OSDN Git Service

PR c++/50852
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
1 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
2    Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* Currently, the only mini-pass in this file tries to CSE reciprocal
22    operations.  These are common in sequences such as this one:
23
24         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
25         x = x / modulus;
26         y = y / modulus;
27         z = z / modulus;
28
29    that can be optimized to
30
31         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
32         rmodulus = 1.0 / modulus;
33         x = x * rmodulus;
34         y = y * rmodulus;
35         z = z * rmodulus;
36
37    We do this for loop invariant divisors, and with this pass whenever
38    we notice that a division has the same divisor multiple times.
39
40    Of course, like in PRE, we don't insert a division if a dominator
41    already has one.  However, this cannot be done as an extension of
42    PRE for several reasons.
43
44    First of all, with some experiments it was found out that the
45    transformation is not always useful if there are only two divisions
46    hy the same divisor.  This is probably because modern processors
47    can pipeline the divisions; on older, in-order processors it should
48    still be effective to optimize two divisions by the same number.
49    We make this a param, and it shall be called N in the remainder of
50    this comment.
51
52    Second, if trapping math is active, we have less freedom on where
53    to insert divisions: we can only do so in basic blocks that already
54    contain one.  (If divisions don't trap, instead, we can insert
55    divisions elsewhere, which will be in blocks that are common dominators
56    of those that have the division).
57
58    We really don't want to compute the reciprocal unless a division will
59    be found.  To do this, we won't insert the division in a basic block
60    that has less than N divisions *post-dominating* it.
61
62    The algorithm constructs a subset of the dominator tree, holding the
63    blocks containing the divisions and the common dominators to them,
64    and walk it twice.  The first walk is in post-order, and it annotates
65    each block with the number of divisions that post-dominate it: this
66    gives information on where divisions can be inserted profitably.
67    The second walk is in pre-order, and it inserts divisions as explained
68    above, and replaces divisions by multiplications.
69
70    In the best case, the cost of the pass is O(n_statements).  In the
71    worst-case, the cost is due to creating the dominator tree subset,
72    with a cost of O(n_basic_blocks ^ 2); however this can only happen
73    for n_statements / n_basic_blocks statements.  So, the amortized cost
74    of creating the dominator tree subset is O(n_basic_blocks) and the
75    worst-case cost of the pass is O(n_statements * n_basic_blocks).
76
77    More practically, the cost will be small because there are few
78    divisions, and they tend to be in the same basic block, so insert_bb
79    is called very few times.
80
81    If we did this using domwalk.c, an efficient implementation would have
82    to work on all the variables in a single pass, because we could not
83    work on just a subset of the dominator tree, as we do now, and the
84    cost would also be something like O(n_statements * n_basic_blocks).
85    The data structures would be more complex in order to work on all the
86    variables in a single pass.  */
87
88 #include "config.h"
89 #include "system.h"
90 #include "coretypes.h"
91 #include "tm.h"
92 #include "flags.h"
93 #include "tree.h"
94 #include "tree-flow.h"
95 #include "timevar.h"
96 #include "tree-pass.h"
97 #include "alloc-pool.h"
98 #include "basic-block.h"
99 #include "target.h"
100 #include "gimple-pretty-print.h"
101
102 /* FIXME: RTL headers have to be included here for optabs.  */
103 #include "rtl.h"                /* Because optabs.h wants enum rtx_code.  */
104 #include "expr.h"               /* Because optabs.h wants sepops.  */
105 #include "optabs.h"
106
107 /* This structure represents one basic block that either computes a
108    division, or is a common dominator for basic block that compute a
109    division.  */
110 struct occurrence {
111   /* The basic block represented by this structure.  */
112   basic_block bb;
113
114   /* If non-NULL, the SSA_NAME holding the definition for a reciprocal
115      inserted in BB.  */
116   tree recip_def;
117
118   /* If non-NULL, the GIMPLE_ASSIGN for a reciprocal computation that
119      was inserted in BB.  */
120   gimple recip_def_stmt;
121
122   /* Pointer to a list of "struct occurrence"s for blocks dominated
123      by BB.  */
124   struct occurrence *children;
125
126   /* Pointer to the next "struct occurrence"s in the list of blocks
127      sharing a common dominator.  */
128   struct occurrence *next;
129
130   /* The number of divisions that are in BB before compute_merit.  The
131      number of divisions that are in BB or post-dominate it after
132      compute_merit.  */
133   int num_divisions;
134
135   /* True if the basic block has a division, false if it is a common
136      dominator for basic blocks that do.  If it is false and trapping
137      math is active, BB is not a candidate for inserting a reciprocal.  */
138   bool bb_has_division;
139 };
140
141 static struct
142 {
143   /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
144   int rdivs_inserted;
145
146   /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
147   int rfuncs_inserted;
148 } reciprocal_stats;
149
150 static struct
151 {
152   /* Number of cexpi calls inserted.  */
153   int inserted;
154 } sincos_stats;
155
156 static struct
157 {
158   /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
159   int found_32bit;
160
161   /* Number of hand-written 64-bit bswaps found.  */
162   int found_64bit;
163 } bswap_stats;
164
165 static struct
166 {
167   /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
168   int widen_mults_inserted;
169
170   /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
171   int maccs_inserted;
172
173   /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
174   int fmas_inserted;
175 } widen_mul_stats;
176
177 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
178    interesting block in the dominator tree.  */
179 static struct occurrence *occ_head;
180
181 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
182 static alloc_pool occ_pool;
183
184
185
186 /* Allocate and return a new struct occurrence for basic block BB, and
187    whose children list is headed by CHILDREN.  */
188 static struct occurrence *
189 occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
190 {
191   struct occurrence *occ;
192
193   bb->aux = occ = (struct occurrence *) pool_alloc (occ_pool);
194   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
195
196   occ->bb = bb;
197   occ->children = children;
198   return occ;
199 }
200
201
202 /* Insert NEW_OCC into our subset of the dominator tree.  P_HEAD points to a
203    list of "struct occurrence"s, one per basic block, having IDOM as
204    their common dominator.
205
206    We try to insert NEW_OCC as deep as possible in the tree, and we also
207    insert any other block that is a common dominator for BB and one
208    block already in the tree.  */
209
210 static void
211 insert_bb (struct occurrence *new_occ, basic_block idom,
212            struct occurrence **p_head)
213 {
214   struct occurrence *occ, **p_occ;
215
216   for (p_occ = p_head; (occ = *p_occ) != NULL; )
217     {
218       basic_block bb = new_occ->bb, occ_bb = occ->bb;
219       basic_block dom = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, occ_bb, bb);
220       if (dom == bb)
221         {
222           /* BB dominates OCC_BB.  OCC becomes NEW_OCC's child: remove OCC
223              from its list.  */
224           *p_occ = occ->next;
225           occ->next = new_occ->children;
226           new_occ->children = occ;
227
228           /* Try the next block (it may as well be dominated by BB).  */
229         }
230
231       else if (dom == occ_bb)
232         {
233           /* OCC_BB dominates BB.  Tail recurse to look deeper.  */
234           insert_bb (new_occ, dom, &occ->children);
235           return;
236         }
237
238       else if (dom != idom)
239         {
240           gcc_assert (!dom->aux);
241
242           /* There is a dominator between IDOM and BB, add it and make
243              two children out of NEW_OCC and OCC.  First, remove OCC from
244              its list.  */
245           *p_occ = occ->next;
246           new_occ->next = occ;
247           occ->next = NULL;
248
249           /* None of the previous blocks has DOM as a dominator: if we tail
250              recursed, we would reexamine them uselessly. Just switch BB with
251              DOM, and go on looking for blocks dominated by DOM.  */
252           new_occ = occ_new (dom, new_occ);
253         }
254
255       else
256         {
257           /* Nothing special, go on with the next element.  */
258           p_occ = &occ->next;
259         }
260     }
261
262   /* No place was found as a child of IDOM.  Make BB a sibling of IDOM.  */
263   new_occ->next = *p_head;
264   *p_head = new_occ;
265 }
266
267 /* Register that we found a division in BB.  */
268
269 static inline void
270 register_division_in (basic_block bb)
271 {
272   struct occurrence *occ;
273
274   occ = (struct occurrence *) bb->aux;
275   if (!occ)
276     {
277       occ = occ_new (bb, NULL);
278       insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR, &occ_head);
279     }
280
281   occ->bb_has_division = true;
282   occ->num_divisions++;
283 }
284
285
286 /* Compute the number of divisions that postdominate each block in OCC and
287    its children.  */
288
289 static void
290 compute_merit (struct occurrence *occ)
291 {
292   struct occurrence *occ_child;
293   basic_block dom = occ->bb;
294
295   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
296     {
297       basic_block bb;
298       if (occ_child->children)
299         compute_merit (occ_child);
300
301       if (flag_exceptions)
302         bb = single_noncomplex_succ (dom);
303       else
304         bb = dom;
305
306       if (dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, bb, occ_child->bb))
307         occ->num_divisions += occ_child->num_divisions;
308     }
309 }
310
311
312 /* Return whether USE_STMT is a floating-point division by DEF.  */
313 static inline bool
314 is_division_by (gimple use_stmt, tree def)
315 {
316   return is_gimple_assign (use_stmt)
317          && gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == RDIV_EXPR
318          && gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == def
319          /* Do not recognize x / x as valid division, as we are getting
320             confused later by replacing all immediate uses x in such
321             a stmt.  */
322          && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) != def;
323 }
324
325 /* Walk the subset of the dominator tree rooted at OCC, setting the
326    RECIP_DEF field to a definition of 1.0 / DEF that can be used in
327    the given basic block.  The field may be left NULL, of course,
328    if it is not possible or profitable to do the optimization.
329
330    DEF_BSI is an iterator pointing at the statement defining DEF.
331    If RECIP_DEF is set, a dominator already has a computation that can
332    be used.  */
333
334 static void
335 insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
336                     tree def, tree recip_def, int threshold)
337 {
338   tree type;
339   gimple new_stmt;
340   gimple_stmt_iterator gsi;
341   struct occurrence *occ_child;
342
343   if (!recip_def
344       && (occ->bb_has_division || !flag_trapping_math)
345       && occ->num_divisions >= threshold)
346     {
347       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
348       type = TREE_TYPE (def);
349       recip_def = make_rename_temp (type, "reciptmp");
350       new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
351                                                build_one_cst (type), def);
352
353       if (occ->bb_has_division)
354         {
355           /* Case 1: insert before an existing division.  */
356           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
357           while (!gsi_end_p (gsi) && !is_division_by (gsi_stmt (gsi), def))
358             gsi_next (&gsi);
359
360           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
361         }
362       else if (def_gsi && occ->bb == def_gsi->bb)
363         {
364           /* Case 2: insert right after the definition.  Note that this will
365              never happen if the definition statement can throw, because in
366              that case the sole successor of the statement's basic block will
367              dominate all the uses as well.  */
368           gsi_insert_after (def_gsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
369         }
370       else
371         {
372           /* Case 3: insert in a basic block not containing defs/uses.  */
373           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
374           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
375         }
376
377       reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
378
379       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
380     }
381
382   occ->recip_def = recip_def;
383   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
384     insert_reciprocals (def_gsi, occ_child, def, recip_def, threshold);
385 }
386
387
388 /* Replace the division at USE_P with a multiplication by the reciprocal, if
389    possible.  */
390
391 static inline void
392 replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
393 {
394   gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
395   basic_block bb = gimple_bb (use_stmt);
396   struct occurrence *occ = (struct occurrence *) bb->aux;
397
398   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
399       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
400     {
401       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
402       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
403       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
404       fold_stmt_inplace (&gsi);
405       update_stmt (use_stmt);
406     }
407 }
408
409
410 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
411
412 static struct occurrence *
413 free_bb (struct occurrence *occ)
414 {
415   struct occurrence *child, *next;
416
417   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
418   next = occ->next;
419   child = occ->children;
420   occ->bb->aux = NULL;
421   pool_free (occ_pool, occ);
422
423   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
424   if (!child)
425     return next;
426   else
427     {
428       while (next)
429         next = free_bb (next);
430
431       return child;
432     }
433 }
434
435
436 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
437    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
438    as many statements computing the reciprocal as needed.
439
440    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
441
442 static void
443 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
444 {
445   use_operand_p use_p;
446   imm_use_iterator use_iter;
447   struct occurrence *occ;
448   int count = 0, threshold;
449
450   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
451
452   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
453     {
454       gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
455       if (is_division_by (use_stmt, def))
456         {
457           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
458           count++;
459         }
460     }
461
462   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
463   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
464   if (count >= threshold)
465     {
466       gimple use_stmt;
467       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
468         {
469           compute_merit (occ);
470           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
471         }
472
473       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
474         {
475           if (is_division_by (use_stmt, def))
476             {
477               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
478                 replace_reciprocal (use_p);
479             }
480         }
481     }
482
483   for (occ = occ_head; occ; )
484     occ = free_bb (occ);
485
486   occ_head = NULL;
487 }
488
489 static bool
490 gate_cse_reciprocals (void)
491 {
492   return optimize && flag_reciprocal_math;
493 }
494
495 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
496    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
497 static unsigned int
498 execute_cse_reciprocals (void)
499 {
500   basic_block bb;
501   tree arg;
502
503   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
504                                 sizeof (struct occurrence),
505                                 n_basic_blocks / 3 + 1);
506
507   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
508   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
509   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
510
511 #ifdef ENABLE_CHECKING
512   FOR_EACH_BB (bb)
513     gcc_assert (!bb->aux);
514 #endif
515
516   for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
517     if (gimple_default_def (cfun, arg)
518         && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
519         && is_gimple_reg (arg))
520       execute_cse_reciprocals_1 (NULL, gimple_default_def (cfun, arg));
521
522   FOR_EACH_BB (bb)
523     {
524       gimple_stmt_iterator gsi;
525       gimple phi;
526       tree def;
527
528       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
529         {
530           phi = gsi_stmt (gsi);
531           def = PHI_RESULT (phi);
532           if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
533               && is_gimple_reg (def))
534             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
535         }
536
537       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
538         {
539           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
540
541           if (gimple_has_lhs (stmt)
542               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
543               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
544               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
545             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
546         }
547
548       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
549         continue;
550
551       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
552       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
553         {
554           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
555           tree fndecl;
556
557           if (is_gimple_assign (stmt)
558               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
559             {
560               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
561               gimple stmt1;
562
563               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
564                 continue;
565
566               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
567
568               if (is_gimple_call (stmt1)
569                   && gimple_call_lhs (stmt1)
570                   && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt1))
571                   && (DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
572                       || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD))
573                 {
574                   enum built_in_function code;
575                   bool md_code, fail;
576                   imm_use_iterator ui;
577                   use_operand_p use_p;
578
579                   code = DECL_FUNCTION_CODE (fndecl);
580                   md_code = DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD;
581
582                   fndecl = targetm.builtin_reciprocal (code, md_code, false);
583                   if (!fndecl)
584                     continue;
585
586                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
587                      otherwise replacing the defining statement will do
588                      the wrong thing.  */
589                   fail = false;
590                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
591                     {
592                       gimple stmt2 = USE_STMT (use_p);
593                       if (is_gimple_debug (stmt2))
594                         continue;
595                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
596                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
597                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
598                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
599                         {
600                           fail = true;
601                           break;
602                         }
603                     }
604                   if (fail)
605                     continue;
606
607                   gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
608                   gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
609                   update_stmt (stmt1);
610                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
611
612                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
613                     {
614                       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
615                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
616                       fold_stmt_inplace (&gsi);
617                       update_stmt (stmt);
618                     }
619                 }
620             }
621         }
622     }
623
624   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
625                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
626   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
627                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
628
629   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
630   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
631   free_alloc_pool (occ_pool);
632   return 0;
633 }
634
635 struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
636 {
637  {
638   GIMPLE_PASS,
639   "recip",                              /* name */
640   gate_cse_reciprocals,                 /* gate */
641   execute_cse_reciprocals,              /* execute */
642   NULL,                                 /* sub */
643   NULL,                                 /* next */
644   0,                                    /* static_pass_number */
645   TV_NONE,                              /* tv_id */
646   PROP_ssa,                             /* properties_required */
647   0,                                    /* properties_provided */
648   0,                                    /* properties_destroyed */
649   0,                                    /* todo_flags_start */
650   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
651     | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
652  }
653 };
654
655 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
656    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
657    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
658    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
659    statements in the vector.  */
660
661 static bool
662 maybe_record_sincos (VEC(gimple, heap) **stmts,
663                      basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
664 {
665   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
666   if (*top_bb
667       && (*top_bb == use_bb
668           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
669     VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
670   else if (!*top_bb
671            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
672     {
673       VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
674       *top_bb = use_bb;
675     }
676   else
677     return false;
678
679   return true;
680 }
681
682 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
683    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
684    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
685    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
686    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
687    result of the cexpi call we insert before the use statement that
688    dominates all other candidates.  */
689
690 static bool
691 execute_cse_sincos_1 (tree name)
692 {
693   gimple_stmt_iterator gsi;
694   imm_use_iterator use_iter;
695   tree fndecl, res, type;
696   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
697   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
698   VEC(gimple, heap) *stmts = NULL;
699   basic_block top_bb = NULL;
700   int i;
701   bool cfg_changed = false;
702
703   type = TREE_TYPE (name);
704   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
705     {
706       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
707           || !gimple_call_lhs (use_stmt)
708           || !(fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt))
709           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_NORMAL)
710         continue;
711
712       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
713         {
714         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
715           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
716           break;
717
718         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
719           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
720           break;
721
722         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
723           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
724           break;
725
726         default:;
727         }
728     }
729
730   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
731     {
732       VEC_free(gimple, heap, stmts);
733       return false;
734     }
735
736   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
737      the name def statement.  */
738   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
739   if (!fndecl)
740     return false;
741   res = create_tmp_reg (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), "sincostmp");
742   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
743   res = make_ssa_name (res, stmt);
744   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
745
746   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
747   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
748       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
749       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
750     {
751       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
752       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
753     }
754   else
755     {
756       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
757       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
758     }
759   update_stmt (stmt);
760   sincos_stats.inserted++;
761
762   /* And adjust the recorded old call sites.  */
763   for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
764     {
765       tree rhs = NULL;
766       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
767
768       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
769         {
770         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
771           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
772           break;
773
774         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
775           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
776           break;
777
778         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
779           rhs = res;
780           break;
781
782         default:;
783           gcc_unreachable ();
784         }
785
786         /* Replace call with a copy.  */
787         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
788
789         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
790         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
791         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
792           cfg_changed = true;
793     }
794
795   VEC_free(gimple, heap, stmts);
796
797   return cfg_changed;
798 }
799
800 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
801    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
802    combines the "window method" with look-up tables.  For an
803    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
804    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
805    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
806    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
807    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
808
809 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
810    multiplications to inline before calling the system library's pow
811    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
812    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
813
814 #ifndef POWI_MAX_MULTS
815 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
816 #endif
817
818 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
819    exponents less than this value are simply looked up in the
820    powi_table below.  This threshold is also used to size the
821    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
822 #define POWI_TABLE_SIZE 256
823
824 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
825    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
826    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
827 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
828
829 /* The following table is an efficient representation of an
830    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
831    value, j, in the table states than an optimal evaluation
832    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
833    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
834    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
835
836 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
837   {
838       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
839       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
840       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
841      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
842      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
843      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
844      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
845      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
846      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
847      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
848      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
849      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
850      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
851      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
852      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
853      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
854      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
855      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
856      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
857      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
858      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
859      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
860      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
861      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
862      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
863     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
864     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
865     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
866     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
867     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
868     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
869     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
870   };
871
872
873 /* Return the number of multiplications required to calculate
874    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
875    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
876    which exponents have already been calculated.  */
877
878 static int
879 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
880 {
881   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
882      doesn't require any additional multiplications.  */
883   if (cache[n])
884     return 0;
885
886   cache[n] = true;
887   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
888          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
889 }
890
891 /* Return the number of multiplications required to calculate
892    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
893    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
894
895 static int
896 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
897 {
898   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
899   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
900   unsigned HOST_WIDE_INT val;
901   int result;
902
903   if (n == 0)
904     return 0;
905
906   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
907   val = (n < 0) ? -n : n;
908
909   /* Initialize the exponent cache.  */
910   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
911   cache[1] = true;
912
913   result = 0;
914
915   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
916     {
917       if (val & 1)
918         {
919           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
920           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
921                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
922           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
923         }
924       else
925         {
926           val >>= 1;
927           result++;
928         }
929     }
930
931   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
932 }
933
934 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
935    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
936    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
937
938 static tree
939 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
940                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
941 {
942   tree op0, op1, ssa_target;
943   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
944   gimple mult_stmt;
945
946   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
947     return cache[n];
948
949   ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
950
951   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
952     {
953       cache[n] = ssa_target;
954       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
955       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
956     }
957   else if (n & 1)
958     {
959       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
960       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
961       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
962     }
963   else
964     {
965       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
966       op1 = op0;
967     }
968
969   mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
970   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
971   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
972
973   return ssa_target;
974 }
975
976 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
977    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
978
979 static tree
980 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
981                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
982 {
983   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
984   gimple div_stmt;
985
986   if (n == 0)
987     return build_real (type, dconst1);
988
989   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
990   cache[1] = arg0;
991
992   target = create_tmp_reg (type, "powmult");
993   add_referenced_var (target);
994
995   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
996
997   if (n >= 0)
998     return result;
999
1000   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
1001   target = make_ssa_name (target, NULL);
1002   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
1003                                            build_real (type, dconst1),
1004                                            result);
1005   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1006   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1007
1008   return target;
1009 }
1010
1011 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1012    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1013    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1014    number of multiplications, and return an expession holding the
1015    result.  */
1016
1017 static tree
1018 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1019                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1020 {
1021   /* Avoid largest negative number.  */
1022   if (n != -n
1023       && ((n >= -1 && n <= 2)
1024           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1025               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1026     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1027
1028   return NULL_TREE;
1029 }
1030
1031 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1032    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
1033    variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
1034    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1035    SSA name.  */
1036
1037 static tree
1038 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1039                        tree *var, tree fn, tree arg)
1040 {
1041   gimple call_stmt;
1042   tree ssa_target;
1043
1044   if (!*var)
1045     {
1046       *var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (arg), "powroot");
1047       add_referenced_var (*var);
1048     }
1049
1050   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1051   ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
1052   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1053   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1054   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1055
1056   return ssa_target;
1057 }
1058
1059 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1060    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1061    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1062    return the fresh SSA name.*/
1063
1064 static tree
1065 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1066                         tree target, enum tree_code code, tree arg0, tree arg1)
1067 {
1068   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1069   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
1070   gimple_set_location (stmt, loc);
1071   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1072   return result;
1073 }
1074
1075 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1076    ARG, assigning the result to a new SSA name for variable TARGET.  
1077    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1078    the fresh SSA name.  */
1079
1080 static inline tree
1081 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1082                       tree target, enum tree_code code, tree arg0)
1083 {
1084   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1085   gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1086   gimple_set_location (stmt, loc);
1087   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1088   return result;
1089 }
1090
1091 /* Build a gimple assignment to cast VAL to TARGET.  Insert the statement
1092    prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
1093
1094 static tree
1095 build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1096                        tree target, tree val)
1097 {
1098   return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, CONVERT_EXPR, val, NULL);
1099 }
1100
1101 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1102    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1103    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1104    expession holding the result.  */
1105
1106 static tree
1107 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1108                            tree arg0, tree arg1)
1109 {
1110   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1111   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1112   HOST_WIDE_INT n;
1113   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1114   tree target = NULL_TREE;
1115   enum machine_mode mode;
1116   bool hw_sqrt_exists;
1117
1118   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1119      to be done.  */
1120   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1121     return NULL_TREE;
1122
1123   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1124      multiplication sequence when profitable.  */
1125   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1126   n = real_to_integer (&c);
1127   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1128
1129   if (real_identical (&c, &cint)
1130       && ((n >= -1 && n <= 2)
1131           || (flag_unsafe_math_optimizations
1132               && optimize_insn_for_speed_p ()
1133               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1134     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1135
1136   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1137   type = TREE_TYPE (arg0);
1138   mode = TYPE_MODE (type);
1139   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1140
1141   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1142      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1143      sqrt(-0) = -0.  */
1144   if (sqrtfn
1145       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1146       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1147     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1148
1149   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1150      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1151      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1152      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1153   dconst1_4 = dconst1;
1154   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1155   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1156
1157   if (flag_unsafe_math_optimizations
1158       && sqrtfn
1159       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1160       && hw_sqrt_exists)
1161     {
1162       /* sqrt(x)  */
1163       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1164
1165       /* sqrt(sqrt(x))  */
1166       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1167     }
1168       
1169   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1170      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1171      a hardware sqrt insn.  */
1172   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1173   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1174
1175   if (flag_unsafe_math_optimizations
1176       && sqrtfn
1177       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1178       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1179       && hw_sqrt_exists)
1180     {
1181       /* sqrt(x)  */
1182       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1183
1184       /* sqrt(sqrt(x))  */
1185       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1186
1187       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1188       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1189                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1190     }
1191
1192   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1193      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1194      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1195      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1196      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1197      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1198   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1199   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1200
1201   if (flag_unsafe_math_optimizations
1202       && cbrtfn
1203       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1204       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1205     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1206   
1207   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1208      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1209   dconst1_6 = dconst1_3;
1210   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1211
1212   if (flag_unsafe_math_optimizations
1213       && sqrtfn
1214       && cbrtfn
1215       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1216       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1217       && hw_sqrt_exists
1218       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1219     {
1220       /* sqrt(x)  */
1221       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1222
1223       /* cbrt(sqrt(x))  */
1224       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1225     }
1226
1227   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
1228
1229        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1230        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1231
1232      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1233   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1234   n = real_to_integer (&c2);
1235   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1236
1237   if (flag_unsafe_math_optimizations
1238       && sqrtfn
1239       && real_identical (&c2, &cint))
1240     {
1241       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1242
1243       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1244          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1245          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1246       if (absu_hwi (n) != 1)
1247         {
1248           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1249                                                      abs_hwi (n / 2));
1250           if (!powi_x_ndiv2)
1251             return NULL_TREE;
1252         }
1253
1254       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1255          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1256       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1257
1258       if (absu_hwi (n) == 1)
1259         result = sqrt_arg0;
1260       else
1261         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1262                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1263
1264       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1265       if (n < 0)
1266         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1267                                          build_real (type, dconst1), result);
1268       return result;
1269     }
1270
1271   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1272
1273      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1274      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1275
1276      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1277      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1278      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1279      math and positive x or finite math.  */
1280   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1281   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1282   real_round (&c2, mode, &c2);
1283   n = real_to_integer (&c2);
1284   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1285   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1286   real_convert (&c2, mode, &c2);
1287
1288   if (flag_unsafe_math_optimizations
1289       && cbrtfn
1290       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1291       && real_identical (&c2, &c)
1292       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1293       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1294     {
1295       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1296
1297       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1298          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1299          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1300       if (absu_hwi (n) >= 3)
1301         {
1302           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1303                                                      abs_hwi (n / 3));
1304           if (!powi_x_ndiv3)
1305             return NULL_TREE;
1306         }
1307
1308       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1309          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1310          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1311       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1312
1313       if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
1314         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1315       else
1316         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1317                                               cbrt_x, cbrt_x);
1318
1319       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1320       if (absu_hwi (n) < 3)
1321         result = powi_cbrt_x;
1322       else
1323         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1324                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1325
1326       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1327       if (n < 0)
1328         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1329                                          build_real (type, dconst1), result);
1330
1331       return result;
1332     }
1333
1334   /* No optimizations succeeded.  */
1335   return NULL_TREE;
1336 }
1337
1338 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1339    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1340    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1341    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1342
1343 static tree
1344 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1345 {
1346   tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1347   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1348   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1349   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1350
1351   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1352       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1353       || !sqrtfn
1354       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1355     return NULL_TREE;
1356
1357   target = create_tmp_reg (type, "cabs");
1358   add_referenced_var (target);
1359
1360   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
1361                                     REALPART_EXPR, arg);
1362   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1363                                     real_part, real_part);
1364   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
1365                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1366   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1367                                     imag_part, imag_part);
1368   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1369   result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
1370
1371   return result;
1372 }
1373
1374 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1375    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1376    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1377
1378 static unsigned int
1379 execute_cse_sincos (void)
1380 {
1381   basic_block bb;
1382   bool cfg_changed = false;
1383
1384   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1385   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1386
1387   FOR_EACH_BB (bb)
1388     {
1389       gimple_stmt_iterator gsi;
1390       bool cleanup_eh = false;
1391
1392       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1393         {
1394           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1395           tree fndecl;
1396
1397           /* Only the last stmt in a bb could throw, no need to call
1398              gimple_purge_dead_eh_edges if we change something in the middle
1399              of a basic block.  */
1400           cleanup_eh = false;
1401
1402           if (is_gimple_call (stmt)
1403               && gimple_call_lhs (stmt)
1404               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1405               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1406             {
1407               tree arg, arg0, arg1, result;
1408               HOST_WIDE_INT n;
1409               location_t loc;
1410
1411               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1412                 {
1413                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1414                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1415                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1416                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1417                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1418                     break;
1419
1420                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1421                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1422                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1423                   break;
1424
1425                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1426                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1427                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1428
1429                   loc = gimple_location (stmt);
1430                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1431
1432                   if (result)
1433                     {
1434                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1435                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1436                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1437                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1438                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1439                       cleanup_eh = true;
1440                     }
1441                   break;
1442
1443                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1444                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1445                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1446                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1447                     break;
1448
1449                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1450                   loc = gimple_location (stmt);
1451                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1452
1453                   if (result)
1454                     {
1455                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1456                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1457                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1458                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1459                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1460                       cleanup_eh = true;
1461                     }
1462                   break;
1463
1464                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1465                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1466                   loc = gimple_location (stmt);
1467                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1468
1469                   if (result)
1470                     {
1471                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1472                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1473                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1474                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1475                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1476                       cleanup_eh = true;
1477                     }
1478                   break;
1479
1480                 default:;
1481                 }
1482             }
1483         }
1484       if (cleanup_eh)
1485         cfg_changed |= gimple_purge_dead_eh_edges (bb);
1486     }
1487
1488   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1489                             sincos_stats.inserted);
1490
1491   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1492   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1493 }
1494
1495 static bool
1496 gate_cse_sincos (void)
1497 {
1498   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1499      piggybacks on this pass.  */
1500   return optimize;
1501 }
1502
1503 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1504 {
1505  {
1506   GIMPLE_PASS,
1507   "sincos",                             /* name */
1508   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1509   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1510   NULL,                                 /* sub */
1511   NULL,                                 /* next */
1512   0,                                    /* static_pass_number */
1513   TV_NONE,                              /* tv_id */
1514   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1515   0,                                    /* properties_provided */
1516   0,                                    /* properties_destroyed */
1517   0,                                    /* todo_flags_start */
1518   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1519     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1520  }
1521 };
1522
1523 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1524    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1525    consisting of byte size markers:
1526
1527    0    - byte has the value 0
1528    1..size - byte contains the content of the byte
1529    number indexed with that value minus one  */
1530
1531 struct symbolic_number {
1532   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1533   int size;
1534 };
1535
1536 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1537    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1538    on a symbolic number.  */
1539
1540 static inline bool
1541 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1542                  struct symbolic_number *n,
1543                  int count)
1544 {
1545   if (count % 8 != 0)
1546     return false;
1547
1548   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1549      into the significant bits.  */
1550   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1551     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1552
1553   switch (code)
1554     {
1555     case LSHIFT_EXPR:
1556       n->n <<= count;
1557       break;
1558     case RSHIFT_EXPR:
1559       n->n >>= count;
1560       break;
1561     case LROTATE_EXPR:
1562       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1563       break;
1564     case RROTATE_EXPR:
1565       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1566       break;
1567     default:
1568       return false;
1569     }
1570   /* Zero unused bits for size.  */
1571   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1572     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1573   return true;
1574 }
1575
1576 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1577    statement STMT.  */
1578
1579 static inline bool
1580 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1581 {
1582   tree lhs_type;
1583
1584   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1585
1586   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1587     return false;
1588
1589   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1590     return false;
1591
1592   return true;
1593 }
1594
1595 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1596    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1597    operation could successfully be executed the function returns the
1598    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1599
1600 static tree
1601 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1602 {
1603   enum tree_code code;
1604   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1605   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1606   tree source_expr1;
1607   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1608
1609   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1610     return NULL_TREE;
1611
1612   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1613
1614   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1615     return NULL_TREE;
1616
1617   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1618   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1619   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1620
1621   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1622     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1623
1624   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1625      operand.  */
1626
1627   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1628       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1629           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1630     {
1631       if (code != BIT_AND_EXPR
1632           && code != LSHIFT_EXPR
1633           && code != RSHIFT_EXPR
1634           && code != LROTATE_EXPR
1635           && code != RROTATE_EXPR
1636           && code != NOP_EXPR
1637           && code != CONVERT_EXPR)
1638         return NULL_TREE;
1639
1640       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1641
1642       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1643          to initialize the symbolic number.  */
1644       if (!source_expr1)
1645         {
1646           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1647              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1648              order byte is set to n->size and the lowest order
1649              byte to 1.  */
1650           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1651           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1652             return NULL_TREE;
1653           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1654           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1655                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1656
1657           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1658             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1659                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1660
1661           source_expr1 = rhs1;
1662         }
1663
1664       switch (code)
1665         {
1666         case BIT_AND_EXPR:
1667           {
1668             int i;
1669             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1670             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1671
1672             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1673             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1674               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1675                 return NULL_TREE;
1676
1677             n->n &= val;
1678           }
1679           break;
1680         case LSHIFT_EXPR:
1681         case RSHIFT_EXPR:
1682         case LROTATE_EXPR:
1683         case RROTATE_EXPR:
1684           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1685             return NULL_TREE;
1686           break;
1687         CASE_CONVERT:
1688           {
1689             int type_size;
1690
1691             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1692             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1693               return NULL_TREE;
1694
1695             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1696               {
1697                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1698                    belonging to the target type.  */
1699                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1700               }
1701             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1702           }
1703           break;
1704         default:
1705           return NULL_TREE;
1706         };
1707       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1708     }
1709
1710   /* Handle binary rhs.  */
1711
1712   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1713     {
1714       struct symbolic_number n1, n2;
1715       tree source_expr2;
1716
1717       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1718         return NULL_TREE;
1719
1720       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1721         return NULL_TREE;
1722
1723       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1724
1725       switch (code)
1726         {
1727         case BIT_IOR_EXPR:
1728           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1729
1730           if (!source_expr1)
1731             return NULL_TREE;
1732
1733           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1734
1735           if (source_expr1 != source_expr2
1736               || n1.size != n2.size)
1737             return NULL_TREE;
1738
1739           n->size = n1.size;
1740           n->n = n1.n | n2.n;
1741
1742           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1743             return NULL_TREE;
1744
1745           break;
1746         default:
1747           return NULL_TREE;
1748         }
1749       return source_expr1;
1750     }
1751   return NULL_TREE;
1752 }
1753
1754 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1755    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1756    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1757
1758 static tree
1759 find_bswap (gimple stmt)
1760 {
1761 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1762    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1763    to the size of the symbolic number before using it.  */
1764   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1765     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1766     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1767
1768   struct symbolic_number n;
1769   tree source_expr;
1770   int limit;
1771
1772   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1773      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1774      increase that number by three  here in order to also
1775      cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
1776      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
1777   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
1778   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
1779   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
1780
1781   if (!source_expr)
1782     return NULL_TREE;
1783
1784   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1785   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1786     {
1787       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1788         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1789
1790       n.n &= mask;
1791       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1792     }
1793
1794   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1795      with the largest digit in the highest order byte.  */
1796   if (cmp != n.n)
1797     return NULL_TREE;
1798
1799   return source_expr;
1800 }
1801
1802 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1803    builtin invokation.  */
1804
1805 static unsigned int
1806 execute_optimize_bswap (void)
1807 {
1808   basic_block bb;
1809   bool bswap32_p, bswap64_p;
1810   bool changed = false;
1811   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1812
1813   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1814     return 0;
1815
1816   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1817     return 0;
1818
1819   bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
1820                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1821   bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
1822                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1823                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1824
1825   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1826     return 0;
1827
1828   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1829      assumes that the return and argument type are the same.  */
1830   if (bswap32_p)
1831     {
1832       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1833       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1834     }
1835
1836   if (bswap64_p)
1837     {
1838       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1839       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1840     }
1841
1842   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1843
1844   FOR_EACH_BB (bb)
1845     {
1846       gimple_stmt_iterator gsi;
1847
1848       /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
1849          widest match. As bswap pattern matching doesn't handle
1850          previously inserted smaller bswap replacements as sub-
1851          patterns, the wider variant wouldn't be detected.  */
1852       for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
1853         {
1854           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1855           tree bswap_src, bswap_type;
1856           tree bswap_tmp;
1857           tree fndecl = NULL_TREE;
1858           int type_size;
1859           gimple call;
1860
1861           if (!is_gimple_assign (stmt)
1862               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1863             continue;
1864
1865           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1866
1867           switch (type_size)
1868             {
1869             case 32:
1870               if (bswap32_p)
1871                 {
1872                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1873                   bswap_type = bswap32_type;
1874                 }
1875               break;
1876             case 64:
1877               if (bswap64_p)
1878                 {
1879                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1880                   bswap_type = bswap64_type;
1881                 }
1882               break;
1883             default:
1884               continue;
1885             }
1886
1887           if (!fndecl)
1888             continue;
1889
1890           bswap_src = find_bswap (stmt);
1891
1892           if (!bswap_src)
1893             continue;
1894
1895           changed = true;
1896           if (type_size == 32)
1897             bswap_stats.found_32bit++;
1898           else
1899             bswap_stats.found_64bit++;
1900
1901           bswap_tmp = bswap_src;
1902
1903           /* Convert the src expression if necessary.  */
1904           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1905             {
1906               gimple convert_stmt;
1907
1908               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1909               add_referenced_var (bswap_tmp);
1910               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1911
1912               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1913                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1914               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1915             }
1916
1917           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1918
1919           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1920
1921           /* Convert the result if necessary.  */
1922           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1923             {
1924               gimple convert_stmt;
1925
1926               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1927               add_referenced_var (bswap_tmp);
1928               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1929               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1930                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1931               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1932             }
1933
1934           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1935
1936           if (dump_file)
1937             {
1938               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1939                        (int)type_size);
1940               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1941             }
1942
1943           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1944           gsi_remove (&gsi, true);
1945         }
1946     }
1947
1948   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1949                             bswap_stats.found_32bit);
1950   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1951                             bswap_stats.found_64bit);
1952
1953   return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1954           | TODO_verify_stmts : 0);
1955 }
1956
1957 static bool
1958 gate_optimize_bswap (void)
1959 {
1960   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1961 }
1962
1963 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1964 {
1965  {
1966   GIMPLE_PASS,
1967   "bswap",                              /* name */
1968   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1969   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1970   NULL,                                 /* sub */
1971   NULL,                                 /* next */
1972   0,                                    /* static_pass_number */
1973   TV_NONE,                              /* tv_id */
1974   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1975   0,                                    /* properties_provided */
1976   0,                                    /* properties_destroyed */
1977   0,                                    /* todo_flags_start */
1978   0                                     /* todo_flags_finish */
1979  }
1980 };
1981
1982 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
1983    assuming a target type of TYPE.
1984    There are two cases:
1985
1986      - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
1987        in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1988
1989      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1990        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1991
1992 static bool
1993 is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
1994                         tree *new_rhs_out)
1995 {
1996   gimple stmt;
1997   tree type1, rhs1;
1998   enum tree_code rhs_code;
1999
2000   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
2001     {
2002       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
2003       if (is_gimple_assign (stmt))
2004         {
2005           rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2006           if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
2007               ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
2008               : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
2009             rhs1 = rhs;
2010           else
2011             {
2012               rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2013
2014               if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2015                 {
2016                   *new_rhs_out = rhs1;
2017                   *type_out = NULL;
2018                   return true;
2019                 }
2020             }
2021         }
2022       else
2023         rhs1 = rhs;
2024
2025       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
2026
2027       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
2028           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
2029         return false;
2030
2031       *new_rhs_out = rhs1;
2032       *type_out = type1;
2033       return true;
2034     }
2035
2036   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
2037     {
2038       *new_rhs_out = rhs;
2039       *type_out = NULL;
2040       return true;
2041     }
2042
2043   return false;
2044 }
2045
2046 /* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
2047    output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
2048    in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
2049    *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
2050    and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
2051
2052 static bool
2053 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2054                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2055                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2056 {
2057   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2058
2059   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2060       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2061     return false;
2062
2063   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
2064                                rhs1_out))
2065     return false;
2066
2067   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
2068                                rhs2_out))
2069     return false;
2070
2071   if (*type1_out == NULL)
2072     {
2073       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2074         return false;
2075       *type1_out = *type2_out;
2076     }
2077
2078   if (*type2_out == NULL)
2079     {
2080       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2081         return false;
2082       *type2_out = *type1_out;
2083     }
2084
2085   /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
2086   if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
2087     {
2088       tree tmp;
2089       tmp = *type1_out;
2090       *type1_out = *type2_out;
2091       *type2_out = tmp;
2092       tmp = *rhs1_out;
2093       *rhs1_out = *rhs2_out;
2094       *rhs2_out = tmp;
2095     }
2096
2097   return true;
2098 }
2099
2100 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2101    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2102    value is true iff we converted the statement.  */
2103
2104 static bool
2105 convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
2106 {
2107   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2, tmp = NULL;
2108   enum insn_code handler;
2109   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2110   optab op;
2111   int actual_precision;
2112   location_t loc = gimple_location (stmt);
2113   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2114
2115   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2116   type = TREE_TYPE (lhs);
2117   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2118     return false;
2119
2120   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2121     return false;
2122
2123   to_mode = TYPE_MODE (type);
2124   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2125   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2126   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2127
2128   if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
2129     op = umul_widen_optab;
2130   else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
2131     op = smul_widen_optab;
2132   else
2133     op = usmul_widen_optab;
2134
2135   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
2136                                                   0, &actual_mode);
2137
2138   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2139     {
2140       if (op != smul_widen_optab)
2141         {
2142           /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2143              there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2144              types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2145           if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
2146                && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2147               || (TYPE_UNSIGNED (type2)
2148                   && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2149             {
2150               from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2151               if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
2152                 return false;
2153             }
2154
2155           op = smul_widen_optab;
2156           handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
2157                                                           from_mode, 0,
2158                                                           &actual_mode);
2159
2160           if (handler == CODE_FOR_nothing)
2161             return false;
2162
2163           from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2164         }
2165       else
2166         return false;
2167     }
2168
2169   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2170      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2171   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2172   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2173       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2174     {
2175       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2176                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2177                             NULL);
2178       rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs1);
2179     }
2180   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2181       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2182     {
2183       /* Reuse the same type info, if possible.  */
2184       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2185         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2186                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2187                               NULL);
2188       rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs2);
2189     }
2190
2191   /* Handle constants.  */
2192   if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2193     rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
2194   if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
2195     rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
2196
2197   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
2198   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
2199   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2200   update_stmt (stmt);
2201   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2202   return true;
2203 }
2204
2205 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2206    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2207    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2208    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2209    is true iff we converted the statement.  */
2210
2211 static bool
2212 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2213                             enum tree_code code)
2214 {
2215   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2216   gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
2217   tree type, type1, type2, optype, tmp = NULL;
2218   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2219   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2220   optab this_optab;
2221   enum tree_code wmult_code;
2222   enum insn_code handler;
2223   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2224   location_t loc = gimple_location (stmt);
2225   int actual_precision;
2226   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2227
2228   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2229   type = TREE_TYPE (lhs);
2230   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2231       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2232     return false;
2233
2234   if (code == MINUS_EXPR)
2235     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2236   else
2237     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2238
2239   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2240   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2241
2242   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2243     {
2244       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2245       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2246         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2247     }
2248
2249   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2250     {
2251       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2252       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2253         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2254     }
2255
2256   /* Allow for one conversion statement between the multiply
2257      and addition/subtraction statement.  If there are more than
2258      one conversions then we assume they would invalidate this
2259      transformation.  If that's not the case then they should have
2260      been folded before now.  */
2261   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
2262     {
2263       conv1_stmt = rhs1_stmt;
2264       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2265       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2266         {
2267           rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2268           if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2269             rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2270         }
2271       else
2272         return false;
2273     }
2274   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
2275     {
2276       conv2_stmt = rhs2_stmt;
2277       rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2278       if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2279         {
2280           rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2281           if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2282             rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2283         }
2284       else
2285         return false;
2286     }
2287
2288   /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
2289      is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
2290
2291      It might also appear that it would be sufficient to use the existing
2292      operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
2293      multiply-and-accumulate instructions.  */
2294   if (code == PLUS_EXPR
2295       && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
2296     {
2297       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2298                                &type2, &mult_rhs2))
2299         return false;
2300       add_rhs = rhs2;
2301       conv_stmt = conv1_stmt;
2302     }
2303   else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2304     {
2305       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2306                                &type2, &mult_rhs2))
2307         return false;
2308       add_rhs = rhs1;
2309       conv_stmt = conv2_stmt;
2310     }
2311   else
2312     return false;
2313
2314   to_mode = TYPE_MODE (type);
2315   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2316   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2317   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2318   optype = type1;
2319
2320   /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
2321   if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
2322     {
2323       if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
2324         return false;
2325       /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2326          there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2327          types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2328       if ((from_unsigned1
2329            && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2330           || (from_unsigned2
2331               && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2332         {
2333           from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2334           if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
2335             return false;
2336         }
2337
2338       from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2339       optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
2340                                                false);
2341     }
2342
2343   /* If there was a conversion between the multiply and addition
2344      then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
2345      The should be a single mode change which does not change the
2346      value.  */
2347   if (conv_stmt)
2348     {
2349       /* We use the original, unmodified data types for this.  */
2350       tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
2351       tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
2352       int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
2353       bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
2354
2355       if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
2356         {
2357           /* Conversion is a truncate.  */
2358           if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
2359             return false;
2360         }
2361       else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
2362         {
2363           /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
2364           if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
2365               && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
2366             return false;
2367         }
2368       /* else convert is a no-op for our purposes.  */
2369     }
2370
2371   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2372      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2373      this transformation is likely to pessimize code.  */
2374   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
2375   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
2376                                                   from_mode, 0, &actual_mode);
2377
2378   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2379     return false;
2380
2381   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2382      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2383   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2384   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2385       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2386     {
2387       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2388                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2389                             NULL);
2390       mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs1);
2391     }
2392   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2393       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2394     {
2395       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2396         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2397                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2398                               NULL);
2399       mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs2);
2400     }
2401
2402   if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
2403     add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, create_tmp_var (type, NULL),
2404                                      add_rhs);
2405
2406   /* Handle constants.  */
2407   if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
2408     mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
2409   if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
2410     mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
2411
2412   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
2413                                     add_rhs);
2414   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2415   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2416   return true;
2417 }
2418
2419 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2420    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2421    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2422
2423 static bool
2424 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2425 {
2426   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2427   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2428   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2429   use_operand_p use_p;
2430   imm_use_iterator imm_iter;
2431
2432   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2433       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2434     return false;
2435
2436   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2437   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2438       && (TYPE_PRECISION (type)
2439           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2440     return false;
2441
2442   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2443      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2444   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2445     return false;
2446
2447   /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
2448      of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
2449      it is DCE job.  */
2450   if (has_zero_uses (mul_result))
2451     return false;
2452
2453   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2454      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2455      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2456      as an addition.  */
2457   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2458     {
2459       enum tree_code use_code;
2460       tree result = mul_result;
2461       bool negate_p = false;
2462
2463       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2464
2465       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2466         continue;
2467
2468       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2469          we would want to support sinking the multiplication in
2470          m = a*b;
2471          if ()
2472            ma = m + c;
2473          else
2474            d = m;
2475          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2476          else block.  */
2477       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2478         return false;
2479
2480       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2481         return false;
2482
2483       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2484
2485       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2486       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2487         {
2488           ssa_op_iter iter;
2489           use_operand_p usep;
2490
2491           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2492
2493           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2494              single transformation.  */
2495           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2496                                &use_p, &neguse_stmt))
2497             return false;
2498
2499           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2500           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2501             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
2502               return false;
2503
2504           /* Re-validate.  */
2505           use_stmt = neguse_stmt;
2506           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2507             return false;
2508           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2509             return false;
2510
2511           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2512           negate_p = true;
2513         }
2514
2515       switch (use_code)
2516         {
2517         case MINUS_EXPR:
2518           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2519             negate_p = !negate_p;
2520           break;
2521         case PLUS_EXPR:
2522           break;
2523         default:
2524           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2525           return false;
2526         }
2527
2528       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2529       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2530         return false;
2531
2532       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2533          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2534          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2535          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2536          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2537          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2538          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2539          independant and could be run in parallel.  */
2540     }
2541
2542   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2543     {
2544       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2545       enum tree_code use_code;
2546       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2547       bool negate_p = false;
2548
2549       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2550         continue;
2551
2552       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2553       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2554         {
2555           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2556           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2557           gsi_remove (&gsi, true);
2558           release_defs (use_stmt);
2559
2560           use_stmt = neguse_stmt;
2561           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2562           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2563           negate_p = true;
2564         }
2565
2566       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2567         {
2568           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2569           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2570           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2571             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2572                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2573                                                       type, addop),
2574                                               true, NULL_TREE, true,
2575                                               GSI_SAME_STMT);
2576         }
2577       else
2578         {
2579           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2580           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2581           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2582             negate_p = !negate_p;
2583         }
2584
2585       if (negate_p)
2586         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2587                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2588                                                    type, mulop1),
2589                                            true, NULL_TREE, true,
2590                                            GSI_SAME_STMT);
2591
2592       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2593                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2594                                                 mulop1, op2,
2595                                                 addop);
2596       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2597       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2598     }
2599
2600   return true;
2601 }
2602
2603 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2604    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2605    where appropriate.  */
2606
2607 static unsigned int
2608 execute_optimize_widening_mul (void)
2609 {
2610   basic_block bb;
2611   bool cfg_changed = false;
2612
2613   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2614
2615   FOR_EACH_BB (bb)
2616     {
2617       gimple_stmt_iterator gsi;
2618
2619       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2620         {
2621           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2622           enum tree_code code;
2623
2624           if (is_gimple_assign (stmt))
2625             {
2626               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2627               switch (code)
2628                 {
2629                 case MULT_EXPR:
2630                   if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
2631                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2632                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2633                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2634                     {
2635                       gsi_remove (&gsi, true);
2636                       release_defs (stmt);
2637                       continue;
2638                     }
2639                   break;
2640
2641                 case PLUS_EXPR:
2642                 case MINUS_EXPR:
2643                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2644                   break;
2645
2646                 default:;
2647                 }
2648             }
2649           else if (is_gimple_call (stmt)
2650                    && gimple_call_lhs (stmt))
2651             {
2652               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2653               if (fndecl
2654                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2655                 {
2656                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2657                     {
2658                       case BUILT_IN_POWF:
2659                       case BUILT_IN_POW:
2660                       case BUILT_IN_POWL:
2661                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2662                             && REAL_VALUES_EQUAL
2663                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2664                                   dconst2)
2665                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2666                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2667                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2668                           {
2669                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2670                             gsi_remove (&gsi, true);
2671                             release_defs (stmt);
2672                             if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2673                               cfg_changed = true;
2674                             continue;
2675                           }
2676                           break;
2677
2678                       default:;
2679                     }
2680                 }
2681             }
2682           gsi_next (&gsi);
2683         }
2684     }
2685
2686   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2687                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2688   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2689                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2690   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2691                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2692
2693   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2694 }
2695
2696 static bool
2697 gate_optimize_widening_mul (void)
2698 {
2699   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2700 }
2701
2702 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2703 {
2704  {
2705   GIMPLE_PASS,
2706   "widening_mul",                       /* name */
2707   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2708   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2709   NULL,                                 /* sub */
2710   NULL,                                 /* next */
2711   0,                                    /* static_pass_number */
2712   TV_NONE,                              /* tv_id */
2713   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2714   0,                                    /* properties_provided */
2715   0,                                    /* properties_destroyed */
2716   0,                                    /* todo_flags_start */
2717   TODO_verify_ssa
2718   | TODO_verify_stmts
2719   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2720  }
2721 };