OSDN Git Service

PR tree-optimization/32160
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 02110-1301, USA.  */
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 "diagnostic.h"
202 #include "tree-pass.h"
203 #include "tree-affine.h"
204 #include "tree-inline.h"
205
206 /* The maximum number of iterations between the considered memory
207    references.  */
208
209 #define MAX_DISTANCE (target_avail_regs < 16 ? 4 : 8)
210    
211 /* Data references.  */
212
213 typedef struct dref
214 {
215   /* The reference itself.  */
216   struct data_reference *ref;
217
218   /* The statement in that the reference appears.  */
219   tree stmt;
220
221   /* Distance of the reference from the root of the chain (in number of
222      iterations of the loop).  */
223   unsigned distance;
224
225   /* Number of iterations offset from the first reference in the component.  */
226   double_int offset;
227
228   /* Number of the reference in a component, in dominance ordering.  */
229   unsigned pos;
230
231   /* True if the memory reference is always accessed when the loop is
232      entered.  */
233   unsigned always_accessed : 1;
234 } *dref;
235
236 DEF_VEC_P (dref);
237 DEF_VEC_ALLOC_P (dref, heap);
238
239 /* Type of the chain of the references.  */
240
241 enum chain_type
242 {
243   /* The addresses of the references in the chain are constant.  */
244   CT_INVARIANT,
245
246   /* There are only loads in the chain.  */
247   CT_LOAD,
248
249   /* Root of the chain is store, the rest are loads.  */
250   CT_STORE_LOAD,
251
252   /* A combination of two chains.  */
253   CT_COMBINATION
254 };
255
256 /* Chains of data references.  */
257
258 typedef struct chain
259 {
260   /* Type of the chain.  */
261   enum chain_type type;
262
263   /* For combination chains, the operator and the two chains that are
264      combined, and the type of the result.  */
265   enum tree_code operator;
266   tree rslt_type;
267   struct chain *ch1, *ch2;
268
269   /* The references in the chain.  */
270   VEC(dref,heap) *refs;
271
272   /* The maximum distance of the reference in the chain from the root.  */
273   unsigned length;
274
275   /* The variables used to copy the value throughout iterations.  */
276   VEC(tree,heap) *vars;
277
278   /* Initializers for the variables.  */
279   VEC(tree,heap) *inits;
280
281   /* True if there is a use of a variable with the maximal distance
282      that comes after the root in the loop.  */
283   unsigned has_max_use_after : 1;
284
285   /* True if all the memory references in the chain are always accessed.  */
286   unsigned all_always_accessed : 1;
287
288   /* True if this chain was combined together with some other chain.  */
289   unsigned combined : 1;
290 } *chain_p;
291
292 DEF_VEC_P (chain_p);
293 DEF_VEC_ALLOC_P (chain_p, heap);
294
295 /* Describes the knowledge about the step of the memory references in
296    the component.  */
297
298 enum ref_step_type
299 {
300   /* The step is zero.  */
301   RS_INVARIANT,
302
303   /* The step is nonzero.  */
304   RS_NONZERO,
305
306   /* The step may or may not be nonzero.  */
307   RS_ANY
308 };
309
310 /* Components of the data dependence graph.  */
311
312 struct component
313 {
314   /* The references in the component.  */
315   VEC(dref,heap) *refs;
316
317   /* What we know about the step of the references in the component.  */
318   enum ref_step_type comp_step;
319
320   /* Next component in the list.  */
321   struct component *next;
322 };
323
324 /* Bitmap of ssa names defined by looparound phi nodes covered by chains.  */
325
326 static bitmap looparound_phis;
327
328 /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
329
330 static struct pointer_map_t *name_expansions;
331
332 /* Dumps data reference REF to FILE.  */
333
334 extern void dump_dref (FILE *, dref);
335 void
336 dump_dref (FILE *file, dref ref)
337 {
338   if (ref->ref)
339     {
340       fprintf (file, "    ");
341       print_generic_expr (file, DR_REF (ref->ref), TDF_SLIM);
342       fprintf (file, " (id %u%s)\n", ref->pos,
343                DR_IS_READ (ref->ref) ? "" : ", write");
344
345       fprintf (file, "      offset ");
346       dump_double_int (file, ref->offset, false);
347       fprintf (file, "\n");
348
349       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
350     }
351   else
352     {
353       if (TREE_CODE (ref->stmt) == PHI_NODE)
354         fprintf (file, "    looparound ref\n");
355       else
356         fprintf (file, "    combination ref\n");
357       fprintf (file, "      in statement ");
358       print_generic_expr (file, ref->stmt, TDF_SLIM);
359       fprintf (file, "\n");
360       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
361     }
362
363 }
364
365 /* Dumps CHAIN to FILE.  */
366
367 extern void dump_chain (FILE *, chain_p);
368 void
369 dump_chain (FILE *file, chain_p chain)
370 {
371   dref a;
372   const char *chain_type;
373   unsigned i;
374   tree var;
375
376   switch (chain->type)
377     {
378     case CT_INVARIANT:
379       chain_type = "Load motion";
380       break;
381
382     case CT_LOAD:
383       chain_type = "Loads-only";
384       break;
385
386     case CT_STORE_LOAD:
387       chain_type = "Store-loads";
388       break;
389
390     case CT_COMBINATION:
391       chain_type = "Combination";
392       break;
393
394     default:
395       gcc_unreachable ();
396     }
397
398   fprintf (file, "%s chain %p%s\n", chain_type, (void *) chain,
399            chain->combined ? " (combined)" : "");
400   if (chain->type != CT_INVARIANT)
401     fprintf (file, "  max distance %u%s\n", chain->length,
402              chain->has_max_use_after ? "" : ", may reuse first");
403
404   if (chain->type == CT_COMBINATION)
405     {
406       fprintf (file, "  equal to %p %s %p in type ",
407                (void *) chain->ch1, op_symbol_code (chain->operator),
408                (void *) chain->ch2);
409       print_generic_expr (file, chain->rslt_type, TDF_SLIM);
410       fprintf (file, "\n");
411     }
412
413   if (chain->vars)
414     {
415       fprintf (file, "  vars");
416       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
417         {
418           fprintf (file, " ");
419           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
420         }
421       fprintf (file, "\n");
422     }
423
424   if (chain->inits)
425     {
426       fprintf (file, "  inits");
427       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->inits, i, var); i++)
428         {
429           fprintf (file, " ");
430           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
431         }
432       fprintf (file, "\n");
433     }
434
435   fprintf (file, "  references:\n");
436   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
437     dump_dref (file, a);
438
439   fprintf (file, "\n");
440 }
441
442 /* Dumps CHAINS to FILE.  */
443
444 extern void dump_chains (FILE *, VEC (chain_p, heap) *);
445 void
446 dump_chains (FILE *file, VEC (chain_p, heap) *chains)
447 {
448   chain_p chain;
449   unsigned i;
450
451   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
452     dump_chain (file, chain);
453 }
454
455 /* Dumps COMP to FILE.  */
456
457 extern void dump_component (FILE *, struct component *);
458 void
459 dump_component (FILE *file, struct component *comp)
460 {
461   dref a;
462   unsigned i;
463
464   fprintf (file, "Component%s:\n",
465            comp->comp_step == RS_INVARIANT ? " (invariant)" : "");
466   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
467     dump_dref (file, a);
468   fprintf (file, "\n");
469 }
470
471 /* Dumps COMPS to FILE.  */
472
473 extern void dump_components (FILE *, struct component *);
474 void
475 dump_components (FILE *file, struct component *comps)
476 {
477   struct component *comp;
478
479   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
480     dump_component (file, comp);
481 }
482
483 /* Frees a chain CHAIN.  */
484
485 static void
486 release_chain (chain_p chain)
487 {
488   dref ref;
489   unsigned i;
490
491   if (chain == NULL)
492     return;
493
494   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
495     free (ref);
496
497   VEC_free (dref, heap, chain->refs);
498   VEC_free (tree, heap, chain->vars);
499   VEC_free (tree, heap, chain->inits);
500
501   free (chain);
502 }
503
504 /* Frees CHAINS.  */
505
506 static void
507 release_chains (VEC (chain_p, heap) *chains)
508 {
509   unsigned i;
510   chain_p chain;
511
512   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
513     release_chain (chain);
514   VEC_free (chain_p, heap, chains);
515 }
516
517 /* Frees a component COMP.  */
518
519 static void
520 release_component (struct component *comp)
521 {
522   VEC_free (dref, heap, comp->refs);
523   free (comp);
524 }
525
526 /* Frees list of components COMPS.  */
527
528 static void
529 release_components (struct component *comps)
530 {
531   struct component *act, *next;
532
533   for (act = comps; act; act = next)
534     {
535       next = act->next;
536       release_component (act);
537     }
538 }
539
540 /* Finds a root of tree given by FATHERS containing A, and performs path
541    shortening.  */
542
543 static unsigned
544 component_of (unsigned fathers[], unsigned a)
545 {
546   unsigned root, n;
547
548   for (root = a; root != fathers[root]; root = fathers[root])
549     continue;
550
551   for (; a != root; a = n)
552     {
553       n = fathers[a];
554       fathers[a] = root;
555     }
556
557   return root;
558 }
559
560 /* Join operation for DFU.  FATHERS gives the tree, SIZES are sizes of the
561    components, A and B are components to merge.  */
562
563 static void
564 merge_comps (unsigned fathers[], unsigned sizes[], unsigned a, unsigned b)
565 {
566   unsigned ca = component_of (fathers, a);
567   unsigned cb = component_of (fathers, b);
568
569   if (ca == cb)
570     return;
571
572   if (sizes[ca] < sizes[cb])
573     {
574       sizes[cb] += sizes[ca];
575       fathers[ca] = cb;
576     }
577   else
578     {
579       sizes[ca] += sizes[cb];
580       fathers[cb] = ca;
581     }
582 }
583
584 /* Returns true if A is a reference that is suitable for predictive commoning
585    in the innermost loop that contains it.  REF_STEP is set according to the
586    step of the reference A.  */
587
588 static bool
589 suitable_reference_p (struct data_reference *a, enum ref_step_type *ref_step)
590 {
591   tree ref = DR_REF (a), step = DR_STEP (a);
592
593   if (!step
594       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref)))
595     return false;
596
597   if (integer_zerop (step))
598     *ref_step = RS_INVARIANT;
599   else if (integer_nonzerop (step))
600     *ref_step = RS_NONZERO;
601   else
602     *ref_step = RS_ANY;
603
604   return true;
605 }
606
607 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
608
609 static void
610 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
611 {
612   aff_tree delta;
613
614   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
615                                   &name_expansions);
616   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
617   aff_combination_add (offset, &delta);
618 }
619
620 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
621    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
622    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
623    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
624    satisfy suitable_reference_p.  */
625
626 static bool
627 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
628                   double_int *off)
629 {
630   aff_tree diff, baseb, step;
631
632   /* Check whether the base address and the step of both references is the
633      same.  */
634   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
635       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
636     return false;
637
638   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
639     {
640       /* If the references have loop invariant address, check that they access
641          exactly the same location.  */
642       *off = double_int_zero;
643       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
644               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
645     }
646
647   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
648      is a multiple of step.  */
649   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
650   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
651   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
652   aff_combination_add (&diff, &baseb);
653
654   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
655                                   &step, &name_expansions);
656   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
657 }
658
659 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
660    it is executed whenever the loop is entered.  */
661
662 static basic_block
663 last_always_executed_block (struct loop *loop)
664 {
665   unsigned i;
666   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
667   edge ex;
668   basic_block last = loop->latch;
669
670   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
671     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
672   VEC_free (edge, heap, exits);
673
674   return last;
675 }
676
677 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
678
679 static struct component *
680 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
681                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
682                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
683 {
684   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
685   unsigned ca, ia, ib, bad;
686   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
687   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
688   struct component **comps;
689   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
690   struct data_dependence_relation *ddr;
691   struct component *comp_list = NULL, *comp;
692   dref dataref;
693   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
694  
695   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
696     {
697       if (!DR_REF (dr))
698         {
699           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
700              just fail.  */
701           goto end;
702         }
703       dr->aux = (void *) (size_t) i;
704       comp_father[i] = i;
705       comp_size[i] = 1;
706     }
707
708   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
709   comp_father[n] = n;
710   comp_size[n] = 1;
711
712   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
713     {
714       enum ref_step_type dummy;
715
716       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
717         {
718           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
719           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
720         }
721     }
722
723   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, depends, i, ddr); i++)
724     {
725       double_int dummy_off;
726
727       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
728         continue;
729
730       dra = DDR_A (ddr);
731       drb = DDR_B (ddr);
732       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
733       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
734       if (ia == ib)
735         continue;
736
737       bad = component_of (comp_father, n);
738
739       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
740       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
741           && (ia == bad || ib == bad
742               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
743         continue;
744           
745       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
746     }
747
748   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
749   bad = component_of (comp_father, n);
750   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
751     {
752       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
753       ca = component_of (comp_father, ia);
754       if (ca == bad)
755         continue;
756
757       comp = comps[ca];
758       if (!comp)
759         {
760           comp = XCNEW (struct component);
761           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
762           comps[ca] = comp;
763         }
764
765       dataref = XCNEW (struct dref);
766       dataref->ref = dr;
767       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
768       dataref->offset = double_int_zero;
769       dataref->distance = 0;
770
771       dataref->always_accessed
772               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
773                                 bb_for_stmt (dataref->stmt));
774       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
775       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
776     }
777
778   for (i = 0; i < n; i++)
779     {
780       comp = comps[i];
781       if (comp)
782         {
783           comp->next = comp_list;
784           comp_list = comp;
785         }
786     }
787   free (comps);
788
789 end:
790   free (comp_father);
791   free (comp_size);
792   return comp_list;
793 }
794
795 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
796    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
797    loop.  */
798       
799 static bool
800 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
801 {
802   unsigned i;
803   dref a, first;
804   basic_block ba, bp = loop->header;
805   bool ok, has_write = false;
806
807   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
808     {
809       ba = bb_for_stmt (a->stmt);
810
811       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
812         return false;
813
814       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
815       bp = ba;
816
817       if (!DR_IS_READ (a->ref))
818         has_write = true;
819     }
820
821   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
822   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
823   gcc_assert (ok);
824   first->offset = double_int_zero;
825
826   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
827     {
828       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
829         return false;
830
831 #ifdef ENABLE_CHECKING
832       {
833         enum ref_step_type a_step;
834         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
835         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
836       }
837 #endif
838     }
839
840   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
841      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
842      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
843      or the previous one.  */
844   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
845     return false;
846
847   return true;
848 }
849       
850 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
851    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
852    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
853    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
854
855 static struct component *
856 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
857 {
858   struct component **comp, *act;
859
860   for (comp = &comps; *comp; )
861     {
862       act = *comp;
863       if (suitable_component_p (loop, act))
864         comp = &act->next;
865       else
866         {
867           *comp = act->next;
868           release_component (act);
869         }
870     }
871
872   return comps;
873 }
874
875 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
876    qsort.  */
877
878 static int
879 order_drefs (const void *a, const void *b)
880 {
881   const dref *da = a;
882   const dref *db = b;
883   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
884
885   if (offcmp != 0)
886     return offcmp;
887
888   return (*da)->pos - (*db)->pos;
889 }
890
891 /* Returns root of the CHAIN.  */
892
893 static inline dref
894 get_chain_root (chain_p chain)
895 {
896   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
897 }
898
899 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
900
901 static void
902 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
903 {
904   dref root = get_chain_root (chain);
905   double_int dist;
906
907   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
908   dist = double_int_add (ref->offset, double_int_neg (root->offset));
909   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
910     return;
911   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
912
913   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
914
915   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
916
917   if (ref->distance >= chain->length)
918     {
919       chain->length = ref->distance;
920       chain->has_max_use_after = false;
921     }
922
923   if (ref->distance == chain->length
924       && ref->pos > root->pos)
925     chain->has_max_use_after = true;
926
927   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
928 }
929
930 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
931
932 static chain_p
933 make_invariant_chain (struct component *comp)
934 {
935   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
936   unsigned i;
937   dref ref;
938
939   chain->type = CT_INVARIANT;
940
941   chain->all_always_accessed = true;
942
943   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, ref); i++)
944     {
945       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
946       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
947     }
948
949   return chain;
950 }
951
952 /* Make a new chain rooted at REF.  */
953
954 static chain_p
955 make_rooted_chain (dref ref)
956 {
957   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
958
959   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
960
961   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
962   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
963
964   ref->distance = 0;
965
966   return chain;
967 }
968
969 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
970
971 static bool
972 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
973 {
974   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
975 }
976
977 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
978    is no such name.  */
979
980 static tree
981 name_for_ref (dref ref)
982 {
983   tree name;
984
985   if (TREE_CODE (ref->stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT)
986     {
987       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
988         name = GIMPLE_STMT_OPERAND (ref->stmt, 0);
989       else
990         name = GIMPLE_STMT_OPERAND (ref->stmt, 1);
991     }
992   else
993     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
994
995   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
996 }
997
998 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
999    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1000
1001 static bool
1002 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1003                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1004 {
1005   aff_tree diff, base, step;
1006   double_int off;
1007
1008   if (!DR_BASE_ADDRESS (ref))
1009     return false;
1010
1011   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1012   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1013     return false;
1014
1015   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1016      invariant inside the loop.  */
1017   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1018
1019   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1020      exactly the same location.  */
1021   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1022     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1023             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1024
1025   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1026      -DISTANCE-th iteration.  */
1027   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1028   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1029   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1030   aff_combination_add (&diff, &base);
1031
1032   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1033                                   &name_expansions);
1034   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1035     return false;
1036
1037   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1038     return false;
1039
1040   return true;
1041 }
1042
1043 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1044    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1045    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1046    is the root of the current chain.  */
1047
1048 static tree
1049 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1050 {
1051   tree name, phi, init, init_stmt, init_ref;
1052   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1053   struct data_reference init_dr;
1054
1055   if (TREE_CODE (ref->stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT)
1056     {
1057       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1058         name = GIMPLE_STMT_OPERAND (ref->stmt, 0);
1059       else
1060         name = GIMPLE_STMT_OPERAND (ref->stmt, 1);
1061     }
1062   else
1063     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1064   if (!name)
1065     return NULL_TREE;
1066
1067   for (phi = phi_nodes (loop->header); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1068     if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1069       break;
1070
1071   if (!phi)
1072     return NULL_TREE;
1073
1074   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1075   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1076     return NULL_TREE;
1077   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1078   if (TREE_CODE (init_stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
1079     return NULL_TREE;
1080   gcc_assert (GIMPLE_STMT_OPERAND (init_stmt, 0) == init);
1081
1082   init_ref = GIMPLE_STMT_OPERAND (init_stmt, 1);
1083   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1084       && !DECL_P (init_ref))
1085     return NULL_TREE;
1086
1087   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1088      loop enclosing PHI).  */
1089   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1090   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1091   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1092   dr_analyze_innermost (&init_dr);
1093
1094   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1095     return NULL_TREE;
1096
1097   return phi;
1098 }
1099
1100 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1101
1102 static void
1103 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, tree phi)
1104 {
1105   dref nw = XCNEW (struct dref), aref;
1106   unsigned i;
1107
1108   nw->stmt = phi;
1109   nw->distance = ref->distance + 1;
1110   nw->always_accessed = 1;
1111
1112   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, aref); i++)
1113     if (aref->distance >= nw->distance)
1114       break;
1115   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1116
1117   if (nw->distance > chain->length)
1118     {
1119       chain->length = nw->distance;
1120       chain->has_max_use_after = false;
1121     }
1122 }
1123
1124 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1125    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1126    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1127    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1128
1129 static void
1130 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1131 {
1132   unsigned i;
1133   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1134   tree phi;
1135
1136   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
1137     {
1138       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1139       if (!phi)
1140         continue;
1141
1142       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1143       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1144     }
1145 }
1146
1147 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1148    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1149    loop.  */
1150
1151 static void
1152 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1153                       struct component *comp,
1154                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1155 {
1156   unsigned i;
1157   dref a;
1158   chain_p chain = NULL;
1159
1160   /* Invariants are handled specially.  */
1161   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1162     {
1163       chain = make_invariant_chain (comp);
1164       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1165       return;
1166     }
1167
1168   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1169          sizeof (dref), order_drefs);
1170
1171   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1172     {
1173       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref))
1174         {
1175           if (nontrivial_chain_p (chain))
1176             VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1177           else
1178             release_chain (chain);
1179           chain = make_rooted_chain (a);
1180           continue;
1181         }
1182
1183       add_ref_to_chain (chain, a);
1184     }
1185
1186   if (nontrivial_chain_p (chain))
1187     {
1188       add_looparound_copies (loop, chain);
1189       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1190     }
1191   else
1192     release_chain (chain);
1193 }
1194
1195 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1196    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1197
1198 static void
1199 determine_roots (struct loop *loop,
1200                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1201 {
1202   struct component *comp;
1203
1204   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1205     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1206 }
1207
1208 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1209    NEW.  If SET is true, NEW is instead initialized to the value of
1210    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1211    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1212
1213 static void
1214 replace_ref_with (tree stmt, tree new, bool set, bool in_lhs)
1215 {
1216   tree val, new_stmt;
1217   block_stmt_iterator bsi;
1218
1219   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1220     {
1221       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1222
1223       val = PHI_RESULT (stmt);
1224       bsi = bsi_after_labels (bb_for_stmt (stmt));
1225       remove_phi_node (stmt, NULL_TREE, false);
1226
1227       /* Turn the phi node into GIMPLE_MODIFY_STMT.  */
1228       new_stmt = build_gimple_modify_stmt_stat (val, new);
1229       SSA_NAME_DEF_STMT (val) = new_stmt;
1230       bsi_insert_before (&bsi, new_stmt, BSI_NEW_STMT);
1231       return;
1232     }
1233       
1234   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1235      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1236   gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT);
1237
1238   /* If we do not need to initialize NEW, just replace the use of OLD.  */
1239   if (!set)
1240     {
1241       gcc_assert (!in_lhs);
1242       GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1) = new;
1243       update_stmt (stmt);
1244       return;
1245     }
1246
1247   bsi = bsi_for_stmt (stmt);
1248   if (in_lhs)
1249     {
1250       val = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
1251
1252       /* OLD = VAL
1253
1254          is transformed to
1255
1256          OLD = VAL
1257          NEW = VAL
1258
1259          (since the reference is of gimple_reg type, VAL is either gimple
1260          invariant or ssa name).  */
1261     }
1262   else
1263     {
1264       val = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
1265
1266       /* VAL = OLD
1267
1268          is transformed to
1269
1270          VAL = OLD
1271          NEW = VAL  */
1272     }
1273
1274   new_stmt = build_gimple_modify_stmt_stat (new, unshare_expr (val));
1275   bsi_insert_after (&bsi, new_stmt, BSI_NEW_STMT);
1276   SSA_NAME_DEF_STMT (new) = new_stmt;
1277 }
1278
1279 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1280    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1281    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1282    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1283    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1284
1285 static tree
1286 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1287 {
1288   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1289   affine_iv iv;
1290   bool ok;
1291
1292   if (handled_component_p (ref))
1293     {
1294       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1295       if (!op0)
1296         return NULL_TREE;
1297     }
1298   else if (!INDIRECT_REF_P (ref))
1299     return unshare_expr (ref);
1300
1301   if (TREE_CODE (ref) == INDIRECT_REF)
1302     {
1303       ret = build1 (INDIRECT_REF, TREE_TYPE (ref), NULL_TREE);
1304       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1305       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1306     }
1307   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1308     {
1309       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1310       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1311           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1312         return NULL_TREE;
1313
1314       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1315                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1316                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1317     }
1318   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1319     {
1320       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1321       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1322           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1323         return NULL_TREE;
1324       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1325           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1326         return NULL_TREE;
1327
1328       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1329                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1330                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1331       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1332       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1333     }
1334   else
1335     return NULL_TREE;
1336
1337   ok = simple_iv (loop, first_stmt (loop->header), idx, &iv, true);
1338   if (!ok)
1339     return NULL_TREE;
1340   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1341   if (integer_zerop (iv.step))
1342     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1343   else
1344     {
1345       type = TREE_TYPE (iv.base);
1346       val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1347                          build_int_cst_type (type, iter));
1348       val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1349       *idx_p = unshare_expr (val);
1350     }
1351
1352   return ret;
1353 }
1354
1355 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1356    of CHAIN.  */
1357
1358 static tree
1359 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1360 {
1361   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1362     {
1363       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1364       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1365
1366       return fold_build2 (chain->operator, chain->rslt_type, e1, e2);
1367     }
1368   else
1369     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1370 }
1371
1372 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1373
1374 static void
1375 mark_virtual_ops_for_renaming (tree stmt)
1376 {
1377   ssa_op_iter iter;
1378   tree var;
1379
1380   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1381     return;
1382
1383   update_stmt (stmt);
1384
1385   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
1386     {
1387       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1388         var = SSA_NAME_VAR (var);
1389       mark_sym_for_renaming (var);
1390     }
1391 }
1392
1393 /* Calls mark_virtual_ops_for_renaming for all members of LIST.  */
1394
1395 static void
1396 mark_virtual_ops_for_renaming_list (tree list)
1397 {
1398   tree_stmt_iterator tsi;
1399
1400   for (tsi = tsi_start (list); !tsi_end_p (tsi); tsi_next (&tsi))
1401     mark_virtual_ops_for_renaming (tsi_stmt (tsi));
1402 }
1403
1404 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1405    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1406
1407 static tree
1408 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1409 {
1410   tree type = TREE_TYPE (ref);
1411   tree var = create_tmp_var (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1412
1413   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1414      commoning.  */
1415   if (TREE_CODE (type) == COMPLEX_TYPE
1416       || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
1417     DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
1418
1419   add_referenced_var (var);
1420   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1421   return var;
1422 }
1423
1424 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1425    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1426    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1427
1428 static void
1429 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1430 {
1431   unsigned i;
1432   unsigned n = chain->length;
1433   dref root = get_chain_root (chain);
1434   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1435   tree ref, init, var, next, stmts;
1436   tree phi;
1437   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1438
1439   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1440      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1441   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1442
1443   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1444
1445   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1446     ref = GIMPLE_STMT_OPERAND (root->stmt, 0);
1447   else
1448     ref = DR_REF (root->ref);
1449
1450   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1451     {
1452       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1453       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1454     }
1455   if (reuse_first)
1456     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1457   
1458   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1459     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL_TREE));
1460
1461   for (i = 0; i < n; i++)
1462     {
1463       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1464       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1465       init = get_init_expr (chain, i);
1466
1467       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1468       if (stmts)
1469         {
1470           mark_virtual_ops_for_renaming_list (stmts);
1471           bsi_insert_on_edge_immediate (entry, stmts);
1472         }
1473
1474       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1475       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1476       add_phi_arg (phi, init, entry);
1477       add_phi_arg (phi, next, latch);
1478     }
1479 }
1480
1481 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1482    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1483    in TMP_VARS.  */
1484
1485 static void
1486 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1487 {
1488   dref root = get_chain_root (chain);
1489   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1490                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1491
1492   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1493   replace_ref_with (root->stmt,
1494                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1495                     true, in_lhs);
1496 }
1497
1498 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1499    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1500    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1501    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1502    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1503    initializer.  */
1504
1505 static void
1506 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1507                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1508                          bitmap tmp_vars)
1509 {
1510   unsigned i;
1511   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next, stmts;
1512   tree phi;
1513   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1514
1515   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1516      trap.  */
1517   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1518
1519   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1520   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1521   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1522   if (written)
1523     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1524   
1525   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1526     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL_TREE));
1527
1528   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1529       
1530   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1531   if (stmts)
1532     {
1533       mark_virtual_ops_for_renaming_list (stmts);
1534       bsi_insert_on_edge_immediate (entry, stmts);
1535     }
1536
1537   if (written)
1538     {
1539       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1540       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1541       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1542       add_phi_arg (phi, init, entry);
1543       add_phi_arg (phi, next, latch);
1544     }
1545   else
1546     {
1547       init = build_gimple_modify_stmt_stat (var, init);
1548       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = init;
1549       mark_virtual_ops_for_renaming (init);
1550       bsi_insert_on_edge_immediate (entry, init);
1551     }
1552 }
1553
1554
1555 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1556    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1557
1558 static void
1559 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1560 {
1561   VEC (tree, heap) *vars;
1562   dref a;
1563   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1564   tree var;
1565
1566   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1567   gcc_assert (!chain->combined);
1568   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1569     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1570       n_writes++;
1571   
1572   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1573   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1574     return;
1575
1576   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1577                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1578
1579   ridx = 0;
1580   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1581     {
1582       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1583       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1584
1585       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1586         {
1587           n_writes--;
1588           if (n_writes)
1589             {
1590               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1591               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL_TREE);
1592               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1593             }
1594           else
1595             ridx = 1;
1596         }
1597           
1598       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1599                         !is_read, !is_read);
1600     }
1601
1602   VEC_free (tree, heap, vars);
1603 }
1604
1605 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1606    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1607    such statement, or more statements, NULL_TREE is returned.  */
1608
1609 static tree
1610 single_nonlooparound_use (tree name)
1611 {
1612   use_operand_p use;
1613   imm_use_iterator it;
1614   tree stmt, ret = NULL_TREE;
1615
1616   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1617     {
1618       stmt = USE_STMT (use);
1619
1620       if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1621         {
1622           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1623              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1624           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1625                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1626             continue;
1627
1628           return NULL_TREE;
1629         }
1630       else if (ret != NULL_TREE)
1631         return NULL_TREE;
1632       else
1633         ret = stmt;
1634     }
1635
1636   return ret;
1637 }
1638
1639 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1640    used.  */
1641
1642 static void
1643 remove_stmt (tree stmt)
1644 {
1645   tree next, name;
1646
1647   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1648     {
1649       name = PHI_RESULT (stmt);
1650       next = single_nonlooparound_use (name);
1651       remove_phi_node (stmt, NULL_TREE, true);
1652
1653       if (!next
1654           || TREE_CODE (next) != GIMPLE_MODIFY_STMT
1655           || GIMPLE_STMT_OPERAND (next, 1) != name)
1656         return;
1657
1658       stmt = next;
1659     }
1660
1661   while (1)
1662     {
1663       block_stmt_iterator bsi;
1664     
1665       bsi = bsi_for_stmt (stmt);
1666
1667       name = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
1668       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1669
1670       next = single_nonlooparound_use (name);
1671
1672       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1673       bsi_remove (&bsi, true);
1674
1675       if (!next
1676           || TREE_CODE (next) != GIMPLE_MODIFY_STMT
1677           || GIMPLE_STMT_OPERAND (next, 1) != name)
1678         return;
1679
1680       stmt = next;
1681     }
1682 }
1683
1684 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1685    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1686
1687 static void
1688 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1689                              bitmap tmp_vars)
1690 {
1691   unsigned i;
1692   dref a, root;
1693   tree var;
1694
1695   if (chain->combined)
1696     {
1697       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1698          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1699       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1700         remove_stmt (a->stmt);
1701     }
1702   else
1703     {
1704       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1705          and replace the uses of the original references by these
1706          variables.  */
1707       root = get_chain_root (chain);
1708       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1709
1710       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1711       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1712         {
1713           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1714           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1715           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1716         }
1717     }
1718 }
1719
1720 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1721    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1722    optimized.  */
1723
1724 static unsigned
1725 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1726 {
1727   chain_p chain;
1728   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1729   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1730
1731   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1732     {
1733       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1734         continue;
1735
1736       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1737          temporary variables that we create for it.  */
1738       af = chain->length;
1739       if (chain->has_max_use_after)
1740         af++;
1741
1742       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1743       if (nfactor <= max)
1744         factor = nfactor;
1745     }
1746
1747   return factor;
1748 }
1749
1750 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1751    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1752
1753 static void
1754 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1755                         bitmap tmp_vars)
1756 {
1757   chain_p chain;
1758   unsigned i;
1759
1760   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1761     {
1762       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1763         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1764       else
1765         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1766     }
1767   
1768   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1769 }
1770
1771 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1772    ssa name, set it to phi node that defines it.  */
1773
1774 static void
1775 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1776 {
1777   chain_p chain;
1778   dref a;
1779   unsigned i, j;
1780
1781   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1782     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1783       {
1784         gcc_assert (TREE_CODE (a->stmt) != SSA_NAME);
1785         if (TREE_CODE (a->stmt) == PHI_NODE)
1786           a->stmt = PHI_RESULT (a->stmt);
1787       }
1788 }
1789
1790 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1791    phi node, set it to the ssa name that is defined by it.  */
1792
1793 static void
1794 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1795 {
1796   chain_p chain;
1797   dref a;
1798   unsigned i, j;
1799
1800   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1801     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1802       if (TREE_CODE (a->stmt) == SSA_NAME)
1803         {
1804           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->stmt);
1805           gcc_assert (TREE_CODE (a->stmt) == PHI_NODE);
1806         }
1807 }
1808
1809 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1810    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1811
1812 struct epcc_data
1813 {
1814   VEC (chain_p, heap) *chains;
1815   bitmap tmp_vars;
1816 };
1817
1818 static void
1819 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1820 {
1821   struct epcc_data *dta = data;
1822
1823   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1824      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1825      tree_predictive_commoning_loop).  */
1826   replace_names_by_phis (dta->chains);
1827   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1828 }
1829
1830 /* Returns true if we can and should unroll LOOP FACTOR times.  Number
1831    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
1832
1833 static bool
1834 should_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
1835                       struct tree_niter_desc *niter)
1836 {
1837   edge exit;
1838
1839   if (factor == 1)
1840     return false;
1841
1842   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
1843      for that we are able to determine number of iterations.  We also
1844      want to split the extra iterations of the loop from its end,
1845      therefore we require that the loop has precisely one
1846      exit.  */
1847
1848   exit = single_dom_exit (loop);
1849   if (!exit)
1850     return false;
1851
1852   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false))
1853     return false;
1854
1855   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
1856   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
1857     return false;
1858
1859   /* The final loop should be small enough.  */
1860   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
1861       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
1862     return false;
1863
1864   return true;
1865 }
1866
1867 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1868    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1869    the header of the LOOP.  */
1870
1871 static void
1872 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1873 {
1874   tree stmt, phi;
1875   imm_use_iterator iter;
1876   edge e;
1877
1878   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1879
1880   while (1)
1881     {
1882       phi = NULL;
1883       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1884         {
1885           if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE
1886               && flow_bb_inside_loop_p (loop, bb_for_stmt (stmt)))
1887             {
1888               phi = stmt;
1889               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1890             }
1891         }
1892       if (!phi)
1893         return;
1894
1895       if (bb_for_stmt (phi) == loop->header)
1896         e = loop_latch_edge (loop);
1897       else
1898         e = single_pred_edge (bb_for_stmt (stmt));
1899
1900       name = PHI_RESULT (phi);
1901       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1902     }
1903 }
1904
1905 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1906    register copies arising from phi nodes by changing the base
1907    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1908    for those we want to perform this.  */
1909
1910 static void
1911 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1912 {
1913   edge e;
1914   tree phi, name, use, var, stmt;
1915
1916   e = loop_latch_edge (loop);
1917   for (phi = phi_nodes (loop->header); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1918     {
1919       name = PHI_RESULT (phi);
1920       var = SSA_NAME_VAR (name);
1921       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1922         continue;
1923       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1924       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1925
1926       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1927       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1928       while (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1929         {
1930           gcc_assert (single_pred_p (bb_for_stmt (stmt)));
1931           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1932           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1933         }
1934
1935       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1936     }
1937 }
1938
1939 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1940
1941 static bool
1942 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1943 {
1944   return (!chain->combined
1945           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1946 }
1947
1948 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1949    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1950    statement.  */
1951
1952 static tree
1953 find_use_stmt (tree *name)
1954 {
1955   tree stmt, rhs, lhs;
1956
1957   /* Skip over assignments.  */
1958   while (1)
1959     {
1960       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1961       if (!stmt)
1962         return NULL_TREE;
1963
1964       if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
1965         return NULL_TREE;
1966
1967       lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
1968       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1969         return NULL_TREE;
1970
1971       rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
1972       if (rhs != *name)
1973         break;
1974
1975       *name = lhs;
1976     }
1977
1978   if (!EXPR_P (rhs)
1979       || REFERENCE_CLASS_P (rhs)
1980       || TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (rhs)) != 2)
1981     return NULL_TREE;
1982
1983   return stmt;
1984 }
1985
1986 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
1987
1988 static bool
1989 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
1990 {
1991   if (FLOAT_TYPE_P (type)
1992       && !flag_unsafe_math_optimizations)
1993     return false;
1994
1995   return (commutative_tree_code (code)
1996           && associative_tree_code (code));
1997 }
1998
1999 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2000    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2001    is stored in DISTANCE.  */
2002
2003 static tree
2004 find_associative_operation_root (tree stmt, unsigned *distance)
2005 {
2006   tree rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1), lhs, next;
2007   enum tree_code code = TREE_CODE (rhs);
2008   unsigned dist = 0;
2009
2010   if (!may_reassociate_p (TREE_TYPE (rhs), code))
2011     return NULL_TREE;
2012
2013   while (1)
2014     {
2015       lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
2016       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2017
2018       next = find_use_stmt (&lhs);
2019       if (!next)
2020         break;
2021
2022       rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (next, 1);
2023       if (TREE_CODE (rhs) != code)
2024         break;
2025
2026       stmt = next;
2027       dist++;
2028     }
2029
2030   if (distance)
2031     *distance = dist;
2032   return stmt;
2033 }
2034
2035 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2036    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2037    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2038    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2039    NAME2.  */
2040
2041 static tree
2042 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2043 {
2044   tree stmt1, stmt2;
2045
2046   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2047   if (!stmt1)
2048     return NULL_TREE;
2049
2050   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2051   if (!stmt2)
2052     return NULL_TREE;
2053
2054   if (stmt1 == stmt2)
2055     return stmt1;
2056
2057   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2058   if (!stmt1)
2059     return NULL_TREE;
2060   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2061   if (!stmt2)
2062     return NULL_TREE;
2063
2064   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL_TREE);
2065 }
2066
2067 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2068    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2069    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2070
2071 static bool
2072 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2073                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2074 {
2075   enum tree_code acode;
2076   bool aswap;
2077   tree atype;
2078   tree name1, name2, stmt, rhs;
2079
2080   name1 = name_for_ref (r1);
2081   name2 = name_for_ref (r2);
2082   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2083
2084   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2085
2086   if (!stmt)
2087     return false;
2088
2089   rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
2090   acode = TREE_CODE (rhs);
2091   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2092            && TREE_OPERAND (rhs, 0) != name1);
2093   atype = TREE_TYPE (rhs);
2094
2095   if (*code == ERROR_MARK)
2096     {
2097       *code = acode;
2098       *swap = aswap;
2099       *rslt_type = atype;
2100       return true;
2101     }
2102
2103   return (*code == acode
2104           && *swap == aswap
2105           && *rslt_type == atype);
2106 }
2107
2108 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2109    an assignment of the remaining operand.  */
2110
2111 static void
2112 remove_name_from_operation (tree stmt, tree op)
2113 {
2114   tree *rhs;
2115
2116   gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT);
2117
2118   rhs = &GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
2119   if (TREE_OPERAND (*rhs, 0) == op)
2120     *rhs = TREE_OPERAND (*rhs, 1);
2121   else if (TREE_OPERAND (*rhs, 1) == op)
2122     *rhs = TREE_OPERAND (*rhs, 0);
2123   else
2124     gcc_unreachable ();
2125   update_stmt (stmt);
2126 }
2127
2128 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2129    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2130
2131 static tree
2132 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2133 {
2134   tree stmt1, stmt2, root1, root2, r1, r2, s1, s2;
2135   tree new_stmt, tmp_stmt, new_name, tmp_name, var;
2136   unsigned dist1, dist2;
2137   enum tree_code code;
2138   tree type = TREE_TYPE (name1);
2139   block_stmt_iterator bsi;
2140
2141   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2142   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2143   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2144   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2145   code = TREE_CODE (GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt1, 1));
2146
2147   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2148               && code == TREE_CODE (GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt2, 1)));
2149
2150   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2151      are used.  */
2152   r1 = name1;
2153   s1 = stmt1;
2154   r2 = name2;
2155   s2 = stmt2;
2156
2157   while (dist1 > dist2)
2158     {
2159       s1 = find_use_stmt (&r1);
2160       r1 = GIMPLE_STMT_OPERAND (s1, 0);
2161       dist1--;
2162     }
2163   while (dist2 > dist1)
2164     {
2165       s2 = find_use_stmt (&r2);
2166       r2 = GIMPLE_STMT_OPERAND (s2, 0);
2167       dist2--;
2168     }
2169
2170   while (s1 != s2)
2171     {
2172       s1 = find_use_stmt (&r1);
2173       r1 = GIMPLE_STMT_OPERAND (s1, 0);
2174       s2 = find_use_stmt (&r2);
2175       r2 = GIMPLE_STMT_OPERAND (s2, 0);
2176     }
2177
2178   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2179      currently.  */
2180   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2181   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2182
2183   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2184      combine it with the rhs of S1.  */
2185   var = create_tmp_var (type, "predreastmp");
2186   add_referenced_var (var);
2187   new_name = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
2188   new_stmt = build_gimple_modify_stmt_stat (new_name,
2189                             fold_build2 (code, type, name1, name2));
2190   SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_stmt;
2191
2192   var = create_tmp_var (type, "predreastmp");
2193   add_referenced_var (var);
2194   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
2195   tmp_stmt = build_gimple_modify_stmt_stat (tmp_name,
2196                                             GIMPLE_STMT_OPERAND (s1, 1));
2197   SSA_NAME_DEF_STMT (tmp_name) = tmp_stmt;
2198
2199   GIMPLE_STMT_OPERAND (s1, 1) = fold_build2 (code, type, new_name, tmp_name);
2200   update_stmt (s1);
2201
2202   bsi = bsi_for_stmt (s1);
2203   bsi_insert_before (&bsi, new_stmt, BSI_SAME_STMT);
2204   bsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, BSI_SAME_STMT);
2205
2206   return new_stmt;
2207 }
2208
2209 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2210    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2211    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2212    the expression so that they are used in the same statement.  */
2213
2214 static tree
2215 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2216 {
2217   tree stmt1, stmt2;
2218   tree name1 = name_for_ref (r1);
2219   tree name2 = name_for_ref (r2);
2220
2221   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2222   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2223   if (stmt1 == stmt2)
2224     return stmt1;
2225
2226   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2227 }
2228
2229 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2230    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2231
2232 static chain_p
2233 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2234 {
2235   dref r1, r2, nw;
2236   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2237   bool swap = false;
2238   chain_p new_chain;
2239   unsigned i;
2240   tree root_stmt;
2241   tree rslt_type = NULL_TREE;
2242
2243   if (ch1 == ch2)
2244     return false;
2245   if (ch1->length != ch2->length)
2246     return NULL;
2247
2248   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2249     return NULL;
2250
2251   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2252                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2253     {
2254       if (r1->distance != r2->distance)
2255         return NULL;
2256
2257       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2258         return NULL;
2259     }
2260
2261   if (swap)
2262     {
2263       chain_p tmp = ch1;
2264       ch1 = ch2;
2265       ch2 = tmp;
2266     }
2267
2268   new_chain = XCNEW (struct chain);
2269   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2270   new_chain->operator = op;
2271   new_chain->ch1 = ch1;
2272   new_chain->ch2 = ch2;
2273   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2274   new_chain->length = ch1->length;
2275
2276   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2277                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2278     {
2279       nw = XCNEW (struct dref);
2280       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2281       nw->distance = r1->distance;
2282
2283       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2284     }
2285
2286   new_chain->has_max_use_after = false;
2287   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2288   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2289     {
2290       if (nw->distance == new_chain->length
2291           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2292         {
2293           new_chain->has_max_use_after = true;
2294           break;
2295         }
2296     }
2297
2298   ch1->combined = true;
2299   ch2->combined = true;
2300   return new_chain;
2301 }
2302
2303 /* Try to combine the CHAINS.  */
2304
2305 static void
2306 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2307 {
2308   unsigned i, j;
2309   chain_p ch1, ch2, cch;
2310   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2311
2312   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
2313     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2314       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2315
2316   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2317     {
2318       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2319       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2320         continue;
2321
2322       for (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
2323         {
2324           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2325             continue;
2326
2327           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2328           if (cch)
2329             {
2330               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2331               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2332               break;
2333             }
2334         }
2335     }
2336 }
2337
2338 /* Sets alias information based on data reference DR for REF,
2339    if necessary.  */
2340
2341 static void
2342 set_alias_info (tree ref, struct data_reference *dr)
2343 {
2344   tree var;
2345   tree tag = DR_SYMBOL_TAG (dr);
2346
2347   gcc_assert (tag != NULL_TREE);
2348
2349   ref = get_base_address (ref);
2350   if (!ref || !INDIRECT_REF_P (ref))
2351     return;
2352
2353   var = SSA_NAME_VAR (TREE_OPERAND (ref, 0));
2354   if (var_ann (var)->symbol_mem_tag)
2355     return;
2356
2357   if (!MTAG_P (tag))
2358     new_type_alias (var, tag, ref);
2359   else
2360     var_ann (var)->symbol_mem_tag = tag;
2361
2362   var_ann (var)->subvars = DR_SUBVARS (dr);
2363 }
2364
2365 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2366    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2367
2368 static bool
2369 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2370 {
2371   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2372   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2373   tree init, 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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
2386     {
2387       if (TREE_CODE (laref->stmt) != PHI_NODE)
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         {
2410           mark_virtual_ops_for_renaming_list (stmts);
2411           bsi_insert_on_edge_immediate (entry, stmts);
2412         }
2413       set_alias_info (init, dr);
2414
2415       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2416     }
2417
2418   return true;
2419 }
2420
2421 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2422    be used because the initializers might trap.  */
2423
2424 static void
2425 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2426 {
2427   chain_p chain;
2428   unsigned i;
2429
2430   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2431     {
2432       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2433       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2434         i++;
2435       else
2436         {
2437           release_chain (chain);
2438           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2439         }
2440     }
2441 }
2442
2443 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2444    unrolled.  */
2445
2446 static bool
2447 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2448 {
2449   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2450   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2451   struct component *components;
2452   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2453   unsigned unroll_factor;
2454   struct tree_niter_desc desc;
2455   bool unroll = false;
2456   edge exit;
2457   bitmap tmp_vars;
2458
2459   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2460     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2461
2462   /* Find the data references and split them into components according to their
2463      dependence relations.  */
2464   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2465   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2466   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2467   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2468     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2469
2470   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2471   free_dependence_relations (dependences);
2472   if (!components)
2473     {
2474       free_data_refs (datarefs);
2475       return false;
2476     }
2477
2478   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2479     {
2480       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2481       dump_components (dump_file, components);
2482     }
2483
2484   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2485   components = filter_suitable_components (loop, components);
2486
2487   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2488   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2489   determine_roots (loop, components, &chains);
2490   release_components (components);
2491
2492   if (!chains)
2493     {
2494       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2495         fprintf (dump_file,
2496                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2497       goto end;
2498     }
2499   prepare_initializers (loop, chains);
2500
2501   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2502   try_combine_chains (&chains);
2503
2504   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2505     {
2506       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2507       dump_chains (dump_file, chains);
2508     }
2509
2510   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2511      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2512   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2513   scev_reset ();
2514   unroll = should_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc);
2515   exit = single_dom_exit (loop);
2516
2517   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2518      loop.  */
2519   if (unroll)
2520     {
2521       struct epcc_data dta;
2522
2523       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2524         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2525
2526       dta.chains = chains;
2527       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2528       
2529       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2530
2531       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2532          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2533          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2534          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2535          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2536          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2537       replace_phis_by_defined_names (chains);
2538
2539       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2540                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2541       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2542     }
2543   else
2544     {
2545       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2546         fprintf (dump_file,
2547                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2548       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2549     }
2550
2551 end: ;
2552   release_chains (chains);
2553   free_data_refs (datarefs);
2554   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2555   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2556
2557   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2558
2559   return unroll;
2560 }
2561
2562 /* Runs predictive commoning.  */
2563
2564 void
2565 tree_predictive_commoning (void)
2566 {
2567   bool unrolled = false;
2568   struct loop *loop;
2569   loop_iterator li;
2570
2571   initialize_original_copy_tables ();
2572   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2573     {
2574       unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2575     }
2576
2577   if (unrolled)
2578     {
2579       scev_reset ();
2580       cleanup_tree_cfg_loop ();
2581     }
2582   free_original_copy_tables ();
2583 }