OSDN Git Service

2e2e85a812aedfa782aedfaa91bda8518db454c4
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-sra.c
1 /* Scalar Replacement of Aggregates (SRA) converts some structure
2    references into scalar references, exposing them to the scalar
3    optimizers.
4    Copyright (C) 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
5    Contributed by Diego Novillo <dnovillo@redhat.com>
6
7 This file is part of GCC.
8    
9 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
10 under the terms of the GNU General Public License as published by the
11 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
12 later version.
13    
14 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
15 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
16 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
17 for more details.
18    
19 You should have received a copy of the GNU General Public License
20 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
21 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
22 02111-1307, USA.  */
23
24 #include "config.h"
25 #include "system.h"
26 #include "coretypes.h"
27 #include "tm.h"
28 #include "errors.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "tree.h"
31
32 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
33 #include "rtl.h"
34 #include "tm_p.h"
35 #include "hard-reg-set.h"
36 #include "basic-block.h"
37 #include "diagnostic.h"
38 #include "langhooks.h"
39 #include "tree-inline.h"
40 #include "tree-flow.h"
41 #include "tree-gimple.h"
42 #include "tree-dump.h"
43 #include "tree-pass.h"
44 #include "timevar.h"
45 #include "flags.h"
46 #include "bitmap.h"
47 #include "obstack.h"
48 #include "target.h"
49 /* expr.h is needed for MOVE_RATIO.  */
50 #include "expr.h"
51
52
53 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
54    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
55    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger 
56    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
57    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
58
59    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
60    be the purvey of a load-store motion pass.
61
62    The optimization proceeds in phases:
63
64      (1) Identify variables that have types that are candidates for
65          decomposition.
66
67      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
68          In particular we're interested in the number of times a variable
69          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
70          a variable (or member) is copied.
71
72      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
73
74      (4) Scan the function making replacements.
75 */
76
77
78 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
79 static bitmap sra_candidates;
80
81 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
82    beginning of the function.  */
83 static bitmap needs_copy_in;
84
85 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
86 static bitmap sra_type_decomp_cache;
87 static bitmap sra_type_inst_cache;
88
89 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
90    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
91 struct sra_elt
92 {
93   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
94   struct sra_elt *parent;
95   struct sra_elt *children;
96   struct sra_elt *sibling;
97
98   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
99      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
100      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
101      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
102      complex number, this is a zero or one.  */
103   tree element;
104
105   /* The type of the element.  */
106   tree type;
107
108   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
109   tree replacement;
110
111   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
112      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
113   unsigned int n_uses;
114
115   /* The number of times the element is copied to or from another
116      scalarizable element.  */
117   unsigned int n_copies;
118
119   /* True if TYPE is scalar.  */
120   bool is_scalar;
121
122   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
123      such as non-constant indexing.  */
124   bool cannot_scalarize;
125
126   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
127      should happen via memcpy and not per-element.  */
128   bool use_block_copy;
129
130   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
131   bool visited;
132 };
133
134 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
135    This prevents quadratic behaviour, and allows SRA to function
136    reasonably on larger records.  */
137 static htab_t sra_map;
138
139 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
140 static struct obstack sra_obstack;
141
142 /* Debugging functions.  */
143 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
144 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
145
146 \f
147 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
148
149 static bool
150 is_sra_candidate_decl (tree decl)
151 {
152   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
153 }
154
155 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
156
157 static bool
158 is_sra_scalar_type (tree type)
159 {
160   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
161   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
162           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
163           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
164           || code == REFERENCE_TYPE);
165 }
166
167 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
168
169    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
170    instantiated, just that if we decide to break up the type into
171    separate pieces that it can be done.  */
172
173 static bool
174 type_can_be_decomposed_p (tree type)
175 {
176   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
177   tree t;
178
179   /* Avoid searching the same type twice.  */
180   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
181     return true;
182   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
183     return false;
184
185   /* The type must have a definite non-zero size.  */
186   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
187     goto fail;
188
189   /* The type must be a non-union aggregate.  */
190   switch (TREE_CODE (type))
191     {
192     case RECORD_TYPE:
193       {
194         bool saw_one_field = false;
195
196         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
197           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
198             {
199               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
200               if (DECL_BIT_FIELD (t)
201                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
202                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
203                 goto fail;
204
205               saw_one_field = true;
206             }
207
208         /* Record types must have at least one field.  */
209         if (!saw_one_field)
210           goto fail;
211       }
212       break;
213
214     case ARRAY_TYPE:
215       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
216       t = TYPE_DOMAIN (type);
217       if (t == NULL)
218         goto fail;
219       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
220         goto fail;
221       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
222         goto fail;
223       break;
224
225     case COMPLEX_TYPE:
226       break;
227
228     default:
229       goto fail;
230     }
231
232   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
233   return true;
234
235  fail:
236   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
237   return false;
238 }
239
240 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
241    (though not necessarily scalar) variables.  */
242
243 static bool
244 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
245 {
246   /* Early out for scalars.  */
247   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
248     return false;
249
250   /* The variable must not be aliased.  */
251   if (!is_gimple_non_addressable (var))
252     {
253       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
254         {
255           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
256           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
257           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
258         }
259       return false;
260     }
261
262   /* The variable must not be volatile.  */
263   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
264     {
265       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
266         {
267           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
268           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
269           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
270         }
271       return false;
272     }
273
274   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
275   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
276     {
277       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
278         {
279           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
280           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
281           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
282         }
283       return false;
284     }
285
286   return true;
287 }
288
289 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
290
291 static bool
292 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
293 {
294   if (is_sra_scalar_type (type))
295     return true;
296   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
297     return false;
298
299   switch (TREE_CODE (type))
300     {
301     case RECORD_TYPE:
302       {
303         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
304         tree f;
305
306         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
307           return true;
308         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
309           return false;
310
311         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
312           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
313             {
314               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
315                 {
316                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
317                   return false;
318                 }
319             }
320
321         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
322         return true;
323       }
324
325     case ARRAY_TYPE:
326       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
327
328     case COMPLEX_TYPE:
329       return true;
330
331     default:
332       abort ();
333     }
334 }
335
336 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
337
338 static bool
339 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
340 {
341   struct sra_elt *c;
342
343   if (elt->cannot_scalarize)
344     return false;
345
346   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
347     if (!can_completely_scalarize_p (c))
348       return false;
349
350   return true;
351 }
352
353 \f
354 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
355    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
356
357 static hashval_t
358 sra_hash_tree (tree t)
359 {
360   switch (TREE_CODE (t))
361     {
362     case VAR_DECL:
363     case PARM_DECL:
364     case RESULT_DECL:
365     case FIELD_DECL:
366       return DECL_UID (t);
367     case INTEGER_CST:
368       return TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
369     default:
370       abort ();
371     }
372 }
373
374 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
375
376 static hashval_t
377 sra_elt_hash (const void *x)
378 {
379   const struct sra_elt *e = x;
380   const struct sra_elt *p;
381   hashval_t h;
382
383   h = sra_hash_tree (e->element);
384
385   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
386      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
387      truely identify this as a performance problem, it should work to
388      hash the pointer value "e->parent".  */
389   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
390     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
391
392   return h;
393 }
394   
395 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
396
397 static int
398 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
399 {
400   const struct sra_elt *a = x;
401   const struct sra_elt *b = y;
402
403   if (a->parent != b->parent)
404     return false;
405
406   /* All the field/decl stuff is unique.  */
407   if (a->element == b->element)
408     return true;
409
410   /* The only thing left is integer equality.  */
411   if (TREE_CODE (a->element) == INTEGER_CST
412       && TREE_CODE (b->element) == INTEGER_CST)
413     return tree_int_cst_equal (a->element, b->element);
414   else
415     return false;
416 }
417
418 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
419    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
420
421 static struct sra_elt *
422 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
423                 enum insert_option insert)
424 {
425   struct sra_elt dummy;
426   struct sra_elt **slot;
427   struct sra_elt *elt;
428
429   dummy.parent = parent;
430   dummy.element = child;
431
432   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
433   if (!slot && insert == NO_INSERT)
434     return NULL;
435
436   elt = *slot;
437   if (!elt && insert == INSERT)
438     {
439       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
440       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
441
442       elt->parent = parent;
443       elt->element = child;
444       elt->type = type;
445       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
446
447       if (parent)
448         {
449           elt->sibling = parent->children;
450           parent->children = elt;
451         }
452
453       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
454          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
455       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
456         {
457           elt->n_copies = 1;
458           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
459         }
460     }
461
462   return elt;
463 }
464
465 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
466
467 static bool
468 is_valid_const_index (tree expr)
469 {
470   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
471
472   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
473     return false;
474
475   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
476
477      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
478      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
479      cases, since they'll be referring to objects that we should have
480      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
481
482   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
483   if (dom == NULL)
484     return false;
485
486   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
487   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
488     return false;
489   if (tree_int_cst_lt (index, t))
490     return false;
491
492   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
493   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
494     return false;
495   if (tree_int_cst_lt (t, index))
496     return false;
497
498   return true;
499 }
500
501 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression 
502    refers to a scalarizable variable.  */
503
504 static struct sra_elt *
505 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
506 {
507   struct sra_elt *elt;
508   tree child;
509
510   switch (TREE_CODE (expr))
511     {
512     case VAR_DECL:
513     case PARM_DECL:
514     case RESULT_DECL:
515       if (is_sra_candidate_decl (expr))
516         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
517       return NULL;
518
519     case ARRAY_REF:
520       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
521       if (is_valid_const_index (expr))
522         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
523       else
524         return NULL;
525       break;
526
527     case COMPONENT_REF:
528       /* Don't look through unions.  */
529       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
530         return NULL;
531       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
532       break;
533
534     case REALPART_EXPR:
535       child = integer_zero_node;
536       break;
537     case IMAGPART_EXPR:
538       child = integer_one_node;
539       break;
540
541     default:
542       return NULL;
543     }
544
545   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
546   if (elt)
547     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
548   return NULL;
549 }
550
551 \f
552 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
553    references, and categorize them.  */
554
555 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
556    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
557    pointing to the statement being processed.  */
558 struct sra_walk_fns
559 {
560   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
561      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
562      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
563      is a left-hand-side reference.  */
564   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
565                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
566
567   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
568   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
569                 block_stmt_iterator *bsi);
570
571   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
572      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  */
573   void (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
574
575   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
576      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
577      is on the left-hand side.  */
578   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
579                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
580
581   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
582   /* ??? This is a hack.  */
583   bool initial_scan;
584 };
585
586 #ifdef ENABLE_CHECKING
587 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains an candidate decl, return it.  */
588
589 static tree
590 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
591                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
592 {
593   tree t = *tp;
594   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
595
596   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
597     {
598       *walk_subtrees = 0;
599       if (is_sra_candidate_decl (t))
600         return t;
601     }
602   else if (TYPE_P (t))
603     *walk_subtrees = 0;
604
605   return NULL;
606 }
607 #endif
608
609 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
610    If we find one, invoke FNS->USE.  */
611
612 static void
613 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
614                const struct sra_walk_fns *fns)
615 {
616   tree expr = *expr_p;
617   tree inner = expr;
618   bool disable_scalarization = false;
619
620   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
621      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
622      are references that we can scalarize.  If we come across something that
623      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
624      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
625
626   while (1)
627     switch (TREE_CODE (inner))
628       {
629       case VAR_DECL:
630       case PARM_DECL:
631       case RESULT_DECL:
632         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
633         if (is_sra_candidate_decl (inner))
634           {
635             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
636             if (disable_scalarization)
637               elt->cannot_scalarize = true;
638             else
639               fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
640           }
641         return;
642
643       case ARRAY_REF:
644         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
645            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
646            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
647            index reference inside a loop being overridden by several constant
648            index references during loop setup.  It's possible that this could
649            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
650            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth 
651            the effort.  */
652         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
653            without duplicating too much code.  */
654         if (!is_valid_const_index (inner))
655           {
656             disable_scalarization = true;
657             goto use_all;
658           }
659         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
660            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
661         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
662           goto use_all;
663         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
664         break;
665
666       case COMPONENT_REF:
667         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
668            entire union.  */
669         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
670           goto use_all;
671         /* ??? See above re non-constant stride.  */
672         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
673           goto use_all;
674         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
675         break;
676
677       case REALPART_EXPR:
678       case IMAGPART_EXPR:
679         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
680         break;
681
682       case BIT_FIELD_REF:
683         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
684            is not currently scalarized.  Consider this an access to the 
685            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
686         goto use_all;
687
688       case ARRAY_RANGE_REF:
689         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
690            means that the canonical element names that we have won't work.  */
691         goto use_all;
692
693       case VIEW_CONVERT_EXPR:
694       case NOP_EXPR:
695         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
696            type other than the one we've scalarized.  */
697         goto use_all;
698
699       use_all:
700         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
701         inner = expr = *expr_p;
702         break;
703
704       default:
705 #ifdef ENABLE_CHECKING
706         /* Validate that we're not missing any references.  */
707         if (walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL))
708           abort ();
709 #endif
710         return;
711       }
712 }
713
714 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
715    If we find one, invoke FNS->USE.  */
716
717 static void
718 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
719                     const struct sra_walk_fns *fns)
720 {
721   tree op;
722   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
723     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
724 }
725
726 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
727    If we find one, invoke FNS->USE.  */
728
729 static void
730 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
731                     const struct sra_walk_fns *fns)
732 {
733   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
734 }
735
736 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
737    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
738
739 static void
740 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
741                    const struct sra_walk_fns *fns)
742 {
743   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
744   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
745 }
746
747 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
748
749 static void
750 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
751                       const struct sra_walk_fns *fns)
752 {
753   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
754   tree lhs, rhs;
755
756   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
757   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
758   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
759   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
760
761   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
762   if (lhs_elt && rhs_elt)
763     {
764       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
765       return;
766     }
767
768   if (lhs_elt)
769     {
770       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
771          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
772       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
773           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
774           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
775         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
776
777       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
778          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
779       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
780                && TREE_STATIC (rhs)
781                && TREE_READONLY (rhs)
782                && targetm.binds_local_p (rhs))
783         fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
784
785       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
786          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
787          the result of a function call.  Which would result in trying to call
788          the function multiple times, and other evil things.  */
789       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addr_expr_arg (rhs))
790         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
791         
792       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
793          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
794       else
795         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
796     }
797   else
798     {
799       /* LHS_ELT being null only means that the LHS as a whole is not a
800          scalarizable reference.  There may be occurrences of scalarizable
801          variables within, which implies a USE.  */
802       sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
803     }
804
805   /* Likewise for the right-hand side.  The only difference here is that
806      we don't have to handle constants, and the RHS may be a call.  */
807   if (rhs_elt)
808     {
809       if (!rhs_elt->is_scalar)
810         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
811       else
812         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
813     }
814   else if (TREE_CODE (rhs) == CALL_EXPR)
815     sra_walk_call_expr (rhs, bsi, fns);
816   else
817     sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
818 }
819
820 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
821    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
822    scalarizable variables.  */
823
824 static void
825 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
826 {
827   basic_block bb;
828   block_stmt_iterator si, ni;
829
830   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
831      dominator tree order.  */
832
833   FOR_EACH_BB (bb)
834     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
835       {
836         tree stmt, t;
837         stmt_ann_t ann;
838
839         stmt = bsi_stmt (si);
840         ann = stmt_ann (stmt);
841
842         ni = si;
843         bsi_next (&ni);
844
845         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
846            make any structure references that we care about.  */
847         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
848             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
849             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
850           continue;
851
852         switch (TREE_CODE (stmt))
853           {
854           case RETURN_EXPR:
855             /* If we have "return <retval>" then the return value is
856                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
857                force all the components back in place for the return.
858
859                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
860                a type that gets returned in registers in this ABI, and
861                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
862                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
863
864             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
865             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
866               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
867             else
868               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
869             break;
870
871           case MODIFY_EXPR:
872             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
873             break;
874           case CALL_EXPR:
875             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
876             break;
877           case ASM_EXPR:
878             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
879             break;
880
881           default:
882             break;
883           }
884       }
885 }
886 \f
887 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
888    structures that could be decomposed.  */
889
890 static bool
891 find_candidates_for_sra (void)
892 {
893   size_t i;
894   bool any_set = false;
895
896   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
897     {
898       tree var = referenced_var (i);
899       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
900         {
901           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
902           any_set = true;
903         }
904     }
905  
906   return any_set;
907 }
908
909 \f
910 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
911    number of times they are used or copied respectively.  */
912
913 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
914    considered a copy, because we can decompose the reference such that
915    the sub-elements needn't be contiguous.  */
916
917 static void
918 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
919           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
920           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
921 {
922   elt->n_uses += 1;
923 }
924
925 static void
926 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
927            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
928 {
929   lhs_elt->n_copies += 1;
930   rhs_elt->n_copies += 1;
931 }
932
933 static void
934 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
935            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
936 {
937   lhs_elt->n_copies += 1;
938 }
939
940 static void
941 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
942            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
943            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
944 {
945   elt->n_copies += 1;
946 }
947
948 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
949
950 static void
951 scan_dump (struct sra_elt *elt)
952 {
953   struct sra_elt *c;
954
955   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
956   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
957
958   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
959     scan_dump (c);
960 }
961
962 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
963    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
964
965 static void
966 scan_function (void)
967 {
968   static const struct sra_walk_fns fns = {
969     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
970   };
971
972   sra_walk_function (&fns);
973
974   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
975     {
976       size_t i;
977
978       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
979       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
980         {
981           tree var = referenced_var (i);
982           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
983           if (elt)
984             scan_dump (elt);
985         });
986       fputc ('\n', dump_file);
987     }
988 }
989 \f
990 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
991    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
992
993 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
994    name on the obstack.  */
995
996 static void
997 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
998 {
999   tree t;
1000   char buffer[32];
1001
1002   if (elt->parent)
1003     {
1004       build_element_name_1 (elt->parent);
1005       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1006
1007       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1008         {
1009           if (elt->element == integer_zero_node)
1010             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1011           else
1012             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1013           return;
1014         }
1015     }
1016
1017   t = elt->element;
1018   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1019     {
1020       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1021       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1022       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1023     }
1024   else
1025     {
1026       tree name = DECL_NAME (t);
1027       if (name)
1028         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1029                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1030       else
1031         {
1032           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1033           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1034         }
1035     }
1036 }
1037
1038 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1039    The name is built on the obstack.  */
1040
1041 static char *
1042 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1043 {
1044   build_element_name_1 (elt);
1045   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1046   return obstack_finish (&sra_obstack);
1047 }
1048
1049 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1050
1051 static void
1052 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1053 {
1054   struct sra_elt *base_elt;
1055   tree var, base;
1056
1057   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1058     continue;
1059   base = base_elt->element;
1060
1061   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1062   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1063   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1064   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1065
1066   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1067     {
1068       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1069       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1070       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1071     }
1072
1073   if (dump_file)
1074     {
1075       fputs ("  ", dump_file);
1076       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1077       fputs (" -> ", dump_file);
1078       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1079       fputc ('\n', dump_file);
1080     }
1081 }
1082
1083 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1084    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1085
1086    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1087    fields all the way up the tree.  */
1088
1089 static void
1090 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1091                         unsigned int parent_copies)
1092 {
1093   if (dump_file && !elt->parent)
1094     {
1095       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1096       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1097       fputc ('\n', dump_file);
1098     }
1099
1100   if (elt->cannot_scalarize)
1101     return;
1102
1103   if (elt->is_scalar)
1104     {
1105       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1106          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1107       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1108         instantiate_element (elt);
1109     }
1110   else
1111     {
1112       struct sra_elt *c;
1113       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1114       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1115
1116       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1117         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1118     }
1119 }
1120
1121 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1122    We will only care about this if the size of the complete structure
1123    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1124
1125 static unsigned int
1126 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1127 {
1128   if (elt->replacement)
1129     {
1130       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1131       return 1;
1132     }
1133   else
1134     {
1135       struct sra_elt *c;
1136       unsigned int count = 0;
1137
1138       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1139         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1140
1141       return count;
1142     }
1143 }
1144
1145 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1146    children of ELT.  */
1147
1148 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1149
1150 static void
1151 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1152 {
1153   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1154   if (sub->is_scalar)
1155     {
1156       if (sub->replacement == NULL)
1157         instantiate_element (sub);
1158     }
1159   else
1160     instantiate_missing_elements (sub);
1161 }
1162
1163 static void
1164 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1165 {
1166   tree type = elt->type;
1167
1168   switch (TREE_CODE (type))
1169     {
1170     case RECORD_TYPE:
1171       {
1172         tree f;
1173         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1174           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1175             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1176         break;
1177       }
1178
1179     case ARRAY_TYPE:
1180       {
1181         tree i, max, subtype;
1182
1183         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1184         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1185         subtype = TREE_TYPE (type);
1186
1187         while (1)
1188           {
1189             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1190             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1191               break;
1192             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1193           }
1194
1195         break;
1196       }
1197
1198     case COMPLEX_TYPE:
1199       type = TREE_TYPE (type);
1200       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1201       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1202       break;
1203
1204     default:
1205       abort ();
1206     }
1207 }
1208
1209 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1210    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1211    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1212
1213 static bool
1214 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1215 {
1216   struct sra_elt *c;
1217   bool any_inst;
1218
1219   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1220   if (elt->cannot_scalarize)
1221     {
1222       elt->use_block_copy = 1;
1223
1224       if (dump_file)
1225         {
1226           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1227           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1228           fputc ('\n', dump_file);
1229         }
1230
1231       return false;
1232     }
1233
1234   /* Don't decide if we've no uses.  */
1235   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1236     ;
1237
1238   else if (!elt->is_scalar)
1239     {
1240       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1241       bool use_block_copy = true;
1242
1243       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1244          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1245          copies for variable sized structures.  */
1246       if (host_integerp (size_tree, 1))
1247         {
1248           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1249           unsigned int inst_count;
1250
1251           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1252
1253           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only 
1254              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1255              If there are a large number of fields then the size of the copy
1256              is much more of a factor.  */
1257
1258           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1259              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1260           if (full_size <= (unsigned) MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD
1261               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1262             use_block_copy = false;
1263           else
1264             {
1265               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1266
1267               if (inst_size * 4 >= full_size * 3)
1268                 use_block_copy = false;
1269             }
1270
1271           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1272              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1273           if (!use_block_copy
1274               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1275                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1276             use_block_copy = true;
1277         }
1278       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1279
1280       if (dump_file)
1281         {
1282           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1283                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1284           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1285           fputc ('\n', dump_file);
1286         }
1287
1288       if (!use_block_copy)
1289         {
1290           instantiate_missing_elements (elt);
1291           return true;
1292         }
1293     }
1294
1295   any_inst = elt->replacement != NULL;
1296
1297   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1298     any_inst |= decide_block_copy (c);
1299
1300   return any_inst;
1301 }
1302
1303 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1304
1305 static void
1306 decide_instantiations (void)
1307 {
1308   unsigned int i;
1309   bool cleared_any;
1310   struct bitmap_head_def done_head;
1311
1312   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1313      so save up all the bits to clear until the end.  */
1314   bitmap_initialize (&done_head, 1);
1315   cleared_any = false;
1316
1317   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
1318     {
1319       tree var = referenced_var (i);
1320       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1321       if (elt)
1322         {
1323           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1324           if (!decide_block_copy (elt))
1325             elt = NULL;
1326         }
1327       if (!elt)
1328         {
1329           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1330           cleared_any = true;
1331         }
1332     });
1333
1334   if (cleared_any)
1335     {
1336       bitmap_operation (sra_candidates, sra_candidates, &done_head, 
1337                         BITMAP_AND_COMPL);
1338       bitmap_operation (needs_copy_in, needs_copy_in, &done_head, 
1339                         BITMAP_AND_COMPL);
1340     }
1341   bitmap_clear (&done_head);
1342
1343   if (dump_file)
1344     fputc ('\n', dump_file);
1345 }
1346
1347 \f
1348 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1349
1350 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1351    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1352
1353 static void
1354 mark_all_v_defs (tree stmt)
1355 {
1356   v_may_def_optype v_may_defs;
1357   v_must_def_optype v_must_defs;
1358   size_t i, n;
1359
1360   get_stmt_operands (stmt);
1361
1362   v_may_defs = V_MAY_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1363   n = NUM_V_MAY_DEFS (v_may_defs);
1364   for (i = 0; i < n; i++)
1365     {
1366       tree sym = V_MAY_DEF_RESULT (v_may_defs, i);
1367       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1368         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1369       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1370     }
1371
1372   v_must_defs = V_MUST_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1373   n = NUM_V_MUST_DEFS (v_must_defs);
1374   for (i = 0; i < n; i++)
1375     {
1376       tree sym = V_MUST_DEF_OP (v_must_defs, i);
1377       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1378         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1379       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1380     }
1381 }
1382
1383 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1384
1385 static tree
1386 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1387 {
1388   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1389     {
1390     case RECORD_TYPE:
1391       return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, elt->element, NULL);
1392
1393     case ARRAY_TYPE:
1394       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1395
1396     case COMPLEX_TYPE:
1397       if (elt->element == integer_zero_node)
1398         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1399       else
1400         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1401
1402     default:
1403       abort ();
1404     }
1405 }
1406
1407 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1408
1409 static tree
1410 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1411 {
1412   if (elt->parent)
1413     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1414   else
1415     return elt->element;
1416 }
1417
1418 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1419    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1420    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1421    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1422
1423 static void
1424 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1425                      tree *list_p)
1426 {
1427   struct sra_elt *c;
1428   tree t;
1429
1430   if (elt->replacement)
1431     {
1432       if (copy_out)
1433         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1434       else
1435         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1436       append_to_statement_list (t, list_p);
1437     }
1438   else
1439     {
1440       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1441         {
1442           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1443           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1444         }
1445     }
1446 }
1447
1448 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1449    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1450    correspondence of instantiated elements.  */
1451
1452 static void
1453 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1454 {
1455   struct sra_elt *dc, *sc;
1456
1457   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1458     {
1459       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1460       if (sc == NULL)
1461         abort ();
1462       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1463     }
1464
1465   if (dst->replacement)
1466     {
1467       tree t;
1468
1469       if (src->replacement == NULL)
1470         abort ();
1471
1472       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1473                  src->replacement);
1474       append_to_statement_list (t, list_p);
1475     }
1476 }
1477
1478 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1479    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1480    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1481    with generate_element_init.  */
1482
1483 static void
1484 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1485 {
1486   struct sra_elt *c;
1487
1488   if (elt->visited)
1489     {
1490       elt->visited = false;
1491       return;
1492     }
1493
1494   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1495     generate_element_zero (c, list_p);
1496
1497   if (elt->replacement)
1498     {
1499       tree t;
1500
1501       if (elt->is_scalar)
1502         t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1503       else
1504         /* We generated a replacement for a non-scalar?  */
1505         abort ();
1506
1507       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1508       append_to_statement_list (t, list_p);
1509     }
1510 }
1511
1512 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1513    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1514    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1515    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1516    handle.  */
1517
1518 static bool
1519 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1520 {
1521   bool result = true;
1522   enum tree_code init_code;
1523   struct sra_elt *sub;
1524   tree t;
1525
1526   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1527      conversion, which we strip off here.  */
1528   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1529   init_code = TREE_CODE (init);
1530
1531   if (elt->is_scalar)
1532     {
1533       if (elt->replacement)
1534         {
1535           t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, init);
1536           append_to_statement_list (t, list_p);
1537           elt->visited = true;
1538         }
1539       return result;
1540     }
1541
1542   switch (init_code)
1543     {
1544     case COMPLEX_CST:
1545     case COMPLEX_EXPR:
1546       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1547         {
1548           if (sub->element == integer_zero_node)
1549             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1550                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1551           else
1552             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1553                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1554           result &= generate_element_init (sub, t, list_p);
1555         }
1556       break;
1557
1558     case CONSTRUCTOR:
1559       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1560         {
1561           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1562           if (sub == NULL)
1563             continue;
1564           result &= generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1565         }
1566       break;
1567
1568     default:
1569       elt->visited = true;
1570       result = false;
1571     }
1572
1573   return result;
1574 }
1575
1576 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1577    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1578    abnormal edges will be ignored.  */
1579
1580 void
1581 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1582 {
1583   edge e;
1584   bool first_copy;
1585
1586   first_copy = true;
1587   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1588     {
1589       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1590          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1591          be valid through an abnormal edge.  */
1592       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1593         {
1594           if (first_copy)
1595             {
1596               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1597               first_copy = false;
1598             }
1599           else
1600             bsi_insert_on_edge (e, lhd_unsave_expr_now (stmt));
1601         }
1602     }
1603 }
1604
1605 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1606
1607 static void
1608 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1609 {
1610   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1611
1612   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1613     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1614   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1615 }
1616
1617 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1618
1619 static void
1620 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1621 {
1622   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1623
1624   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1625     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1626
1627   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1628     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1629   else
1630     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1631 }
1632
1633 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1634
1635 static void
1636 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1637 {
1638   sra_insert_before (bsi, list);
1639   bsi_remove (bsi);
1640   if (bsi_end_p (*bsi))
1641     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1642   else
1643     bsi_prev (bsi);
1644 }
1645
1646 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1647    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1648    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1649
1650 static void
1651 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1652                bool is_output)
1653 {
1654   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1655
1656   if (elt->replacement)
1657     {
1658       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1659          simple as modifying the existing statement in place.  */
1660       if (is_output)
1661         mark_all_v_defs (stmt);
1662       *expr_p = elt->replacement;
1663       modify_stmt (stmt);
1664     }
1665   else
1666     {
1667       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1668          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1669          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1670          load the changed values back into our shadow variables.  */
1671       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1672          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1673          for which the values were last read.  If that number matches the
1674          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1675          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1676          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1677          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1678          processed the blocks in dominator order.  */
1679
1680       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1681       if (list == NULL)
1682         return;
1683       if (is_output)
1684         {
1685           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1686           sra_insert_after (bsi, list);
1687         }
1688       else
1689         sra_insert_before (bsi, list);
1690     }
1691 }
1692
1693 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1694    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1695
1696 static void
1697 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1698                 block_stmt_iterator *bsi)
1699 {
1700   tree list, stmt;
1701
1702   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1703     {
1704       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1705       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1706
1707 #ifdef ENABLE_CHECKING
1708       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1709          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1710       if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1711         abort ();
1712 #endif
1713
1714       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1715       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1716       modify_stmt (stmt);
1717     }
1718   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1719     {
1720       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1721          to the original structure, leave the original assignment 
1722          statement (which will perform the block copy), then load the
1723          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1724       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1725          would at least allow those elements that are instantiated in
1726          both structures to be optimized well.  */
1727
1728       list = NULL;
1729       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1730                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1731       if (list)
1732         {
1733           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1734           sra_insert_before (bsi, list);
1735         }
1736
1737       list = NULL;
1738       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1739                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1740       if (list)
1741         sra_insert_after (bsi, list);
1742     }
1743   else
1744     {
1745       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1746          case perform pair-wise element assignments and replace the
1747          original block copy statement.  */
1748
1749       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1750       mark_all_v_defs (stmt);
1751
1752       list = NULL;
1753       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1754       if (list == NULL)
1755         abort ();
1756       sra_replace (bsi, list);
1757     }
1758 }
1759
1760 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1761    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1762    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1763    CONSTRUCTOR.  */
1764
1765 static void
1766 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1767 {
1768   bool result = true;
1769   tree list = NULL;
1770
1771   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1772   if (rhs)
1773     result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1774
1775   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1776      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1777   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1778
1779   if (!result)
1780     {
1781       /* If we failed to convert the entire initializer, then we must
1782          leave the structure assignment in place and must load values
1783          from the structure into the slots for which we did not find
1784          constants.  The easiest way to do this is to generate a complete
1785          copy-out, and then follow that with the constant assignments
1786          that we were able to build.  DCE will clean things up.  */
1787       tree list0 = NULL;
1788       generate_copy_inout (lhs_elt, true, generate_element_ref (lhs_elt),
1789                            &list0);
1790       append_to_statement_list (list, &list0);
1791       list = list0;
1792     }
1793
1794   if (lhs_elt->use_block_copy || !result)
1795     {
1796       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1797          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1798          exposes constants to later optimizations.  */
1799       if (list)
1800         {
1801           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1802           sra_insert_after (bsi, list);
1803         }
1804     }
1805   else
1806     {
1807       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1808          replaces the original structure assignment.  */
1809       if (!list)
1810         abort ();
1811       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1812       sra_replace (bsi, list);
1813     }
1814 }
1815
1816 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1817    on all INDIRECT_REFs.  */
1818
1819 static tree
1820 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1821 {
1822   tree t = *tp;
1823
1824   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1825     {
1826       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1827       *walk_subtrees = 0;
1828     }
1829   else if (DECL_P (t) || TYPE_P (t))
1830     *walk_subtrees = 0;
1831
1832   return NULL;
1833 }
1834
1835 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1836    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1837    if ELT is on the left-hand side.  */
1838
1839 static void
1840 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1841                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1842 {
1843   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1844   if (elt->replacement)
1845     abort ();
1846
1847   if (elt->use_block_copy)
1848     {
1849       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1850          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1851       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1852     }
1853   else
1854     {
1855       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1856          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1857          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1858
1859       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1860
1861       mark_all_v_defs (stmt);
1862       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1863       if (list == NULL)
1864         abort ();
1865
1866       /* Preserve EH semantics.  */
1867       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1868         {
1869           tree_stmt_iterator tsi;
1870           tree first;
1871
1872           /* Extract the first statement from LIST.  */
1873           tsi = tsi_start (list);
1874           first = tsi_stmt (tsi);
1875           tsi_delink (&tsi);
1876
1877           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1878           bsi_replace (bsi, first, true);
1879           
1880           if (!tsi_end_p (tsi))
1881             {
1882               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1883                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1884                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1885                  iterating over the remaining statements and set
1886                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1887               do
1888                 {
1889                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1890                   tsi_next (&tsi);
1891                 }
1892               while (!tsi_end_p (tsi));
1893
1894               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1895             }
1896         }
1897       else
1898         sra_replace (bsi, list);
1899     }
1900 }
1901
1902 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
1903
1904 static void
1905 scalarize_parms (void)
1906 {
1907   tree list = NULL;
1908   size_t i;
1909
1910   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i,
1911     { 
1912       tree var = referenced_var (i);
1913       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1914       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
1915     });
1916
1917   if (list)
1918     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
1919 }
1920
1921 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
1922
1923 static void
1924 scalarize_function (void)
1925 {
1926   static const struct sra_walk_fns fns = {
1927     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
1928   };
1929
1930   sra_walk_function (&fns);
1931   scalarize_parms ();
1932   bsi_commit_edge_inserts (NULL);
1933 }
1934
1935 \f
1936 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
1937
1938 static void
1939 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
1940 {
1941   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1942     {
1943       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
1944       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1945     }
1946   else
1947     {
1948       if (elt->parent)
1949         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1950       if (DECL_P (elt->element))
1951         {
1952           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
1953             fputc ('.', f);
1954           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
1955         }
1956       else
1957         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
1958                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
1959     }
1960 }
1961
1962 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
1963
1964 void
1965 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
1966 {
1967   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
1968   fputc ('\n', stderr);
1969 }
1970
1971 /* Main entry point.  */
1972
1973 static void
1974 tree_sra (void)
1975 {
1976   /* Initialize local variables.  */
1977   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
1978   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
1979   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
1980   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1981   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1982   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
1983
1984   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
1985   if (find_candidates_for_sra ())
1986     {
1987       scan_function ();
1988       decide_instantiations ();
1989       scalarize_function ();
1990     }
1991
1992   /* Free allocated memory.  */
1993   htab_delete (sra_map);
1994   sra_map = NULL;
1995   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
1996   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
1997   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
1998   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
1999   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
2000 }
2001
2002 static bool
2003 gate_sra (void)
2004 {
2005   return flag_tree_sra != 0;
2006 }
2007
2008 struct tree_opt_pass pass_sra = 
2009 {
2010   "sra",                                /* name */
2011   gate_sra,                             /* gate */
2012   tree_sra,                             /* execute */
2013   NULL,                                 /* sub */
2014   NULL,                                 /* next */
2015   0,                                    /* static_pass_number */
2016   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2017   PROP_cfg | PROP_ssa,                  /* properties_required */
2018   0,                                    /* properties_provided */
2019   0,                                    /* properties_destroyed */
2020   0,                                    /* todo_flags_start */
2021   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2022     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa  /* todo_flags_finish */
2023 };