (old, src, x);
 855           if (old != new)
 856             set_unique_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, copy_rtx (new));
 857         }
 858       return false;
 859     }
 860
 861   /* Else try simplifying.  */
 862
 863   if (DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_MEM_STORE)
 864     {
 865       loc = &SET_DEST (use_set);
 866       set_reg_equal = false;
 867     }
 868   else
 869     {
 870       rtx note = find_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, NULL_RTX);
 871       if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_IN_NOTE)
 872         loc = &XEXP (note, 0);
 873       else
 874         loc = &SET_SRC (use_set);
 875
 876       /* Do not replace an existing REG_EQUAL note if the insn is not
 877          recognized.  Either we're already replacing in the note, or
 878          we'll separately try plugging the definition in the note and
 879          simplifying.  */
 880       set_reg_equal = (note == NULL_RTX);
 881     }
 882
 883   if (GET_MODE (*loc) == VOIDmode)
 884     mode = GET_MODE (SET_DEST (use_set));
 885   else
 886     mode = GET_MODE (*loc);
 887
 888   new = propagate_rtx (*loc, mode, reg, src);
 889
 890   if (!new)
 891     return false;
 892
 893   return try_fwprop_subst (use, loc, new, def_insn, set_reg_equal);
 894 }
 895
 896
 897 /* Given a use USE of an insn, if it has a single reaching
 898    definition, try to forward propagate it into that insn.  */
 899
 900 static void
 901 forward_propagate_into (struct df_ref *use)
 902 {
 903   struct df_link *defs;
 904   struct df_ref *def;
 905   rtx def_insn, def_set, use_insn;
 906   rtx parent;
 907
 908   if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_READ_WRITE)
 909     return;
 910   if (DF_REF_IS_ARTIFICIAL (use))
 911     return;
 912
 913   /* Only consider uses that have a single definition.  */
 914   defs = DF_REF_CHAIN (use);
 915   if (!defs || defs->next)
 916     return;
 917
 918   def = defs->ref;
 919   if (DF_REF_FLAGS (def) & DF_REF_READ_WRITE)
 920     return;
 921   if (DF_REF_IS_ARTIFICIAL (def))
 922     return;
 923
 924   /* Do not propagate loop invariant definitions inside the loop.  */
 925   if (DF_REF_BB (def)->loop_father != DF_REF_BB (use)->loop_father)
 926     return;
 927
 928   /* Check if the use is still present in the insn!  */
 929   use_insn = DF_REF_INSN (use);
 930   if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_IN_NOTE)
 931     parent = find_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, NULL_RTX);
 932   else
 933     parent = PATTERN (use_insn);
 934
 935   if (!loc_mentioned_in_p (DF_REF_LOC (use), parent))
 936     return;
 937
 938   def_insn = DF_REF_INSN (def);
 939   if (multiple_sets (def_insn))
 940     return;
 941   def_set = single_set (def_insn);
 942   if (!def_set)
 943     return;
 944
 945   /* Only try one kind of propagation.  If two are possible, we'll
 946      do it on the following iterations.  */
 947   if (!forward_propagate_and_simplify (use, def_insn, def_set))
 948     forward_propagate_subreg (use, def_insn, def_set);
 949 }
 950
 951 \f
 952 static void
 953 fwprop_init (void)
 954 {
 955   num_changes = 0;
 956   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
 957
 958   /* We do not always want to propagate into loops, so we have to find
 959      loops and be careful about them.  But we have to call flow_loops_find
 960      before df_analyze, because flow_loops_find may introduce new jump
 961      insns (sadly) if we are not working in cfglayout mode.  */
 962   loop_optimizer_init (0);
 963
 964   /* Now set up the dataflow problem (we only want use-def chains) and
 965      put the dataflow solver to work.  */
 966   df_set_flags (DF_EQ_NOTES);
 967   df_chain_add_problem (DF_UD_CHAIN);
 968   df_analyze ();
 969   df_maybe_reorganize_use_refs (DF_REF_ORDER_BY_INSN_WITH_NOTES);
 970   df_set_flags (DF_DEFER_INSN_RESCAN);
 971 }
 972
 973 static void
 974 fwprop_done (void)
 975 {
 976   loop_optimizer_finalize ();
 977
 978   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
 979   cleanup_cfg (0);
 980   delete_trivially_dead_insns (get_insns (), max_reg_num ());
 981
 982   if (dump_file)
 983     fprintf (dump_file,
 984              "\nNumber of successful forward propagations: %d\n\n",
 985              num_changes);
 986 }
 987
 988
 989
 990 /* Main entry point.  */
 991
 992 static bool
 993 gate_fwprop (void)
 994 {
 995   return optimize > 0 && flag_forward_propagate;
 996 }
 997
 998 static unsigned int
 999 fwprop (void)
1000 {
1001   unsigned i;
1002
1003   fwprop_init ();
1004
1005   /* Go through all the uses.  update_df will create new ones at the
1006      end, and we'll go through them as well.
1007
1008      Do not forward propagate addresses into loops until after unrolling.
1009      CSE did so because it was able to fix its own mess, but we are not.  */
1010
1011   for (i = 0; i < DF_USES_TABLE_SIZE (); i++)
1012     {
1013       struct df_ref *use = DF_USES_GET (i);
1014       if (use)
1015         if (DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_USE
1016             || DF_REF_BB (use)->loop_father == NULL)
1017           forward_propagate_into (use);
1018     }
1019
1020   fwprop_done ();
1021   return 0;
1022 }
1023
1024 struct rtl_opt_pass pass_rtl_fwprop =
1025 {
1026  {
1027   RTL_PASS,
1028   "fwprop1",                            /* name */
1029   gate_fwprop,                          /* gate */
1030   fwprop,                               /* execute */
1031   NULL,                                 /* sub */
1032   NULL,                                 /* next */
1033   0,                                    /* static_pass_number */
1034   TV_FWPROP,                            /* tv_id */
1035   0,                                    /* properties_required */
1036   0,                                    /* properties_provided */
1037   0,                                    /* properties_destroyed */
1038   0,                                    /* todo_flags_start */
1039   TODO_df_finish | TODO_verify_rtl_sharing |
1040   TODO_dump_func                        /* todo_flags_finish */
1041  }
1042 };
1043
1044 static unsigned int
1045 fwprop_addr (void)
1046 {
1047   unsigned i;
1048   fwprop_init ();
1049
1050   /* Go through all the uses.  update_df will create new ones at the
1051      end, and we'll go through them as well.  */
1052   df_set_flags (DF_DEFER_INSN_RESCAN);
1053
1054   for (i = 0; i < DF_USES_TABLE_SIZE (); i++)
1055     {
1056       struct df_ref *use = DF_USES_GET (i);
1057       if (use)
1058         if (DF_REF_TYPE (use) != DF_REF_REG_USE
1059             && DF_REF_BB (use)->loop_father != NULL)
1060           forward_propagate_into (use);
1061     }
1062
1063   fwprop_done ();
1064
1065   return 0;
1066 }
1067
1068 struct rtl_opt_pass pass_rtl_fwprop_addr =
1069 {
1070  {
1071   RTL_PASS,
1072   "fwprop2",                            /* name */
1073   gate_fwprop,                          /* gate */
1074   fwprop_addr,                          /* execute */
1075   NULL,                                 /* sub */
1076   NULL,                                 /* next */
1077   0,                                    /* static_pass_number */
1078   TV_FWPROP,                            /* tv_id */
1079   0,                                    /* properties_required */
1080   0,                                    /* properties_provided */
1081   0,                                    /* properties_destroyed */
1082   0,                                    /* todo_flags_start */
1083   TODO_df_finish | TODO_verify_rtl_sharing |
1084   TODO_dump_func                        /* todo_flags_finish */
1085  }
1086 };