OSDN Git Service

In 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_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       || !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_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
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_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
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_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
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_EACH_VEC_ELT (ddr_p, depends, i, ddr)
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_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
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_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
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_WRITE (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_EACH_VEC_ELT (dref, act->refs, i, ref)
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_sub (ref->offset, 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_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, ref)
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_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, aref)
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_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, ref)
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_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_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, 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 (ret != NULL)
1673         return NULL;
1674       else
1675         ret = stmt;
1676     }
1677
1678   return ret;
1679 }
1680
1681 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1682    used.  */
1683
1684 static void
1685 remove_stmt (gimple stmt)
1686 {
1687   tree name;
1688   gimple next;
1689   gimple_stmt_iterator psi;
1690
1691   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1692     {
1693       name = PHI_RESULT (stmt);
1694       next = single_nonlooparound_use (name);
1695       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1696       remove_phi_node (&psi, true);
1697
1698       if (!next
1699           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1700           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1701         return;
1702
1703       stmt = next;
1704     }
1705
1706   while (1)
1707     {
1708       gimple_stmt_iterator bsi;
1709
1710       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1711
1712       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1713       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1714
1715       next = single_nonlooparound_use (name);
1716
1717       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1718       gsi_remove (&bsi, true);
1719       release_defs (stmt);
1720
1721       if (!next
1722           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1723           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1724         return;
1725
1726       stmt = next;
1727     }
1728 }
1729
1730 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1731    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1732
1733 static void
1734 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1735                              bitmap tmp_vars)
1736 {
1737   unsigned i;
1738   dref a, root;
1739   tree var;
1740
1741   if (chain->combined)
1742     {
1743       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1744          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1745       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1746         remove_stmt (a->stmt);
1747     }
1748   else
1749     {
1750       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1751          and replace the uses of the original references by these
1752          variables.  */
1753       root = get_chain_root (chain);
1754       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1755
1756       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1757       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1758         {
1759           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1760           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1761           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1762         }
1763     }
1764 }
1765
1766 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1767    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1768    optimized.  */
1769
1770 static unsigned
1771 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1772 {
1773   chain_p chain;
1774   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1775   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1776
1777   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1778     {
1779       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1780         continue;
1781
1782       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1783          temporary variables that we create for it.  */
1784       af = chain->length;
1785       if (chain->has_max_use_after)
1786         af++;
1787
1788       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1789       if (nfactor <= max)
1790         factor = nfactor;
1791     }
1792
1793   return factor;
1794 }
1795
1796 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1797    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1798
1799 static void
1800 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1801                         bitmap tmp_vars)
1802 {
1803   chain_p chain;
1804   unsigned i;
1805
1806   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1807     {
1808       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1809         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1810       else
1811         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1812     }
1813
1814   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1815 }
1816
1817 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1818    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1819
1820 static void
1821 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1822 {
1823   chain_p chain;
1824   dref a;
1825   unsigned i, j;
1826
1827   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1828     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1829       {
1830         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1831           {
1832             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1833             a->stmt = NULL;
1834           }
1835       }
1836 }
1837
1838 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1839    NULL, use it to set the stmt field.  */
1840
1841 static void
1842 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1843 {
1844   chain_p chain;
1845   dref a;
1846   unsigned i, j;
1847
1848   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1849     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1850       if (a->stmt == NULL)
1851         {
1852           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1853           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1854           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1855         }
1856 }
1857
1858 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1859    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1860
1861 struct epcc_data
1862 {
1863   VEC (chain_p, heap) *chains;
1864   bitmap tmp_vars;
1865 };
1866
1867 static void
1868 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1869 {
1870   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1871
1872   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1873      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1874      tree_predictive_commoning_loop).  */
1875   replace_names_by_phis (dta->chains);
1876   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1877 }
1878
1879 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1880    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1881    the header of the LOOP.  */
1882
1883 static void
1884 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1885 {
1886   gimple stmt, phi;
1887   imm_use_iterator iter;
1888
1889   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1890
1891   while (1)
1892     {
1893       phi = NULL;
1894       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1895         {
1896           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1897               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1898             {
1899               phi = stmt;
1900               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1901             }
1902         }
1903       if (!phi)
1904         return;
1905
1906       name = PHI_RESULT (phi);
1907       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1908     }
1909 }
1910
1911 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1912    register copies arising from phi nodes by changing the base
1913    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1914    for those we want to perform this.  */
1915
1916 static void
1917 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1918 {
1919   edge e;
1920   gimple phi, stmt;
1921   tree name, use, var;
1922   gimple_stmt_iterator psi;
1923
1924   e = loop_latch_edge (loop);
1925   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1926     {
1927       phi = gsi_stmt (psi);
1928       name = PHI_RESULT (phi);
1929       var = SSA_NAME_VAR (name);
1930       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1931         continue;
1932       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1933       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1934
1935       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1936       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1937       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1938              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1939                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1940                 statement (in that case, some register copies will be present
1941                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1942                 created looparound phi nodes).  */
1943              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1944         {
1945           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1946           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1947           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1948         }
1949
1950       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1951     }
1952 }
1953
1954 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1955
1956 static bool
1957 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1958 {
1959   return (!chain->combined
1960           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1961 }
1962
1963 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1964    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1965    statement.  */
1966
1967 static gimple
1968 find_use_stmt (tree *name)
1969 {
1970   gimple stmt;
1971   tree rhs, lhs;
1972
1973   /* Skip over assignments.  */
1974   while (1)
1975     {
1976       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1977       if (!stmt)
1978         return NULL;
1979
1980       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1981         return NULL;
1982
1983       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1984       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1985         return NULL;
1986
1987       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1988         {
1989           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1990           if (rhs != *name)
1991             return NULL;
1992
1993           *name = lhs;
1994         }
1995       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1996                == GIMPLE_BINARY_RHS)
1997         return stmt;
1998       else
1999         return NULL;
2000     }
2001 }
2002
2003 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2004
2005 static bool
2006 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2007 {
2008   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2009       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2010     return false;
2011
2012   return (commutative_tree_code (code)
2013           && associative_tree_code (code));
2014 }
2015
2016 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2017    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2018    is stored in DISTANCE.  */
2019
2020 static gimple
2021 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2022 {
2023   tree lhs;
2024   gimple next;
2025   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2026   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2027   unsigned dist = 0;
2028
2029   if (!may_reassociate_p (type, code))
2030     return NULL;
2031
2032   while (1)
2033     {
2034       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2035       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2036
2037       next = find_use_stmt (&lhs);
2038       if (!next
2039           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2040         break;
2041
2042       stmt = next;
2043       dist++;
2044     }
2045
2046   if (distance)
2047     *distance = dist;
2048   return stmt;
2049 }
2050
2051 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2052    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2053    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2054    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2055    NAME2.  */
2056
2057 static gimple
2058 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2059 {
2060   gimple stmt1, stmt2;
2061
2062   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2063   if (!stmt1)
2064     return NULL;
2065
2066   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2067   if (!stmt2)
2068     return NULL;
2069
2070   if (stmt1 == stmt2)
2071     return stmt1;
2072
2073   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2074   if (!stmt1)
2075     return NULL;
2076   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2077   if (!stmt2)
2078     return NULL;
2079
2080   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2081 }
2082
2083 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2084    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2085    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2086
2087 static bool
2088 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2089                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2090 {
2091   enum tree_code acode;
2092   bool aswap;
2093   tree atype;
2094   tree name1, name2;
2095   gimple stmt;
2096
2097   name1 = name_for_ref (r1);
2098   name2 = name_for_ref (r2);
2099   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2100
2101   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2102
2103   if (!stmt)
2104     return false;
2105
2106   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2107   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2108            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2109   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2110
2111   if (*code == ERROR_MARK)
2112     {
2113       *code = acode;
2114       *swap = aswap;
2115       *rslt_type = atype;
2116       return true;
2117     }
2118
2119   return (*code == acode
2120           && *swap == aswap
2121           && *rslt_type == atype);
2122 }
2123
2124 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2125    an assignment of the remaining operand.  */
2126
2127 static void
2128 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2129 {
2130   tree other_op;
2131   gimple_stmt_iterator si;
2132
2133   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2134
2135   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2136     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2137   else
2138     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2139
2140   si = gsi_for_stmt (stmt);
2141   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2142
2143   /* We should not have reallocated STMT.  */
2144   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2145
2146   update_stmt (stmt);
2147 }
2148
2149 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2150    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2151
2152 static gimple
2153 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2154 {
2155   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2156   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2157   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2158   unsigned dist1, dist2;
2159   enum tree_code code;
2160   tree type = TREE_TYPE (name1);
2161   gimple_stmt_iterator bsi;
2162
2163   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2164   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2165   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2166   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2167   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2168
2169   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2170               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2171
2172   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2173      are used.  */
2174   r1 = name1;
2175   s1 = stmt1;
2176   r2 = name2;
2177   s2 = stmt2;
2178
2179   while (dist1 > dist2)
2180     {
2181       s1 = find_use_stmt (&r1);
2182       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2183       dist1--;
2184     }
2185   while (dist2 > dist1)
2186     {
2187       s2 = find_use_stmt (&r2);
2188       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2189       dist2--;
2190     }
2191
2192   while (s1 != s2)
2193     {
2194       s1 = find_use_stmt (&r1);
2195       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2196       s2 = find_use_stmt (&r2);
2197       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2198     }
2199
2200   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2201      currently.  */
2202   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2203   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2204
2205   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2206      combine it with the rhs of S1.  */
2207   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2208   add_referenced_var (var);
2209   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2210   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2211
2212   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2213   add_referenced_var (var);
2214   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2215
2216   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2217      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2218      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2219   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2220                                            tmp_name,
2221                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2222                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2223
2224   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2225   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2226   s1 = gsi_stmt (bsi);
2227   update_stmt (s1);
2228
2229   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2230   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2231
2232   return new_stmt;
2233 }
2234
2235 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2236    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2237    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2238    the expression so that they are used in the same statement.  */
2239
2240 static gimple
2241 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2242 {
2243   gimple stmt1, stmt2;
2244   tree name1 = name_for_ref (r1);
2245   tree name2 = name_for_ref (r2);
2246
2247   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2248   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2249   if (stmt1 == stmt2)
2250     return stmt1;
2251
2252   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2253 }
2254
2255 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2256    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2257
2258 static chain_p
2259 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2260 {
2261   dref r1, r2, nw;
2262   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2263   bool swap = false;
2264   chain_p new_chain;
2265   unsigned i;
2266   gimple root_stmt;
2267   tree rslt_type = NULL_TREE;
2268
2269   if (ch1 == ch2)
2270     return NULL;
2271   if (ch1->length != ch2->length)
2272     return NULL;
2273
2274   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2275     return NULL;
2276
2277   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2278                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2279     {
2280       if (r1->distance != r2->distance)
2281         return NULL;
2282
2283       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2284         return NULL;
2285     }
2286
2287   if (swap)
2288     {
2289       chain_p tmp = ch1;
2290       ch1 = ch2;
2291       ch2 = tmp;
2292     }
2293
2294   new_chain = XCNEW (struct chain);
2295   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2296   new_chain->op = op;
2297   new_chain->ch1 = ch1;
2298   new_chain->ch2 = ch2;
2299   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2300   new_chain->length = ch1->length;
2301
2302   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2303                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2304     {
2305       nw = XCNEW (struct dref_d);
2306       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2307       nw->distance = r1->distance;
2308
2309       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2310     }
2311
2312   new_chain->has_max_use_after = false;
2313   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2314   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2315     {
2316       if (nw->distance == new_chain->length
2317           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2318         {
2319           new_chain->has_max_use_after = true;
2320           break;
2321         }
2322     }
2323
2324   ch1->combined = true;
2325   ch2->combined = true;
2326   return new_chain;
2327 }
2328
2329 /* Try to combine the CHAINS.  */
2330
2331 static void
2332 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2333 {
2334   unsigned i, j;
2335   chain_p ch1, ch2, cch;
2336   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2337
2338   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, i, ch1)
2339     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2340       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2341
2342   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2343     {
2344       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2345       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2346         continue;
2347
2348       FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, j, ch2)
2349         {
2350           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2351             continue;
2352
2353           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2354           if (cch)
2355             {
2356               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2357               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2358               break;
2359             }
2360         }
2361     }
2362 }
2363
2364 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2365    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2366
2367 static bool
2368 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2369 {
2370   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2371   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2372   tree init;
2373   gimple_seq stmts;
2374   dref laref;
2375   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2376
2377   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2378      trap.  */
2379   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2380   for (i = 0; i < n; i++)
2381     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2382
2383   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2384      instead of creating our own.  */
2385   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, laref)
2386     {
2387       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2388         continue;
2389
2390       gcc_assert (laref->distance > 0);
2391       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2392                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2393     }
2394
2395   for (i = 0; i < n; i++)
2396     {
2397       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2398         continue;
2399
2400       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2401       if (!init)
2402         return false;
2403
2404       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2405         return false;
2406
2407       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2408       if (stmts)
2409         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2410
2411       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2412     }
2413
2414   return true;
2415 }
2416
2417 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2418    be used because the initializers might trap.  */
2419
2420 static void
2421 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2422 {
2423   chain_p chain;
2424   unsigned i;
2425
2426   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2427     {
2428       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2429       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2430         i++;
2431       else
2432         {
2433           release_chain (chain);
2434           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2435         }
2436     }
2437 }
2438
2439 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2440    unrolled.  */
2441
2442 static bool
2443 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2444 {
2445   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2446   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2447   struct component *components;
2448   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2449   unsigned unroll_factor;
2450   struct tree_niter_desc desc;
2451   bool unroll = false;
2452   edge exit;
2453   bitmap tmp_vars;
2454
2455   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2456     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2457
2458   /* Find the data references and split them into components according to their
2459      dependence relations.  */
2460   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2461   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2462   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2463   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2464     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2465
2466   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2467   free_dependence_relations (dependences);
2468   if (!components)
2469     {
2470       free_data_refs (datarefs);
2471       return false;
2472     }
2473
2474   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2475     {
2476       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2477       dump_components (dump_file, components);
2478     }
2479
2480   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2481   components = filter_suitable_components (loop, components);
2482
2483   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2484   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2485   determine_roots (loop, components, &chains);
2486   release_components (components);
2487
2488   if (!chains)
2489     {
2490       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2491         fprintf (dump_file,
2492                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2493       goto end;
2494     }
2495   prepare_initializers (loop, chains);
2496
2497   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2498   try_combine_chains (&chains);
2499
2500   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2501     {
2502       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2503       dump_chains (dump_file, chains);
2504     }
2505
2506   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2507      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2508   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2509   scev_reset ();
2510   unroll = (unroll_factor > 1
2511             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2512   exit = single_dom_exit (loop);
2513
2514   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2515      loop.  */
2516   if (unroll)
2517     {
2518       struct epcc_data dta;
2519
2520       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2521         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2522
2523       dta.chains = chains;
2524       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2525
2526       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2527
2528       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2529          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2530          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2531          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2532          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2533          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2534       replace_phis_by_defined_names (chains);
2535
2536       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2537                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2538       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2539     }
2540   else
2541     {
2542       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2543         fprintf (dump_file,
2544                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2545       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2546     }
2547
2548 end: ;
2549   release_chains (chains);
2550   free_data_refs (datarefs);
2551   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2552   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2553
2554   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2555
2556   return unroll;
2557 }
2558
2559 /* Runs predictive commoning.  */
2560
2561 unsigned
2562 tree_predictive_commoning (void)
2563 {
2564   bool unrolled = false;
2565   struct loop *loop;
2566   loop_iterator li;
2567   unsigned ret = 0;
2568
2569   initialize_original_copy_tables ();
2570   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2571     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2572       {
2573         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2574       }
2575
2576   if (unrolled)
2577     {
2578       scev_reset ();
2579       ret = TODO_cleanup_cfg;
2580     }
2581   free_original_copy_tables ();
2582
2583   return ret;
2584 }