OSDN Git Service

2005-03-08 Ed Schonberg <schonberg@adacore.com>
[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, 2005 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 #include "params.h"
52
53
54 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
55    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
56    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger
57    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
58    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
59
60    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
61    be the purvey of a load-store motion pass.
62
63    The optimization proceeds in phases:
64
65      (1) Identify variables that have types that are candidates for
66          decomposition.
67
68      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
69          In particular we're interested in the number of times a variable
70          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
71          a variable (or member) is copied.
72
73      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
74
75      (4) Scan the function making replacements.
76 */
77
78
79 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
80 static bitmap sra_candidates;
81
82 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
83    beginning of the function.  */
84 static bitmap needs_copy_in;
85
86 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
87 static bitmap sra_type_decomp_cache;
88 static bitmap sra_type_inst_cache;
89
90 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
91    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
92 struct sra_elt
93 {
94   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
95   struct sra_elt *parent;
96   struct sra_elt *children;
97   struct sra_elt *sibling;
98
99   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
100      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
101      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
102      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
103      complex number, this is a zero or one.  */
104   tree element;
105
106   /* The type of the element.  */
107   tree type;
108
109   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
110   tree replacement;
111
112   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
113      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
114   unsigned int n_uses;
115
116   /* The number of times the element is copied to or from another
117      scalarizable element.  */
118   unsigned int n_copies;
119
120   /* True if TYPE is scalar.  */
121   bool is_scalar;
122
123   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
124      such as non-constant indexing.  */
125   bool cannot_scalarize;
126
127   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
128      should happen via memcpy and not per-element.  */
129   bool use_block_copy;
130
131   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
132   bool visited;
133 };
134
135 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
136    This prevents quadratic behavior, and allows SRA to function
137    reasonably on larger records.  */
138 static htab_t sra_map;
139
140 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
141 static struct obstack sra_obstack;
142
143 /* Debugging functions.  */
144 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
145 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
146
147 /* Forward declarations.  */
148 static tree generate_element_ref (struct sra_elt *);
149 \f
150 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
151
152 static bool
153 is_sra_candidate_decl (tree decl)
154 {
155   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
156 }
157
158 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
159
160 static bool
161 is_sra_scalar_type (tree type)
162 {
163   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
164   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
165           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
166           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
167           || code == REFERENCE_TYPE);
168 }
169
170 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
171
172    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
173    instantiated, just that if we decide to break up the type into
174    separate pieces that it can be done.  */
175
176 static bool
177 type_can_be_decomposed_p (tree type)
178 {
179   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
180   tree t;
181
182   /* Avoid searching the same type twice.  */
183   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
184     return true;
185   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
186     return false;
187
188   /* The type must have a definite nonzero size.  */
189   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || TREE_CODE (TYPE_SIZE (type)) != INTEGER_CST
190       || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
191     goto fail;
192
193   /* The type must be a non-union aggregate.  */
194   switch (TREE_CODE (type))
195     {
196     case RECORD_TYPE:
197       {
198         bool saw_one_field = false;
199
200         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
201           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
202             {
203               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
204               if (DECL_BIT_FIELD (t)
205                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
206                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
207                 goto fail;
208
209               saw_one_field = true;
210             }
211
212         /* Record types must have at least one field.  */
213         if (!saw_one_field)
214           goto fail;
215       }
216       break;
217
218     case ARRAY_TYPE:
219       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
220       t = TYPE_DOMAIN (type);
221       if (t == NULL)
222         goto fail;
223       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
224         goto fail;
225       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
226         goto fail;
227       break;
228
229     case COMPLEX_TYPE:
230       break;
231
232     default:
233       goto fail;
234     }
235
236   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
237   return true;
238
239  fail:
240   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
241   return false;
242 }
243
244 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
245    (though not necessarily scalar) variables.  */
246
247 static bool
248 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
249 {
250   /* Early out for scalars.  */
251   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
252     return false;
253
254   /* The variable must not be aliased.  */
255   if (!is_gimple_non_addressable (var))
256     {
257       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
258         {
259           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
260           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
261           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
262         }
263       return false;
264     }
265
266   /* The variable must not be volatile.  */
267   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
268     {
269       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
270         {
271           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
272           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
273           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
274         }
275       return false;
276     }
277
278   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
279   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
280     {
281       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
282         {
283           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
284           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
285           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
286         }
287       return false;
288     }
289
290   return true;
291 }
292
293 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
294
295 static bool
296 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
297 {
298   if (is_sra_scalar_type (type))
299     return true;
300   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
301     return false;
302
303   switch (TREE_CODE (type))
304     {
305     case RECORD_TYPE:
306       {
307         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
308         tree f;
309
310         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
311           return true;
312         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
313           return false;
314
315         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
316           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
317             {
318               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
319                 {
320                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
321                   return false;
322                 }
323             }
324
325         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
326         return true;
327       }
328
329     case ARRAY_TYPE:
330       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
331
332     case COMPLEX_TYPE:
333       return true;
334
335     default:
336       gcc_unreachable ();
337     }
338 }
339
340 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
341
342 static bool
343 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
344 {
345   struct sra_elt *c;
346
347   if (elt->cannot_scalarize)
348     return false;
349
350   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
351     if (!can_completely_scalarize_p (c))
352       return false;
353
354   return true;
355 }
356
357 \f
358 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
359    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
360
361 static hashval_t
362 sra_hash_tree (tree t)
363 {
364   hashval_t h;
365
366   switch (TREE_CODE (t))
367     {
368     case VAR_DECL:
369     case PARM_DECL:
370     case RESULT_DECL:
371       h = DECL_UID (t);
372       break;
373
374     case INTEGER_CST:
375       h = TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
376       break;
377
378     case FIELD_DECL:
379       /* We can have types that are compatible, but have different member
380          lists, so we can't hash fields by ID.  Use offsets instead.  */
381       h = iterative_hash_expr (DECL_FIELD_OFFSET (t), 0);
382       h = iterative_hash_expr (DECL_FIELD_BIT_OFFSET (t), h);
383       break;
384
385     default:
386       gcc_unreachable ();
387     }
388
389   return h;
390 }
391
392 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
393
394 static hashval_t
395 sra_elt_hash (const void *x)
396 {
397   const struct sra_elt *e = x;
398   const struct sra_elt *p;
399   hashval_t h;
400
401   h = sra_hash_tree (e->element);
402
403   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
404      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
405      truly identify this as a performance problem, it should work to
406      hash the pointer value "e->parent".  */
407   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
408     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
409
410   return h;
411 }
412
413 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
414
415 static int
416 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
417 {
418   const struct sra_elt *a = x;
419   const struct sra_elt *b = y;
420   tree ae, be;
421
422   if (a->parent != b->parent)
423     return false;
424
425   ae = a->element;
426   be = b->element;
427
428   if (ae == be)
429     return true;
430   if (TREE_CODE (ae) != TREE_CODE (be))
431     return false;
432
433   switch (TREE_CODE (ae))
434     {
435     case VAR_DECL:
436     case PARM_DECL:
437     case RESULT_DECL:
438       /* These are all pointer unique.  */
439       return false;
440
441     case INTEGER_CST:
442       /* Integers are not pointer unique, so compare their values.  */
443       return tree_int_cst_equal (ae, be);
444
445     case FIELD_DECL:
446       /* Fields are unique within a record, but not between
447          compatible records.  */
448       if (DECL_FIELD_CONTEXT (ae) == DECL_FIELD_CONTEXT (be))
449         return false;
450       return fields_compatible_p (ae, be);
451
452     default:
453       gcc_unreachable ();
454     }
455 }
456
457 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
458    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
459
460 static struct sra_elt *
461 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
462                 enum insert_option insert)
463 {
464   struct sra_elt dummy;
465   struct sra_elt **slot;
466   struct sra_elt *elt;
467
468   dummy.parent = parent;
469   dummy.element = child;
470
471   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
472   if (!slot && insert == NO_INSERT)
473     return NULL;
474
475   elt = *slot;
476   if (!elt && insert == INSERT)
477     {
478       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
479       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
480
481       elt->parent = parent;
482       elt->element = child;
483       elt->type = type;
484       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
485
486       if (parent)
487         {
488           elt->sibling = parent->children;
489           parent->children = elt;
490         }
491
492       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
493          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
494       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
495         {
496           elt->n_copies = 1;
497           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
498         }
499     }
500
501   return elt;
502 }
503
504 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
505
506 static bool
507 is_valid_const_index (tree expr)
508 {
509   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
510
511   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
512     return false;
513
514   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
515
516      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
517      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
518      cases, since they'll be referring to objects that we should have
519      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
520
521   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
522   if (dom == NULL)
523     return false;
524
525   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
526   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
527     return false;
528   if (tree_int_cst_lt (index, t))
529     return false;
530
531   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
532   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
533     return false;
534   if (tree_int_cst_lt (t, index))
535     return false;
536
537   return true;
538 }
539
540 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression
541    refers to a scalarizable variable.  */
542
543 static struct sra_elt *
544 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
545 {
546   struct sra_elt *elt;
547   tree child;
548
549   switch (TREE_CODE (expr))
550     {
551     case VAR_DECL:
552     case PARM_DECL:
553     case RESULT_DECL:
554       if (is_sra_candidate_decl (expr))
555         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
556       return NULL;
557
558     case ARRAY_REF:
559       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
560       if (is_valid_const_index (expr))
561         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
562       else
563         return NULL;
564       break;
565
566     case COMPONENT_REF:
567       /* Don't look through unions.  */
568       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
569         return NULL;
570       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
571       break;
572
573     case REALPART_EXPR:
574       child = integer_zero_node;
575       break;
576     case IMAGPART_EXPR:
577       child = integer_one_node;
578       break;
579
580     default:
581       return NULL;
582     }
583
584   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
585   if (elt)
586     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
587   return NULL;
588 }
589
590 \f
591 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
592    references, and categorize them.  */
593
594 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
595    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
596    pointing to the statement being processed.  */
597 struct sra_walk_fns
598 {
599   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
600      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
601      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
602      is a left-hand-side reference.  */
603   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
604                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
605
606   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
607   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
608                 block_stmt_iterator *bsi);
609
610   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
611      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  */
612   void (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
613
614   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
615      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
616      is on the left-hand side.  */
617   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
618                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
619
620   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
621   /* ??? This is a hack.  */
622   bool initial_scan;
623 };
624
625 #ifdef ENABLE_CHECKING
626 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains a candidate decl, return it.  */
627
628 static tree
629 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
630                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
631 {
632   tree t = *tp;
633   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
634
635   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
636     {
637       *walk_subtrees = 0;
638       if (is_sra_candidate_decl (t))
639         return t;
640     }
641   else if (TYPE_P (t))
642     *walk_subtrees = 0;
643
644   return NULL;
645 }
646 #endif
647
648 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
649    If we find one, invoke FNS->USE.  */
650
651 static void
652 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
653                const struct sra_walk_fns *fns)
654 {
655   tree expr = *expr_p;
656   tree inner = expr;
657   bool disable_scalarization = false;
658
659   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
660      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
661      are references that we can scalarize.  If we come across something that
662      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
663      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
664
665   while (1)
666     switch (TREE_CODE (inner))
667       {
668       case VAR_DECL:
669       case PARM_DECL:
670       case RESULT_DECL:
671         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
672         if (is_sra_candidate_decl (inner))
673           {
674             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
675             if (disable_scalarization)
676               elt->cannot_scalarize = true;
677             else
678               fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
679           }
680         return;
681
682       case ARRAY_REF:
683         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
684            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
685            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
686            index reference inside a loop being overridden by several constant
687            index references during loop setup.  It's possible that this could
688            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
689            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth
690            the effort.  */
691         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
692            without duplicating too much code.  */
693         if (!is_valid_const_index (inner))
694           {
695             disable_scalarization = true;
696             goto use_all;
697           }
698         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
699            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
700         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
701           goto use_all;
702         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
703         break;
704
705       case COMPONENT_REF:
706         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
707            entire union.  */
708         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
709           goto use_all;
710         /* ??? See above re non-constant stride.  */
711         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
712           goto use_all;
713         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
714         break;
715
716       case REALPART_EXPR:
717       case IMAGPART_EXPR:
718         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
719         break;
720
721       case BIT_FIELD_REF:
722         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
723            is not currently scalarized.  Consider this an access to the
724            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
725         goto use_all;
726
727       case ARRAY_RANGE_REF:
728         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
729            means that the canonical element names that we have won't work.  */
730         goto use_all;
731
732       case VIEW_CONVERT_EXPR:
733       case NOP_EXPR:
734         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
735            type other than the one we've scalarized.  */
736         goto use_all;
737
738       case WITH_SIZE_EXPR:
739         /* This is a transparent wrapper.  The entire inner expression really
740            is being used.  */
741         goto use_all;
742
743       use_all:
744         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
745         inner = expr = *expr_p;
746         break;
747
748       default:
749 #ifdef ENABLE_CHECKING
750         /* Validate that we're not missing any references.  */
751         gcc_assert (!walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL));
752 #endif
753         return;
754       }
755 }
756
757 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
758    If we find one, invoke FNS->USE.  */
759
760 static void
761 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
762                     const struct sra_walk_fns *fns)
763 {
764   tree op;
765   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
766     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
767 }
768
769 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
770    If we find one, invoke FNS->USE.  */
771
772 static void
773 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
774                     const struct sra_walk_fns *fns)
775 {
776   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
777 }
778
779 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
780    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
781
782 static void
783 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
784                    const struct sra_walk_fns *fns)
785 {
786   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
787   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
788 }
789
790 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
791
792 static void
793 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
794                       const struct sra_walk_fns *fns)
795 {
796   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
797   tree lhs, rhs;
798
799   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
800   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
801   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
802   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
803
804   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
805   if (lhs_elt && rhs_elt)
806     {
807       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
808       return;
809     }
810
811   /* If the RHS is scalarizable, handle it.  There are only two cases.  */
812   if (rhs_elt)
813     {
814       if (!rhs_elt->is_scalar)
815         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
816       else
817         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
818     }
819
820   /* If it isn't scalarizable, there may be scalarizable variables within, so
821      check for a call or else walk the RHS to see if we need to do any
822      copy-in operations.  We need to do it before the LHS is scalarized so
823      that the statements get inserted in the proper place, before any
824      copy-out operations.  */
825   else
826     {
827       tree call = get_call_expr_in (rhs);
828       if (call)
829         sra_walk_call_expr (call, bsi, fns);
830       else
831         sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
832     }
833
834   /* Likewise, handle the LHS being scalarizable.  We have cases similar
835      to those above, but also want to handle RHS being constant.  */
836   if (lhs_elt)
837     {
838       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
839          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
840       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
841           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
842           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
843         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
844
845       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
846          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
847       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
848                && TREE_STATIC (rhs)
849                && TREE_READONLY (rhs)
850                && targetm.binds_local_p (rhs))
851         fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
852
853       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
854          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
855          the result of a function call.  Which would result in trying to call
856          the function multiple times, and other evil things.  */
857       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addressable (rhs))
858         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
859
860       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
861          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
862       else
863         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
864     }
865
866   /* Similarly to above, LHS_ELT being null only means that the LHS as a
867      whole is not a scalarizable reference.  There may be occurrences of
868      scalarizable variables within, which implies a USE.  */
869   else
870     sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
871 }
872
873 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
874    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
875    scalarizable variables.  */
876
877 static void
878 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
879 {
880   basic_block bb;
881   block_stmt_iterator si, ni;
882
883   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
884      dominator tree order.  */
885
886   FOR_EACH_BB (bb)
887     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
888       {
889         tree stmt, t;
890         stmt_ann_t ann;
891
892         stmt = bsi_stmt (si);
893         ann = stmt_ann (stmt);
894
895         ni = si;
896         bsi_next (&ni);
897
898         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
899            make any structure references that we care about.  */
900         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
901             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
902             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
903           continue;
904
905         switch (TREE_CODE (stmt))
906           {
907           case RETURN_EXPR:
908             /* If we have "return <retval>" then the return value is
909                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
910                force all the components back in place for the return.
911
912                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
913                a type that gets returned in registers in this ABI, and
914                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
915                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
916
917             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
918             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
919               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
920             else
921               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
922             break;
923
924           case MODIFY_EXPR:
925             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
926             break;
927           case CALL_EXPR:
928             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
929             break;
930           case ASM_EXPR:
931             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
932             break;
933
934           default:
935             break;
936           }
937       }
938 }
939 \f
940 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
941    structures that could be decomposed.  */
942
943 static bool
944 find_candidates_for_sra (void)
945 {
946   size_t i;
947   bool any_set = false;
948
949   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
950     {
951       tree var = referenced_var (i);
952       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
953         {
954           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
955           any_set = true;
956         }
957     }
958
959   return any_set;
960 }
961
962 \f
963 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
964    number of times they are used or copied respectively.  */
965
966 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
967    considered a copy, because we can decompose the reference such that
968    the sub-elements needn't be contiguous.  */
969
970 static void
971 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
972           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
973           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
974 {
975   elt->n_uses += 1;
976 }
977
978 static void
979 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
980            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
981 {
982   lhs_elt->n_copies += 1;
983   rhs_elt->n_copies += 1;
984 }
985
986 static void
987 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
988            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
989 {
990   lhs_elt->n_copies += 1;
991 }
992
993 static void
994 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
995            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
996            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
997 {
998   elt->n_copies += 1;
999 }
1000
1001 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
1002
1003 static void
1004 scan_dump (struct sra_elt *elt)
1005 {
1006   struct sra_elt *c;
1007
1008   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1009   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
1010
1011   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1012     scan_dump (c);
1013 }
1014
1015 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
1016    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
1017
1018 static void
1019 scan_function (void)
1020 {
1021   static const struct sra_walk_fns fns = {
1022     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
1023   };
1024   bitmap_iterator bi;
1025
1026   sra_walk_function (&fns);
1027
1028   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1029     {
1030       unsigned i;
1031
1032       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
1033       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1034         {
1035           tree var = referenced_var (i);
1036           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1037           if (elt)
1038             scan_dump (elt);
1039         }
1040       fputc ('\n', dump_file);
1041     }
1042 }
1043 \f
1044 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
1045    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
1046
1047 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
1048    name on the obstack.  */
1049
1050 static void
1051 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1052 {
1053   tree t;
1054   char buffer[32];
1055
1056   if (elt->parent)
1057     {
1058       build_element_name_1 (elt->parent);
1059       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1060
1061       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1062         {
1063           if (elt->element == integer_zero_node)
1064             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1065           else
1066             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1067           return;
1068         }
1069     }
1070
1071   t = elt->element;
1072   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1073     {
1074       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1075       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1076       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1077     }
1078   else
1079     {
1080       tree name = DECL_NAME (t);
1081       if (name)
1082         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1083                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1084       else
1085         {
1086           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1087           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1088         }
1089     }
1090 }
1091
1092 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1093    The name is built on the obstack.  */
1094
1095 static char *
1096 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1097 {
1098   build_element_name_1 (elt);
1099   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1100   return obstack_finish (&sra_obstack);
1101 }
1102
1103 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1104
1105 static void
1106 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1107 {
1108   struct sra_elt *base_elt;
1109   tree var, base;
1110
1111   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1112     continue;
1113   base = base_elt->element;
1114
1115   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1116   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1117   DECL_ARTIFICIAL (var) = 1;
1118
1119   if (TREE_THIS_VOLATILE (elt->type))
1120     {
1121       TREE_THIS_VOLATILE (var) = 1;
1122       TREE_SIDE_EFFECTS (var) = 1;
1123     }
1124
1125   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1126     {
1127       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1128       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1129       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1130
1131       DECL_DEBUG_EXPR (var) = generate_element_ref (elt);
1132       DECL_DEBUG_EXPR_IS_FROM (var) = 1;
1133
1134       DECL_IGNORED_P (var) = 0;
1135       TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1136     }
1137   else
1138     {
1139       DECL_IGNORED_P (var) = 1;
1140       /* ??? We can't generate any warning that would be meaningful.  */
1141       TREE_NO_WARNING (var) = 1;
1142     }
1143
1144   if (dump_file)
1145     {
1146       fputs ("  ", dump_file);
1147       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1148       fputs (" -> ", dump_file);
1149       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1150       fputc ('\n', dump_file);
1151     }
1152 }
1153
1154 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1155    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1156
1157    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1158    fields all the way up the tree.  */
1159
1160 static void
1161 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1162                         unsigned int parent_copies)
1163 {
1164   if (dump_file && !elt->parent)
1165     {
1166       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1167       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1168       fputc ('\n', dump_file);
1169     }
1170
1171   if (elt->cannot_scalarize)
1172     return;
1173
1174   if (elt->is_scalar)
1175     {
1176       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1177          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1178       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1179         instantiate_element (elt);
1180     }
1181   else
1182     {
1183       struct sra_elt *c;
1184       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1185       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1186
1187       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1188         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1189     }
1190 }
1191
1192 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1193    We will only care about this if the size of the complete structure
1194    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1195
1196 static unsigned int
1197 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1198 {
1199   if (elt->replacement)
1200     {
1201       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1202       return 1;
1203     }
1204   else
1205     {
1206       struct sra_elt *c;
1207       unsigned int count = 0;
1208
1209       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1210         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1211
1212       return count;
1213     }
1214 }
1215
1216 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1217    children of ELT.  */
1218
1219 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1220
1221 static void
1222 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1223 {
1224   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1225   if (sub->is_scalar)
1226     {
1227       if (sub->replacement == NULL)
1228         instantiate_element (sub);
1229     }
1230   else
1231     instantiate_missing_elements (sub);
1232 }
1233
1234 static void
1235 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1236 {
1237   tree type = elt->type;
1238
1239   switch (TREE_CODE (type))
1240     {
1241     case RECORD_TYPE:
1242       {
1243         tree f;
1244         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1245           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1246             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1247         break;
1248       }
1249
1250     case ARRAY_TYPE:
1251       {
1252         tree i, max, subtype;
1253
1254         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1255         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1256         subtype = TREE_TYPE (type);
1257
1258         while (1)
1259           {
1260             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1261             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1262               break;
1263             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1264           }
1265
1266         break;
1267       }
1268
1269     case COMPLEX_TYPE:
1270       type = TREE_TYPE (type);
1271       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1272       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1273       break;
1274
1275     default:
1276       gcc_unreachable ();
1277     }
1278 }
1279
1280 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1281    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1282    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1283
1284 static bool
1285 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1286 {
1287   struct sra_elt *c;
1288   bool any_inst;
1289
1290   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1291   if (elt->cannot_scalarize)
1292     {
1293       elt->use_block_copy = 1;
1294
1295       if (dump_file)
1296         {
1297           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1298           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1299           fputc ('\n', dump_file);
1300         }
1301
1302       return false;
1303     }
1304
1305   /* Don't decide if we've no uses.  */
1306   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1307     ;
1308
1309   else if (!elt->is_scalar)
1310     {
1311       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1312       bool use_block_copy = true;
1313
1314       /* Tradeoffs for COMPLEX types pretty much always make it better
1315          to go ahead and split the components.  */
1316       if (TREE_CODE (elt->type) == COMPLEX_TYPE)
1317         use_block_copy = false;
1318
1319       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1320          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1321          copies for variable sized structures.  */
1322       else if (host_integerp (size_tree, 1))
1323         {
1324           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1325           unsigned int max_size;
1326
1327           /* If the sra-max-structure-size parameter is 0, then the
1328              user has not overridden the parameter and we can choose a
1329              sensible default.  */
1330           max_size = SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1331             ? SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1332             : MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD;
1333
1334           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1335
1336           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only
1337              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1338              If there are a large number of fields then the size of the copy
1339              is much more of a factor.  */
1340
1341           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1342              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1343           if (full_size <= max_size
1344               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1345             use_block_copy = false;
1346           else
1347             {
1348               sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1349
1350               if (inst_size * 100 >= full_size * SRA_FIELD_STRUCTURE_RATIO)
1351                 use_block_copy = false;
1352             }
1353
1354           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1355              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1356           if (!use_block_copy
1357               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1358                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1359             use_block_copy = true;
1360         }
1361       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1362
1363       if (dump_file)
1364         {
1365           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1366                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1367           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1368           fputc ('\n', dump_file);
1369         }
1370
1371       if (!use_block_copy)
1372         {
1373           instantiate_missing_elements (elt);
1374           return true;
1375         }
1376     }
1377
1378   any_inst = elt->replacement != NULL;
1379
1380   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1381     any_inst |= decide_block_copy (c);
1382
1383   return any_inst;
1384 }
1385
1386 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1387
1388 static void
1389 decide_instantiations (void)
1390 {
1391   unsigned int i;
1392   bool cleared_any;
1393   bitmap_head done_head;
1394   bitmap_iterator bi;
1395
1396   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1397      so save up all the bits to clear until the end.  */
1398   bitmap_initialize (&done_head, &bitmap_default_obstack);
1399   cleared_any = false;
1400
1401   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1402     {
1403       tree var = referenced_var (i);
1404       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1405       if (elt)
1406         {
1407           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1408           if (!decide_block_copy (elt))
1409             elt = NULL;
1410         }
1411       if (!elt)
1412         {
1413           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1414           cleared_any = true;
1415         }
1416     }
1417
1418   if (cleared_any)
1419     {
1420       bitmap_and_compl_into (sra_candidates, &done_head);
1421       bitmap_and_compl_into (needs_copy_in, &done_head);
1422     }
1423   bitmap_clear (&done_head);
1424
1425   if (dump_file)
1426     fputc ('\n', dump_file);
1427 }
1428
1429 \f
1430 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1431
1432 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1433    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1434
1435 static void
1436 mark_all_v_defs (tree stmt)
1437 {
1438   tree sym;
1439   ssa_op_iter iter;
1440
1441   get_stmt_operands (stmt);
1442
1443   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (sym, stmt, iter, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
1444     {
1445       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1446         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1447       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1448     }
1449 }
1450
1451 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1452
1453 static tree
1454 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1455 {
1456   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1457     {
1458     case RECORD_TYPE:
1459       {
1460         tree field = elt->element;
1461
1462         /* Watch out for compatible records with differing field lists.  */
1463         if (DECL_FIELD_CONTEXT (field) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (base)))
1464           field = find_compatible_field (TREE_TYPE (base), field);
1465
1466         return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, field, NULL);
1467       }
1468
1469     case ARRAY_TYPE:
1470       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1471
1472     case COMPLEX_TYPE:
1473       if (elt->element == integer_zero_node)
1474         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1475       else
1476         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1477
1478     default:
1479       gcc_unreachable ();
1480     }
1481 }
1482
1483 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1484
1485 static tree
1486 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1487 {
1488   if (elt->parent)
1489     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1490   else
1491     return elt->element;
1492 }
1493
1494 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1495    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1496    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1497    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1498
1499 static void
1500 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1501                      tree *list_p)
1502 {
1503   struct sra_elt *c;
1504   tree t;
1505
1506   if (elt->replacement)
1507     {
1508       if (copy_out)
1509         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1510       else
1511         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1512       append_to_statement_list (t, list_p);
1513     }
1514   else
1515     {
1516       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1517         {
1518           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1519           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1520         }
1521     }
1522 }
1523
1524 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1525    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1526    correspondence of instantiated elements.  */
1527
1528 static void
1529 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1530 {
1531   struct sra_elt *dc, *sc;
1532
1533   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1534     {
1535       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1536       gcc_assert (sc);
1537       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1538     }
1539
1540   if (dst->replacement)
1541     {
1542       tree t;
1543
1544       gcc_assert (src->replacement);
1545
1546       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1547                  src->replacement);
1548       append_to_statement_list (t, list_p);
1549     }
1550 }
1551
1552 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1553    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1554    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1555    with generate_element_init.  */
1556
1557 static void
1558 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1559 {
1560   struct sra_elt *c;
1561
1562   if (elt->visited)
1563     {
1564       elt->visited = false;
1565       return;
1566     }
1567
1568   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1569     generate_element_zero (c, list_p);
1570
1571   if (elt->replacement)
1572     {
1573       tree t;
1574
1575       gcc_assert (elt->is_scalar);
1576       t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1577
1578       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1579       append_to_statement_list (t, list_p);
1580     }
1581 }
1582
1583 /* Generate an assignment VAR = INIT, where INIT may need gimplification.
1584    Add the result to *LIST_P.  */
1585
1586 static void
1587 generate_one_element_init (tree var, tree init, tree *list_p)
1588 {
1589   /* The replacement can be almost arbitrarily complex.  Gimplify.  */
1590   tree stmt = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, var, init);
1591   gimplify_and_add (stmt, list_p);
1592 }
1593
1594 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1595    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1596    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1597    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1598    handle.  */
1599
1600 static bool
1601 generate_element_init_1 (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1602 {
1603   bool result = true;
1604   enum tree_code init_code;
1605   struct sra_elt *sub;
1606   tree t;
1607
1608   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1609      conversion, which we strip off here.  */
1610   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1611   init_code = TREE_CODE (init);
1612
1613   if (elt->is_scalar)
1614     {
1615       if (elt->replacement)
1616         {
1617           generate_one_element_init (elt->replacement, init, list_p);
1618           elt->visited = true;
1619         }
1620       return result;
1621     }
1622
1623   switch (init_code)
1624     {
1625     case COMPLEX_CST:
1626     case COMPLEX_EXPR:
1627       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1628         {
1629           if (sub->element == integer_zero_node)
1630             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1631                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1632           else
1633             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1634                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1635           result &= generate_element_init_1 (sub, t, list_p);
1636         }
1637       break;
1638
1639     case CONSTRUCTOR:
1640       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1641         {
1642           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1643           if (sub == NULL)
1644             continue;
1645           result &= generate_element_init_1 (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1646         }
1647       break;
1648
1649     default:
1650       elt->visited = true;
1651       result = false;
1652     }
1653
1654   return result;
1655 }
1656
1657 /* A wrapper function for generate_element_init_1 that handles cleanup after
1658    gimplification.  */
1659
1660 static bool
1661 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1662 {
1663   bool ret;
1664
1665   push_gimplify_context ();
1666   ret = generate_element_init_1 (elt, init, list_p);
1667   pop_gimplify_context (NULL);
1668
1669   /* The replacement can expose previously unreferenced variables.  */
1670   if (ret && *list_p)
1671     {
1672       tree_stmt_iterator i;
1673       size_t old, new, j;
1674
1675       old = num_referenced_vars;
1676
1677       for (i = tsi_start (*list_p); !tsi_end_p (i); tsi_next (&i))
1678         find_new_referenced_vars (tsi_stmt_ptr (i));
1679
1680       new = num_referenced_vars;
1681       for (j = old; j < new; ++j)
1682         bitmap_set_bit (vars_to_rename, j);
1683     }
1684
1685   return ret;
1686 }
1687
1688 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1689    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1690    abnormal edges will be ignored.  */
1691
1692 void
1693 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1694 {
1695   edge e;
1696   edge_iterator ei;
1697   bool first_copy;
1698
1699   first_copy = true;
1700   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1701     {
1702       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1703          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1704          be valid through an abnormal edge.  */
1705       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1706         {
1707           if (first_copy)
1708             {
1709               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1710               first_copy = false;
1711             }
1712           else
1713             bsi_insert_on_edge (e, unsave_expr_now (stmt));
1714         }
1715     }
1716 }
1717
1718 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1719
1720 static void
1721 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1722 {
1723   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1724
1725   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1726     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1727   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1728 }
1729
1730 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1731
1732 static void
1733 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1734 {
1735   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1736
1737   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1738     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1739
1740   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1741     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1742   else
1743     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1744 }
1745
1746 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1747
1748 static void
1749 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1750 {
1751   sra_insert_before (bsi, list);
1752   bsi_remove (bsi);
1753   if (bsi_end_p (*bsi))
1754     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1755   else
1756     bsi_prev (bsi);
1757 }
1758
1759 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1760    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1761    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1762
1763 static void
1764 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1765                bool is_output)
1766 {
1767   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1768
1769   if (elt->replacement)
1770     {
1771       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1772          simple as modifying the existing statement in place.  */
1773       if (is_output)
1774         mark_all_v_defs (stmt);
1775       *expr_p = elt->replacement;
1776       modify_stmt (stmt);
1777     }
1778   else
1779     {
1780       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1781          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1782          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1783          load the changed values back into our shadow variables.  */
1784       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1785          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1786          for which the values were last read.  If that number matches the
1787          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1788          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1789          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1790          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1791          processed the blocks in dominator order.  */
1792
1793       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1794       if (list == NULL)
1795         return;
1796       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1797       if (is_output)
1798         sra_insert_after (bsi, list);
1799       else
1800         sra_insert_before (bsi, list);
1801     }
1802 }
1803
1804 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1805    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1806
1807 static void
1808 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1809                 block_stmt_iterator *bsi)
1810 {
1811   tree list, stmt;
1812
1813   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1814     {
1815       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1816       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1817
1818       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1819          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1820       gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR);
1821
1822       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1823       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1824       modify_stmt (stmt);
1825     }
1826   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1827     {
1828       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1829          to the original structure, leave the original assignment
1830          statement (which will perform the block copy), then load the
1831          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1832       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1833          would at least allow those elements that are instantiated in
1834          both structures to be optimized well.  */
1835
1836       list = NULL;
1837       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1838                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1839       if (list)
1840         {
1841           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1842           sra_insert_before (bsi, list);
1843         }
1844
1845       list = NULL;
1846       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1847                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1848       if (list)
1849         sra_insert_after (bsi, list);
1850     }
1851   else
1852     {
1853       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1854          case perform pair-wise element assignments and replace the
1855          original block copy statement.  */
1856
1857       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1858       mark_all_v_defs (stmt);
1859
1860       list = NULL;
1861       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1862       gcc_assert (list);
1863       sra_replace (bsi, list);
1864     }
1865 }
1866
1867 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1868    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1869    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1870    CONSTRUCTOR.  */
1871
1872 static void
1873 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1874 {
1875   bool result = true;
1876   tree list = NULL;
1877
1878   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1879   if (rhs)
1880     {
1881       /* Unshare the expression just in case this is from a decl's initial.  */
1882       rhs = unshare_expr (rhs);
1883       result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1884     }
1885
1886   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1887      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1888   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1889
1890   if (!result)
1891     {
1892       /* If we failed to convert the entire initializer, then we must
1893          leave the structure assignment in place and must load values
1894          from the structure into the slots for which we did not find
1895          constants.  The easiest way to do this is to generate a complete
1896          copy-out, and then follow that with the constant assignments
1897          that we were able to build.  DCE will clean things up.  */
1898       tree list0 = NULL;
1899       generate_copy_inout (lhs_elt, true, generate_element_ref (lhs_elt),
1900                            &list0);
1901       append_to_statement_list (list, &list0);
1902       list = list0;
1903     }
1904
1905   if (lhs_elt->use_block_copy || !result)
1906     {
1907       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1908          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1909          exposes constants to later optimizations.  */
1910       if (list)
1911         {
1912           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1913           sra_insert_after (bsi, list);
1914         }
1915     }
1916   else
1917     {
1918       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1919          replaces the original structure assignment.  */
1920       gcc_assert (list);
1921       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1922       sra_replace (bsi, list);
1923     }
1924 }
1925
1926 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1927    on all INDIRECT_REFs.  */
1928
1929 static tree
1930 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1931 {
1932   tree t = *tp;
1933
1934   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1935     {
1936       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1937       *walk_subtrees = 0;
1938     }
1939   else if (IS_TYPE_OR_DECL_P (t))
1940     *walk_subtrees = 0;
1941
1942   return NULL;
1943 }
1944
1945 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1946    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1947    if ELT is on the left-hand side.  */
1948
1949 static void
1950 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1951                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1952 {
1953   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1954   gcc_assert (!elt->replacement);
1955
1956   if (elt->use_block_copy)
1957     {
1958       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1959          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1960       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1961     }
1962   else
1963     {
1964       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1965          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1966          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1967
1968       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1969
1970       mark_all_v_defs (stmt);
1971       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1972       gcc_assert (list);
1973
1974       /* Preserve EH semantics.  */
1975       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1976         {
1977           tree_stmt_iterator tsi;
1978           tree first;
1979
1980           /* Extract the first statement from LIST.  */
1981           tsi = tsi_start (list);
1982           first = tsi_stmt (tsi);
1983           tsi_delink (&tsi);
1984
1985           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1986           bsi_replace (bsi, first, true);
1987
1988           if (!tsi_end_p (tsi))
1989             {
1990               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1991                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1992                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1993                  iterating over the remaining statements and set
1994                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1995               do
1996                 {
1997                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1998                   tsi_next (&tsi);
1999                 }
2000               while (!tsi_end_p (tsi));
2001
2002               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
2003             }
2004         }
2005       else
2006         sra_replace (bsi, list);
2007     }
2008 }
2009
2010 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
2011
2012 static void
2013 scalarize_parms (void)
2014 {
2015   tree list = NULL;
2016   unsigned i;
2017   bitmap_iterator bi;
2018
2019   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i, bi)
2020     {
2021       tree var = referenced_var (i);
2022       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
2023       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
2024     }
2025
2026   if (list)
2027     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
2028 }
2029
2030 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
2031
2032 static void
2033 scalarize_function (void)
2034 {
2035   static const struct sra_walk_fns fns = {
2036     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
2037   };
2038
2039   sra_walk_function (&fns);
2040   scalarize_parms ();
2041   bsi_commit_edge_inserts ();
2042 }
2043
2044 \f
2045 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
2046
2047 static void
2048 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
2049 {
2050   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
2051     {
2052       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
2053       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2054     }
2055   else
2056     {
2057       if (elt->parent)
2058         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2059       if (DECL_P (elt->element))
2060         {
2061           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
2062             fputc ('.', f);
2063           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
2064         }
2065       else
2066         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
2067                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
2068     }
2069 }
2070
2071 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
2072
2073 void
2074 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
2075 {
2076   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
2077   fputc ('\n', stderr);
2078 }
2079
2080 /* Main entry point.  */
2081
2082 static void
2083 tree_sra (void)
2084 {
2085   /* Initialize local variables.  */
2086   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
2087   sra_candidates = BITMAP_ALLOC (NULL);
2088   needs_copy_in = BITMAP_ALLOC (NULL);
2089   sra_type_decomp_cache = BITMAP_ALLOC (NULL);
2090   sra_type_inst_cache = BITMAP_ALLOC (NULL);
2091   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
2092
2093   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
2094   if (find_candidates_for_sra ())
2095     {
2096       scan_function ();
2097       decide_instantiations ();
2098       scalarize_function ();
2099     }
2100
2101   /* Free allocated memory.  */
2102   htab_delete (sra_map);
2103   sra_map = NULL;
2104   BITMAP_FREE (sra_candidates);
2105   BITMAP_FREE (needs_copy_in);
2106   BITMAP_FREE (sra_type_decomp_cache);
2107   BITMAP_FREE (sra_type_inst_cache);
2108   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
2109 }
2110
2111 static bool
2112 gate_sra (void)
2113 {
2114   return flag_tree_sra != 0;
2115 }
2116
2117 struct tree_opt_pass pass_sra =
2118 {
2119   "sra",                                /* name */
2120   gate_sra,                             /* gate */
2121   tree_sra,                             /* execute */
2122   NULL,                                 /* sub */
2123   NULL,                                 /* next */
2124   0,                                    /* static_pass_number */
2125   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2126   PROP_cfg | PROP_ssa | PROP_alias,     /* properties_required */
2127   0,                                    /* properties_provided */
2128   0,                                    /* properties_destroyed */
2129   0,                                    /* todo_flags_start */
2130   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2131     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa,  /* todo_flags_finish */
2132   0                                     /* letter */
2133 };