OSDN Git Service

* bitmap.h (BITMAP_XMALLOC, BITMAP_XFREE): Remove.
[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 (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1120     {
1121       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1122       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1123       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1124
1125       DECL_DEBUG_EXPR (var) = generate_element_ref (elt);
1126       DECL_DEBUG_EXPR_IS_FROM (var) = 1;
1127
1128       DECL_IGNORED_P (var) = 0;
1129       TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1130     }
1131   else
1132     {
1133       DECL_IGNORED_P (var) = 1;
1134       /* ??? We can't generate any warning that would be meaningful.  */
1135       TREE_NO_WARNING (var) = 1;
1136     }
1137
1138   if (dump_file)
1139     {
1140       fputs ("  ", dump_file);
1141       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1142       fputs (" -> ", dump_file);
1143       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1144       fputc ('\n', dump_file);
1145     }
1146 }
1147
1148 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1149    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1150
1151    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1152    fields all the way up the tree.  */
1153
1154 static void
1155 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1156                         unsigned int parent_copies)
1157 {
1158   if (dump_file && !elt->parent)
1159     {
1160       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1161       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1162       fputc ('\n', dump_file);
1163     }
1164
1165   if (elt->cannot_scalarize)
1166     return;
1167
1168   if (elt->is_scalar)
1169     {
1170       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1171          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1172       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1173         instantiate_element (elt);
1174     }
1175   else
1176     {
1177       struct sra_elt *c;
1178       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1179       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1180
1181       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1182         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1183     }
1184 }
1185
1186 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1187    We will only care about this if the size of the complete structure
1188    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1189
1190 static unsigned int
1191 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1192 {
1193   if (elt->replacement)
1194     {
1195       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1196       return 1;
1197     }
1198   else
1199     {
1200       struct sra_elt *c;
1201       unsigned int count = 0;
1202
1203       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1204         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1205
1206       return count;
1207     }
1208 }
1209
1210 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1211    children of ELT.  */
1212
1213 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1214
1215 static void
1216 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1217 {
1218   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1219   if (sub->is_scalar)
1220     {
1221       if (sub->replacement == NULL)
1222         instantiate_element (sub);
1223     }
1224   else
1225     instantiate_missing_elements (sub);
1226 }
1227
1228 static void
1229 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1230 {
1231   tree type = elt->type;
1232
1233   switch (TREE_CODE (type))
1234     {
1235     case RECORD_TYPE:
1236       {
1237         tree f;
1238         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1239           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1240             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1241         break;
1242       }
1243
1244     case ARRAY_TYPE:
1245       {
1246         tree i, max, subtype;
1247
1248         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1249         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1250         subtype = TREE_TYPE (type);
1251
1252         while (1)
1253           {
1254             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1255             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1256               break;
1257             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1258           }
1259
1260         break;
1261       }
1262
1263     case COMPLEX_TYPE:
1264       type = TREE_TYPE (type);
1265       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1266       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1267       break;
1268
1269     default:
1270       gcc_unreachable ();
1271     }
1272 }
1273
1274 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1275    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1276    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1277
1278 static bool
1279 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1280 {
1281   struct sra_elt *c;
1282   bool any_inst;
1283
1284   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1285   if (elt->cannot_scalarize)
1286     {
1287       elt->use_block_copy = 1;
1288
1289       if (dump_file)
1290         {
1291           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1292           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1293           fputc ('\n', dump_file);
1294         }
1295
1296       return false;
1297     }
1298
1299   /* Don't decide if we've no uses.  */
1300   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1301     ;
1302
1303   else if (!elt->is_scalar)
1304     {
1305       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1306       bool use_block_copy = true;
1307
1308       /* Tradeoffs for COMPLEX types pretty much always make it better
1309          to go ahead and split the components.  */
1310       if (TREE_CODE (elt->type) == COMPLEX_TYPE)
1311         use_block_copy = false;
1312
1313       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1314          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1315          copies for variable sized structures.  */
1316       else if (host_integerp (size_tree, 1))
1317         {
1318           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1319           unsigned int inst_count;
1320           unsigned int max_size;
1321
1322           /* If the sra-max-structure-size parameter is 0, then the
1323              user has not overridden the parameter and we can choose a
1324              sensible default.  */
1325           max_size = SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1326             ? SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1327             : MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD;
1328
1329           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1330
1331           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only
1332              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1333              If there are a large number of fields then the size of the copy
1334              is much more of a factor.  */
1335
1336           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1337              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1338           if (full_size <= max_size
1339               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1340             use_block_copy = false;
1341           else
1342             {
1343               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1344
1345               if (inst_size * 100 >= full_size * SRA_FIELD_STRUCTURE_RATIO)
1346                 use_block_copy = false;
1347             }
1348
1349           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1350              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1351           if (!use_block_copy
1352               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1353                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1354             use_block_copy = true;
1355         }
1356       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1357
1358       if (dump_file)
1359         {
1360           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1361                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1362           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1363           fputc ('\n', dump_file);
1364         }
1365
1366       if (!use_block_copy)
1367         {
1368           instantiate_missing_elements (elt);
1369           return true;
1370         }
1371     }
1372
1373   any_inst = elt->replacement != NULL;
1374
1375   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1376     any_inst |= decide_block_copy (c);
1377
1378   return any_inst;
1379 }
1380
1381 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1382
1383 static void
1384 decide_instantiations (void)
1385 {
1386   unsigned int i;
1387   bool cleared_any;
1388   bitmap_head done_head;
1389   bitmap_iterator bi;
1390
1391   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1392      so save up all the bits to clear until the end.  */
1393   bitmap_initialize (&done_head, &bitmap_default_obstack);
1394   cleared_any = false;
1395
1396   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1397     {
1398       tree var = referenced_var (i);
1399       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1400       if (elt)
1401         {
1402           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1403           if (!decide_block_copy (elt))
1404             elt = NULL;
1405         }
1406       if (!elt)
1407         {
1408           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1409           cleared_any = true;
1410         }
1411     }
1412
1413   if (cleared_any)
1414     {
1415       bitmap_and_compl_into (sra_candidates, &done_head);
1416       bitmap_and_compl_into (needs_copy_in, &done_head);
1417     }
1418   bitmap_clear (&done_head);
1419
1420   if (dump_file)
1421     fputc ('\n', dump_file);
1422 }
1423
1424 \f
1425 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1426
1427 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1428    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1429
1430 static void
1431 mark_all_v_defs (tree stmt)
1432 {
1433   tree sym;
1434   ssa_op_iter iter;
1435
1436   get_stmt_operands (stmt);
1437
1438   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (sym, stmt, iter, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
1439     {
1440       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1441         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1442       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1443     }
1444 }
1445
1446 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1447
1448 static tree
1449 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1450 {
1451   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1452     {
1453     case RECORD_TYPE:
1454       {
1455         tree field = elt->element;
1456
1457         /* Watch out for compatible records with differing field lists.  */
1458         if (DECL_FIELD_CONTEXT (field) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (base)))
1459           field = find_compatible_field (TREE_TYPE (base), field);
1460
1461         return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, field, NULL);
1462       }
1463
1464     case ARRAY_TYPE:
1465       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1466
1467     case COMPLEX_TYPE:
1468       if (elt->element == integer_zero_node)
1469         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1470       else
1471         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1472
1473     default:
1474       gcc_unreachable ();
1475     }
1476 }
1477
1478 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1479
1480 static tree
1481 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1482 {
1483   if (elt->parent)
1484     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1485   else
1486     return elt->element;
1487 }
1488
1489 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1490    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1491    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1492    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1493
1494 static void
1495 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1496                      tree *list_p)
1497 {
1498   struct sra_elt *c;
1499   tree t;
1500
1501   if (elt->replacement)
1502     {
1503       if (copy_out)
1504         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1505       else
1506         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1507       append_to_statement_list (t, list_p);
1508     }
1509   else
1510     {
1511       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1512         {
1513           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1514           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1515         }
1516     }
1517 }
1518
1519 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1520    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1521    correspondence of instantiated elements.  */
1522
1523 static void
1524 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1525 {
1526   struct sra_elt *dc, *sc;
1527
1528   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1529     {
1530       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1531       gcc_assert (sc);
1532       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1533     }
1534
1535   if (dst->replacement)
1536     {
1537       tree t;
1538
1539       gcc_assert (src->replacement);
1540
1541       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1542                  src->replacement);
1543       append_to_statement_list (t, list_p);
1544     }
1545 }
1546
1547 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1548    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1549    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1550    with generate_element_init.  */
1551
1552 static void
1553 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1554 {
1555   struct sra_elt *c;
1556
1557   if (elt->visited)
1558     {
1559       elt->visited = false;
1560       return;
1561     }
1562
1563   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1564     generate_element_zero (c, list_p);
1565
1566   if (elt->replacement)
1567     {
1568       tree t;
1569
1570       gcc_assert (elt->is_scalar);
1571       t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1572
1573       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1574       append_to_statement_list (t, list_p);
1575     }
1576 }
1577
1578 /* Generate an assignment VAR = INIT, where INIT may need gimplification.
1579    Add the result to *LIST_P.  */
1580
1581 static void
1582 generate_one_element_init (tree var, tree init, tree *list_p)
1583 {
1584   /* The replacement can be almost arbitrarily complex.  Gimplify.  */
1585   tree stmt = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, var, init);
1586   gimplify_and_add (stmt, list_p);
1587 }
1588
1589 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1590    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1591    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1592    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1593    handle.  */
1594
1595 static bool
1596 generate_element_init_1 (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1597 {
1598   bool result = true;
1599   enum tree_code init_code;
1600   struct sra_elt *sub;
1601   tree t;
1602
1603   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1604      conversion, which we strip off here.  */
1605   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1606   init_code = TREE_CODE (init);
1607
1608   if (elt->is_scalar)
1609     {
1610       if (elt->replacement)
1611         {
1612           generate_one_element_init (elt->replacement, init, list_p);
1613           elt->visited = true;
1614         }
1615       return result;
1616     }
1617
1618   switch (init_code)
1619     {
1620     case COMPLEX_CST:
1621     case COMPLEX_EXPR:
1622       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1623         {
1624           if (sub->element == integer_zero_node)
1625             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1626                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1627           else
1628             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1629                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1630           result &= generate_element_init_1 (sub, t, list_p);
1631         }
1632       break;
1633
1634     case CONSTRUCTOR:
1635       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1636         {
1637           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1638           if (sub == NULL)
1639             continue;
1640           result &= generate_element_init_1 (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1641         }
1642       break;
1643
1644     default:
1645       elt->visited = true;
1646       result = false;
1647     }
1648
1649   return result;
1650 }
1651
1652 /* A wrapper function for generate_element_init_1 that handles cleanup after
1653    gimplification.  */
1654
1655 static bool
1656 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1657 {
1658   bool ret;
1659
1660   push_gimplify_context ();
1661   ret = generate_element_init_1 (elt, init, list_p);
1662   pop_gimplify_context (NULL);
1663
1664   /* The replacement can expose previously unreferenced variables.  */
1665   if (ret && *list_p)
1666     {
1667       tree_stmt_iterator i;
1668       size_t old, new, j;
1669
1670       old = num_referenced_vars;
1671
1672       for (i = tsi_start (*list_p); !tsi_end_p (i); tsi_next (&i))
1673         find_new_referenced_vars (tsi_stmt_ptr (i));
1674
1675       new = num_referenced_vars;
1676       for (j = old; j < new; ++j)
1677         bitmap_set_bit (vars_to_rename, j);
1678     }
1679
1680   return ret;
1681 }
1682
1683 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1684    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1685    abnormal edges will be ignored.  */
1686
1687 void
1688 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1689 {
1690   edge e;
1691   edge_iterator ei;
1692   bool first_copy;
1693
1694   first_copy = true;
1695   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1696     {
1697       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1698          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1699          be valid through an abnormal edge.  */
1700       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1701         {
1702           if (first_copy)
1703             {
1704               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1705               first_copy = false;
1706             }
1707           else
1708             bsi_insert_on_edge (e, unsave_expr_now (stmt));
1709         }
1710     }
1711 }
1712
1713 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1714
1715 static void
1716 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1717 {
1718   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1719
1720   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1721     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1722   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1723 }
1724
1725 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1726
1727 static void
1728 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1729 {
1730   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1731
1732   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1733     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1734
1735   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1736     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1737   else
1738     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1739 }
1740
1741 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1742
1743 static void
1744 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1745 {
1746   sra_insert_before (bsi, list);
1747   bsi_remove (bsi);
1748   if (bsi_end_p (*bsi))
1749     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1750   else
1751     bsi_prev (bsi);
1752 }
1753
1754 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1755    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1756    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1757
1758 static void
1759 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1760                bool is_output)
1761 {
1762   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1763
1764   if (elt->replacement)
1765     {
1766       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1767          simple as modifying the existing statement in place.  */
1768       if (is_output)
1769         mark_all_v_defs (stmt);
1770       *expr_p = elt->replacement;
1771       modify_stmt (stmt);
1772     }
1773   else
1774     {
1775       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1776          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1777          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1778          load the changed values back into our shadow variables.  */
1779       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1780          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1781          for which the values were last read.  If that number matches the
1782          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1783          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1784          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1785          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1786          processed the blocks in dominator order.  */
1787
1788       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1789       if (list == NULL)
1790         return;
1791       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1792       if (is_output)
1793         sra_insert_after (bsi, list);
1794       else
1795         sra_insert_before (bsi, list);
1796     }
1797 }
1798
1799 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1800    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1801
1802 static void
1803 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1804                 block_stmt_iterator *bsi)
1805 {
1806   tree list, stmt;
1807
1808   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1809     {
1810       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1811       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1812
1813       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1814          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1815       gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR);
1816
1817       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1818       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1819       modify_stmt (stmt);
1820     }
1821   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1822     {
1823       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1824          to the original structure, leave the original assignment
1825          statement (which will perform the block copy), then load the
1826          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1827       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1828          would at least allow those elements that are instantiated in
1829          both structures to be optimized well.  */
1830
1831       list = NULL;
1832       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1833                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1834       if (list)
1835         {
1836           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1837           sra_insert_before (bsi, list);
1838         }
1839
1840       list = NULL;
1841       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1842                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1843       if (list)
1844         sra_insert_after (bsi, list);
1845     }
1846   else
1847     {
1848       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1849          case perform pair-wise element assignments and replace the
1850          original block copy statement.  */
1851
1852       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1853       mark_all_v_defs (stmt);
1854
1855       list = NULL;
1856       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1857       gcc_assert (list);
1858       sra_replace (bsi, list);
1859     }
1860 }
1861
1862 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1863    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1864    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1865    CONSTRUCTOR.  */
1866
1867 static void
1868 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1869 {
1870   bool result = true;
1871   tree list = NULL;
1872
1873   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1874   if (rhs)
1875     {
1876       /* Unshare the expression just in case this is from a decl's initial.  */
1877       rhs = unshare_expr (rhs);
1878       result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1879     }
1880
1881   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1882      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1883   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1884
1885   if (!result)
1886     {
1887       /* If we failed to convert the entire initializer, then we must
1888          leave the structure assignment in place and must load values
1889          from the structure into the slots for which we did not find
1890          constants.  The easiest way to do this is to generate a complete
1891          copy-out, and then follow that with the constant assignments
1892          that we were able to build.  DCE will clean things up.  */
1893       tree list0 = NULL;
1894       generate_copy_inout (lhs_elt, true, generate_element_ref (lhs_elt),
1895                            &list0);
1896       append_to_statement_list (list, &list0);
1897       list = list0;
1898     }
1899
1900   if (lhs_elt->use_block_copy || !result)
1901     {
1902       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1903          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1904          exposes constants to later optimizations.  */
1905       if (list)
1906         {
1907           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1908           sra_insert_after (bsi, list);
1909         }
1910     }
1911   else
1912     {
1913       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1914          replaces the original structure assignment.  */
1915       gcc_assert (list);
1916       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1917       sra_replace (bsi, list);
1918     }
1919 }
1920
1921 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1922    on all INDIRECT_REFs.  */
1923
1924 static tree
1925 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1926 {
1927   tree t = *tp;
1928
1929   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1930     {
1931       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1932       *walk_subtrees = 0;
1933     }
1934   else if (IS_TYPE_OR_DECL_P (t))
1935     *walk_subtrees = 0;
1936
1937   return NULL;
1938 }
1939
1940 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1941    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1942    if ELT is on the left-hand side.  */
1943
1944 static void
1945 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1946                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1947 {
1948   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1949   gcc_assert (!elt->replacement);
1950
1951   if (elt->use_block_copy)
1952     {
1953       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1954          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1955       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1956     }
1957   else
1958     {
1959       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1960          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1961          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1962
1963       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1964
1965       mark_all_v_defs (stmt);
1966       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1967       gcc_assert (list);
1968
1969       /* Preserve EH semantics.  */
1970       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1971         {
1972           tree_stmt_iterator tsi;
1973           tree first;
1974
1975           /* Extract the first statement from LIST.  */
1976           tsi = tsi_start (list);
1977           first = tsi_stmt (tsi);
1978           tsi_delink (&tsi);
1979
1980           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1981           bsi_replace (bsi, first, true);
1982
1983           if (!tsi_end_p (tsi))
1984             {
1985               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1986                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1987                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1988                  iterating over the remaining statements and set
1989                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1990               do
1991                 {
1992                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1993                   tsi_next (&tsi);
1994                 }
1995               while (!tsi_end_p (tsi));
1996
1997               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1998             }
1999         }
2000       else
2001         sra_replace (bsi, list);
2002     }
2003 }
2004
2005 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
2006
2007 static void
2008 scalarize_parms (void)
2009 {
2010   tree list = NULL;
2011   unsigned i;
2012   bitmap_iterator bi;
2013
2014   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i, bi)
2015     {
2016       tree var = referenced_var (i);
2017       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
2018       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
2019     }
2020
2021   if (list)
2022     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
2023 }
2024
2025 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
2026
2027 static void
2028 scalarize_function (void)
2029 {
2030   static const struct sra_walk_fns fns = {
2031     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
2032   };
2033
2034   sra_walk_function (&fns);
2035   scalarize_parms ();
2036   bsi_commit_edge_inserts ();
2037 }
2038
2039 \f
2040 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
2041
2042 static void
2043 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
2044 {
2045   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
2046     {
2047       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
2048       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2049     }
2050   else
2051     {
2052       if (elt->parent)
2053         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2054       if (DECL_P (elt->element))
2055         {
2056           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
2057             fputc ('.', f);
2058           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
2059         }
2060       else
2061         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
2062                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
2063     }
2064 }
2065
2066 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
2067
2068 void
2069 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
2070 {
2071   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
2072   fputc ('\n', stderr);
2073 }
2074
2075 /* Main entry point.  */
2076
2077 static void
2078 tree_sra (void)
2079 {
2080   /* Initialize local variables.  */
2081   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
2082   sra_candidates = BITMAP_ALLOC (NULL);
2083   needs_copy_in = BITMAP_ALLOC (NULL);
2084   sra_type_decomp_cache = BITMAP_ALLOC (NULL);
2085   sra_type_inst_cache = BITMAP_ALLOC (NULL);
2086   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
2087
2088   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
2089   if (find_candidates_for_sra ())
2090     {
2091       scan_function ();
2092       decide_instantiations ();
2093       scalarize_function ();
2094     }
2095
2096   /* Free allocated memory.  */
2097   htab_delete (sra_map);
2098   sra_map = NULL;
2099   BITMAP_FREE (sra_candidates);
2100   BITMAP_FREE (needs_copy_in);
2101   BITMAP_FREE (sra_type_decomp_cache);
2102   BITMAP_FREE (sra_type_inst_cache);
2103   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
2104 }
2105
2106 static bool
2107 gate_sra (void)
2108 {
2109   return flag_tree_sra != 0;
2110 }
2111
2112 struct tree_opt_pass pass_sra =
2113 {
2114   "sra",                                /* name */
2115   gate_sra,                             /* gate */
2116   tree_sra,                             /* execute */
2117   NULL,                                 /* sub */
2118   NULL,                                 /* next */
2119   0,                                    /* static_pass_number */
2120   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2121   PROP_cfg | PROP_ssa | PROP_alias,     /* properties_required */
2122   0,                                    /* properties_provided */
2123   0,                                    /* properties_destroyed */
2124   0,                                    /* todo_flags_start */
2125   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2126     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa,  /* todo_flags_finish */
2127   0                                     /* letter */
2128 };