OSDN Git Service

PR tree-opt/16383
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-sra.c
1 /* Scalar Replacement of Aggregates (SRA) converts some structure
2    references into scalar references, exposing them to the scalar
3    optimizers.
4    Copyright (C) 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
5    Contributed by Diego Novillo <dnovillo@redhat.com>
6
7 This file is part of GCC.
8    
9 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
10 under the terms of the GNU General Public License as published by the
11 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
12 later version.
13    
14 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
15 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
16 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
17 for more details.
18    
19 You should have received a copy of the GNU General Public License
20 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
21 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
22 02111-1307, USA.  */
23
24 #include "config.h"
25 #include "system.h"
26 #include "coretypes.h"
27 #include "tm.h"
28 #include "errors.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "tree.h"
31
32 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
33 #include "rtl.h"
34 #include "tm_p.h"
35 #include "hard-reg-set.h"
36 #include "basic-block.h"
37 #include "diagnostic.h"
38 #include "langhooks.h"
39 #include "tree-inline.h"
40 #include "tree-flow.h"
41 #include "tree-gimple.h"
42 #include "tree-dump.h"
43 #include "tree-pass.h"
44 #include "timevar.h"
45 #include "flags.h"
46 #include "bitmap.h"
47 #include "obstack.h"
48 #include "target.h"
49 /* expr.h is needed for MOVE_RATIO.  */
50 #include "expr.h"
51
52
53 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
54    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
55    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger 
56    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
57    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
58
59    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
60    be the purvey of a load-store motion pass.
61
62    The optimization proceeds in phases:
63
64      (1) Identify variables that have types that are candidates for
65          decomposition.
66
67      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
68          In particular we're interested in the number of times a variable
69          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
70          a variable (or member) is copied.
71
72      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
73
74      (4) Scan the function making replacements.
75 */
76
77
78 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
79 static bitmap sra_candidates;
80
81 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
82    beginning of the function.  */
83 static bitmap needs_copy_in;
84
85 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
86 static bitmap sra_type_decomp_cache;
87 static bitmap sra_type_inst_cache;
88
89 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
90    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
91 struct sra_elt
92 {
93   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
94   struct sra_elt *parent;
95   struct sra_elt *children;
96   struct sra_elt *sibling;
97
98   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
99      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
100      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
101      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
102      complex number, this is a zero or one.  */
103   tree element;
104
105   /* The type of the element.  */
106   tree type;
107
108   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
109   tree replacement;
110
111   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
112      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
113   unsigned int n_uses;
114
115   /* The number of times the element is copied to or from another
116      scalarizable element.  */
117   unsigned int n_copies;
118
119   /* True if TYPE is scalar.  */
120   bool is_scalar;
121
122   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
123      such as non-constant indexing.  */
124   bool cannot_scalarize;
125
126   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
127      should happen via memcpy and not per-element.  */
128   bool use_block_copy;
129
130   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
131   bool visited;
132 };
133
134 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
135    This prevents quadratic behaviour, and allows SRA to function
136    reasonably on larger records.  */
137 static htab_t sra_map;
138
139 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
140 static struct obstack sra_obstack;
141
142 /* Debugging functions.  */
143 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
144 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
145
146 \f
147 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
148
149 static bool
150 is_sra_candidate_decl (tree decl)
151 {
152   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
153 }
154
155 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
156
157 static bool
158 is_sra_scalar_type (tree type)
159 {
160   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
161   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
162           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
163           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
164           || code == REFERENCE_TYPE);
165 }
166
167 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
168
169    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
170    instantiated, just that if we decide to break up the type into
171    separate pieces that it can be done.  */
172
173 static bool
174 type_can_be_decomposed_p (tree type)
175 {
176   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
177   tree t;
178
179   /* Avoid searching the same type twice.  */
180   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
181     return true;
182   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
183     return false;
184
185   /* The type must have a definite non-zero size.  */
186   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
187     goto fail;
188
189   /* The type must be a non-union aggregate.  */
190   switch (TREE_CODE (type))
191     {
192     case RECORD_TYPE:
193       {
194         bool saw_one_field = false;
195
196         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
197           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
198             {
199               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
200               if (DECL_BIT_FIELD (t)
201                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
202                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
203                 goto fail;
204
205               saw_one_field = true;
206             }
207
208         /* Record types must have at least one field.  */
209         if (!saw_one_field)
210           goto fail;
211       }
212       break;
213
214     case ARRAY_TYPE:
215       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
216       t = TYPE_DOMAIN (type);
217       if (t == NULL)
218         goto fail;
219       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
220         goto fail;
221       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
222         goto fail;
223       break;
224
225     case COMPLEX_TYPE:
226       break;
227
228     default:
229       goto fail;
230     }
231
232   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
233   return true;
234
235  fail:
236   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
237   return false;
238 }
239
240 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
241    (though not necessarily scalar) variables.  */
242
243 static bool
244 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
245 {
246   /* Early out for scalars.  */
247   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
248     return false;
249
250   /* The variable must not be aliased.  */
251   if (!is_gimple_non_addressable (var))
252     {
253       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
254         {
255           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
256           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
257           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
258         }
259       return false;
260     }
261
262   /* The variable must not be volatile.  */
263   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
264     {
265       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
266         {
267           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
268           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
269           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
270         }
271       return false;
272     }
273
274   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
275   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
276     {
277       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
278         {
279           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
280           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
281           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
282         }
283       return false;
284     }
285
286   return true;
287 }
288
289 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
290
291 static bool
292 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
293 {
294   if (is_sra_scalar_type (type))
295     return true;
296   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
297     return false;
298
299   switch (TREE_CODE (type))
300     {
301     case RECORD_TYPE:
302       {
303         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
304         tree f;
305
306         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
307           return true;
308         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
309           return false;
310
311         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
312           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
313             {
314               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
315                 {
316                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
317                   return false;
318                 }
319             }
320
321         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
322         return true;
323       }
324
325     case ARRAY_TYPE:
326       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
327
328     case COMPLEX_TYPE:
329       return true;
330
331     default:
332       abort ();
333     }
334 }
335
336 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
337
338 static bool
339 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
340 {
341   struct sra_elt *c;
342
343   if (elt->cannot_scalarize)
344     return false;
345
346   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
347     if (!can_completely_scalarize_p (c))
348       return false;
349
350   return true;
351 }
352
353 \f
354 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
355    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
356
357 static hashval_t
358 sra_hash_tree (tree t)
359 {
360   hashval_t h;
361
362   switch (TREE_CODE (t))
363     {
364     case VAR_DECL:
365     case PARM_DECL:
366     case RESULT_DECL:
367       h = DECL_UID (t);
368       break;
369
370     case INTEGER_CST:
371       h = TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
372       break;
373
374     case FIELD_DECL:
375       /* We can have types that are compatible, but have different member
376          lists, so we can't hash fields by ID.  Use offsets instead.  */
377       h = iterative_hash_expr (DECL_FIELD_OFFSET (t), 0);
378       h = iterative_hash_expr (DECL_FIELD_BIT_OFFSET (t), h);
379       break;
380
381     default:
382       abort ();
383     }
384
385   return h;
386 }
387
388 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
389
390 static hashval_t
391 sra_elt_hash (const void *x)
392 {
393   const struct sra_elt *e = x;
394   const struct sra_elt *p;
395   hashval_t h;
396
397   h = sra_hash_tree (e->element);
398
399   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
400      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
401      truely identify this as a performance problem, it should work to
402      hash the pointer value "e->parent".  */
403   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
404     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
405
406   return h;
407 }
408   
409 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
410
411 static int
412 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
413 {
414   const struct sra_elt *a = x;
415   const struct sra_elt *b = y;
416   tree ae, be;
417
418   if (a->parent != b->parent)
419     return false;
420
421   ae = a->element;
422   be = b->element;
423
424   if (ae == be)
425     return true;
426   if (TREE_CODE (ae) != TREE_CODE (be))
427     return false;
428
429   switch (TREE_CODE (ae))
430     {
431     case VAR_DECL:
432     case PARM_DECL:
433     case RESULT_DECL:
434       /* These are all pointer unique.  */
435       return false;
436
437     case INTEGER_CST:
438       /* Integers are not pointer unique, so compare their values.  */
439       return tree_int_cst_equal (ae, be);
440
441     case FIELD_DECL:
442       /* Fields are unique within a record, but not between
443          compatible records.  */
444       if (DECL_FIELD_CONTEXT (ae) == DECL_FIELD_CONTEXT (be))
445         return false;
446       return fields_compatible_p (ae, be);
447
448     default:
449       abort ();
450     }
451 }
452
453 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
454    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
455
456 static struct sra_elt *
457 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
458                 enum insert_option insert)
459 {
460   struct sra_elt dummy;
461   struct sra_elt **slot;
462   struct sra_elt *elt;
463
464   dummy.parent = parent;
465   dummy.element = child;
466
467   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
468   if (!slot && insert == NO_INSERT)
469     return NULL;
470
471   elt = *slot;
472   if (!elt && insert == INSERT)
473     {
474       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
475       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
476
477       elt->parent = parent;
478       elt->element = child;
479       elt->type = type;
480       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
481
482       if (parent)
483         {
484           elt->sibling = parent->children;
485           parent->children = elt;
486         }
487
488       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
489          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
490       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
491         {
492           elt->n_copies = 1;
493           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
494         }
495     }
496
497   return elt;
498 }
499
500 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
501
502 static bool
503 is_valid_const_index (tree expr)
504 {
505   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
506
507   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
508     return false;
509
510   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
511
512      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
513      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
514      cases, since they'll be referring to objects that we should have
515      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
516
517   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
518   if (dom == NULL)
519     return false;
520
521   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
522   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
523     return false;
524   if (tree_int_cst_lt (index, t))
525     return false;
526
527   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
528   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
529     return false;
530   if (tree_int_cst_lt (t, index))
531     return false;
532
533   return true;
534 }
535
536 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression 
537    refers to a scalarizable variable.  */
538
539 static struct sra_elt *
540 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
541 {
542   struct sra_elt *elt;
543   tree child;
544
545   switch (TREE_CODE (expr))
546     {
547     case VAR_DECL:
548     case PARM_DECL:
549     case RESULT_DECL:
550       if (is_sra_candidate_decl (expr))
551         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
552       return NULL;
553
554     case ARRAY_REF:
555       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
556       if (is_valid_const_index (expr))
557         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
558       else
559         return NULL;
560       break;
561
562     case COMPONENT_REF:
563       /* Don't look through unions.  */
564       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
565         return NULL;
566       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
567       break;
568
569     case REALPART_EXPR:
570       child = integer_zero_node;
571       break;
572     case IMAGPART_EXPR:
573       child = integer_one_node;
574       break;
575
576     default:
577       return NULL;
578     }
579
580   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
581   if (elt)
582     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
583   return NULL;
584 }
585
586 \f
587 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
588    references, and categorize them.  */
589
590 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
591    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
592    pointing to the statement being processed.  */
593 struct sra_walk_fns
594 {
595   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
596      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
597      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
598      is a left-hand-side reference.  */
599   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
600                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
601
602   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
603   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
604                 block_stmt_iterator *bsi);
605
606   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
607      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  */
608   void (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
609
610   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
611      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
612      is on the left-hand side.  */
613   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
614                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
615
616   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
617   /* ??? This is a hack.  */
618   bool initial_scan;
619 };
620
621 #ifdef ENABLE_CHECKING
622 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains an candidate decl, return it.  */
623
624 static tree
625 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
626                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
627 {
628   tree t = *tp;
629   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
630
631   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
632     {
633       *walk_subtrees = 0;
634       if (is_sra_candidate_decl (t))
635         return t;
636     }
637   else if (TYPE_P (t))
638     *walk_subtrees = 0;
639
640   return NULL;
641 }
642 #endif
643
644 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
645    If we find one, invoke FNS->USE.  */
646
647 static void
648 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
649                const struct sra_walk_fns *fns)
650 {
651   tree expr = *expr_p;
652   tree inner = expr;
653   bool disable_scalarization = false;
654
655   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
656      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
657      are references that we can scalarize.  If we come across something that
658      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
659      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
660
661   while (1)
662     switch (TREE_CODE (inner))
663       {
664       case VAR_DECL:
665       case PARM_DECL:
666       case RESULT_DECL:
667         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
668         if (is_sra_candidate_decl (inner))
669           {
670             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
671             if (disable_scalarization)
672               elt->cannot_scalarize = true;
673             else
674               fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
675           }
676         return;
677
678       case ARRAY_REF:
679         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
680            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
681            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
682            index reference inside a loop being overridden by several constant
683            index references during loop setup.  It's possible that this could
684            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
685            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth 
686            the effort.  */
687         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
688            without duplicating too much code.  */
689         if (!is_valid_const_index (inner))
690           {
691             disable_scalarization = true;
692             goto use_all;
693           }
694         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
695            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
696         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
697           goto use_all;
698         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
699         break;
700
701       case COMPONENT_REF:
702         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
703            entire union.  */
704         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
705           goto use_all;
706         /* ??? See above re non-constant stride.  */
707         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
708           goto use_all;
709         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
710         break;
711
712       case REALPART_EXPR:
713       case IMAGPART_EXPR:
714         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
715         break;
716
717       case BIT_FIELD_REF:
718         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
719            is not currently scalarized.  Consider this an access to the 
720            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
721         goto use_all;
722
723       case ARRAY_RANGE_REF:
724         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
725            means that the canonical element names that we have won't work.  */
726         goto use_all;
727
728       case VIEW_CONVERT_EXPR:
729       case NOP_EXPR:
730         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
731            type other than the one we've scalarized.  */
732         goto use_all;
733
734       use_all:
735         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
736         inner = expr = *expr_p;
737         break;
738
739       default:
740 #ifdef ENABLE_CHECKING
741         /* Validate that we're not missing any references.  */
742         if (walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL))
743           abort ();
744 #endif
745         return;
746       }
747 }
748
749 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
750    If we find one, invoke FNS->USE.  */
751
752 static void
753 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
754                     const struct sra_walk_fns *fns)
755 {
756   tree op;
757   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
758     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
759 }
760
761 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
762    If we find one, invoke FNS->USE.  */
763
764 static void
765 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
766                     const struct sra_walk_fns *fns)
767 {
768   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
769 }
770
771 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
772    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
773
774 static void
775 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
776                    const struct sra_walk_fns *fns)
777 {
778   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
779   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
780 }
781
782 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
783
784 static void
785 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
786                       const struct sra_walk_fns *fns)
787 {
788   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
789   tree lhs, rhs;
790
791   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
792   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
793   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
794   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
795
796   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
797   if (lhs_elt && rhs_elt)
798     {
799       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
800       return;
801     }
802
803   if (lhs_elt)
804     {
805       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
806          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
807       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
808           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
809           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
810         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
811
812       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
813          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
814       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
815                && TREE_STATIC (rhs)
816                && TREE_READONLY (rhs)
817                && targetm.binds_local_p (rhs))
818         fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
819
820       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
821          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
822          the result of a function call.  Which would result in trying to call
823          the function multiple times, and other evil things.  */
824       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addr_expr_arg (rhs))
825         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
826         
827       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
828          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
829       else
830         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
831     }
832   else
833     {
834       /* LHS_ELT being null only means that the LHS as a whole is not a
835          scalarizable reference.  There may be occurrences of scalarizable
836          variables within, which implies a USE.  */
837       sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
838     }
839
840   /* Likewise for the right-hand side.  The only difference here is that
841      we don't have to handle constants, and the RHS may be a call.  */
842   if (rhs_elt)
843     {
844       if (!rhs_elt->is_scalar)
845         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
846       else
847         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
848     }
849   else
850     {
851       tree call = get_call_expr_in (rhs);
852       if (call)
853         sra_walk_call_expr (call, bsi, fns);
854       else
855         sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
856     }
857 }
858
859 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
860    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
861    scalarizable variables.  */
862
863 static void
864 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
865 {
866   basic_block bb;
867   block_stmt_iterator si, ni;
868
869   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
870      dominator tree order.  */
871
872   FOR_EACH_BB (bb)
873     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
874       {
875         tree stmt, t;
876         stmt_ann_t ann;
877
878         stmt = bsi_stmt (si);
879         ann = stmt_ann (stmt);
880
881         ni = si;
882         bsi_next (&ni);
883
884         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
885            make any structure references that we care about.  */
886         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
887             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
888             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
889           continue;
890
891         switch (TREE_CODE (stmt))
892           {
893           case RETURN_EXPR:
894             /* If we have "return <retval>" then the return value is
895                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
896                force all the components back in place for the return.
897
898                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
899                a type that gets returned in registers in this ABI, and
900                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
901                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
902
903             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
904             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
905               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
906             else
907               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
908             break;
909
910           case MODIFY_EXPR:
911             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
912             break;
913           case CALL_EXPR:
914             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
915             break;
916           case ASM_EXPR:
917             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
918             break;
919
920           default:
921             break;
922           }
923       }
924 }
925 \f
926 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
927    structures that could be decomposed.  */
928
929 static bool
930 find_candidates_for_sra (void)
931 {
932   size_t i;
933   bool any_set = false;
934
935   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
936     {
937       tree var = referenced_var (i);
938       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
939         {
940           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
941           any_set = true;
942         }
943     }
944  
945   return any_set;
946 }
947
948 \f
949 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
950    number of times they are used or copied respectively.  */
951
952 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
953    considered a copy, because we can decompose the reference such that
954    the sub-elements needn't be contiguous.  */
955
956 static void
957 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
958           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
959           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
960 {
961   elt->n_uses += 1;
962 }
963
964 static void
965 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
966            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
967 {
968   lhs_elt->n_copies += 1;
969   rhs_elt->n_copies += 1;
970 }
971
972 static void
973 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
974            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
975 {
976   lhs_elt->n_copies += 1;
977 }
978
979 static void
980 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
981            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
982            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
983 {
984   elt->n_copies += 1;
985 }
986
987 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
988
989 static void
990 scan_dump (struct sra_elt *elt)
991 {
992   struct sra_elt *c;
993
994   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
995   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
996
997   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
998     scan_dump (c);
999 }
1000
1001 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
1002    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
1003
1004 static void
1005 scan_function (void)
1006 {
1007   static const struct sra_walk_fns fns = {
1008     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
1009   };
1010
1011   sra_walk_function (&fns);
1012
1013   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1014     {
1015       size_t i;
1016
1017       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
1018       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
1019         {
1020           tree var = referenced_var (i);
1021           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1022           if (elt)
1023             scan_dump (elt);
1024         });
1025       fputc ('\n', dump_file);
1026     }
1027 }
1028 \f
1029 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
1030    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
1031
1032 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
1033    name on the obstack.  */
1034
1035 static void
1036 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1037 {
1038   tree t;
1039   char buffer[32];
1040
1041   if (elt->parent)
1042     {
1043       build_element_name_1 (elt->parent);
1044       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1045
1046       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1047         {
1048           if (elt->element == integer_zero_node)
1049             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1050           else
1051             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1052           return;
1053         }
1054     }
1055
1056   t = elt->element;
1057   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1058     {
1059       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1060       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1061       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1062     }
1063   else
1064     {
1065       tree name = DECL_NAME (t);
1066       if (name)
1067         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1068                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1069       else
1070         {
1071           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1072           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1073         }
1074     }
1075 }
1076
1077 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1078    The name is built on the obstack.  */
1079
1080 static char *
1081 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1082 {
1083   build_element_name_1 (elt);
1084   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1085   return obstack_finish (&sra_obstack);
1086 }
1087
1088 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1089
1090 static void
1091 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1092 {
1093   struct sra_elt *base_elt;
1094   tree var, base;
1095
1096   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1097     continue;
1098   base = base_elt->element;
1099
1100   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1101   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1102   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1103   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1104
1105   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1106     {
1107       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1108       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1109       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1110     }
1111
1112   if (dump_file)
1113     {
1114       fputs ("  ", dump_file);
1115       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1116       fputs (" -> ", dump_file);
1117       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1118       fputc ('\n', dump_file);
1119     }
1120 }
1121
1122 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1123    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1124
1125    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1126    fields all the way up the tree.  */
1127
1128 static void
1129 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1130                         unsigned int parent_copies)
1131 {
1132   if (dump_file && !elt->parent)
1133     {
1134       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1135       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1136       fputc ('\n', dump_file);
1137     }
1138
1139   if (elt->cannot_scalarize)
1140     return;
1141
1142   if (elt->is_scalar)
1143     {
1144       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1145          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1146       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1147         instantiate_element (elt);
1148     }
1149   else
1150     {
1151       struct sra_elt *c;
1152       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1153       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1154
1155       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1156         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1157     }
1158 }
1159
1160 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1161    We will only care about this if the size of the complete structure
1162    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1163
1164 static unsigned int
1165 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1166 {
1167   if (elt->replacement)
1168     {
1169       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1170       return 1;
1171     }
1172   else
1173     {
1174       struct sra_elt *c;
1175       unsigned int count = 0;
1176
1177       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1178         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1179
1180       return count;
1181     }
1182 }
1183
1184 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1185    children of ELT.  */
1186
1187 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1188
1189 static void
1190 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1191 {
1192   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1193   if (sub->is_scalar)
1194     {
1195       if (sub->replacement == NULL)
1196         instantiate_element (sub);
1197     }
1198   else
1199     instantiate_missing_elements (sub);
1200 }
1201
1202 static void
1203 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1204 {
1205   tree type = elt->type;
1206
1207   switch (TREE_CODE (type))
1208     {
1209     case RECORD_TYPE:
1210       {
1211         tree f;
1212         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1213           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1214             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1215         break;
1216       }
1217
1218     case ARRAY_TYPE:
1219       {
1220         tree i, max, subtype;
1221
1222         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1223         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1224         subtype = TREE_TYPE (type);
1225
1226         while (1)
1227           {
1228             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1229             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1230               break;
1231             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1232           }
1233
1234         break;
1235       }
1236
1237     case COMPLEX_TYPE:
1238       type = TREE_TYPE (type);
1239       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1240       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1241       break;
1242
1243     default:
1244       abort ();
1245     }
1246 }
1247
1248 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1249    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1250    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1251
1252 static bool
1253 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1254 {
1255   struct sra_elt *c;
1256   bool any_inst;
1257
1258   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1259   if (elt->cannot_scalarize)
1260     {
1261       elt->use_block_copy = 1;
1262
1263       if (dump_file)
1264         {
1265           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1266           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1267           fputc ('\n', dump_file);
1268         }
1269
1270       return false;
1271     }
1272
1273   /* Don't decide if we've no uses.  */
1274   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1275     ;
1276
1277   else if (!elt->is_scalar)
1278     {
1279       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1280       bool use_block_copy = true;
1281
1282       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1283          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1284          copies for variable sized structures.  */
1285       if (host_integerp (size_tree, 1))
1286         {
1287           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1288           unsigned int inst_count;
1289
1290           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1291
1292           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only 
1293              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1294              If there are a large number of fields then the size of the copy
1295              is much more of a factor.  */
1296
1297           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1298              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1299           if (full_size <= (unsigned) MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD
1300               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1301             use_block_copy = false;
1302           else
1303             {
1304               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1305
1306               if (inst_size * 4 >= full_size * 3)
1307                 use_block_copy = false;
1308             }
1309
1310           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1311              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1312           if (!use_block_copy
1313               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1314                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1315             use_block_copy = true;
1316         }
1317       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1318
1319       if (dump_file)
1320         {
1321           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1322                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1323           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1324           fputc ('\n', dump_file);
1325         }
1326
1327       if (!use_block_copy)
1328         {
1329           instantiate_missing_elements (elt);
1330           return true;
1331         }
1332     }
1333
1334   any_inst = elt->replacement != NULL;
1335
1336   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1337     any_inst |= decide_block_copy (c);
1338
1339   return any_inst;
1340 }
1341
1342 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1343
1344 static void
1345 decide_instantiations (void)
1346 {
1347   unsigned int i;
1348   bool cleared_any;
1349   struct bitmap_head_def done_head;
1350
1351   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1352      so save up all the bits to clear until the end.  */
1353   bitmap_initialize (&done_head, 1);
1354   cleared_any = false;
1355
1356   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
1357     {
1358       tree var = referenced_var (i);
1359       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1360       if (elt)
1361         {
1362           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1363           if (!decide_block_copy (elt))
1364             elt = NULL;
1365         }
1366       if (!elt)
1367         {
1368           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1369           cleared_any = true;
1370         }
1371     });
1372
1373   if (cleared_any)
1374     {
1375       bitmap_operation (sra_candidates, sra_candidates, &done_head, 
1376                         BITMAP_AND_COMPL);
1377       bitmap_operation (needs_copy_in, needs_copy_in, &done_head, 
1378                         BITMAP_AND_COMPL);
1379     }
1380   bitmap_clear (&done_head);
1381
1382   if (dump_file)
1383     fputc ('\n', dump_file);
1384 }
1385
1386 \f
1387 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1388
1389 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1390    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1391
1392 static void
1393 mark_all_v_defs (tree stmt)
1394 {
1395   v_may_def_optype v_may_defs;
1396   v_must_def_optype v_must_defs;
1397   size_t i, n;
1398
1399   get_stmt_operands (stmt);
1400
1401   v_may_defs = V_MAY_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1402   n = NUM_V_MAY_DEFS (v_may_defs);
1403   for (i = 0; i < n; i++)
1404     {
1405       tree sym = V_MAY_DEF_RESULT (v_may_defs, i);
1406       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1407         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1408       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1409     }
1410
1411   v_must_defs = V_MUST_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1412   n = NUM_V_MUST_DEFS (v_must_defs);
1413   for (i = 0; i < n; i++)
1414     {
1415       tree sym = V_MUST_DEF_OP (v_must_defs, i);
1416       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1417         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1418       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1419     }
1420 }
1421
1422 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1423
1424 static tree
1425 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1426 {
1427   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1428     {
1429     case RECORD_TYPE:
1430       {
1431         tree field = elt->element;
1432
1433         /* Watch out for compatible records with differing field lists.  */
1434         if (DECL_FIELD_CONTEXT (field) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (base)))
1435           field = find_compatible_field (TREE_TYPE (base), field);
1436
1437         return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, field, NULL);
1438       }
1439
1440     case ARRAY_TYPE:
1441       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1442
1443     case COMPLEX_TYPE:
1444       if (elt->element == integer_zero_node)
1445         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1446       else
1447         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1448
1449     default:
1450       abort ();
1451     }
1452 }
1453
1454 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1455
1456 static tree
1457 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1458 {
1459   if (elt->parent)
1460     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1461   else
1462     return elt->element;
1463 }
1464
1465 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1466    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1467    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1468    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1469
1470 static void
1471 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1472                      tree *list_p)
1473 {
1474   struct sra_elt *c;
1475   tree t;
1476
1477   if (elt->replacement)
1478     {
1479       if (copy_out)
1480         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1481       else
1482         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1483       append_to_statement_list (t, list_p);
1484     }
1485   else
1486     {
1487       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1488         {
1489           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1490           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1491         }
1492     }
1493 }
1494
1495 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1496    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1497    correspondence of instantiated elements.  */
1498
1499 static void
1500 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1501 {
1502   struct sra_elt *dc, *sc;
1503
1504   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1505     {
1506       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1507       if (sc == NULL)
1508         abort ();
1509       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1510     }
1511
1512   if (dst->replacement)
1513     {
1514       tree t;
1515
1516       if (src->replacement == NULL)
1517         abort ();
1518
1519       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1520                  src->replacement);
1521       append_to_statement_list (t, list_p);
1522     }
1523 }
1524
1525 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1526    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1527    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1528    with generate_element_init.  */
1529
1530 static void
1531 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1532 {
1533   struct sra_elt *c;
1534
1535   if (elt->visited)
1536     {
1537       elt->visited = false;
1538       return;
1539     }
1540
1541   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1542     generate_element_zero (c, list_p);
1543
1544   if (elt->replacement)
1545     {
1546       tree t;
1547
1548       if (elt->is_scalar)
1549         t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1550       else
1551         /* We generated a replacement for a non-scalar?  */
1552         abort ();
1553
1554       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1555       append_to_statement_list (t, list_p);
1556     }
1557 }
1558
1559 /* Find all variables within the gimplified statement that were not previously
1560    visible to the function and add them to the referenced variables list.  */
1561
1562 static tree
1563 find_new_referenced_vars_1 (tree *tp, int *walk_subtrees,
1564                             void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1565 {
1566   tree t = *tp;
1567
1568   if (TREE_CODE (t) == VAR_DECL && !var_ann (t))
1569     add_referenced_tmp_var (t);
1570
1571   if (DECL_P (t) || TYPE_P (t))
1572     *walk_subtrees = 0;
1573
1574   return NULL;
1575 }
1576
1577 static inline void
1578 find_new_referenced_vars (tree *stmt_p)
1579 {
1580   walk_tree (stmt_p, find_new_referenced_vars_1, NULL, NULL);
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   tree stmt;
1590
1591   /* The replacement can be almost arbitrarily complex.  Gimplify.  */
1592   stmt = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, var, init);
1593   gimplify_stmt (&stmt);
1594
1595   /* The replacement can expose previously unreferenced variables.  */
1596   if (TREE_CODE (stmt) == STATEMENT_LIST)
1597     {
1598       tree_stmt_iterator i;
1599       for (i = tsi_start (stmt); !tsi_end_p (i); tsi_next (&i))
1600         find_new_referenced_vars (tsi_stmt_ptr (i));
1601     }
1602   else
1603     find_new_referenced_vars (&stmt);
1604
1605   append_to_statement_list (stmt, list_p);
1606 }
1607
1608 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1609    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1610    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1611    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1612    handle.  */
1613
1614 static bool
1615 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1616 {
1617   bool result = true;
1618   enum tree_code init_code;
1619   struct sra_elt *sub;
1620   tree t;
1621
1622   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1623      conversion, which we strip off here.  */
1624   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1625   init_code = TREE_CODE (init);
1626
1627   if (elt->is_scalar)
1628     {
1629       if (elt->replacement)
1630         {
1631           generate_one_element_init (elt->replacement, init, list_p);
1632           elt->visited = true;
1633         }
1634       return result;
1635     }
1636
1637   switch (init_code)
1638     {
1639     case COMPLEX_CST:
1640     case COMPLEX_EXPR:
1641       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1642         {
1643           if (sub->element == integer_zero_node)
1644             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1645                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1646           else
1647             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1648                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1649           result &= generate_element_init (sub, t, list_p);
1650         }
1651       break;
1652
1653     case CONSTRUCTOR:
1654       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1655         {
1656           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1657           if (sub == NULL)
1658             continue;
1659           result &= generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1660         }
1661       break;
1662
1663     default:
1664       elt->visited = true;
1665       result = false;
1666     }
1667
1668   return result;
1669 }
1670
1671 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1672    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1673    abnormal edges will be ignored.  */
1674
1675 void
1676 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1677 {
1678   edge e;
1679   bool first_copy;
1680
1681   first_copy = true;
1682   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1683     {
1684       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1685          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1686          be valid through an abnormal edge.  */
1687       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1688         {
1689           if (first_copy)
1690             {
1691               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1692               first_copy = false;
1693             }
1694           else
1695             bsi_insert_on_edge (e, lhd_unsave_expr_now (stmt));
1696         }
1697     }
1698 }
1699
1700 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1701
1702 static void
1703 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1704 {
1705   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1706
1707   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1708     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1709   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1710 }
1711
1712 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1713
1714 static void
1715 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1716 {
1717   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1718
1719   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1720     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1721
1722   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1723     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1724   else
1725     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1726 }
1727
1728 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1729
1730 static void
1731 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1732 {
1733   sra_insert_before (bsi, list);
1734   bsi_remove (bsi);
1735   if (bsi_end_p (*bsi))
1736     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1737   else
1738     bsi_prev (bsi);
1739 }
1740
1741 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1742    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1743    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1744
1745 static void
1746 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1747                bool is_output)
1748 {
1749   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1750
1751   if (elt->replacement)
1752     {
1753       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1754          simple as modifying the existing statement in place.  */
1755       if (is_output)
1756         mark_all_v_defs (stmt);
1757       *expr_p = elt->replacement;
1758       modify_stmt (stmt);
1759     }
1760   else
1761     {
1762       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1763          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1764          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1765          load the changed values back into our shadow variables.  */
1766       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1767          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1768          for which the values were last read.  If that number matches the
1769          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1770          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1771          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1772          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1773          processed the blocks in dominator order.  */
1774
1775       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1776       if (list == NULL)
1777         return;
1778       if (is_output)
1779         {
1780           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1781           sra_insert_after (bsi, list);
1782         }
1783       else
1784         sra_insert_before (bsi, list);
1785     }
1786 }
1787
1788 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1789    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1790
1791 static void
1792 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1793                 block_stmt_iterator *bsi)
1794 {
1795   tree list, stmt;
1796
1797   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1798     {
1799       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1800       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1801
1802 #ifdef ENABLE_CHECKING
1803       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1804          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1805       if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1806         abort ();
1807 #endif
1808
1809       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1810       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1811       modify_stmt (stmt);
1812     }
1813   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1814     {
1815       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1816          to the original structure, leave the original assignment 
1817          statement (which will perform the block copy), then load the
1818          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1819       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1820          would at least allow those elements that are instantiated in
1821          both structures to be optimized well.  */
1822
1823       list = NULL;
1824       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1825                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1826       if (list)
1827         {
1828           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1829           sra_insert_before (bsi, list);
1830         }
1831
1832       list = NULL;
1833       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1834                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1835       if (list)
1836         sra_insert_after (bsi, list);
1837     }
1838   else
1839     {
1840       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1841          case perform pair-wise element assignments and replace the
1842          original block copy statement.  */
1843
1844       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1845       mark_all_v_defs (stmt);
1846
1847       list = NULL;
1848       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1849       if (list == NULL)
1850         abort ();
1851       sra_replace (bsi, list);
1852     }
1853 }
1854
1855 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1856    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1857    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1858    CONSTRUCTOR.  */
1859
1860 static void
1861 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1862 {
1863   bool result = true;
1864   tree list = NULL;
1865
1866   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1867   if (rhs)
1868     {
1869       push_gimplify_context ();
1870       result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1871       pop_gimplify_context (NULL);
1872     }
1873
1874   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1875      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1876   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1877
1878   if (!result)
1879     {
1880       /* If we failed to convert the entire initializer, then we must
1881          leave the structure assignment in place and must load values
1882          from the structure into the slots for which we did not find
1883          constants.  The easiest way to do this is to generate a complete
1884          copy-out, and then follow that with the constant assignments
1885          that we were able to build.  DCE will clean things up.  */
1886       tree list0 = NULL;
1887       generate_copy_inout (lhs_elt, true, generate_element_ref (lhs_elt),
1888                            &list0);
1889       append_to_statement_list (list, &list0);
1890       list = list0;
1891     }
1892
1893   if (lhs_elt->use_block_copy || !result)
1894     {
1895       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1896          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1897          exposes constants to later optimizations.  */
1898       if (list)
1899         {
1900           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1901           sra_insert_after (bsi, list);
1902         }
1903     }
1904   else
1905     {
1906       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1907          replaces the original structure assignment.  */
1908       if (!list)
1909         abort ();
1910       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1911       sra_replace (bsi, list);
1912     }
1913 }
1914
1915 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1916    on all INDIRECT_REFs.  */
1917
1918 static tree
1919 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1920 {
1921   tree t = *tp;
1922
1923   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1924     {
1925       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1926       *walk_subtrees = 0;
1927     }
1928   else if (DECL_P (t) || TYPE_P (t))
1929     *walk_subtrees = 0;
1930
1931   return NULL;
1932 }
1933
1934 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1935    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1936    if ELT is on the left-hand side.  */
1937
1938 static void
1939 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1940                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1941 {
1942   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1943   if (elt->replacement)
1944     abort ();
1945
1946   if (elt->use_block_copy)
1947     {
1948       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1949          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1950       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1951     }
1952   else
1953     {
1954       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1955          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1956          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1957
1958       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1959
1960       mark_all_v_defs (stmt);
1961       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1962       if (list == NULL)
1963         abort ();
1964
1965       /* Preserve EH semantics.  */
1966       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1967         {
1968           tree_stmt_iterator tsi;
1969           tree first;
1970
1971           /* Extract the first statement from LIST.  */
1972           tsi = tsi_start (list);
1973           first = tsi_stmt (tsi);
1974           tsi_delink (&tsi);
1975
1976           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1977           bsi_replace (bsi, first, true);
1978           
1979           if (!tsi_end_p (tsi))
1980             {
1981               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1982                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1983                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1984                  iterating over the remaining statements and set
1985                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1986               do
1987                 {
1988                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1989                   tsi_next (&tsi);
1990                 }
1991               while (!tsi_end_p (tsi));
1992
1993               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1994             }
1995         }
1996       else
1997         sra_replace (bsi, list);
1998     }
1999 }
2000
2001 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
2002
2003 static void
2004 scalarize_parms (void)
2005 {
2006   tree list = NULL;
2007   size_t i;
2008
2009   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i,
2010     { 
2011       tree var = referenced_var (i);
2012       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
2013       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
2014     });
2015
2016   if (list)
2017     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
2018 }
2019
2020 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
2021
2022 static void
2023 scalarize_function (void)
2024 {
2025   static const struct sra_walk_fns fns = {
2026     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
2027   };
2028
2029   sra_walk_function (&fns);
2030   scalarize_parms ();
2031   bsi_commit_edge_inserts (NULL);
2032 }
2033
2034 \f
2035 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
2036
2037 static void
2038 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
2039 {
2040   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
2041     {
2042       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
2043       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2044     }
2045   else
2046     {
2047       if (elt->parent)
2048         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2049       if (DECL_P (elt->element))
2050         {
2051           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
2052             fputc ('.', f);
2053           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
2054         }
2055       else
2056         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
2057                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
2058     }
2059 }
2060
2061 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
2062
2063 void
2064 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
2065 {
2066   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
2067   fputc ('\n', stderr);
2068 }
2069
2070 /* Main entry point.  */
2071
2072 static void
2073 tree_sra (void)
2074 {
2075   /* Initialize local variables.  */
2076   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
2077   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
2078   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
2079   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
2080   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
2081   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
2082
2083   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
2084   if (find_candidates_for_sra ())
2085     {
2086       scan_function ();
2087       decide_instantiations ();
2088       scalarize_function ();
2089     }
2090
2091   /* Free allocated memory.  */
2092   htab_delete (sra_map);
2093   sra_map = NULL;
2094   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
2095   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
2096   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
2097   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
2098   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
2099 }
2100
2101 static bool
2102 gate_sra (void)
2103 {
2104   return flag_tree_sra != 0;
2105 }
2106
2107 struct tree_opt_pass pass_sra = 
2108 {
2109   "sra",                                /* name */
2110   gate_sra,                             /* gate */
2111   tree_sra,                             /* execute */
2112   NULL,                                 /* sub */
2113   NULL,                                 /* next */
2114   0,                                    /* static_pass_number */
2115   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2116   PROP_cfg | PROP_ssa,                  /* properties_required */
2117   0,                                    /* properties_provided */
2118   0,                                    /* properties_destroyed */
2119   0,                                    /* todo_flags_start */
2120   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2121     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa  /* todo_flags_finish */
2122 };