OSDN Git Service

ac2314778a809b686bdcb923e7e5046724905699
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
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_EACH_VEC_ELT (tree, chain->vars, i, var)
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_EACH_VEC_ELT (tree, chain->inits, i, var)
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_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, a)
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_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
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_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
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_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, ref)
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_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
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       || TREE_THIS_VOLATILE (ref)
602       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref))
603       || tree_could_throw_p (ref))
604     return false;
605
606   if (integer_zerop (step))
607     *ref_step = RS_INVARIANT;
608   else if (integer_nonzerop (step))
609     *ref_step = RS_NONZERO;
610   else
611     *ref_step = RS_ANY;
612
613   return true;
614 }
615
616 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
617
618 static void
619 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
620 {
621   aff_tree delta;
622
623   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
624                                   &name_expansions);
625   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
626   aff_combination_add (offset, &delta);
627 }
628
629 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
630    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
631    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
632    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
633    satisfy suitable_reference_p.  */
634
635 static bool
636 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
637                   double_int *off)
638 {
639   aff_tree diff, baseb, step;
640   tree typea, typeb;
641
642   /* Check that both the references access the location in the same type.  */
643   typea = TREE_TYPE (DR_REF (a));
644   typeb = TREE_TYPE (DR_REF (b));
645   if (!useless_type_conversion_p (typeb, typea))
646     return false;
647
648   /* Check whether the base address and the step of both references is the
649      same.  */
650   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
651       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
652     return false;
653
654   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
655     {
656       /* If the references have loop invariant address, check that they access
657          exactly the same location.  */
658       *off = double_int_zero;
659       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
660               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
661     }
662
663   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
664      is a multiple of step.  */
665   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
666   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
667   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
668   aff_combination_add (&diff, &baseb);
669
670   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
671                                   &step, &name_expansions);
672   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
673 }
674
675 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
676    it is executed whenever the loop is entered.  */
677
678 static basic_block
679 last_always_executed_block (struct loop *loop)
680 {
681   unsigned i;
682   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
683   edge ex;
684   basic_block last = loop->latch;
685
686   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
687     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
688   VEC_free (edge, heap, exits);
689
690   return last;
691 }
692
693 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
694
695 static struct component *
696 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
697                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
698                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
699 {
700   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
701   unsigned ca, ia, ib, bad;
702   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
703   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
704   struct component **comps;
705   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
706   struct data_dependence_relation *ddr;
707   struct component *comp_list = NULL, *comp;
708   dref dataref;
709   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
710
711   FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
712     {
713       if (!DR_REF (dr))
714         {
715           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
716              just fail.  */
717           goto end;
718         }
719       dr->aux = (void *) (size_t) i;
720       comp_father[i] = i;
721       comp_size[i] = 1;
722     }
723
724   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
725   comp_father[n] = n;
726   comp_size[n] = 1;
727
728   FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
729     {
730       enum ref_step_type dummy;
731
732       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
733         {
734           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
735           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
736         }
737     }
738
739   FOR_EACH_VEC_ELT (ddr_p, depends, i, ddr)
740     {
741       double_int dummy_off;
742
743       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
744         continue;
745
746       dra = DDR_A (ddr);
747       drb = DDR_B (ddr);
748       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
749       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
750       if (ia == ib)
751         continue;
752
753       bad = component_of (comp_father, n);
754
755       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
756       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
757           && (ia == bad || ib == bad
758               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
759         continue;
760
761       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
762     }
763
764   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
765   bad = component_of (comp_father, n);
766   FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
767     {
768       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
769       ca = component_of (comp_father, ia);
770       if (ca == bad)
771         continue;
772
773       comp = comps[ca];
774       if (!comp)
775         {
776           comp = XCNEW (struct component);
777           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
778           comps[ca] = comp;
779         }
780
781       dataref = XCNEW (struct dref_d);
782       dataref->ref = dr;
783       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
784       dataref->offset = double_int_zero;
785       dataref->distance = 0;
786
787       dataref->always_accessed
788               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
789                                 gimple_bb (dataref->stmt));
790       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
791       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
792     }
793
794   for (i = 0; i < n; i++)
795     {
796       comp = comps[i];
797       if (comp)
798         {
799           comp->next = comp_list;
800           comp_list = comp;
801         }
802     }
803   free (comps);
804
805 end:
806   free (comp_father);
807   free (comp_size);
808   return comp_list;
809 }
810
811 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
812    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
813    loop.  */
814
815 static bool
816 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
817 {
818   unsigned i;
819   dref a, first;
820   basic_block ba, bp = loop->header;
821   bool ok, has_write = false;
822
823   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
824     {
825       ba = gimple_bb (a->stmt);
826
827       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
828         return false;
829
830       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
831       bp = ba;
832
833       if (DR_IS_WRITE (a->ref))
834         has_write = true;
835     }
836
837   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
838   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
839   gcc_assert (ok);
840   first->offset = double_int_zero;
841
842   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
843     {
844       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
845         return false;
846
847 #ifdef ENABLE_CHECKING
848       {
849         enum ref_step_type a_step;
850         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
851         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
852       }
853 #endif
854     }
855
856   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
857      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
858      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
859      or the previous one.  */
860   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
861     return false;
862
863   return true;
864 }
865
866 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
867    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
868    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
869    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
870
871 static struct component *
872 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
873 {
874   struct component **comp, *act;
875
876   for (comp = &comps; *comp; )
877     {
878       act = *comp;
879       if (suitable_component_p (loop, act))
880         comp = &act->next;
881       else
882         {
883           dref ref;
884           unsigned i;
885
886           *comp = act->next;
887           FOR_EACH_VEC_ELT (dref, act->refs, i, ref)
888             free (ref);
889           release_component (act);
890         }
891     }
892
893   return comps;
894 }
895
896 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
897    qsort.  */
898
899 static int
900 order_drefs (const void *a, const void *b)
901 {
902   const dref *const da = (const dref *) a;
903   const dref *const db = (const dref *) b;
904   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
905
906   if (offcmp != 0)
907     return offcmp;
908
909   return (*da)->pos - (*db)->pos;
910 }
911
912 /* Returns root of the CHAIN.  */
913
914 static inline dref
915 get_chain_root (chain_p chain)
916 {
917   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
918 }
919
920 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
921
922 static void
923 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
924 {
925   dref root = get_chain_root (chain);
926   double_int dist;
927
928   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
929   dist = double_int_sub (ref->offset, root->offset);
930   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
931     {
932       free (ref);
933       return;
934     }
935   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
936
937   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
938
939   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
940
941   if (ref->distance >= chain->length)
942     {
943       chain->length = ref->distance;
944       chain->has_max_use_after = false;
945     }
946
947   if (ref->distance == chain->length
948       && ref->pos > root->pos)
949     chain->has_max_use_after = true;
950
951   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
952 }
953
954 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
955
956 static chain_p
957 make_invariant_chain (struct component *comp)
958 {
959   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
960   unsigned i;
961   dref ref;
962
963   chain->type = CT_INVARIANT;
964
965   chain->all_always_accessed = true;
966
967   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, ref)
968     {
969       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
970       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
971     }
972
973   return chain;
974 }
975
976 /* Make a new chain rooted at REF.  */
977
978 static chain_p
979 make_rooted_chain (dref ref)
980 {
981   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
982
983   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
984
985   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
986   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
987
988   ref->distance = 0;
989
990   return chain;
991 }
992
993 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
994
995 static bool
996 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
997 {
998   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
999 }
1000
1001 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
1002    is no such name.  */
1003
1004 static tree
1005 name_for_ref (dref ref)
1006 {
1007   tree name;
1008
1009   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1010     {
1011       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
1012         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1013       else
1014         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1015     }
1016   else
1017     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1018
1019   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
1020 }
1021
1022 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
1023    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1024
1025 static bool
1026 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1027                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1028 {
1029   aff_tree diff, base, step;
1030   double_int off;
1031
1032   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1033   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1034     return false;
1035
1036   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1037      invariant inside the loop.  */
1038   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1039
1040   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1041      exactly the same location.  */
1042   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1043     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1044             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1045
1046   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1047      -DISTANCE-th iteration.  */
1048   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1049   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1050   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1051   aff_combination_add (&diff, &base);
1052
1053   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1054                                   &name_expansions);
1055   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1056     return false;
1057
1058   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1059     return false;
1060
1061   return true;
1062 }
1063
1064 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1065    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1066    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1067    is the root of the current chain.  */
1068
1069 static gimple
1070 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1071 {
1072   tree name, init, init_ref;
1073   gimple phi = NULL, init_stmt;
1074   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1075   struct data_reference init_dr;
1076   gimple_stmt_iterator psi;
1077
1078   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1079     {
1080       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1081         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1082       else
1083         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1084     }
1085   else
1086     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1087   if (!name)
1088     return NULL;
1089
1090   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1091     {
1092       phi = gsi_stmt (psi);
1093       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1094         break;
1095     }
1096
1097   if (gsi_end_p (psi))
1098     return NULL;
1099
1100   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1101   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1102     return NULL;
1103   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1104   if (gimple_code (init_stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1105     return NULL;
1106   gcc_assert (gimple_assign_lhs (init_stmt) == init);
1107
1108   init_ref = gimple_assign_rhs1 (init_stmt);
1109   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1110       && !DECL_P (init_ref))
1111     return NULL;
1112
1113   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1114      loop enclosing PHI).  */
1115   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1116   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1117   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1118   if (!dr_analyze_innermost (&init_dr))
1119     return NULL;
1120
1121   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1122     return NULL;
1123
1124   return phi;
1125 }
1126
1127 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1128
1129 static void
1130 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, gimple phi)
1131 {
1132   dref nw = XCNEW (struct dref_d), aref;
1133   unsigned i;
1134
1135   nw->stmt = phi;
1136   nw->distance = ref->distance + 1;
1137   nw->always_accessed = 1;
1138
1139   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, aref)
1140     if (aref->distance >= nw->distance)
1141       break;
1142   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1143
1144   if (nw->distance > chain->length)
1145     {
1146       chain->length = nw->distance;
1147       chain->has_max_use_after = false;
1148     }
1149 }
1150
1151 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1152    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1153    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1154    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1155
1156 static void
1157 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1158 {
1159   unsigned i;
1160   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1161   gimple phi;
1162
1163   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, ref)
1164     {
1165       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1166       if (!phi)
1167         continue;
1168
1169       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1170       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1171     }
1172 }
1173
1174 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1175    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1176    loop.  */
1177
1178 static void
1179 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1180                       struct component *comp,
1181                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1182 {
1183   unsigned i;
1184   dref a;
1185   chain_p chain = NULL;
1186   double_int last_ofs = double_int_zero;
1187
1188   /* Invariants are handled specially.  */
1189   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1190     {
1191       chain = make_invariant_chain (comp);
1192       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1193       return;
1194     }
1195
1196   VEC_qsort (dref, comp->refs, order_drefs);
1197
1198   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
1199     {
1200       if (!chain || DR_IS_WRITE (a->ref)
1201           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1202                               double_int_sub (a->offset, last_ofs)) <= 0)
1203         {
1204           if (nontrivial_chain_p (chain))
1205             {
1206               add_looparound_copies (loop, chain);
1207               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1208             }
1209           else
1210             release_chain (chain);
1211           chain = make_rooted_chain (a);
1212           last_ofs = a->offset;
1213           continue;
1214         }
1215
1216       add_ref_to_chain (chain, a);
1217     }
1218
1219   if (nontrivial_chain_p (chain))
1220     {
1221       add_looparound_copies (loop, chain);
1222       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1223     }
1224   else
1225     release_chain (chain);
1226 }
1227
1228 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1229    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1230
1231 static void
1232 determine_roots (struct loop *loop,
1233                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1234 {
1235   struct component *comp;
1236
1237   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1238     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1239 }
1240
1241 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1242    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1243    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1244    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1245
1246 static void
1247 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1248 {
1249   tree val;
1250   gimple new_stmt;
1251   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1252
1253   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1254     {
1255       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1256
1257       val = PHI_RESULT (stmt);
1258       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1259       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1260       remove_phi_node (&psi, false);
1261
1262       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1263       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1264       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1265       return;
1266     }
1267
1268   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1269      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1270   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1271
1272   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1273
1274   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1275   if (!set)
1276     {
1277       gcc_assert (!in_lhs);
1278       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1279       stmt = gsi_stmt (bsi);
1280       update_stmt (stmt);
1281       return;
1282     }
1283
1284   if (in_lhs)
1285     {
1286       /* We have statement
1287
1288          OLD = VAL
1289
1290          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1291          this to
1292
1293          OLD = VAL
1294          NEW = VAL
1295
1296          Otherwise, we are replacing a combination chain,
1297          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1298          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1299
1300          OLD = VAL
1301          NEW = OLD
1302
1303          */
1304
1305       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1306       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1307         {
1308           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1309           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1310         }
1311     }
1312   else
1313     {
1314       /* VAL = OLD
1315
1316          is transformed to
1317
1318          VAL = OLD
1319          NEW = VAL  */
1320
1321       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1322     }
1323
1324   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1325   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1326 }
1327
1328 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1329    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1330    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1331    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1332    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1333
1334 static tree
1335 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1336 {
1337   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1338   affine_iv iv;
1339   bool ok;
1340
1341   if (handled_component_p (ref))
1342     {
1343       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1344       if (!op0)
1345         return NULL_TREE;
1346     }
1347   else if (!INDIRECT_REF_P (ref)
1348            && TREE_CODE (ref) != MEM_REF)
1349     return unshare_expr (ref);
1350
1351   if (TREE_CODE (ref) == MEM_REF)
1352     {
1353       ret = unshare_expr (ref);
1354       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1355       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1356     }
1357   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1358     {
1359       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1360       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1361           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1362         return NULL_TREE;
1363
1364       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1365                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1366                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1367     }
1368   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1369     {
1370       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1371       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1372           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1373         return NULL_TREE;
1374       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1375           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1376         return NULL_TREE;
1377
1378       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1379                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1380                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1381       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1382       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1383     }
1384   else
1385     return NULL_TREE;
1386
1387   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1388   if (!ok)
1389     return NULL_TREE;
1390   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1391   if (integer_zerop (iv.step))
1392     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1393   else
1394     {
1395       type = TREE_TYPE (iv.base);
1396       if (POINTER_TYPE_P (type))
1397         {
1398           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1399                              size_int (iter));
1400           val = fold_build_pointer_plus (iv.base, val);
1401         }
1402       else
1403         {
1404           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1405                              build_int_cst_type (type, iter));
1406           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1407         }
1408       *idx_p = unshare_expr (val);
1409     }
1410
1411   return ret;
1412 }
1413
1414 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1415    of CHAIN.  */
1416
1417 static tree
1418 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1419 {
1420   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1421     {
1422       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1423       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1424
1425       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1426     }
1427   else
1428     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1429 }
1430
1431 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1432
1433 void
1434 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1435 {
1436   tree var;
1437
1438   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1439     {
1440       var = PHI_RESULT (stmt);
1441       if (is_gimple_reg (var))
1442         return;
1443
1444       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1445         var = SSA_NAME_VAR (var);
1446       mark_sym_for_renaming (var);
1447       return;
1448     }
1449
1450   update_stmt (stmt);
1451   if (gimple_vuse (stmt))
1452     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1453 }
1454
1455 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1456    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1457
1458 static tree
1459 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1460 {
1461   tree type = TREE_TYPE (ref);
1462   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1463      commoning.  */
1464   tree var = create_tmp_reg (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1465
1466   add_referenced_var (var);
1467   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1468   return var;
1469 }
1470
1471 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1472    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1473    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1474
1475 static void
1476 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1477 {
1478   unsigned i;
1479   unsigned n = chain->length;
1480   dref root = get_chain_root (chain);
1481   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1482   tree ref, init, var, next;
1483   gimple phi;
1484   gimple_seq stmts;
1485   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1486
1487   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1488      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1489   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1490
1491   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1492
1493   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1494     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1495   else
1496     ref = DR_REF (root->ref);
1497
1498   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1499     {
1500       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1501       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1502     }
1503   if (reuse_first)
1504     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1505
1506   FOR_EACH_VEC_ELT (tree, chain->vars, i, var)
1507     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1508
1509   for (i = 0; i < n; i++)
1510     {
1511       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1512       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1513       init = get_init_expr (chain, i);
1514
1515       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1516       if (stmts)
1517         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1518
1519       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1520       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1521       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1522       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1523     }
1524 }
1525
1526 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1527    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1528    in TMP_VARS.  */
1529
1530 static void
1531 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1532 {
1533   dref root = get_chain_root (chain);
1534   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1535                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1536
1537   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1538   replace_ref_with (root->stmt,
1539                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1540                     true, in_lhs);
1541 }
1542
1543 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1544    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1545    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1546    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1547    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1548    initializer.  */
1549
1550 static void
1551 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1552                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1553                          bitmap tmp_vars)
1554 {
1555   unsigned i;
1556   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1557   gimple_seq stmts;
1558   gimple phi;
1559   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1560
1561   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1562      trap.  */
1563   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1564
1565   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1566   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1567   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1568   if (written)
1569     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1570
1571   FOR_EACH_VEC_ELT (tree, *vars, i, var)
1572     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1573
1574   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1575
1576   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1577   if (stmts)
1578     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1579
1580   if (written)
1581     {
1582       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1583       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1584       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1585       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1586       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1587     }
1588   else
1589     {
1590       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1591       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1592       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1593     }
1594 }
1595
1596
1597 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1598    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1599
1600 static void
1601 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1602 {
1603   VEC (tree, heap) *vars;
1604   dref a;
1605   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1606   tree var;
1607
1608   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1609   gcc_assert (!chain->combined);
1610   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, a)
1611     if (DR_IS_WRITE (a->ref))
1612       n_writes++;
1613
1614   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1615   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1616     return;
1617
1618   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1619                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1620
1621   ridx = 0;
1622   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, a)
1623     {
1624       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1625       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1626
1627       if (DR_IS_WRITE (a->ref))
1628         {
1629           n_writes--;
1630           if (n_writes)
1631             {
1632               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1633               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1634               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1635             }
1636           else
1637             ridx = 1;
1638         }
1639
1640       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1641                         !is_read, !is_read);
1642     }
1643
1644   VEC_free (tree, heap, vars);
1645 }
1646
1647 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1648    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1649    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1650
1651 static gimple
1652 single_nonlooparound_use (tree name)
1653 {
1654   use_operand_p use;
1655   imm_use_iterator it;
1656   gimple stmt, ret = NULL;
1657
1658   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1659     {
1660       stmt = USE_STMT (use);
1661
1662       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1663         {
1664           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1665              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1666           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1667                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1668             continue;
1669
1670           return NULL;
1671         }
1672       else if (is_gimple_debug (stmt))
1673         continue;
1674       else if (ret != NULL)
1675         return NULL;
1676       else
1677         ret = stmt;
1678     }
1679
1680   return ret;
1681 }
1682
1683 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1684    used.  */
1685
1686 static void
1687 remove_stmt (gimple stmt)
1688 {
1689   tree name;
1690   gimple next;
1691   gimple_stmt_iterator psi;
1692
1693   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1694     {
1695       name = PHI_RESULT (stmt);
1696       next = single_nonlooparound_use (name);
1697       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1698       remove_phi_node (&psi, true);
1699
1700       if (!next
1701           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1702           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1703         return;
1704
1705       stmt = next;
1706     }
1707
1708   while (1)
1709     {
1710       gimple_stmt_iterator bsi;
1711
1712       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1713
1714       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1715       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1716
1717       next = single_nonlooparound_use (name);
1718
1719       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1720       gsi_remove (&bsi, true);
1721       release_defs (stmt);
1722
1723       if (!next
1724           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1725           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1726         return;
1727
1728       stmt = next;
1729     }
1730 }
1731
1732 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1733    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1734
1735 static void
1736 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1737                              bitmap tmp_vars)
1738 {
1739   unsigned i;
1740   dref a, root;
1741   tree var;
1742
1743   if (chain->combined)
1744     {
1745       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1746          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1747       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1748         remove_stmt (a->stmt);
1749     }
1750   else
1751     {
1752       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1753          and replace the uses of the original references by these
1754          variables.  */
1755       root = get_chain_root (chain);
1756       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1757
1758       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1759       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1760         {
1761           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1762           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1763           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1764         }
1765     }
1766 }
1767
1768 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1769    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1770    optimized.  */
1771
1772 static unsigned
1773 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1774 {
1775   chain_p chain;
1776   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1777   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1778
1779   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1780     {
1781       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1782         continue;
1783
1784       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1785          temporary variables that we create for it.  */
1786       af = chain->length;
1787       if (chain->has_max_use_after)
1788         af++;
1789
1790       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1791       if (nfactor <= max)
1792         factor = nfactor;
1793     }
1794
1795   return factor;
1796 }
1797
1798 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1799    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1800
1801 static void
1802 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1803                         bitmap tmp_vars)
1804 {
1805   chain_p chain;
1806   unsigned i;
1807
1808   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1809     {
1810       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1811         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1812       else
1813         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1814     }
1815
1816   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1817 }
1818
1819 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1820    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1821
1822 static void
1823 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1824 {
1825   chain_p chain;
1826   dref a;
1827   unsigned i, j;
1828
1829   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1830     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1831       {
1832         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1833           {
1834             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1835             a->stmt = NULL;
1836           }
1837       }
1838 }
1839
1840 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1841    NULL, use it to set the stmt field.  */
1842
1843 static void
1844 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1845 {
1846   chain_p chain;
1847   dref a;
1848   unsigned i, j;
1849
1850   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1851     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1852       if (a->stmt == NULL)
1853         {
1854           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1855           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1856           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1857         }
1858 }
1859
1860 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1861    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1862
1863 struct epcc_data
1864 {
1865   VEC (chain_p, heap) *chains;
1866   bitmap tmp_vars;
1867 };
1868
1869 static void
1870 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1871 {
1872   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1873
1874   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1875      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1876      tree_predictive_commoning_loop).  */
1877   replace_names_by_phis (dta->chains);
1878   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1879 }
1880
1881 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1882    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1883    the header of the LOOP.  */
1884
1885 static void
1886 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1887 {
1888   gimple stmt, phi;
1889   imm_use_iterator iter;
1890
1891   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1892
1893   while (1)
1894     {
1895       phi = NULL;
1896       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1897         {
1898           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1899               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1900             {
1901               phi = stmt;
1902               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1903             }
1904         }
1905       if (!phi)
1906         return;
1907
1908       name = PHI_RESULT (phi);
1909       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1910     }
1911 }
1912
1913 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1914    register copies arising from phi nodes by changing the base
1915    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1916    for those we want to perform this.  */
1917
1918 static void
1919 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1920 {
1921   edge e;
1922   gimple phi, stmt;
1923   tree name, use, var;
1924   gimple_stmt_iterator psi;
1925
1926   e = loop_latch_edge (loop);
1927   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1928     {
1929       phi = gsi_stmt (psi);
1930       name = PHI_RESULT (phi);
1931       var = SSA_NAME_VAR (name);
1932       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1933         continue;
1934       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1935       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1936
1937       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1938       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1939       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1940              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1941                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1942                 statement (in that case, some register copies will be present
1943                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1944                 created looparound phi nodes).  */
1945              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1946         {
1947           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1948           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1949           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1950         }
1951
1952       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1953     }
1954 }
1955
1956 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1957
1958 static bool
1959 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1960 {
1961   return (!chain->combined
1962           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1963 }
1964
1965 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1966    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1967    statement.  */
1968
1969 static gimple
1970 find_use_stmt (tree *name)
1971 {
1972   gimple stmt;
1973   tree rhs, lhs;
1974
1975   /* Skip over assignments.  */
1976   while (1)
1977     {
1978       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1979       if (!stmt)
1980         return NULL;
1981
1982       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1983         return NULL;
1984
1985       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1986       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1987         return NULL;
1988
1989       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1990         {
1991           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1992           if (rhs != *name)
1993             return NULL;
1994
1995           *name = lhs;
1996         }
1997       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1998                == GIMPLE_BINARY_RHS)
1999         return stmt;
2000       else
2001         return NULL;
2002     }
2003 }
2004
2005 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2006
2007 static bool
2008 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2009 {
2010   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2011       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2012     return false;
2013
2014   return (commutative_tree_code (code)
2015           && associative_tree_code (code));
2016 }
2017
2018 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2019    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2020    is stored in DISTANCE.  */
2021
2022 static gimple
2023 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2024 {
2025   tree lhs;
2026   gimple next;
2027   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2028   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2029   unsigned dist = 0;
2030
2031   if (!may_reassociate_p (type, code))
2032     return NULL;
2033
2034   while (1)
2035     {
2036       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2037       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2038
2039       next = find_use_stmt (&lhs);
2040       if (!next
2041           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2042         break;
2043
2044       stmt = next;
2045       dist++;
2046     }
2047
2048   if (distance)
2049     *distance = dist;
2050   return stmt;
2051 }
2052
2053 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2054    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2055    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2056    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2057    NAME2.  */
2058
2059 static gimple
2060 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2061 {
2062   gimple stmt1, stmt2;
2063
2064   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2065   if (!stmt1)
2066     return NULL;
2067
2068   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2069   if (!stmt2)
2070     return NULL;
2071
2072   if (stmt1 == stmt2)
2073     return stmt1;
2074
2075   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2076   if (!stmt1)
2077     return NULL;
2078   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2079   if (!stmt2)
2080     return NULL;
2081
2082   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2083 }
2084
2085 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2086    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2087    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2088
2089 static bool
2090 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2091                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2092 {
2093   enum tree_code acode;
2094   bool aswap;
2095   tree atype;
2096   tree name1, name2;
2097   gimple stmt;
2098
2099   name1 = name_for_ref (r1);
2100   name2 = name_for_ref (r2);
2101   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2102
2103   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2104
2105   if (!stmt)
2106     return false;
2107
2108   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2109   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2110            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2111   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2112
2113   if (*code == ERROR_MARK)
2114     {
2115       *code = acode;
2116       *swap = aswap;
2117       *rslt_type = atype;
2118       return true;
2119     }
2120
2121   return (*code == acode
2122           && *swap == aswap
2123           && *rslt_type == atype);
2124 }
2125
2126 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2127    an assignment of the remaining operand.  */
2128
2129 static void
2130 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2131 {
2132   tree other_op;
2133   gimple_stmt_iterator si;
2134
2135   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2136
2137   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2138     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2139   else
2140     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2141
2142   si = gsi_for_stmt (stmt);
2143   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2144
2145   /* We should not have reallocated STMT.  */
2146   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2147
2148   update_stmt (stmt);
2149 }
2150
2151 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2152    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2153
2154 static gimple
2155 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2156 {
2157   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2158   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2159   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2160   unsigned dist1, dist2;
2161   enum tree_code code;
2162   tree type = TREE_TYPE (name1);
2163   gimple_stmt_iterator bsi;
2164
2165   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2166   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2167   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2168   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2169   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2170
2171   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2172               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2173
2174   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2175      are used.  */
2176   r1 = name1;
2177   s1 = stmt1;
2178   r2 = name2;
2179   s2 = stmt2;
2180
2181   while (dist1 > dist2)
2182     {
2183       s1 = find_use_stmt (&r1);
2184       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2185       dist1--;
2186     }
2187   while (dist2 > dist1)
2188     {
2189       s2 = find_use_stmt (&r2);
2190       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2191       dist2--;
2192     }
2193
2194   while (s1 != s2)
2195     {
2196       s1 = find_use_stmt (&r1);
2197       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2198       s2 = find_use_stmt (&r2);
2199       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2200     }
2201
2202   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2203      currently.  */
2204   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2205   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2206
2207   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2208      combine it with the rhs of S1.  */
2209   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2210   add_referenced_var (var);
2211   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2212   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2213
2214   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2215   add_referenced_var (var);
2216   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2217
2218   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2219      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2220      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2221   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2222                                            tmp_name,
2223                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2224                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2225
2226   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2227   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2228   s1 = gsi_stmt (bsi);
2229   update_stmt (s1);
2230
2231   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2232   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2233
2234   return new_stmt;
2235 }
2236
2237 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2238    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2239    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2240    the expression so that they are used in the same statement.  */
2241
2242 static gimple
2243 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2244 {
2245   gimple stmt1, stmt2;
2246   tree name1 = name_for_ref (r1);
2247   tree name2 = name_for_ref (r2);
2248
2249   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2250   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2251   if (stmt1 == stmt2)
2252     return stmt1;
2253
2254   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2255 }
2256
2257 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2258    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2259
2260 static chain_p
2261 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2262 {
2263   dref r1, r2, nw;
2264   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2265   bool swap = false;
2266   chain_p new_chain;
2267   unsigned i;
2268   gimple root_stmt;
2269   tree rslt_type = NULL_TREE;
2270
2271   if (ch1 == ch2)
2272     return NULL;
2273   if (ch1->length != ch2->length)
2274     return NULL;
2275
2276   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2277     return NULL;
2278
2279   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2280                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2281     {
2282       if (r1->distance != r2->distance)
2283         return NULL;
2284
2285       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2286         return NULL;
2287     }
2288
2289   if (swap)
2290     {
2291       chain_p tmp = ch1;
2292       ch1 = ch2;
2293       ch2 = tmp;
2294     }
2295
2296   new_chain = XCNEW (struct chain);
2297   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2298   new_chain->op = op;
2299   new_chain->ch1 = ch1;
2300   new_chain->ch2 = ch2;
2301   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2302   new_chain->length = ch1->length;
2303
2304   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2305                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2306     {
2307       nw = XCNEW (struct dref_d);
2308       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2309       nw->distance = r1->distance;
2310
2311       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2312     }
2313
2314   new_chain->has_max_use_after = false;
2315   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2316   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2317     {
2318       if (nw->distance == new_chain->length
2319           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2320         {
2321           new_chain->has_max_use_after = true;
2322           break;
2323         }
2324     }
2325
2326   ch1->combined = true;
2327   ch2->combined = true;
2328   return new_chain;
2329 }
2330
2331 /* Try to combine the CHAINS.  */
2332
2333 static void
2334 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2335 {
2336   unsigned i, j;
2337   chain_p ch1, ch2, cch;
2338   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2339
2340   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, i, ch1)
2341     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2342       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2343
2344   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2345     {
2346       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2347       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2348         continue;
2349
2350       FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, j, ch2)
2351         {
2352           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2353             continue;
2354
2355           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2356           if (cch)
2357             {
2358               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2359               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2360               break;
2361             }
2362         }
2363     }
2364 }
2365
2366 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2367    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2368
2369 static bool
2370 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2371 {
2372   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2373   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2374   tree init;
2375   gimple_seq stmts;
2376   dref laref;
2377   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2378
2379   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2380      trap.  */
2381   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2382   for (i = 0; i < n; i++)
2383     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2384
2385   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2386      instead of creating our own.  */
2387   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, laref)
2388     {
2389       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2390         continue;
2391
2392       gcc_assert (laref->distance > 0);
2393       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2394                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2395     }
2396
2397   for (i = 0; i < n; i++)
2398     {
2399       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2400         continue;
2401
2402       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2403       if (!init)
2404         return false;
2405
2406       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2407         return false;
2408
2409       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2410       if (stmts)
2411         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2412
2413       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2414     }
2415
2416   return true;
2417 }
2418
2419 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2420    be used because the initializers might trap.  */
2421
2422 static void
2423 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2424 {
2425   chain_p chain;
2426   unsigned i;
2427
2428   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2429     {
2430       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2431       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2432         i++;
2433       else
2434         {
2435           release_chain (chain);
2436           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2437         }
2438     }
2439 }
2440
2441 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2442    unrolled.  */
2443
2444 static bool
2445 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2446 {
2447   VEC (loop_p, heap) *loop_nest;
2448   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2449   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2450   struct component *components;
2451   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2452   unsigned unroll_factor;
2453   struct tree_niter_desc desc;
2454   bool unroll = false;
2455   edge exit;
2456   bitmap tmp_vars;
2457
2458   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2459     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2460
2461   /* Find the data references and split them into components according to their
2462      dependence relations.  */
2463   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2464   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2465   loop_nest = VEC_alloc (loop_p, heap, 3);
2466   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &loop_nest, &datarefs,
2467                                      &dependences);
2468   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2469     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2470
2471   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2472   VEC_free (loop_p, heap, loop_nest);
2473   free_dependence_relations (dependences);
2474   if (!components)
2475     {
2476       free_data_refs (datarefs);
2477       return false;
2478     }
2479
2480   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2481     {
2482       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2483       dump_components (dump_file, components);
2484     }
2485
2486   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2487   components = filter_suitable_components (loop, components);
2488
2489   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2490   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2491   determine_roots (loop, components, &chains);
2492   release_components (components);
2493
2494   if (!chains)
2495     {
2496       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2497         fprintf (dump_file,
2498                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2499       goto end;
2500     }
2501   prepare_initializers (loop, chains);
2502
2503   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2504   try_combine_chains (&chains);
2505
2506   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2507     {
2508       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2509       dump_chains (dump_file, chains);
2510     }
2511
2512   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2513      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2514   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2515   scev_reset ();
2516   unroll = (unroll_factor > 1
2517             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2518   exit = single_dom_exit (loop);
2519
2520   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2521      loop.  */
2522   if (unroll)
2523     {
2524       struct epcc_data dta;
2525
2526       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2527         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2528
2529       dta.chains = chains;
2530       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2531
2532       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2533
2534       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2535          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2536          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2537          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2538          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2539          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2540       replace_phis_by_defined_names (chains);
2541
2542       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2543                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2544       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2545     }
2546   else
2547     {
2548       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2549         fprintf (dump_file,
2550                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2551       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2552     }
2553
2554 end: ;
2555   release_chains (chains);
2556   free_data_refs (datarefs);
2557   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2558   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2559
2560   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2561
2562   return unroll;
2563 }
2564
2565 /* Runs predictive commoning.  */
2566
2567 unsigned
2568 tree_predictive_commoning (void)
2569 {
2570   bool unrolled = false;
2571   struct loop *loop;
2572   loop_iterator li;
2573   unsigned ret = 0;
2574
2575   initialize_original_copy_tables ();
2576   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2577     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2578       {
2579         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2580       }
2581
2582   if (unrolled)
2583     {
2584       scev_reset ();
2585       ret = TODO_cleanup_cfg;
2586     }
2587   free_original_copy_tables ();
2588
2589   return ret;
2590 }