OSDN Git Service

gcc/
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY 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 /* This file implements the predictive commoning optimization.  Predictive
22    commoning can be viewed as CSE around a loop, and with some improvements,
23    as generalized strength reduction-- i.e., reusing values computed in
24    earlier iterations of a loop in the later ones.  So far, the pass only
25    handles the most useful case, that is, reusing values of memory references.
26    If you think this is all just a special case of PRE, you are sort of right;
27    however, concentrating on loops is simpler, and makes it possible to
28    incorporate data dependence analysis to detect the opportunities, perform
29    loop unrolling to avoid copies together with renaming immediately,
30    and if needed, we could also take register pressure into account.
31
32    Let us demonstrate what is done on an example:
33
34    for (i = 0; i < 100; i++)
35      {
36        a[i+2] = a[i] + a[i+1];
37        b[10] = b[10] + i;
38        c[i] = c[99 - i];
39        d[i] = d[i + 1];
40      }
41
42    1) We find data references in the loop, and split them to mutually
43       independent groups (i.e., we find components of a data dependence
44       graph).  We ignore read-read dependences whose distance is not constant.
45       (TODO -- we could also ignore antidependences).  In this example, we
46       find the following groups:
47
48       a[i]{read}, a[i+1]{read}, a[i+2]{write}
49       b[10]{read}, b[10]{write}
50       c[99 - i]{read}, c[i]{write}
51       d[i + 1]{read}, d[i]{write}
52
53    2) Inside each of the group, we verify several conditions:
54       a) all the references must differ in indices only, and the indices
55          must all have the same step
56       b) the references must dominate loop latch (and thus, they must be
57          ordered by dominance relation).
58       c) the distance of the indices must be a small multiple of the step
59       We are then able to compute the difference of the references (# of
60       iterations before they point to the same place as the first of them).
61       Also, in case there are writes in the loop, we split the groups into
62       chains whose head is the write whose values are used by the reads in
63       the same chain.  The chains are then processed independently,
64       making the further transformations simpler.  Also, the shorter chains
65       need the same number of registers, but may require lower unrolling
66       factor in order to get rid of the copies on the loop latch.
67
68       In our example, we get the following chains (the chain for c is invalid).
69
70       a[i]{read,+0}, a[i+1]{read,-1}, a[i+2]{write,-2}
71       b[10]{read,+0}, b[10]{write,+0}
72       d[i + 1]{read,+0}, d[i]{write,+1}
73
74    3) For each read, we determine the read or write whose value it reuses,
75       together with the distance of this reuse.  I.e. we take the last
76       reference before it with distance 0, or the last of the references
77       with the smallest positive distance to the read.  Then, we remove
78       the references that are not used in any of these chains, discard the
79       empty groups, and propagate all the links so that they point to the
80       single root reference of the chain (adjusting their distance
81       appropriately).  Some extra care needs to be taken for references with
82       step 0.  In our example (the numbers indicate the distance of the
83       reuse),
84
85       a[i] --> (*) 2, a[i+1] --> (*) 1, a[i+2] (*)
86       b[10] --> (*) 1, b[10] (*)
87
88    4) The chains are combined together if possible.  If the corresponding
89       elements of two chains are always combined together with the same
90       operator, we remember just the result of this combination, instead
91       of remembering the values separately.  We may need to perform
92       reassociation to enable combining, for example
93
94       e[i] + f[i+1] + e[i+1] + f[i]
95
96       can be reassociated as
97
98       (e[i] + f[i]) + (e[i+1] + f[i+1])
99
100       and we can combine the chains for e and f into one chain.
101
102    5) For each root reference (end of the chain) R, let N be maximum distance
103       of a reference reusing its value.  Variables R0 upto RN are created,
104       together with phi nodes that transfer values from R1 .. RN to
105       R0 .. R(N-1).
106       Initial values are loaded to R0..R(N-1) (in case not all references
107       must necessarily be accessed and they may trap, we may fail here;
108       TODO sometimes, the loads could be guarded by a check for the number
109       of iterations).  Values loaded/stored in roots are also copied to
110       RN.  Other reads are replaced with the appropriate variable Ri.
111       Everything is put to SSA form.
112
113       As a small improvement, if R0 is dead after the root (i.e., all uses of
114       the value with the maximum distance dominate the root), we can avoid
115       creating RN and use R0 instead of it.
116
117       In our example, we get (only the parts concerning a and b are shown):
118       for (i = 0; i < 100; i++)
119         {
120           f = phi (a[0], s);
121           s = phi (a[1], f);
122           x = phi (b[10], x);
123
124           f = f + s;
125           a[i+2] = f;
126           x = x + i;
127           b[10] = x;
128         }
129
130    6) Factor F for unrolling is determined as the smallest common multiple of
131       (N + 1) for each root reference (N for references for that we avoided
132       creating RN).  If F and the loop is small enough, loop is unrolled F
133       times.  The stores to RN (R0) in the copies of the loop body are
134       periodically replaced with R0, R1, ... (R1, R2, ...), so that they can
135       be coalesced and the copies can be eliminated.
136
137       TODO -- copy propagation and other optimizations may change the live
138       ranges of the temporary registers and prevent them from being coalesced;
139       this may increase the register pressure.
140
141       In our case, F = 2 and the (main loop of the) result is
142
143       for (i = 0; i < ...; i += 2)
144         {
145           f = phi (a[0], f);
146           s = phi (a[1], s);
147           x = phi (b[10], x);
148
149           f = f + s;
150           a[i+2] = f;
151           x = x + i;
152           b[10] = x;
153
154           s = s + f;
155           a[i+3] = s;
156           x = x + i;
157           b[10] = x;
158        }
159
160    TODO -- stores killing other stores can be taken into account, e.g.,
161    for (i = 0; i < n; i++)
162      {
163        a[i] = 1;
164        a[i+2] = 2;
165      }
166
167    can be replaced with
168
169    t0 = a[0];
170    t1 = a[1];
171    for (i = 0; i < n; i++)
172      {
173        a[i] = 1;
174        t2 = 2;
175        t0 = t1;
176        t1 = t2;
177      }
178    a[n] = t0;
179    a[n+1] = t1;
180
181    The interesting part is that this would generalize store motion; still, since
182    sm is performed elsewhere, it does not seem that important.
183
184    Predictive commoning can be generalized for arbitrary computations (not
185    just memory loads), and also nontrivial transfer functions (e.g., replacing
186    i * i with ii_last + 2 * i + 1), to generalize strength reduction.  */
187
188 #include "config.h"
189 #include "system.h"
190 #include "coretypes.h"
191 #include "tm.h"
192 #include "tree.h"
193 #include "tm_p.h"
194 #include "cfgloop.h"
195 #include "tree-flow.h"
196 #include "ggc.h"
197 #include "tree-data-ref.h"
198 #include "tree-scalar-evolution.h"
199 #include "tree-chrec.h"
200 #include "params.h"
201 #include "tree-pretty-print.h"
202 #include "gimple-pretty-print.h"
203 #include "tree-pass.h"
204 #include "tree-affine.h"
205 #include "tree-inline.h"
206
207 /* The maximum number of iterations between the considered memory
208    references.  */
209
210 #define MAX_DISTANCE (target_avail_regs < 16 ? 4 : 8)
211
212 /* Data references (or phi nodes that carry data reference values across
213    loop iterations).  */
214
215 typedef struct dref_d
216 {
217   /* The reference itself.  */
218   struct data_reference *ref;
219
220   /* The statement in that the reference appears.  */
221   gimple stmt;
222
223   /* In case that STMT is a phi node, this field is set to the SSA name
224      defined by it in replace_phis_by_defined_names (in order to avoid
225      pointing to phi node that got reallocated in the meantime).  */
226   tree name_defined_by_phi;
227
228   /* Distance of the reference from the root of the chain (in number of
229      iterations of the loop).  */
230   unsigned distance;
231
232   /* Number of iterations offset from the first reference in the component.  */
233   double_int offset;
234
235   /* Number of the reference in a component, in dominance ordering.  */
236   unsigned pos;
237
238   /* True if the memory reference is always accessed when the loop is
239      entered.  */
240   unsigned always_accessed : 1;
241 } *dref;
242
243 DEF_VEC_P (dref);
244 DEF_VEC_ALLOC_P (dref, heap);
245
246 /* Type of the chain of the references.  */
247
248 enum chain_type
249 {
250   /* The addresses of the references in the chain are constant.  */
251   CT_INVARIANT,
252
253   /* There are only loads in the chain.  */
254   CT_LOAD,
255
256   /* Root of the chain is store, the rest are loads.  */
257   CT_STORE_LOAD,
258
259   /* A combination of two chains.  */
260   CT_COMBINATION
261 };
262
263 /* Chains of data references.  */
264
265 typedef struct chain
266 {
267   /* Type of the chain.  */
268   enum chain_type type;
269
270   /* For combination chains, the operator and the two chains that are
271      combined, and the type of the result.  */
272   enum tree_code op;
273   tree rslt_type;
274   struct chain *ch1, *ch2;
275
276   /* The references in the chain.  */
277   VEC(dref,heap) *refs;
278
279   /* The maximum distance of the reference in the chain from the root.  */
280   unsigned length;
281
282   /* The variables used to copy the value throughout iterations.  */
283   VEC(tree,heap) *vars;
284
285   /* Initializers for the variables.  */
286   VEC(tree,heap) *inits;
287
288   /* True if there is a use of a variable with the maximal distance
289      that comes after the root in the loop.  */
290   unsigned has_max_use_after : 1;
291
292   /* True if all the memory references in the chain are always accessed.  */
293   unsigned all_always_accessed : 1;
294
295   /* True if this chain was combined together with some other chain.  */
296   unsigned combined : 1;
297 } *chain_p;
298
299 DEF_VEC_P (chain_p);
300 DEF_VEC_ALLOC_P (chain_p, heap);
301
302 /* Describes the knowledge about the step of the memory references in
303    the component.  */
304
305 enum ref_step_type
306 {
307   /* The step is zero.  */
308   RS_INVARIANT,
309
310   /* The step is nonzero.  */
311   RS_NONZERO,
312
313   /* The step may or may not be nonzero.  */
314   RS_ANY
315 };
316
317 /* Components of the data dependence graph.  */
318
319 struct component
320 {
321   /* The references in the component.  */
322   VEC(dref,heap) *refs;
323
324   /* What we know about the step of the references in the component.  */
325   enum ref_step_type comp_step;
326
327   /* Next component in the list.  */
328   struct component *next;
329 };
330
331 /* Bitmap of ssa names defined by looparound phi nodes covered by chains.  */
332
333 static bitmap looparound_phis;
334
335 /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
336
337 static struct pointer_map_t *name_expansions;
338
339 /* Dumps data reference REF to FILE.  */
340
341 extern void dump_dref (FILE *, dref);
342 void
343 dump_dref (FILE *file, dref ref)
344 {
345   if (ref->ref)
346     {
347       fprintf (file, "    ");
348       print_generic_expr (file, DR_REF (ref->ref), TDF_SLIM);
349       fprintf (file, " (id %u%s)\n", ref->pos,
350                DR_IS_READ (ref->ref) ? "" : ", write");
351
352       fprintf (file, "      offset ");
353       dump_double_int (file, ref->offset, false);
354       fprintf (file, "\n");
355
356       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
357     }
358   else
359     {
360       if (gimple_code (ref->stmt) == GIMPLE_PHI)
361         fprintf (file, "    looparound ref\n");
362       else
363         fprintf (file, "    combination ref\n");
364       fprintf (file, "      in statement ");
365       print_gimple_stmt (file, ref->stmt, 0, TDF_SLIM);
366       fprintf (file, "\n");
367       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
368     }
369
370 }
371
372 /* Dumps CHAIN to FILE.  */
373
374 extern void dump_chain (FILE *, chain_p);
375 void
376 dump_chain (FILE *file, chain_p chain)
377 {
378   dref a;
379   const char *chain_type;
380   unsigned i;
381   tree var;
382
383   switch (chain->type)
384     {
385     case CT_INVARIANT:
386       chain_type = "Load motion";
387       break;
388
389     case CT_LOAD:
390       chain_type = "Loads-only";
391       break;
392
393     case CT_STORE_LOAD:
394       chain_type = "Store-loads";
395       break;
396
397     case CT_COMBINATION:
398       chain_type = "Combination";
399       break;
400
401     default:
402       gcc_unreachable ();
403     }
404
405   fprintf (file, "%s chain %p%s\n", chain_type, (void *) chain,
406            chain->combined ? " (combined)" : "");
407   if (chain->type != CT_INVARIANT)
408     fprintf (file, "  max distance %u%s\n", chain->length,
409              chain->has_max_use_after ? "" : ", may reuse first");
410
411   if (chain->type == CT_COMBINATION)
412     {
413       fprintf (file, "  equal to %p %s %p in type ",
414                (void *) chain->ch1, op_symbol_code (chain->op),
415                (void *) chain->ch2);
416       print_generic_expr (file, chain->rslt_type, TDF_SLIM);
417       fprintf (file, "\n");
418     }
419
420   if (chain->vars)
421     {
422       fprintf (file, "  vars");
423       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
424         {
425           fprintf (file, " ");
426           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
427         }
428       fprintf (file, "\n");
429     }
430
431   if (chain->inits)
432     {
433       fprintf (file, "  inits");
434       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->inits, i, var); i++)
435         {
436           fprintf (file, " ");
437           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
438         }
439       fprintf (file, "\n");
440     }
441
442   fprintf (file, "  references:\n");
443   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
444     dump_dref (file, a);
445
446   fprintf (file, "\n");
447 }
448
449 /* Dumps CHAINS to FILE.  */
450
451 extern void dump_chains (FILE *, VEC (chain_p, heap) *);
452 void
453 dump_chains (FILE *file, VEC (chain_p, heap) *chains)
454 {
455   chain_p chain;
456   unsigned i;
457
458   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
459     dump_chain (file, chain);
460 }
461
462 /* Dumps COMP to FILE.  */
463
464 extern void dump_component (FILE *, struct component *);
465 void
466 dump_component (FILE *file, struct component *comp)
467 {
468   dref a;
469   unsigned i;
470
471   fprintf (file, "Component%s:\n",
472            comp->comp_step == RS_INVARIANT ? " (invariant)" : "");
473   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
474     dump_dref (file, a);
475   fprintf (file, "\n");
476 }
477
478 /* Dumps COMPS to FILE.  */
479
480 extern void dump_components (FILE *, struct component *);
481 void
482 dump_components (FILE *file, struct component *comps)
483 {
484   struct component *comp;
485
486   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
487     dump_component (file, comp);
488 }
489
490 /* Frees a chain CHAIN.  */
491
492 static void
493 release_chain (chain_p chain)
494 {
495   dref ref;
496   unsigned i;
497
498   if (chain == NULL)
499     return;
500
501   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
502     free (ref);
503
504   VEC_free (dref, heap, chain->refs);
505   VEC_free (tree, heap, chain->vars);
506   VEC_free (tree, heap, chain->inits);
507
508   free (chain);
509 }
510
511 /* Frees CHAINS.  */
512
513 static void
514 release_chains (VEC (chain_p, heap) *chains)
515 {
516   unsigned i;
517   chain_p chain;
518
519   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
520     release_chain (chain);
521   VEC_free (chain_p, heap, chains);
522 }
523
524 /* Frees a component COMP.  */
525
526 static void
527 release_component (struct component *comp)
528 {
529   VEC_free (dref, heap, comp->refs);
530   free (comp);
531 }
532
533 /* Frees list of components COMPS.  */
534
535 static void
536 release_components (struct component *comps)
537 {
538   struct component *act, *next;
539
540   for (act = comps; act; act = next)
541     {
542       next = act->next;
543       release_component (act);
544     }
545 }
546
547 /* Finds a root of tree given by FATHERS containing A, and performs path
548    shortening.  */
549
550 static unsigned
551 component_of (unsigned fathers[], unsigned a)
552 {
553   unsigned root, n;
554
555   for (root = a; root != fathers[root]; root = fathers[root])
556     continue;
557
558   for (; a != root; a = n)
559     {
560       n = fathers[a];
561       fathers[a] = root;
562     }
563
564   return root;
565 }
566
567 /* Join operation for DFU.  FATHERS gives the tree, SIZES are sizes of the
568    components, A and B are components to merge.  */
569
570 static void
571 merge_comps (unsigned fathers[], unsigned sizes[], unsigned a, unsigned b)
572 {
573   unsigned ca = component_of (fathers, a);
574   unsigned cb = component_of (fathers, b);
575
576   if (ca == cb)
577     return;
578
579   if (sizes[ca] < sizes[cb])
580     {
581       sizes[cb] += sizes[ca];
582       fathers[ca] = cb;
583     }
584   else
585     {
586       sizes[ca] += sizes[cb];
587       fathers[cb] = ca;
588     }
589 }
590
591 /* Returns true if A is a reference that is suitable for predictive commoning
592    in the innermost loop that contains it.  REF_STEP is set according to the
593    step of the reference A.  */
594
595 static bool
596 suitable_reference_p (struct data_reference *a, enum ref_step_type *ref_step)
597 {
598   tree ref = DR_REF (a), step = DR_STEP (a);
599
600   if (!step
601       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref))
602       || tree_could_throw_p (ref))
603     return false;
604
605   if (integer_zerop (step))
606     *ref_step = RS_INVARIANT;
607   else if (integer_nonzerop (step))
608     *ref_step = RS_NONZERO;
609   else
610     *ref_step = RS_ANY;
611
612   return true;
613 }
614
615 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
616
617 static void
618 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
619 {
620   aff_tree delta;
621
622   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
623                                   &name_expansions);
624   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
625   aff_combination_add (offset, &delta);
626 }
627
628 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
629    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
630    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
631    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
632    satisfy suitable_reference_p.  */
633
634 static bool
635 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
636                   double_int *off)
637 {
638   aff_tree diff, baseb, step;
639   tree typea, typeb;
640
641   /* Check that both the references access the location in the same type.  */
642   typea = TREE_TYPE (DR_REF (a));
643   typeb = TREE_TYPE (DR_REF (b));
644   if (!useless_type_conversion_p (typeb, typea))
645     return false;
646
647   /* Check whether the base address and the step of both references is the
648      same.  */
649   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
650       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
651     return false;
652
653   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
654     {
655       /* If the references have loop invariant address, check that they access
656          exactly the same location.  */
657       *off = double_int_zero;
658       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
659               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
660     }
661
662   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
663      is a multiple of step.  */
664   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
665   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
666   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
667   aff_combination_add (&diff, &baseb);
668
669   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
670                                   &step, &name_expansions);
671   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
672 }
673
674 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
675    it is executed whenever the loop is entered.  */
676
677 static basic_block
678 last_always_executed_block (struct loop *loop)
679 {
680   unsigned i;
681   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
682   edge ex;
683   basic_block last = loop->latch;
684
685   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
686     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
687   VEC_free (edge, heap, exits);
688
689   return last;
690 }
691
692 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
693
694 static struct component *
695 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
696                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
697                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
698 {
699   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
700   unsigned ca, ia, ib, bad;
701   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
702   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
703   struct component **comps;
704   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
705   struct data_dependence_relation *ddr;
706   struct component *comp_list = NULL, *comp;
707   dref dataref;
708   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
709
710   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
711     {
712       if (!DR_REF (dr))
713         {
714           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
715              just fail.  */
716           goto end;
717         }
718       dr->aux = (void *) (size_t) i;
719       comp_father[i] = i;
720       comp_size[i] = 1;
721     }
722
723   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
724   comp_father[n] = n;
725   comp_size[n] = 1;
726
727   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
728     {
729       enum ref_step_type dummy;
730
731       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
732         {
733           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
734           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
735         }
736     }
737
738   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, depends, i, ddr); i++)
739     {
740       double_int dummy_off;
741
742       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
743         continue;
744
745       dra = DDR_A (ddr);
746       drb = DDR_B (ddr);
747       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
748       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
749       if (ia == ib)
750         continue;
751
752       bad = component_of (comp_father, n);
753
754       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
755       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
756           && (ia == bad || ib == bad
757               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
758         continue;
759
760       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
761     }
762
763   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
764   bad = component_of (comp_father, n);
765   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
766     {
767       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
768       ca = component_of (comp_father, ia);
769       if (ca == bad)
770         continue;
771
772       comp = comps[ca];
773       if (!comp)
774         {
775           comp = XCNEW (struct component);
776           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
777           comps[ca] = comp;
778         }
779
780       dataref = XCNEW (struct dref_d);
781       dataref->ref = dr;
782       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
783       dataref->offset = double_int_zero;
784       dataref->distance = 0;
785
786       dataref->always_accessed
787               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
788                                 gimple_bb (dataref->stmt));
789       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
790       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
791     }
792
793   for (i = 0; i < n; i++)
794     {
795       comp = comps[i];
796       if (comp)
797         {
798           comp->next = comp_list;
799           comp_list = comp;
800         }
801     }
802   free (comps);
803
804 end:
805   free (comp_father);
806   free (comp_size);
807   return comp_list;
808 }
809
810 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
811    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
812    loop.  */
813
814 static bool
815 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
816 {
817   unsigned i;
818   dref a, first;
819   basic_block ba, bp = loop->header;
820   bool ok, has_write = false;
821
822   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
823     {
824       ba = gimple_bb (a->stmt);
825
826       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
827         return false;
828
829       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
830       bp = ba;
831
832       if (!DR_IS_READ (a->ref))
833         has_write = true;
834     }
835
836   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
837   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
838   gcc_assert (ok);
839   first->offset = double_int_zero;
840
841   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
842     {
843       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
844         return false;
845
846 #ifdef ENABLE_CHECKING
847       {
848         enum ref_step_type a_step;
849         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
850         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
851       }
852 #endif
853     }
854
855   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
856      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
857      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
858      or the previous one.  */
859   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
860     return false;
861
862   return true;
863 }
864
865 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
866    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
867    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
868    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
869
870 static struct component *
871 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
872 {
873   struct component **comp, *act;
874
875   for (comp = &comps; *comp; )
876     {
877       act = *comp;
878       if (suitable_component_p (loop, act))
879         comp = &act->next;
880       else
881         {
882           dref ref;
883           unsigned i;
884
885           *comp = act->next;
886           for (i = 0; VEC_iterate (dref, act->refs, i, ref); i++)
887             free (ref);
888           release_component (act);
889         }
890     }
891
892   return comps;
893 }
894
895 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
896    qsort.  */
897
898 static int
899 order_drefs (const void *a, const void *b)
900 {
901   const dref *const da = (const dref *) a;
902   const dref *const db = (const dref *) b;
903   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
904
905   if (offcmp != 0)
906     return offcmp;
907
908   return (*da)->pos - (*db)->pos;
909 }
910
911 /* Returns root of the CHAIN.  */
912
913 static inline dref
914 get_chain_root (chain_p chain)
915 {
916   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
917 }
918
919 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
920
921 static void
922 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
923 {
924   dref root = get_chain_root (chain);
925   double_int dist;
926
927   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
928   dist = double_int_add (ref->offset, double_int_neg (root->offset));
929   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
930     {
931       free (ref);
932       return;
933     }
934   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
935
936   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
937
938   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
939
940   if (ref->distance >= chain->length)
941     {
942       chain->length = ref->distance;
943       chain->has_max_use_after = false;
944     }
945
946   if (ref->distance == chain->length
947       && ref->pos > root->pos)
948     chain->has_max_use_after = true;
949
950   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
951 }
952
953 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
954
955 static chain_p
956 make_invariant_chain (struct component *comp)
957 {
958   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
959   unsigned i;
960   dref ref;
961
962   chain->type = CT_INVARIANT;
963
964   chain->all_always_accessed = true;
965
966   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, ref); i++)
967     {
968       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
969       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
970     }
971
972   return chain;
973 }
974
975 /* Make a new chain rooted at REF.  */
976
977 static chain_p
978 make_rooted_chain (dref ref)
979 {
980   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
981
982   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
983
984   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
985   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
986
987   ref->distance = 0;
988
989   return chain;
990 }
991
992 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
993
994 static bool
995 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
996 {
997   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
998 }
999
1000 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
1001    is no such name.  */
1002
1003 static tree
1004 name_for_ref (dref ref)
1005 {
1006   tree name;
1007
1008   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1009     {
1010       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
1011         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1012       else
1013         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1014     }
1015   else
1016     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1017
1018   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
1019 }
1020
1021 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
1022    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1023
1024 static bool
1025 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1026                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1027 {
1028   aff_tree diff, base, step;
1029   double_int off;
1030
1031   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1032   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1033     return false;
1034
1035   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1036      invariant inside the loop.  */
1037   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1038
1039   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1040      exactly the same location.  */
1041   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1042     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1043             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1044
1045   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1046      -DISTANCE-th iteration.  */
1047   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1048   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1049   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1050   aff_combination_add (&diff, &base);
1051
1052   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1053                                   &name_expansions);
1054   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1055     return false;
1056
1057   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1058     return false;
1059
1060   return true;
1061 }
1062
1063 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1064    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1065    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1066    is the root of the current chain.  */
1067
1068 static gimple
1069 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1070 {
1071   tree name, init, init_ref;
1072   gimple phi = NULL, init_stmt;
1073   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1074   struct data_reference init_dr;
1075   gimple_stmt_iterator psi;
1076
1077   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1078     {
1079       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1080         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1081       else
1082         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1083     }
1084   else
1085     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1086   if (!name)
1087     return NULL;
1088
1089   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1090     {
1091       phi = gsi_stmt (psi);
1092       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1093         break;
1094     }
1095
1096   if (gsi_end_p (psi))
1097     return NULL;
1098
1099   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1100   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1101     return NULL;
1102   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1103   if (gimple_code (init_stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1104     return NULL;
1105   gcc_assert (gimple_assign_lhs (init_stmt) == init);
1106
1107   init_ref = gimple_assign_rhs1 (init_stmt);
1108   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1109       && !DECL_P (init_ref))
1110     return NULL;
1111
1112   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1113      loop enclosing PHI).  */
1114   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1115   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1116   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1117   if (!dr_analyze_innermost (&init_dr))
1118     return NULL;
1119
1120   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1121     return NULL;
1122
1123   return phi;
1124 }
1125
1126 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1127
1128 static void
1129 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, gimple phi)
1130 {
1131   dref nw = XCNEW (struct dref_d), aref;
1132   unsigned i;
1133
1134   nw->stmt = phi;
1135   nw->distance = ref->distance + 1;
1136   nw->always_accessed = 1;
1137
1138   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, aref); i++)
1139     if (aref->distance >= nw->distance)
1140       break;
1141   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1142
1143   if (nw->distance > chain->length)
1144     {
1145       chain->length = nw->distance;
1146       chain->has_max_use_after = false;
1147     }
1148 }
1149
1150 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1151    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1152    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1153    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1154
1155 static void
1156 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1157 {
1158   unsigned i;
1159   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1160   gimple phi;
1161
1162   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
1163     {
1164       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1165       if (!phi)
1166         continue;
1167
1168       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1169       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1170     }
1171 }
1172
1173 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1174    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1175    loop.  */
1176
1177 static void
1178 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1179                       struct component *comp,
1180                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1181 {
1182   unsigned i;
1183   dref a;
1184   chain_p chain = NULL;
1185   double_int last_ofs = double_int_zero;
1186
1187   /* Invariants are handled specially.  */
1188   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1189     {
1190       chain = make_invariant_chain (comp);
1191       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1192       return;
1193     }
1194
1195   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1196          sizeof (dref), order_drefs);
1197
1198   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1199     {
1200       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref)
1201           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1202                               double_int_add (a->offset,
1203                                               double_int_neg (last_ofs))) <= 0)
1204         {
1205           if (nontrivial_chain_p (chain))
1206             {
1207               add_looparound_copies (loop, chain);
1208               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1209             }
1210           else
1211             release_chain (chain);
1212           chain = make_rooted_chain (a);
1213           last_ofs = a->offset;
1214           continue;
1215         }
1216
1217       add_ref_to_chain (chain, a);
1218     }
1219
1220   if (nontrivial_chain_p (chain))
1221     {
1222       add_looparound_copies (loop, chain);
1223       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1224     }
1225   else
1226     release_chain (chain);
1227 }
1228
1229 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1230    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1231
1232 static void
1233 determine_roots (struct loop *loop,
1234                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1235 {
1236   struct component *comp;
1237
1238   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1239     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1240 }
1241
1242 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1243    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1244    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1245    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1246
1247 static void
1248 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1249 {
1250   tree val;
1251   gimple new_stmt;
1252   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1253
1254   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1255     {
1256       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1257
1258       val = PHI_RESULT (stmt);
1259       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1260       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1261       remove_phi_node (&psi, false);
1262
1263       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1264       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1265       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1266       return;
1267     }
1268
1269   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1270      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1271   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1272
1273   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1274
1275   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1276   if (!set)
1277     {
1278       gcc_assert (!in_lhs);
1279       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1280       stmt = gsi_stmt (bsi);
1281       update_stmt (stmt);
1282       return;
1283     }
1284
1285   if (in_lhs)
1286     {
1287       /* We have statement
1288
1289          OLD = VAL
1290
1291          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1292          this to
1293
1294          OLD = VAL
1295          NEW = VAL
1296
1297          Otherwise, we are replacing a combination chain,
1298          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1299          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1300
1301          OLD = VAL
1302          NEW = OLD
1303
1304          */
1305
1306       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1307       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1308         {
1309           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1310           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1311         }
1312     }
1313   else
1314     {
1315       /* VAL = OLD
1316
1317          is transformed to
1318
1319          VAL = OLD
1320          NEW = VAL  */
1321
1322       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1323     }
1324
1325   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1326   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1327 }
1328
1329 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1330    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1331    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1332    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1333    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1334
1335 static tree
1336 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1337 {
1338   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1339   affine_iv iv;
1340   bool ok;
1341
1342   if (handled_component_p (ref))
1343     {
1344       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1345       if (!op0)
1346         return NULL_TREE;
1347     }
1348   else if (!INDIRECT_REF_P (ref)
1349            && TREE_CODE (ref) != MEM_REF)
1350     return unshare_expr (ref);
1351
1352   if (INDIRECT_REF_P (ref)
1353       || TREE_CODE (ref) == MEM_REF)
1354     {
1355       /* Take care for MEM_REF and MISALIGNED_INDIRECT_REF at
1356          the same time.  */
1357       ret = unshare_expr (ref);
1358       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1359       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1360     }
1361   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1362     {
1363       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1364       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1365           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1366         return NULL_TREE;
1367
1368       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1369                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1370                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1371     }
1372   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1373     {
1374       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1375       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1376           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1377         return NULL_TREE;
1378       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1379           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1380         return NULL_TREE;
1381
1382       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1383                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1384                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1385       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1386       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1387     }
1388   else
1389     return NULL_TREE;
1390
1391   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1392   if (!ok)
1393     return NULL_TREE;
1394   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1395   if (integer_zerop (iv.step))
1396     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1397   else
1398     {
1399       type = TREE_TYPE (iv.base);
1400       if (POINTER_TYPE_P (type))
1401         {
1402           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1403                              size_int (iter));
1404           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1405         }
1406       else
1407         {
1408           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1409                              build_int_cst_type (type, iter));
1410           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1411         }
1412       *idx_p = unshare_expr (val);
1413     }
1414
1415   return ret;
1416 }
1417
1418 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1419    of CHAIN.  */
1420
1421 static tree
1422 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1423 {
1424   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1425     {
1426       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1427       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1428
1429       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1430     }
1431   else
1432     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1433 }
1434
1435 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1436
1437 void
1438 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1439 {
1440   tree var;
1441
1442   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1443     {
1444       var = PHI_RESULT (stmt);
1445       if (is_gimple_reg (var))
1446         return;
1447
1448       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1449         var = SSA_NAME_VAR (var);
1450       mark_sym_for_renaming (var);
1451       return;
1452     }
1453
1454   update_stmt (stmt);
1455   if (gimple_vuse (stmt))
1456     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1457 }
1458
1459 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1460    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1461
1462 static tree
1463 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1464 {
1465   tree type = TREE_TYPE (ref);
1466   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1467      commoning.  */
1468   tree var = create_tmp_reg (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1469
1470   add_referenced_var (var);
1471   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1472   return var;
1473 }
1474
1475 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1476    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1477    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1478
1479 static void
1480 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1481 {
1482   unsigned i;
1483   unsigned n = chain->length;
1484   dref root = get_chain_root (chain);
1485   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1486   tree ref, init, var, next;
1487   gimple phi;
1488   gimple_seq stmts;
1489   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1490
1491   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1492      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1493   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1494
1495   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1496
1497   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1498     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1499   else
1500     ref = DR_REF (root->ref);
1501
1502   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1503     {
1504       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1505       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1506     }
1507   if (reuse_first)
1508     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1509
1510   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1511     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1512
1513   for (i = 0; i < n; i++)
1514     {
1515       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1516       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1517       init = get_init_expr (chain, i);
1518
1519       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1520       if (stmts)
1521         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1522
1523       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1524       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1525       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1526       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1527     }
1528 }
1529
1530 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1531    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1532    in TMP_VARS.  */
1533
1534 static void
1535 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1536 {
1537   dref root = get_chain_root (chain);
1538   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1539                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1540
1541   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1542   replace_ref_with (root->stmt,
1543                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1544                     true, in_lhs);
1545 }
1546
1547 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1548    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1549    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1550    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1551    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1552    initializer.  */
1553
1554 static void
1555 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1556                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1557                          bitmap tmp_vars)
1558 {
1559   unsigned i;
1560   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1561   gimple_seq stmts;
1562   gimple phi;
1563   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1564
1565   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1566      trap.  */
1567   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1568
1569   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1570   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1571   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1572   if (written)
1573     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1574
1575   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1576     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1577
1578   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1579
1580   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1581   if (stmts)
1582     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1583
1584   if (written)
1585     {
1586       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1587       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1588       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1589       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1590       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1591     }
1592   else
1593     {
1594       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1595       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1596       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1597     }
1598 }
1599
1600
1601 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1602    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1603
1604 static void
1605 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1606 {
1607   VEC (tree, heap) *vars;
1608   dref a;
1609   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1610   tree var;
1611
1612   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1613   gcc_assert (!chain->combined);
1614   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1615     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1616       n_writes++;
1617
1618   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1619   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1620     return;
1621
1622   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1623                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1624
1625   ridx = 0;
1626   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1627     {
1628       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1629       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1630
1631       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1632         {
1633           n_writes--;
1634           if (n_writes)
1635             {
1636               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1637               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1638               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1639             }
1640           else
1641             ridx = 1;
1642         }
1643
1644       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1645                         !is_read, !is_read);
1646     }
1647
1648   VEC_free (tree, heap, vars);
1649 }
1650
1651 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1652    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1653    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1654
1655 static gimple
1656 single_nonlooparound_use (tree name)
1657 {
1658   use_operand_p use;
1659   imm_use_iterator it;
1660   gimple stmt, ret = NULL;
1661
1662   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1663     {
1664       stmt = USE_STMT (use);
1665
1666       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1667         {
1668           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1669              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1670           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1671                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1672             continue;
1673
1674           return NULL;
1675         }
1676       else if (ret != NULL)
1677         return NULL;
1678       else
1679         ret = stmt;
1680     }
1681
1682   return ret;
1683 }
1684
1685 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1686    used.  */
1687
1688 static void
1689 remove_stmt (gimple stmt)
1690 {
1691   tree name;
1692   gimple next;
1693   gimple_stmt_iterator psi;
1694
1695   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1696     {
1697       name = PHI_RESULT (stmt);
1698       next = single_nonlooparound_use (name);
1699       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1700       remove_phi_node (&psi, true);
1701
1702       if (!next
1703           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1704           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1705         return;
1706
1707       stmt = next;
1708     }
1709
1710   while (1)
1711     {
1712       gimple_stmt_iterator bsi;
1713
1714       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1715
1716       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1717       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1718
1719       next = single_nonlooparound_use (name);
1720
1721       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1722       gsi_remove (&bsi, true);
1723       release_defs (stmt);
1724
1725       if (!next
1726           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1727           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1728         return;
1729
1730       stmt = next;
1731     }
1732 }
1733
1734 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1735    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1736
1737 static void
1738 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1739                              bitmap tmp_vars)
1740 {
1741   unsigned i;
1742   dref a, root;
1743   tree var;
1744
1745   if (chain->combined)
1746     {
1747       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1748          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1749       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1750         remove_stmt (a->stmt);
1751     }
1752   else
1753     {
1754       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1755          and replace the uses of the original references by these
1756          variables.  */
1757       root = get_chain_root (chain);
1758       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1759
1760       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1761       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1762         {
1763           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1764           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1765           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1766         }
1767     }
1768 }
1769
1770 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1771    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1772    optimized.  */
1773
1774 static unsigned
1775 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1776 {
1777   chain_p chain;
1778   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1779   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1780
1781   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1782     {
1783       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1784         continue;
1785
1786       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1787          temporary variables that we create for it.  */
1788       af = chain->length;
1789       if (chain->has_max_use_after)
1790         af++;
1791
1792       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1793       if (nfactor <= max)
1794         factor = nfactor;
1795     }
1796
1797   return factor;
1798 }
1799
1800 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1801    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1802
1803 static void
1804 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1805                         bitmap tmp_vars)
1806 {
1807   chain_p chain;
1808   unsigned i;
1809
1810   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1811     {
1812       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1813         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1814       else
1815         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1816     }
1817
1818   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1819 }
1820
1821 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1822    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1823
1824 static void
1825 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1826 {
1827   chain_p chain;
1828   dref a;
1829   unsigned i, j;
1830
1831   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1832     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1833       {
1834         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1835           {
1836             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1837             a->stmt = NULL;
1838           }
1839       }
1840 }
1841
1842 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1843    NULL, use it to set the stmt field.  */
1844
1845 static void
1846 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1847 {
1848   chain_p chain;
1849   dref a;
1850   unsigned i, j;
1851
1852   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1853     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1854       if (a->stmt == NULL)
1855         {
1856           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1857           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1858           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1859         }
1860 }
1861
1862 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1863    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1864
1865 struct epcc_data
1866 {
1867   VEC (chain_p, heap) *chains;
1868   bitmap tmp_vars;
1869 };
1870
1871 static void
1872 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1873 {
1874   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1875
1876   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1877      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1878      tree_predictive_commoning_loop).  */
1879   replace_names_by_phis (dta->chains);
1880   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1881 }
1882
1883 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1884    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1885    the header of the LOOP.  */
1886
1887 static void
1888 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1889 {
1890   gimple stmt, phi;
1891   imm_use_iterator iter;
1892
1893   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1894
1895   while (1)
1896     {
1897       phi = NULL;
1898       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1899         {
1900           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1901               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1902             {
1903               phi = stmt;
1904               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1905             }
1906         }
1907       if (!phi)
1908         return;
1909
1910       name = PHI_RESULT (phi);
1911       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1912     }
1913 }
1914
1915 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1916    register copies arising from phi nodes by changing the base
1917    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1918    for those we want to perform this.  */
1919
1920 static void
1921 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1922 {
1923   edge e;
1924   gimple phi, stmt;
1925   tree name, use, var;
1926   gimple_stmt_iterator psi;
1927
1928   e = loop_latch_edge (loop);
1929   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1930     {
1931       phi = gsi_stmt (psi);
1932       name = PHI_RESULT (phi);
1933       var = SSA_NAME_VAR (name);
1934       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1935         continue;
1936       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1937       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1938
1939       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1940       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1941       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1942              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1943                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1944                 statement (in that case, some register copies will be present
1945                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1946                 created looparound phi nodes).  */
1947              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1948         {
1949           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1950           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1951           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1952         }
1953
1954       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1955     }
1956 }
1957
1958 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1959
1960 static bool
1961 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1962 {
1963   return (!chain->combined
1964           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1965 }
1966
1967 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1968    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1969    statement.  */
1970
1971 static gimple
1972 find_use_stmt (tree *name)
1973 {
1974   gimple stmt;
1975   tree rhs, lhs;
1976
1977   /* Skip over assignments.  */
1978   while (1)
1979     {
1980       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1981       if (!stmt)
1982         return NULL;
1983
1984       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1985         return NULL;
1986
1987       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1988       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1989         return NULL;
1990
1991       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1992         {
1993           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1994           if (rhs != *name)
1995             return NULL;
1996
1997           *name = lhs;
1998         }
1999       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
2000                == GIMPLE_BINARY_RHS)
2001         return stmt;
2002       else
2003         return NULL;
2004     }
2005 }
2006
2007 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2008
2009 static bool
2010 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2011 {
2012   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2013       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2014     return false;
2015
2016   return (commutative_tree_code (code)
2017           && associative_tree_code (code));
2018 }
2019
2020 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2021    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2022    is stored in DISTANCE.  */
2023
2024 static gimple
2025 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2026 {
2027   tree lhs;
2028   gimple next;
2029   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2030   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2031   unsigned dist = 0;
2032
2033   if (!may_reassociate_p (type, code))
2034     return NULL;
2035
2036   while (1)
2037     {
2038       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2039       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2040
2041       next = find_use_stmt (&lhs);
2042       if (!next
2043           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2044         break;
2045
2046       stmt = next;
2047       dist++;
2048     }
2049
2050   if (distance)
2051     *distance = dist;
2052   return stmt;
2053 }
2054
2055 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2056    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2057    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2058    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2059    NAME2.  */
2060
2061 static gimple
2062 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2063 {
2064   gimple stmt1, stmt2;
2065
2066   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2067   if (!stmt1)
2068     return NULL;
2069
2070   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2071   if (!stmt2)
2072     return NULL;
2073
2074   if (stmt1 == stmt2)
2075     return stmt1;
2076
2077   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2078   if (!stmt1)
2079     return NULL;
2080   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2081   if (!stmt2)
2082     return NULL;
2083
2084   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2085 }
2086
2087 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2088    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2089    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2090
2091 static bool
2092 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2093                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2094 {
2095   enum tree_code acode;
2096   bool aswap;
2097   tree atype;
2098   tree name1, name2;
2099   gimple stmt;
2100
2101   name1 = name_for_ref (r1);
2102   name2 = name_for_ref (r2);
2103   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2104
2105   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2106
2107   if (!stmt)
2108     return false;
2109
2110   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2111   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2112            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2113   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2114
2115   if (*code == ERROR_MARK)
2116     {
2117       *code = acode;
2118       *swap = aswap;
2119       *rslt_type = atype;
2120       return true;
2121     }
2122
2123   return (*code == acode
2124           && *swap == aswap
2125           && *rslt_type == atype);
2126 }
2127
2128 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2129    an assignment of the remaining operand.  */
2130
2131 static void
2132 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2133 {
2134   tree other_op;
2135   gimple_stmt_iterator si;
2136
2137   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2138
2139   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2140     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2141   else
2142     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2143
2144   si = gsi_for_stmt (stmt);
2145   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2146
2147   /* We should not have reallocated STMT.  */
2148   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2149
2150   update_stmt (stmt);
2151 }
2152
2153 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2154    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2155
2156 static gimple
2157 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2158 {
2159   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2160   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2161   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2162   unsigned dist1, dist2;
2163   enum tree_code code;
2164   tree type = TREE_TYPE (name1);
2165   gimple_stmt_iterator bsi;
2166
2167   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2168   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2169   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2170   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2171   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2172
2173   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2174               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2175
2176   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2177      are used.  */
2178   r1 = name1;
2179   s1 = stmt1;
2180   r2 = name2;
2181   s2 = stmt2;
2182
2183   while (dist1 > dist2)
2184     {
2185       s1 = find_use_stmt (&r1);
2186       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2187       dist1--;
2188     }
2189   while (dist2 > dist1)
2190     {
2191       s2 = find_use_stmt (&r2);
2192       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2193       dist2--;
2194     }
2195
2196   while (s1 != s2)
2197     {
2198       s1 = find_use_stmt (&r1);
2199       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2200       s2 = find_use_stmt (&r2);
2201       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2202     }
2203
2204   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2205      currently.  */
2206   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2207   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2208
2209   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2210      combine it with the rhs of S1.  */
2211   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2212   add_referenced_var (var);
2213   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2214   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2215
2216   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2217   add_referenced_var (var);
2218   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2219
2220   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2221      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2222      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2223   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2224                                            tmp_name,
2225                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2226                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2227
2228   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2229   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2230   s1 = gsi_stmt (bsi);
2231   update_stmt (s1);
2232
2233   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2234   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2235
2236   return new_stmt;
2237 }
2238
2239 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2240    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2241    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2242    the expression so that they are used in the same statement.  */
2243
2244 static gimple
2245 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2246 {
2247   gimple stmt1, stmt2;
2248   tree name1 = name_for_ref (r1);
2249   tree name2 = name_for_ref (r2);
2250
2251   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2252   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2253   if (stmt1 == stmt2)
2254     return stmt1;
2255
2256   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2257 }
2258
2259 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2260    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2261
2262 static chain_p
2263 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2264 {
2265   dref r1, r2, nw;
2266   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2267   bool swap = false;
2268   chain_p new_chain;
2269   unsigned i;
2270   gimple root_stmt;
2271   tree rslt_type = NULL_TREE;
2272
2273   if (ch1 == ch2)
2274     return NULL;
2275   if (ch1->length != ch2->length)
2276     return NULL;
2277
2278   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2279     return NULL;
2280
2281   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2282                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2283     {
2284       if (r1->distance != r2->distance)
2285         return NULL;
2286
2287       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2288         return NULL;
2289     }
2290
2291   if (swap)
2292     {
2293       chain_p tmp = ch1;
2294       ch1 = ch2;
2295       ch2 = tmp;
2296     }
2297
2298   new_chain = XCNEW (struct chain);
2299   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2300   new_chain->op = op;
2301   new_chain->ch1 = ch1;
2302   new_chain->ch2 = ch2;
2303   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2304   new_chain->length = ch1->length;
2305
2306   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2307                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2308     {
2309       nw = XCNEW (struct dref_d);
2310       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2311       nw->distance = r1->distance;
2312
2313       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2314     }
2315
2316   new_chain->has_max_use_after = false;
2317   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2318   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2319     {
2320       if (nw->distance == new_chain->length
2321           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2322         {
2323           new_chain->has_max_use_after = true;
2324           break;
2325         }
2326     }
2327
2328   ch1->combined = true;
2329   ch2->combined = true;
2330   return new_chain;
2331 }
2332
2333 /* Try to combine the CHAINS.  */
2334
2335 static void
2336 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2337 {
2338   unsigned i, j;
2339   chain_p ch1, ch2, cch;
2340   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2341
2342   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
2343     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2344       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2345
2346   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2347     {
2348       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2349       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2350         continue;
2351
2352       for (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
2353         {
2354           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2355             continue;
2356
2357           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2358           if (cch)
2359             {
2360               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2361               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2362               break;
2363             }
2364         }
2365     }
2366 }
2367
2368 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2369    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2370
2371 static bool
2372 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2373 {
2374   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2375   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2376   tree init;
2377   gimple_seq stmts;
2378   dref laref;
2379   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2380
2381   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2382      trap.  */
2383   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2384   for (i = 0; i < n; i++)
2385     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2386
2387   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2388      instead of creating our own.  */
2389   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
2390     {
2391       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2392         continue;
2393
2394       gcc_assert (laref->distance > 0);
2395       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2396                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2397     }
2398
2399   for (i = 0; i < n; i++)
2400     {
2401       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2402         continue;
2403
2404       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2405       if (!init)
2406         return false;
2407
2408       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2409         return false;
2410
2411       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2412       if (stmts)
2413         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2414
2415       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2416     }
2417
2418   return true;
2419 }
2420
2421 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2422    be used because the initializers might trap.  */
2423
2424 static void
2425 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2426 {
2427   chain_p chain;
2428   unsigned i;
2429
2430   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2431     {
2432       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2433       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2434         i++;
2435       else
2436         {
2437           release_chain (chain);
2438           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2439         }
2440     }
2441 }
2442
2443 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2444    unrolled.  */
2445
2446 static bool
2447 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2448 {
2449   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2450   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2451   struct component *components;
2452   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2453   unsigned unroll_factor;
2454   struct tree_niter_desc desc;
2455   bool unroll = false;
2456   edge exit;
2457   bitmap tmp_vars;
2458
2459   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2460     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2461
2462   /* Find the data references and split them into components according to their
2463      dependence relations.  */
2464   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2465   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2466   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2467   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2468     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2469
2470   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2471   free_dependence_relations (dependences);
2472   if (!components)
2473     {
2474       free_data_refs (datarefs);
2475       return false;
2476     }
2477
2478   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2479     {
2480       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2481       dump_components (dump_file, components);
2482     }
2483
2484   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2485   components = filter_suitable_components (loop, components);
2486
2487   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2488   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2489   determine_roots (loop, components, &chains);
2490   release_components (components);
2491
2492   if (!chains)
2493     {
2494       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2495         fprintf (dump_file,
2496                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2497       goto end;
2498     }
2499   prepare_initializers (loop, chains);
2500
2501   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2502   try_combine_chains (&chains);
2503
2504   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2505     {
2506       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2507       dump_chains (dump_file, chains);
2508     }
2509
2510   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2511      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2512   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2513   scev_reset ();
2514   unroll = (unroll_factor > 1
2515             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2516   exit = single_dom_exit (loop);
2517
2518   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2519      loop.  */
2520   if (unroll)
2521     {
2522       struct epcc_data dta;
2523
2524       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2525         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2526
2527       dta.chains = chains;
2528       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2529
2530       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2531
2532       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2533          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2534          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2535          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2536          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2537          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2538       replace_phis_by_defined_names (chains);
2539
2540       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2541                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2542       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2543     }
2544   else
2545     {
2546       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2547         fprintf (dump_file,
2548                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2549       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2550     }
2551
2552 end: ;
2553   release_chains (chains);
2554   free_data_refs (datarefs);
2555   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2556   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2557
2558   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2559
2560   return unroll;
2561 }
2562
2563 /* Runs predictive commoning.  */
2564
2565 unsigned
2566 tree_predictive_commoning (void)
2567 {
2568   bool unrolled = false;
2569   struct loop *loop;
2570   loop_iterator li;
2571   unsigned ret = 0;
2572
2573   initialize_original_copy_tables ();
2574   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2575     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2576       {
2577         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2578       }
2579
2580   if (unrolled)
2581     {
2582       scev_reset ();
2583       ret = TODO_cleanup_cfg;
2584     }
2585   free_original_copy_tables ();
2586
2587   return ret;
2588 }