OSDN Git Service

PR c++/44366
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* This file implements the predictive commoning optimization.  Predictive
22    commoning can be viewed as CSE around a loop, and with some improvements,
23    as generalized strength reduction-- i.e., reusing values computed in
24    earlier iterations of a loop in the later ones.  So far, the pass only
25    handles the most useful case, that is, reusing values of memory references.
26    If you think this is all just a special case of PRE, you are sort of right;
27    however, concentrating on loops is simpler, and makes it possible to
28    incorporate data dependence analysis to detect the opportunities, perform
29    loop unrolling to avoid copies together with renaming immediately,
30    and if needed, we could also take register pressure into account.
31
32    Let us demonstrate what is done on an example:
33
34    for (i = 0; i < 100; i++)
35      {
36        a[i+2] = a[i] + a[i+1];
37        b[10] = b[10] + i;
38        c[i] = c[99 - i];
39        d[i] = d[i + 1];
40      }
41
42    1) We find data references in the loop, and split them to mutually
43       independent groups (i.e., we find components of a data dependence
44       graph).  We ignore read-read dependences whose distance is not constant.
45       (TODO -- we could also ignore antidependences).  In this example, we
46       find the following groups:
47
48       a[i]{read}, a[i+1]{read}, a[i+2]{write}
49       b[10]{read}, b[10]{write}
50       c[99 - i]{read}, c[i]{write}
51       d[i + 1]{read}, d[i]{write}
52
53    2) Inside each of the group, we verify several conditions:
54       a) all the references must differ in indices only, and the indices
55          must all have the same step
56       b) the references must dominate loop latch (and thus, they must be
57          ordered by dominance relation).
58       c) the distance of the indices must be a small multiple of the step
59       We are then able to compute the difference of the references (# of
60       iterations before they point to the same place as the first of them).
61       Also, in case there are writes in the loop, we split the groups into
62       chains whose head is the write whose values are used by the reads in
63       the same chain.  The chains are then processed independently,
64       making the further transformations simpler.  Also, the shorter chains
65       need the same number of registers, but may require lower unrolling
66       factor in order to get rid of the copies on the loop latch.
67
68       In our example, we get the following chains (the chain for c is invalid).
69
70       a[i]{read,+0}, a[i+1]{read,-1}, a[i+2]{write,-2}
71       b[10]{read,+0}, b[10]{write,+0}
72       d[i + 1]{read,+0}, d[i]{write,+1}
73
74    3) For each read, we determine the read or write whose value it reuses,
75       together with the distance of this reuse.  I.e. we take the last
76       reference before it with distance 0, or the last of the references
77       with the smallest positive distance to the read.  Then, we remove
78       the references that are not used in any of these chains, discard the
79       empty groups, and propagate all the links so that they point to the
80       single root reference of the chain (adjusting their distance
81       appropriately).  Some extra care needs to be taken for references with
82       step 0.  In our example (the numbers indicate the distance of the
83       reuse),
84
85       a[i] --> (*) 2, a[i+1] --> (*) 1, a[i+2] (*)
86       b[10] --> (*) 1, b[10] (*)
87
88    4) The chains are combined together if possible.  If the corresponding
89       elements of two chains are always combined together with the same
90       operator, we remember just the result of this combination, instead
91       of remembering the values separately.  We may need to perform
92       reassociation to enable combining, for example
93
94       e[i] + f[i+1] + e[i+1] + f[i]
95
96       can be reassociated as
97
98       (e[i] + f[i]) + (e[i+1] + f[i+1])
99
100       and we can combine the chains for e and f into one chain.
101
102    5) For each root reference (end of the chain) R, let N be maximum distance
103       of a reference reusing its value.  Variables R0 upto RN are created,
104       together with phi nodes that transfer values from R1 .. RN to
105       R0 .. R(N-1).
106       Initial values are loaded to R0..R(N-1) (in case not all references
107       must necessarily be accessed and they may trap, we may fail here;
108       TODO sometimes, the loads could be guarded by a check for the number
109       of iterations).  Values loaded/stored in roots are also copied to
110       RN.  Other reads are replaced with the appropriate variable Ri.
111       Everything is put to SSA form.
112
113       As a small improvement, if R0 is dead after the root (i.e., all uses of
114       the value with the maximum distance dominate the root), we can avoid
115       creating RN and use R0 instead of it.
116
117       In our example, we get (only the parts concerning a and b are shown):
118       for (i = 0; i < 100; i++)
119         {
120           f = phi (a[0], s);
121           s = phi (a[1], f);
122           x = phi (b[10], x);
123
124           f = f + s;
125           a[i+2] = f;
126           x = x + i;
127           b[10] = x;
128         }
129
130    6) Factor F for unrolling is determined as the smallest common multiple of
131       (N + 1) for each root reference (N for references for that we avoided
132       creating RN).  If F and the loop is small enough, loop is unrolled F
133       times.  The stores to RN (R0) in the copies of the loop body are
134       periodically replaced with R0, R1, ... (R1, R2, ...), so that they can
135       be coalesced and the copies can be eliminated.
136
137       TODO -- copy propagation and other optimizations may change the live
138       ranges of the temporary registers and prevent them from being coalesced;
139       this may increase the register pressure.
140
141       In our case, F = 2 and the (main loop of the) result is
142
143       for (i = 0; i < ...; i += 2)
144         {
145           f = phi (a[0], f);
146           s = phi (a[1], s);
147           x = phi (b[10], x);
148
149           f = f + s;
150           a[i+2] = f;
151           x = x + i;
152           b[10] = x;
153
154           s = s + f;
155           a[i+3] = s;
156           x = x + i;
157           b[10] = x;
158        }
159
160    TODO -- stores killing other stores can be taken into account, e.g.,
161    for (i = 0; i < n; i++)
162      {
163        a[i] = 1;
164        a[i+2] = 2;
165      }
166
167    can be replaced with
168
169    t0 = a[0];
170    t1 = a[1];
171    for (i = 0; i < n; i++)
172      {
173        a[i] = 1;
174        t2 = 2;
175        t0 = t1;
176        t1 = t2;
177      }
178    a[n] = t0;
179    a[n+1] = t1;
180
181    The interesting part is that this would generalize store motion; still, since
182    sm is performed elsewhere, it does not seem that important.
183
184    Predictive commoning can be generalized for arbitrary computations (not
185    just memory loads), and also nontrivial transfer functions (e.g., replacing
186    i * i with ii_last + 2 * i + 1), to generalize strength reduction.  */
187
188 #include "config.h"
189 #include "system.h"
190 #include "coretypes.h"
191 #include "tm.h"
192 #include "tree.h"
193 #include "tm_p.h"
194 #include "cfgloop.h"
195 #include "tree-flow.h"
196 #include "ggc.h"
197 #include "tree-data-ref.h"
198 #include "tree-scalar-evolution.h"
199 #include "tree-chrec.h"
200 #include "params.h"
201 #include "tree-pretty-print.h"
202 #include "gimple-pretty-print.h"
203 #include "tree-pass.h"
204 #include "tree-affine.h"
205 #include "tree-inline.h"
206
207 /* The maximum number of iterations between the considered memory
208    references.  */
209
210 #define MAX_DISTANCE (target_avail_regs < 16 ? 4 : 8)
211
212 /* Data references (or phi nodes that carry data reference values across
213    loop iterations).  */
214
215 typedef struct dref_d
216 {
217   /* The reference itself.  */
218   struct data_reference *ref;
219
220   /* The statement in that the reference appears.  */
221   gimple stmt;
222
223   /* In case that STMT is a phi node, this field is set to the SSA name
224      defined by it in replace_phis_by_defined_names (in order to avoid
225      pointing to phi node that got reallocated in the meantime).  */
226   tree name_defined_by_phi;
227
228   /* Distance of the reference from the root of the chain (in number of
229      iterations of the loop).  */
230   unsigned distance;
231
232   /* Number of iterations offset from the first reference in the component.  */
233   double_int offset;
234
235   /* Number of the reference in a component, in dominance ordering.  */
236   unsigned pos;
237
238   /* True if the memory reference is always accessed when the loop is
239      entered.  */
240   unsigned always_accessed : 1;
241 } *dref;
242
243 DEF_VEC_P (dref);
244 DEF_VEC_ALLOC_P (dref, heap);
245
246 /* Type of the chain of the references.  */
247
248 enum chain_type
249 {
250   /* The addresses of the references in the chain are constant.  */
251   CT_INVARIANT,
252
253   /* There are only loads in the chain.  */
254   CT_LOAD,
255
256   /* Root of the chain is store, the rest are loads.  */
257   CT_STORE_LOAD,
258
259   /* A combination of two chains.  */
260   CT_COMBINATION
261 };
262
263 /* Chains of data references.  */
264
265 typedef struct chain
266 {
267   /* Type of the chain.  */
268   enum chain_type type;
269
270   /* For combination chains, the operator and the two chains that are
271      combined, and the type of the result.  */
272   enum tree_code op;
273   tree rslt_type;
274   struct chain *ch1, *ch2;
275
276   /* The references in the chain.  */
277   VEC(dref,heap) *refs;
278
279   /* The maximum distance of the reference in the chain from the root.  */
280   unsigned length;
281
282   /* The variables used to copy the value throughout iterations.  */
283   VEC(tree,heap) *vars;
284
285   /* Initializers for the variables.  */
286   VEC(tree,heap) *inits;
287
288   /* True if there is a use of a variable with the maximal distance
289      that comes after the root in the loop.  */
290   unsigned has_max_use_after : 1;
291
292   /* True if all the memory references in the chain are always accessed.  */
293   unsigned all_always_accessed : 1;
294
295   /* True if this chain was combined together with some other chain.  */
296   unsigned combined : 1;
297 } *chain_p;
298
299 DEF_VEC_P (chain_p);
300 DEF_VEC_ALLOC_P (chain_p, heap);
301
302 /* Describes the knowledge about the step of the memory references in
303    the component.  */
304
305 enum ref_step_type
306 {
307   /* The step is zero.  */
308   RS_INVARIANT,
309
310   /* The step is nonzero.  */
311   RS_NONZERO,
312
313   /* The step may or may not be nonzero.  */
314   RS_ANY
315 };
316
317 /* Components of the data dependence graph.  */
318
319 struct component
320 {
321   /* The references in the component.  */
322   VEC(dref,heap) *refs;
323
324   /* What we know about the step of the references in the component.  */
325   enum ref_step_type comp_step;
326
327   /* Next component in the list.  */
328   struct component *next;
329 };
330
331 /* Bitmap of ssa names defined by looparound phi nodes covered by chains.  */
332
333 static bitmap looparound_phis;
334
335 /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
336
337 static struct pointer_map_t *name_expansions;
338
339 /* Dumps data reference REF to FILE.  */
340
341 extern void dump_dref (FILE *, dref);
342 void
343 dump_dref (FILE *file, dref ref)
344 {
345   if (ref->ref)
346     {
347       fprintf (file, "    ");
348       print_generic_expr (file, DR_REF (ref->ref), TDF_SLIM);
349       fprintf (file, " (id %u%s)\n", ref->pos,
350                DR_IS_READ (ref->ref) ? "" : ", write");
351
352       fprintf (file, "      offset ");
353       dump_double_int (file, ref->offset, false);
354       fprintf (file, "\n");
355
356       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
357     }
358   else
359     {
360       if (gimple_code (ref->stmt) == GIMPLE_PHI)
361         fprintf (file, "    looparound ref\n");
362       else
363         fprintf (file, "    combination ref\n");
364       fprintf (file, "      in statement ");
365       print_gimple_stmt (file, ref->stmt, 0, TDF_SLIM);
366       fprintf (file, "\n");
367       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
368     }
369
370 }
371
372 /* Dumps CHAIN to FILE.  */
373
374 extern void dump_chain (FILE *, chain_p);
375 void
376 dump_chain (FILE *file, chain_p chain)
377 {
378   dref a;
379   const char *chain_type;
380   unsigned i;
381   tree var;
382
383   switch (chain->type)
384     {
385     case CT_INVARIANT:
386       chain_type = "Load motion";
387       break;
388
389     case CT_LOAD:
390       chain_type = "Loads-only";
391       break;
392
393     case CT_STORE_LOAD:
394       chain_type = "Store-loads";
395       break;
396
397     case CT_COMBINATION:
398       chain_type = "Combination";
399       break;
400
401     default:
402       gcc_unreachable ();
403     }
404
405   fprintf (file, "%s chain %p%s\n", chain_type, (void *) chain,
406            chain->combined ? " (combined)" : "");
407   if (chain->type != CT_INVARIANT)
408     fprintf (file, "  max distance %u%s\n", chain->length,
409              chain->has_max_use_after ? "" : ", may reuse first");
410
411   if (chain->type == CT_COMBINATION)
412     {
413       fprintf (file, "  equal to %p %s %p in type ",
414                (void *) chain->ch1, op_symbol_code (chain->op),
415                (void *) chain->ch2);
416       print_generic_expr (file, chain->rslt_type, TDF_SLIM);
417       fprintf (file, "\n");
418     }
419
420   if (chain->vars)
421     {
422       fprintf (file, "  vars");
423       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
424         {
425           fprintf (file, " ");
426           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
427         }
428       fprintf (file, "\n");
429     }
430
431   if (chain->inits)
432     {
433       fprintf (file, "  inits");
434       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->inits, i, var); i++)
435         {
436           fprintf (file, " ");
437           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
438         }
439       fprintf (file, "\n");
440     }
441
442   fprintf (file, "  references:\n");
443   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
444     dump_dref (file, a);
445
446   fprintf (file, "\n");
447 }
448
449 /* Dumps CHAINS to FILE.  */
450
451 extern void dump_chains (FILE *, VEC (chain_p, heap) *);
452 void
453 dump_chains (FILE *file, VEC (chain_p, heap) *chains)
454 {
455   chain_p chain;
456   unsigned i;
457
458   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
459     dump_chain (file, chain);
460 }
461
462 /* Dumps COMP to FILE.  */
463
464 extern void dump_component (FILE *, struct component *);
465 void
466 dump_component (FILE *file, struct component *comp)
467 {
468   dref a;
469   unsigned i;
470
471   fprintf (file, "Component%s:\n",
472            comp->comp_step == RS_INVARIANT ? " (invariant)" : "");
473   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
474     dump_dref (file, a);
475   fprintf (file, "\n");
476 }
477
478 /* Dumps COMPS to FILE.  */
479
480 extern void dump_components (FILE *, struct component *);
481 void
482 dump_components (FILE *file, struct component *comps)
483 {
484   struct component *comp;
485
486   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
487     dump_component (file, comp);
488 }
489
490 /* Frees a chain CHAIN.  */
491
492 static void
493 release_chain (chain_p chain)
494 {
495   dref ref;
496   unsigned i;
497
498   if (chain == NULL)
499     return;
500
501   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
502     free (ref);
503
504   VEC_free (dref, heap, chain->refs);
505   VEC_free (tree, heap, chain->vars);
506   VEC_free (tree, heap, chain->inits);
507
508   free (chain);
509 }
510
511 /* Frees CHAINS.  */
512
513 static void
514 release_chains (VEC (chain_p, heap) *chains)
515 {
516   unsigned i;
517   chain_p chain;
518
519   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
520     release_chain (chain);
521   VEC_free (chain_p, heap, chains);
522 }
523
524 /* Frees a component COMP.  */
525
526 static void
527 release_component (struct component *comp)
528 {
529   VEC_free (dref, heap, comp->refs);
530   free (comp);
531 }
532
533 /* Frees list of components COMPS.  */
534
535 static void
536 release_components (struct component *comps)
537 {
538   struct component *act, *next;
539
540   for (act = comps; act; act = next)
541     {
542       next = act->next;
543       release_component (act);
544     }
545 }
546
547 /* Finds a root of tree given by FATHERS containing A, and performs path
548    shortening.  */
549
550 static unsigned
551 component_of (unsigned fathers[], unsigned a)
552 {
553   unsigned root, n;
554
555   for (root = a; root != fathers[root]; root = fathers[root])
556     continue;
557
558   for (; a != root; a = n)
559     {
560       n = fathers[a];
561       fathers[a] = root;
562     }
563
564   return root;
565 }
566
567 /* Join operation for DFU.  FATHERS gives the tree, SIZES are sizes of the
568    components, A and B are components to merge.  */
569
570 static void
571 merge_comps (unsigned fathers[], unsigned sizes[], unsigned a, unsigned b)
572 {
573   unsigned ca = component_of (fathers, a);
574   unsigned cb = component_of (fathers, b);
575
576   if (ca == cb)
577     return;
578
579   if (sizes[ca] < sizes[cb])
580     {
581       sizes[cb] += sizes[ca];
582       fathers[ca] = cb;
583     }
584   else
585     {
586       sizes[ca] += sizes[cb];
587       fathers[cb] = ca;
588     }
589 }
590
591 /* Returns true if A is a reference that is suitable for predictive commoning
592    in the innermost loop that contains it.  REF_STEP is set according to the
593    step of the reference A.  */
594
595 static bool
596 suitable_reference_p (struct data_reference *a, enum ref_step_type *ref_step)
597 {
598   tree ref = DR_REF (a), step = DR_STEP (a);
599
600   if (!step
601       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref))
602       || tree_could_throw_p (ref))
603     return false;
604
605   if (integer_zerop (step))
606     *ref_step = RS_INVARIANT;
607   else if (integer_nonzerop (step))
608     *ref_step = RS_NONZERO;
609   else
610     *ref_step = RS_ANY;
611
612   return true;
613 }
614
615 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
616
617 static void
618 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
619 {
620   aff_tree delta;
621
622   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
623                                   &name_expansions);
624   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
625   aff_combination_add (offset, &delta);
626 }
627
628 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
629    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
630    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
631    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
632    satisfy suitable_reference_p.  */
633
634 static bool
635 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
636                   double_int *off)
637 {
638   aff_tree diff, baseb, step;
639   tree typea, typeb;
640
641   /* Check that both the references access the location in the same type.  */
642   typea = TREE_TYPE (DR_REF (a));
643   typeb = TREE_TYPE (DR_REF (b));
644   if (!useless_type_conversion_p (typeb, typea))
645     return false;
646
647   /* Check whether the base address and the step of both references is the
648      same.  */
649   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
650       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
651     return false;
652
653   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
654     {
655       /* If the references have loop invariant address, check that they access
656          exactly the same location.  */
657       *off = double_int_zero;
658       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
659               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
660     }
661
662   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
663      is a multiple of step.  */
664   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
665   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
666   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
667   aff_combination_add (&diff, &baseb);
668
669   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
670                                   &step, &name_expansions);
671   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
672 }
673
674 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
675    it is executed whenever the loop is entered.  */
676
677 static basic_block
678 last_always_executed_block (struct loop *loop)
679 {
680   unsigned i;
681   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
682   edge ex;
683   basic_block last = loop->latch;
684
685   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
686     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
687   VEC_free (edge, heap, exits);
688
689   return last;
690 }
691
692 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
693
694 static struct component *
695 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
696                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
697                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
698 {
699   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
700   unsigned ca, ia, ib, bad;
701   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
702   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
703   struct component **comps;
704   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
705   struct data_dependence_relation *ddr;
706   struct component *comp_list = NULL, *comp;
707   dref dataref;
708   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
709
710   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
711     {
712       if (!DR_REF (dr))
713         {
714           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
715              just fail.  */
716           goto end;
717         }
718       dr->aux = (void *) (size_t) i;
719       comp_father[i] = i;
720       comp_size[i] = 1;
721     }
722
723   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
724   comp_father[n] = n;
725   comp_size[n] = 1;
726
727   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
728     {
729       enum ref_step_type dummy;
730
731       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
732         {
733           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
734           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
735         }
736     }
737
738   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, depends, i, ddr); i++)
739     {
740       double_int dummy_off;
741
742       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
743         continue;
744
745       dra = DDR_A (ddr);
746       drb = DDR_B (ddr);
747       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
748       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
749       if (ia == ib)
750         continue;
751
752       bad = component_of (comp_father, n);
753
754       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
755       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
756           && (ia == bad || ib == bad
757               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
758         continue;
759
760       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
761     }
762
763   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
764   bad = component_of (comp_father, n);
765   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
766     {
767       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
768       ca = component_of (comp_father, ia);
769       if (ca == bad)
770         continue;
771
772       comp = comps[ca];
773       if (!comp)
774         {
775           comp = XCNEW (struct component);
776           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
777           comps[ca] = comp;
778         }
779
780       dataref = XCNEW (struct dref_d);
781       dataref->ref = dr;
782       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
783       dataref->offset = double_int_zero;
784       dataref->distance = 0;
785
786       dataref->always_accessed
787               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
788                                 gimple_bb (dataref->stmt));
789       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
790       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
791     }
792
793   for (i = 0; i < n; i++)
794     {
795       comp = comps[i];
796       if (comp)
797         {
798           comp->next = comp_list;
799           comp_list = comp;
800         }
801     }
802   free (comps);
803
804 end:
805   free (comp_father);
806   free (comp_size);
807   return comp_list;
808 }
809
810 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
811    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
812    loop.  */
813
814 static bool
815 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
816 {
817   unsigned i;
818   dref a, first;
819   basic_block ba, bp = loop->header;
820   bool ok, has_write = false;
821
822   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
823     {
824       ba = gimple_bb (a->stmt);
825
826       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
827         return false;
828
829       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
830       bp = ba;
831
832       if (!DR_IS_READ (a->ref))
833         has_write = true;
834     }
835
836   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
837   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
838   gcc_assert (ok);
839   first->offset = double_int_zero;
840
841   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
842     {
843       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
844         return false;
845
846 #ifdef ENABLE_CHECKING
847       {
848         enum ref_step_type a_step;
849         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
850         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
851       }
852 #endif
853     }
854
855   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
856      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
857      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
858      or the previous one.  */
859   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
860     return false;
861
862   return true;
863 }
864
865 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
866    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
867    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
868    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
869
870 static struct component *
871 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
872 {
873   struct component **comp, *act;
874
875   for (comp = &comps; *comp; )
876     {
877       act = *comp;
878       if (suitable_component_p (loop, act))
879         comp = &act->next;
880       else
881         {
882           dref ref;
883           unsigned i;
884
885           *comp = act->next;
886           for (i = 0; VEC_iterate (dref, act->refs, i, ref); i++)
887             free (ref);
888           release_component (act);
889         }
890     }
891
892   return comps;
893 }
894
895 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
896    qsort.  */
897
898 static int
899 order_drefs (const void *a, const void *b)
900 {
901   const dref *const da = (const dref *) a;
902   const dref *const db = (const dref *) b;
903   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
904
905   if (offcmp != 0)
906     return offcmp;
907
908   return (*da)->pos - (*db)->pos;
909 }
910
911 /* Returns root of the CHAIN.  */
912
913 static inline dref
914 get_chain_root (chain_p chain)
915 {
916   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
917 }
918
919 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
920
921 static void
922 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
923 {
924   dref root = get_chain_root (chain);
925   double_int dist;
926
927   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
928   dist = double_int_add (ref->offset, double_int_neg (root->offset));
929   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
930     {
931       free (ref);
932       return;
933     }
934   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
935
936   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
937
938   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
939
940   if (ref->distance >= chain->length)
941     {
942       chain->length = ref->distance;
943       chain->has_max_use_after = false;
944     }
945
946   if (ref->distance == chain->length
947       && ref->pos > root->pos)
948     chain->has_max_use_after = true;
949
950   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
951 }
952
953 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
954
955 static chain_p
956 make_invariant_chain (struct component *comp)
957 {
958   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
959   unsigned i;
960   dref ref;
961
962   chain->type = CT_INVARIANT;
963
964   chain->all_always_accessed = true;
965
966   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, ref); i++)
967     {
968       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
969       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
970     }
971
972   return chain;
973 }
974
975 /* Make a new chain rooted at REF.  */
976
977 static chain_p
978 make_rooted_chain (dref ref)
979 {
980   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
981
982   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
983
984   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
985   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
986
987   ref->distance = 0;
988
989   return chain;
990 }
991
992 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
993
994 static bool
995 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
996 {
997   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
998 }
999
1000 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
1001    is no such name.  */
1002
1003 static tree
1004 name_for_ref (dref ref)
1005 {
1006   tree name;
1007
1008   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1009     {
1010       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
1011         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1012       else
1013         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1014     }
1015   else
1016     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1017
1018   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
1019 }
1020
1021 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
1022    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1023
1024 static bool
1025 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1026                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1027 {
1028   aff_tree diff, base, step;
1029   double_int off;
1030
1031   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1032   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1033     return false;
1034
1035   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1036      invariant inside the loop.  */
1037   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1038
1039   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1040      exactly the same location.  */
1041   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1042     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1043             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1044
1045   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1046      -DISTANCE-th iteration.  */
1047   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1048   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1049   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1050   aff_combination_add (&diff, &base);
1051
1052   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1053                                   &name_expansions);
1054   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1055     return false;
1056
1057   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1058     return false;
1059
1060   return true;
1061 }
1062
1063 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1064    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1065    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1066    is the root of the current chain.  */
1067
1068 static gimple
1069 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1070 {
1071   tree name, init, init_ref;
1072   gimple phi = NULL, init_stmt;
1073   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1074   struct data_reference init_dr;
1075   gimple_stmt_iterator psi;
1076
1077   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1078     {
1079       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1080         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1081       else
1082         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1083     }
1084   else
1085     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1086   if (!name)
1087     return NULL;
1088
1089   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1090     {
1091       phi = gsi_stmt (psi);
1092       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1093         break;
1094     }
1095
1096   if (gsi_end_p (psi))
1097     return NULL;
1098
1099   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1100   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1101     return NULL;
1102   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1103   if (gimple_code (init_stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1104     return NULL;
1105   gcc_assert (gimple_assign_lhs (init_stmt) == init);
1106
1107   init_ref = gimple_assign_rhs1 (init_stmt);
1108   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1109       && !DECL_P (init_ref))
1110     return NULL;
1111
1112   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1113      loop enclosing PHI).  */
1114   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1115   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1116   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1117   if (!dr_analyze_innermost (&init_dr))
1118     return NULL;
1119
1120   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1121     return NULL;
1122
1123   return phi;
1124 }
1125
1126 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1127
1128 static void
1129 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, gimple phi)
1130 {
1131   dref nw = XCNEW (struct dref_d), aref;
1132   unsigned i;
1133
1134   nw->stmt = phi;
1135   nw->distance = ref->distance + 1;
1136   nw->always_accessed = 1;
1137
1138   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, aref); i++)
1139     if (aref->distance >= nw->distance)
1140       break;
1141   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1142
1143   if (nw->distance > chain->length)
1144     {
1145       chain->length = nw->distance;
1146       chain->has_max_use_after = false;
1147     }
1148 }
1149
1150 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1151    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1152    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1153    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1154
1155 static void
1156 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1157 {
1158   unsigned i;
1159   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1160   gimple phi;
1161
1162   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
1163     {
1164       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1165       if (!phi)
1166         continue;
1167
1168       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1169       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1170     }
1171 }
1172
1173 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1174    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1175    loop.  */
1176
1177 static void
1178 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1179                       struct component *comp,
1180                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1181 {
1182   unsigned i;
1183   dref a;
1184   chain_p chain = NULL;
1185   double_int last_ofs = double_int_zero;
1186
1187   /* Invariants are handled specially.  */
1188   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1189     {
1190       chain = make_invariant_chain (comp);
1191       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1192       return;
1193     }
1194
1195   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1196          sizeof (dref), order_drefs);
1197
1198   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1199     {
1200       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref)
1201           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1202                               double_int_add (a->offset,
1203                                               double_int_neg (last_ofs))) <= 0)
1204         {
1205           if (nontrivial_chain_p (chain))
1206             {
1207               add_looparound_copies (loop, chain);
1208               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1209             }
1210           else
1211             release_chain (chain);
1212           chain = make_rooted_chain (a);
1213           last_ofs = a->offset;
1214           continue;
1215         }
1216
1217       add_ref_to_chain (chain, a);
1218     }
1219
1220   if (nontrivial_chain_p (chain))
1221     {
1222       add_looparound_copies (loop, chain);
1223       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1224     }
1225   else
1226     release_chain (chain);
1227 }
1228
1229 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1230    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1231
1232 static void
1233 determine_roots (struct loop *loop,
1234                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1235 {
1236   struct component *comp;
1237
1238   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1239     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1240 }
1241
1242 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1243    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1244    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1245    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1246
1247 static void
1248 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1249 {
1250   tree val;
1251   gimple new_stmt;
1252   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1253
1254   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1255     {
1256       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1257
1258       val = PHI_RESULT (stmt);
1259       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1260       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1261       remove_phi_node (&psi, false);
1262
1263       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1264       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1265       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1266       return;
1267     }
1268
1269   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1270      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1271   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1272
1273   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1274
1275   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1276   if (!set)
1277     {
1278       gcc_assert (!in_lhs);
1279       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1280       stmt = gsi_stmt (bsi);
1281       update_stmt (stmt);
1282       return;
1283     }
1284
1285   if (in_lhs)
1286     {
1287       /* We have statement
1288
1289          OLD = VAL
1290
1291          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1292          this to
1293
1294          OLD = VAL
1295          NEW = VAL
1296
1297          Otherwise, we are replacing a combination chain,
1298          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1299          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1300
1301          OLD = VAL
1302          NEW = OLD
1303
1304          */
1305
1306       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1307       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1308         {
1309           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1310           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1311         }
1312     }
1313   else
1314     {
1315       /* VAL = OLD
1316
1317          is transformed to
1318
1319          VAL = OLD
1320          NEW = VAL  */
1321
1322       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1323     }
1324
1325   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1326   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1327 }
1328
1329 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1330    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1331    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1332    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1333    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1334
1335 static tree
1336 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1337 {
1338   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1339   affine_iv iv;
1340   bool ok;
1341
1342   if (handled_component_p (ref))
1343     {
1344       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1345       if (!op0)
1346         return NULL_TREE;
1347     }
1348   else if (!INDIRECT_REF_P (ref))
1349     return unshare_expr (ref);
1350
1351   if (INDIRECT_REF_P (ref))
1352     {
1353       /* Take care for INDIRECT_REF and MISALIGNED_INDIRECT_REF at
1354          the same time.  */
1355       ret = copy_node (ref);
1356       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1357       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1358     }
1359   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1360     {
1361       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1362       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1363           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1364         return NULL_TREE;
1365
1366       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1367                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1368                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1369     }
1370   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1371     {
1372       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1373       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1374           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1375         return NULL_TREE;
1376       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1377           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1378         return NULL_TREE;
1379
1380       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1381                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1382                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1383       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1384       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1385     }
1386   else
1387     return NULL_TREE;
1388
1389   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1390   if (!ok)
1391     return NULL_TREE;
1392   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1393   if (integer_zerop (iv.step))
1394     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1395   else
1396     {
1397       type = TREE_TYPE (iv.base);
1398       if (POINTER_TYPE_P (type))
1399         {
1400           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1401                              size_int (iter));
1402           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1403         }
1404       else
1405         {
1406           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1407                              build_int_cst_type (type, iter));
1408           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1409         }
1410       *idx_p = unshare_expr (val);
1411     }
1412
1413   return ret;
1414 }
1415
1416 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1417    of CHAIN.  */
1418
1419 static tree
1420 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1421 {
1422   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1423     {
1424       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1425       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1426
1427       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1428     }
1429   else
1430     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1431 }
1432
1433 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1434
1435 void
1436 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1437 {
1438   tree var;
1439
1440   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1441     {
1442       var = PHI_RESULT (stmt);
1443       if (is_gimple_reg (var))
1444         return;
1445
1446       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1447         var = SSA_NAME_VAR (var);
1448       mark_sym_for_renaming (var);
1449       return;
1450     }
1451
1452   update_stmt (stmt);
1453   if (gimple_vuse (stmt))
1454     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1455 }
1456
1457 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1458    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1459
1460 static tree
1461 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1462 {
1463   tree type = TREE_TYPE (ref);
1464   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1465      commoning.  */
1466   tree var = create_tmp_reg (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1467
1468   add_referenced_var (var);
1469   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1470   return var;
1471 }
1472
1473 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1474    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1475    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1476
1477 static void
1478 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1479 {
1480   unsigned i;
1481   unsigned n = chain->length;
1482   dref root = get_chain_root (chain);
1483   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1484   tree ref, init, var, next;
1485   gimple phi;
1486   gimple_seq stmts;
1487   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1488
1489   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1490      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1491   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1492
1493   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1494
1495   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1496     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1497   else
1498     ref = DR_REF (root->ref);
1499
1500   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1501     {
1502       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1503       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1504     }
1505   if (reuse_first)
1506     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1507
1508   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1509     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1510
1511   for (i = 0; i < n; i++)
1512     {
1513       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1514       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1515       init = get_init_expr (chain, i);
1516
1517       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1518       if (stmts)
1519         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1520
1521       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1522       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1523       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1524       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1525     }
1526 }
1527
1528 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1529    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1530    in TMP_VARS.  */
1531
1532 static void
1533 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1534 {
1535   dref root = get_chain_root (chain);
1536   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1537                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1538
1539   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1540   replace_ref_with (root->stmt,
1541                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1542                     true, in_lhs);
1543 }
1544
1545 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1546    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1547    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1548    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1549    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1550    initializer.  */
1551
1552 static void
1553 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1554                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1555                          bitmap tmp_vars)
1556 {
1557   unsigned i;
1558   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1559   gimple_seq stmts;
1560   gimple phi;
1561   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1562
1563   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1564      trap.  */
1565   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1566
1567   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1568   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1569   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1570   if (written)
1571     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1572
1573   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1574     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1575
1576   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1577
1578   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1579   if (stmts)
1580     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1581
1582   if (written)
1583     {
1584       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1585       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1586       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1587       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1588       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1589     }
1590   else
1591     {
1592       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1593       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1594       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1595     }
1596 }
1597
1598
1599 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1600    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1601
1602 static void
1603 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1604 {
1605   VEC (tree, heap) *vars;
1606   dref a;
1607   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1608   tree var;
1609
1610   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1611   gcc_assert (!chain->combined);
1612   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1613     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1614       n_writes++;
1615
1616   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1617   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1618     return;
1619
1620   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1621                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1622
1623   ridx = 0;
1624   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1625     {
1626       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1627       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1628
1629       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1630         {
1631           n_writes--;
1632           if (n_writes)
1633             {
1634               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1635               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1636               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1637             }
1638           else
1639             ridx = 1;
1640         }
1641
1642       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1643                         !is_read, !is_read);
1644     }
1645
1646   VEC_free (tree, heap, vars);
1647 }
1648
1649 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1650    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1651    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1652
1653 static gimple
1654 single_nonlooparound_use (tree name)
1655 {
1656   use_operand_p use;
1657   imm_use_iterator it;
1658   gimple stmt, ret = NULL;
1659
1660   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1661     {
1662       stmt = USE_STMT (use);
1663
1664       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1665         {
1666           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1667              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1668           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1669                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1670             continue;
1671
1672           return NULL;
1673         }
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1830     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1851     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
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 (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
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 (data_reference_p, heap) *datarefs;
2448   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2449   struct component *components;
2450   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2451   unsigned unroll_factor;
2452   struct tree_niter_desc desc;
2453   bool unroll = false;
2454   edge exit;
2455   bitmap tmp_vars;
2456
2457   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2458     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2459
2460   /* Find the data references and split them into components according to their
2461      dependence relations.  */
2462   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2463   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2464   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2465   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2466     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2467
2468   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2469   free_dependence_relations (dependences);
2470   if (!components)
2471     {
2472       free_data_refs (datarefs);
2473       return false;
2474     }
2475
2476   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2477     {
2478       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2479       dump_components (dump_file, components);
2480     }
2481
2482   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2483   components = filter_suitable_components (loop, components);
2484
2485   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2486   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2487   determine_roots (loop, components, &chains);
2488   release_components (components);
2489
2490   if (!chains)
2491     {
2492       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2493         fprintf (dump_file,
2494                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2495       goto end;
2496     }
2497   prepare_initializers (loop, chains);
2498
2499   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2500   try_combine_chains (&chains);
2501
2502   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2503     {
2504       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2505       dump_chains (dump_file, chains);
2506     }
2507
2508   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2509      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2510   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2511   scev_reset ();
2512   unroll = (unroll_factor > 1
2513             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2514   exit = single_dom_exit (loop);
2515
2516   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2517      loop.  */
2518   if (unroll)
2519     {
2520       struct epcc_data dta;
2521
2522       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2523         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2524
2525       dta.chains = chains;
2526       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2527
2528       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2529
2530       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2531          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2532          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2533          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2534          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2535          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2536       replace_phis_by_defined_names (chains);
2537
2538       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2539                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2540       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2541     }
2542   else
2543     {
2544       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2545         fprintf (dump_file,
2546                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2547       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2548     }
2549
2550 end: ;
2551   release_chains (chains);
2552   free_data_refs (datarefs);
2553   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2554   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2555
2556   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2557
2558   return unroll;
2559 }
2560
2561 /* Runs predictive commoning.  */
2562
2563 unsigned
2564 tree_predictive_commoning (void)
2565 {
2566   bool unrolled = false;
2567   struct loop *loop;
2568   loop_iterator li;
2569   unsigned ret = 0;
2570
2571   initialize_original_copy_tables ();
2572   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2573     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2574       {
2575         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2576       }
2577
2578   if (unrolled)
2579     {
2580       scev_reset ();
2581       ret = TODO_cleanup_cfg;
2582     }
2583   free_original_copy_tables ();
2584
2585   return ret;
2586 }