OSDN Git Service

2011-06-10 Bill Schmidt <wschmidt@linux.vnet.ibm.com>
[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
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_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
402       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
403       fold_stmt_inplace (use_stmt);
404       update_stmt (use_stmt);
405     }
406 }
407
408
409 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
410
411 static struct occurrence *
412 free_bb (struct occurrence *occ)
413 {
414   struct occurrence *child, *next;
415
416   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
417   next = occ->next;
418   child = occ->children;
419   occ->bb->aux = NULL;
420   pool_free (occ_pool, occ);
421
422   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
423   if (!child)
424     return next;
425   else
426     {
427       while (next)
428         next = free_bb (next);
429
430       return child;
431     }
432 }
433
434
435 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
436    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
437    as many statements computing the reciprocal as needed.
438
439    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
440
441 static void
442 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
443 {
444   use_operand_p use_p;
445   imm_use_iterator use_iter;
446   struct occurrence *occ;
447   int count = 0, threshold;
448
449   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
450
451   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
452     {
453       gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
454       if (is_division_by (use_stmt, def))
455         {
456           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
457           count++;
458         }
459     }
460
461   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
462   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
463   if (count >= threshold)
464     {
465       gimple use_stmt;
466       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
467         {
468           compute_merit (occ);
469           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
470         }
471
472       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
473         {
474           if (is_division_by (use_stmt, def))
475             {
476               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
477                 replace_reciprocal (use_p);
478             }
479         }
480     }
481
482   for (occ = occ_head; occ; )
483     occ = free_bb (occ);
484
485   occ_head = NULL;
486 }
487
488 static bool
489 gate_cse_reciprocals (void)
490 {
491   return optimize && flag_reciprocal_math;
492 }
493
494 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
495    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
496 static unsigned int
497 execute_cse_reciprocals (void)
498 {
499   basic_block bb;
500   tree arg;
501
502   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
503                                 sizeof (struct occurrence),
504                                 n_basic_blocks / 3 + 1);
505
506   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
507   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
508   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
509
510 #ifdef ENABLE_CHECKING
511   FOR_EACH_BB (bb)
512     gcc_assert (!bb->aux);
513 #endif
514
515   for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
516     if (gimple_default_def (cfun, arg)
517         && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
518         && is_gimple_reg (arg))
519       execute_cse_reciprocals_1 (NULL, gimple_default_def (cfun, arg));
520
521   FOR_EACH_BB (bb)
522     {
523       gimple_stmt_iterator gsi;
524       gimple phi;
525       tree def;
526
527       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
528         {
529           phi = gsi_stmt (gsi);
530           def = PHI_RESULT (phi);
531           if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
532               && is_gimple_reg (def))
533             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
534         }
535
536       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
537         {
538           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
539
540           if (gimple_has_lhs (stmt)
541               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
542               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
543               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
544             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
545         }
546
547       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
548         continue;
549
550       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
551       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
552         {
553           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
554           tree fndecl;
555
556           if (is_gimple_assign (stmt)
557               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
558             {
559               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
560               gimple stmt1;
561
562               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
563                 continue;
564
565               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
566
567               if (is_gimple_call (stmt1)
568                   && gimple_call_lhs (stmt1)
569                   && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt1))
570                   && (DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
571                       || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD))
572                 {
573                   enum built_in_function code;
574                   bool md_code, fail;
575                   imm_use_iterator ui;
576                   use_operand_p use_p;
577
578                   code = DECL_FUNCTION_CODE (fndecl);
579                   md_code = DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD;
580
581                   fndecl = targetm.builtin_reciprocal (code, md_code, false);
582                   if (!fndecl)
583                     continue;
584
585                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
586                      otherwise replacing the defining statement will do
587                      the wrong thing.  */
588                   fail = false;
589                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
590                     {
591                       gimple stmt2 = USE_STMT (use_p);
592                       if (is_gimple_debug (stmt2))
593                         continue;
594                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
595                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
596                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
597                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
598                         {
599                           fail = true;
600                           break;
601                         }
602                     }
603                   if (fail)
604                     continue;
605
606                   gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
607                   gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
608                   update_stmt (stmt1);
609                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
610
611                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
612                     {
613                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
614                       fold_stmt_inplace (stmt);
615                       update_stmt (stmt);
616                     }
617                 }
618             }
619         }
620     }
621
622   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
623                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
624   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
625                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
626
627   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
628   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
629   free_alloc_pool (occ_pool);
630   return 0;
631 }
632
633 struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
634 {
635  {
636   GIMPLE_PASS,
637   "recip",                              /* name */
638   gate_cse_reciprocals,                 /* gate */
639   execute_cse_reciprocals,              /* execute */
640   NULL,                                 /* sub */
641   NULL,                                 /* next */
642   0,                                    /* static_pass_number */
643   TV_NONE,                              /* tv_id */
644   PROP_ssa,                             /* properties_required */
645   0,                                    /* properties_provided */
646   0,                                    /* properties_destroyed */
647   0,                                    /* todo_flags_start */
648   TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
649     | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
650  }
651 };
652
653 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
654    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
655    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
656    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
657    statements in the vector.  */
658
659 static bool
660 maybe_record_sincos (VEC(gimple, heap) **stmts,
661                      basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
662 {
663   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
664   if (*top_bb
665       && (*top_bb == use_bb
666           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
667     VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
668   else if (!*top_bb
669            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
670     {
671       VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
672       *top_bb = use_bb;
673     }
674   else
675     return false;
676
677   return true;
678 }
679
680 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
681    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
682    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
683    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
684    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
685    result of the cexpi call we insert before the use statement that
686    dominates all other candidates.  */
687
688 static bool
689 execute_cse_sincos_1 (tree name)
690 {
691   gimple_stmt_iterator gsi;
692   imm_use_iterator use_iter;
693   tree fndecl, res, type;
694   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
695   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
696   VEC(gimple, heap) *stmts = NULL;
697   basic_block top_bb = NULL;
698   int i;
699   bool cfg_changed = false;
700
701   type = TREE_TYPE (name);
702   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
703     {
704       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
705           || !gimple_call_lhs (use_stmt)
706           || !(fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt))
707           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_NORMAL)
708         continue;
709
710       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
711         {
712         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
713           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
714           break;
715
716         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
717           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
718           break;
719
720         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
721           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
722           break;
723
724         default:;
725         }
726     }
727
728   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
729     {
730       VEC_free(gimple, heap, stmts);
731       return false;
732     }
733
734   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
735      the name def statement.  */
736   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
737   if (!fndecl)
738     return false;
739   res = create_tmp_reg (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), "sincostmp");
740   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
741   res = make_ssa_name (res, stmt);
742   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
743
744   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
745   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
746       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
747       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
748     {
749       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
750       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
751     }
752   else
753     {
754       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
755       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
756     }
757   update_stmt (stmt);
758   sincos_stats.inserted++;
759
760   /* And adjust the recorded old call sites.  */
761   for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
762     {
763       tree rhs = NULL;
764       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
765
766       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
767         {
768         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
769           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
770           break;
771
772         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
773           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
774           break;
775
776         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
777           rhs = res;
778           break;
779
780         default:;
781           gcc_unreachable ();
782         }
783
784         /* Replace call with a copy.  */
785         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
786
787         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
788         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
789         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
790           cfg_changed = true;
791     }
792
793   VEC_free(gimple, heap, stmts);
794
795   return cfg_changed;
796 }
797
798 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
799    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
800    combines the "window method" with look-up tables.  For an
801    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
802    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
803    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
804    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
805    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
806
807 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
808    multiplications to inline before calling the system library's pow
809    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
810    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
811
812 #ifndef POWI_MAX_MULTS
813 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
814 #endif
815
816 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
817    exponents less than this value are simply looked up in the
818    powi_table below.  This threshold is also used to size the
819    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
820 #define POWI_TABLE_SIZE 256
821
822 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
823    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
824    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
825 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
826
827 /* The following table is an efficient representation of an
828    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
829    value, j, in the table states than an optimal evaluation
830    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
831    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
832    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
833
834 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
835   {
836       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
837       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
838       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
839      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
840      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
841      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
842      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
843      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
844      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
845      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
846      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
847      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
848      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
849      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
850      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
851      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
852      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
853      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
854      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
855      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
856      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
857      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
858      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
859      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
860      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
861     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
862     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
863     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
864     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
865     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
866     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
867     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
868   };
869
870
871 /* Return the number of multiplications required to calculate
872    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
873    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
874    which exponents have already been calculated.  */
875
876 static int
877 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
878 {
879   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
880      doesn't require any additional multiplications.  */
881   if (cache[n])
882     return 0;
883
884   cache[n] = true;
885   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
886          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
887 }
888
889 /* Return the number of multiplications required to calculate
890    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
891    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
892
893 static int
894 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
895 {
896   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
897   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
898   unsigned HOST_WIDE_INT val;
899   int result;
900
901   if (n == 0)
902     return 0;
903
904   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
905   val = (n < 0) ? -n : n;
906
907   /* Initialize the exponent cache.  */
908   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
909   cache[1] = true;
910
911   result = 0;
912
913   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
914     {
915       if (val & 1)
916         {
917           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
918           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
919                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
920           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
921         }
922       else
923         {
924           val >>= 1;
925           result++;
926         }
927     }
928
929   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
930 }
931
932 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
933    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
934    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
935
936 static tree
937 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
938                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
939 {
940   tree op0, op1, ssa_target;
941   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
942   gimple mult_stmt;
943
944   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
945     return cache[n];
946
947   ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
948
949   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
950     {
951       cache[n] = ssa_target;
952       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
953       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
954     }
955   else if (n & 1)
956     {
957       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
958       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
959       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
960     }
961   else
962     {
963       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
964       op1 = op0;
965     }
966
967   mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
968   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
969   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
970
971   return ssa_target;
972 }
973
974 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
975    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
976
977 static tree
978 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
979                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
980 {
981   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
982   gimple div_stmt;
983
984   if (n == 0)
985     return build_real (type, dconst1);
986
987   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
988   cache[1] = arg0;
989
990   target = create_tmp_reg (type, "powmult");
991   add_referenced_var (target);
992
993   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
994
995   if (n >= 0)
996     return result;
997
998   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
999   target = make_ssa_name (target, NULL);
1000   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
1001                                            build_real (type, dconst1),
1002                                            result);
1003   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1004   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1005
1006   return target;
1007 }
1008
1009 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1010    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1011    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1012    number of multiplications, and return an expession holding the
1013    result.  */
1014
1015 static tree
1016 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1017                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1018 {
1019   /* Avoid largest negative number.  */
1020   if (n != -n
1021       && ((n >= -1 && n <= 2)
1022           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1023               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1024     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1025
1026   return NULL_TREE;
1027 }
1028
1029 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1030    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
1031    variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
1032    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1033    SSA name.  */
1034
1035 static tree
1036 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1037                        tree *var, tree fn, tree arg)
1038 {
1039   gimple call_stmt;
1040   tree ssa_target;
1041
1042   if (!*var)
1043     {
1044       *var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (arg), "powroot");
1045       add_referenced_var (*var);
1046     }
1047
1048   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1049   ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
1050   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1051   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1052   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1053
1054   return ssa_target;
1055 }
1056
1057 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1058    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1059    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1060    return the fresh SSA name.*/
1061
1062 static tree
1063 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1064                         tree target, enum tree_code code, tree arg0, tree arg1)
1065 {
1066   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1067   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
1068   gimple_set_location (stmt, loc);
1069   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1070   return result;
1071 }
1072
1073 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1074    ARG, assigning the result to a new SSA name for variable TARGET.  
1075    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1076    the fresh SSA name.  */
1077
1078 static inline tree
1079 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1080                       tree target, enum tree_code code, tree arg0)
1081 {
1082   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1083   gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1084   gimple_set_location (stmt, loc);
1085   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1086   return result;
1087 }
1088
1089 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1090    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1091    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1092    expession holding the result.  */
1093
1094 static tree
1095 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1096                            tree arg0, tree arg1)
1097 {
1098   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1099   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1100   HOST_WIDE_INT n;
1101   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1102   tree target = NULL_TREE;
1103   enum machine_mode mode;
1104   bool hw_sqrt_exists;
1105
1106   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1107      to be done.  */
1108   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1109     return NULL_TREE;
1110
1111   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1112      multiplication sequence when profitable.  */
1113   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1114   n = real_to_integer (&c);
1115   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1116
1117   if (real_identical (&c, &cint)
1118       && ((n >= -1 && n <= 2)
1119           || (flag_unsafe_math_optimizations
1120               && optimize_insn_for_speed_p ()
1121               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1122     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1123
1124   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1125   type = TREE_TYPE (arg0);
1126   mode = TYPE_MODE (type);
1127   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1128
1129   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1130      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1131      sqrt(-0) = -0.  */
1132   if (sqrtfn
1133       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1134       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1135     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1136
1137   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1138      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1139      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1140      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1141   dconst1_4 = dconst1;
1142   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1143   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1144
1145   if (flag_unsafe_math_optimizations
1146       && sqrtfn
1147       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1148       && hw_sqrt_exists)
1149     {
1150       /* sqrt(x)  */
1151       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1152
1153       /* sqrt(sqrt(x))  */
1154       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1155     }
1156       
1157   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1158      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1159      a hardware sqrt insn.  */
1160   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1161   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1162
1163   if (flag_unsafe_math_optimizations
1164       && sqrtfn
1165       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1166       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1167       && hw_sqrt_exists)
1168     {
1169       /* sqrt(x)  */
1170       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1171
1172       /* sqrt(sqrt(x))  */
1173       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1174
1175       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1176       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1177                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1178     }
1179
1180   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1181      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1182      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1183      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1184      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1185      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1186   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1187   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1188
1189   if (flag_unsafe_math_optimizations
1190       && cbrtfn
1191       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1192       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1193     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1194   
1195   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1196      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1197   dconst1_6 = dconst1_3;
1198   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1199
1200   if (flag_unsafe_math_optimizations
1201       && sqrtfn
1202       && cbrtfn
1203       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1204       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1205       && hw_sqrt_exists
1206       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1207     {
1208       /* sqrt(x)  */
1209       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1210
1211       /* cbrt(sqrt(x))  */
1212       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1213     }
1214
1215   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
1216
1217        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1218        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1219
1220      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1221   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1222   n = real_to_integer (&c2);
1223   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1224
1225   if (flag_unsafe_math_optimizations
1226       && sqrtfn
1227       && real_identical (&c2, &cint))
1228     {
1229       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1230
1231       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1232          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1233          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1234       if (abs (n) != 1)
1235         {
1236           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, abs(n/2));
1237           if (!powi_x_ndiv2)
1238             return NULL_TREE;
1239         }
1240
1241       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1242          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1243       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1244
1245       if (abs (n) == 1)
1246         result = sqrt_arg0;
1247       else
1248         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1249                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1250
1251       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1252       if (n < 0)
1253         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1254                                          build_real (type, dconst1), result);
1255       return result;
1256     }
1257
1258   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1259
1260      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1261      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1262
1263      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1264      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1265      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1266      math and positive x or finite math.  */
1267   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1268   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1269   real_round (&c2, mode, &c2);
1270   n = real_to_integer (&c2);
1271   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1272   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1273   real_convert (&c2, mode, &c2);
1274
1275   if (flag_unsafe_math_optimizations
1276       && cbrtfn
1277       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1278       && real_identical (&c2, &c)
1279       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1280       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1281     {
1282       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1283
1284       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1285          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1286          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1287       if (abs (n) >= 3)
1288         {
1289           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1290                                                      abs (n / 3));
1291           if (!powi_x_ndiv3)
1292             return NULL_TREE;
1293         }
1294
1295       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1296          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1297          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1298       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1299
1300       if (abs (n) % 3 == 1)
1301         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1302       else
1303         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1304                                               cbrt_x, cbrt_x);
1305
1306       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1307       if (abs (n) < 3)
1308         result = powi_cbrt_x;
1309       else
1310         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1311                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1312
1313       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1314       if (n < 0)
1315         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1316                                          build_real (type, dconst1), result);
1317
1318       return result;
1319     }
1320
1321   /* No optimizations succeeded.  */
1322   return NULL_TREE;
1323 }
1324
1325 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1326    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1327    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1328    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1329
1330 static tree
1331 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1332 {
1333   tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1334   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1335   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1336   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1337
1338   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1339       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1340       || !sqrtfn
1341       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1342     return NULL_TREE;
1343
1344   target = create_tmp_reg (type, "cabs");
1345   add_referenced_var (target);
1346
1347   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
1348                                     REALPART_EXPR, arg);
1349   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1350                                     real_part, real_part);
1351   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
1352                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1353   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1354                                     imag_part, imag_part);
1355   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1356   result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
1357
1358   return result;
1359 }
1360
1361 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1362    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1363    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1364
1365 static unsigned int
1366 execute_cse_sincos (void)
1367 {
1368   basic_block bb;
1369   bool cfg_changed = false;
1370
1371   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1372   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1373
1374   FOR_EACH_BB (bb)
1375     {
1376       gimple_stmt_iterator gsi;
1377
1378       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1379         {
1380           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1381           tree fndecl;
1382
1383           if (is_gimple_call (stmt)
1384               && gimple_call_lhs (stmt)
1385               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1386               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1387             {
1388               tree arg, arg0, arg1, result;
1389               HOST_WIDE_INT n;
1390               location_t loc;
1391
1392               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1393                 {
1394                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1395                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1396                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1397                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1398                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1399                     break;
1400
1401                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1402                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1403                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1404                   break;
1405
1406                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1407                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1408                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1409
1410                   loc = gimple_location (stmt);
1411                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1412
1413                   if (result)
1414                     {
1415                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1416                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1417                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1418                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1419                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1420                     }
1421                   break;
1422
1423                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1424                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1425                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1426                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1427                     break;
1428
1429                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1430                   loc = gimple_location (stmt);
1431                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1432
1433                   if (result)
1434                     {
1435                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1436                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1437                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1438                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1439                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1440                     }
1441                   break;
1442
1443                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1444                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1445                   loc = gimple_location (stmt);
1446                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1447
1448                   if (result)
1449                     {
1450                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1451                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1452                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1453                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1454                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1455                     }
1456                   break;
1457
1458                 default:;
1459                 }
1460             }
1461         }
1462     }
1463
1464   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1465                             sincos_stats.inserted);
1466
1467   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1468   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1469 }
1470
1471 static bool
1472 gate_cse_sincos (void)
1473 {
1474   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1475      piggybacks on this pass.  */
1476   return optimize;
1477 }
1478
1479 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1480 {
1481  {
1482   GIMPLE_PASS,
1483   "sincos",                             /* name */
1484   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1485   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1486   NULL,                                 /* sub */
1487   NULL,                                 /* next */
1488   0,                                    /* static_pass_number */
1489   TV_NONE,                              /* tv_id */
1490   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1491   0,                                    /* properties_provided */
1492   0,                                    /* properties_destroyed */
1493   0,                                    /* todo_flags_start */
1494   TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1495     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1496  }
1497 };
1498
1499 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1500    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1501    consisting of byte size markers:
1502
1503    0    - byte has the value 0
1504    1..size - byte contains the content of the byte
1505    number indexed with that value minus one  */
1506
1507 struct symbolic_number {
1508   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1509   int size;
1510 };
1511
1512 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1513    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1514    on a symbolic number.  */
1515
1516 static inline bool
1517 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1518                  struct symbolic_number *n,
1519                  int count)
1520 {
1521   if (count % 8 != 0)
1522     return false;
1523
1524   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1525      into the significant bits.  */
1526   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1527     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1528
1529   switch (code)
1530     {
1531     case LSHIFT_EXPR:
1532       n->n <<= count;
1533       break;
1534     case RSHIFT_EXPR:
1535       n->n >>= count;
1536       break;
1537     case LROTATE_EXPR:
1538       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1539       break;
1540     case RROTATE_EXPR:
1541       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1542       break;
1543     default:
1544       return false;
1545     }
1546   return true;
1547 }
1548
1549 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1550    statement STMT.  */
1551
1552 static inline bool
1553 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1554 {
1555   tree lhs_type;
1556
1557   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1558
1559   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1560     return false;
1561
1562   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1563     return false;
1564
1565   return true;
1566 }
1567
1568 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1569    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1570    operation could successfully be executed the function returns the
1571    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1572
1573 static tree
1574 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1575 {
1576   enum tree_code code;
1577   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1578   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1579   tree source_expr1;
1580   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1581
1582   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1583     return NULL_TREE;
1584
1585   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1586
1587   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1588     return NULL_TREE;
1589
1590   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1591   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1592   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1593
1594   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1595     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1596
1597   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1598      operand.  */
1599
1600   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1601       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1602           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1603     {
1604       if (code != BIT_AND_EXPR
1605           && code != LSHIFT_EXPR
1606           && code != RSHIFT_EXPR
1607           && code != LROTATE_EXPR
1608           && code != RROTATE_EXPR
1609           && code != NOP_EXPR
1610           && code != CONVERT_EXPR)
1611         return NULL_TREE;
1612
1613       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1614
1615       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1616          to initialize the symbolic number.  */
1617       if (!source_expr1)
1618         {
1619           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1620              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1621              order byte is set to n->size and the lowest order
1622              byte to 1.  */
1623           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1624           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1625             return NULL_TREE;
1626           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1627           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1628                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1629
1630           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1631             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1632                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1633
1634           source_expr1 = rhs1;
1635         }
1636
1637       switch (code)
1638         {
1639         case BIT_AND_EXPR:
1640           {
1641             int i;
1642             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1643             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1644
1645             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1646             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1647               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1648                 return NULL_TREE;
1649
1650             n->n &= val;
1651           }
1652           break;
1653         case LSHIFT_EXPR:
1654         case RSHIFT_EXPR:
1655         case LROTATE_EXPR:
1656         case RROTATE_EXPR:
1657           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1658             return NULL_TREE;
1659           break;
1660         CASE_CONVERT:
1661           {
1662             int type_size;
1663
1664             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1665             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1666               return NULL_TREE;
1667
1668             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1669               {
1670                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1671                    belonging to the target type.  */
1672                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1673               }
1674             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1675           }
1676           break;
1677         default:
1678           return NULL_TREE;
1679         };
1680       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1681     }
1682
1683   /* Handle binary rhs.  */
1684
1685   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1686     {
1687       struct symbolic_number n1, n2;
1688       tree source_expr2;
1689
1690       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1691         return NULL_TREE;
1692
1693       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1694         return NULL_TREE;
1695
1696       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1697
1698       switch (code)
1699         {
1700         case BIT_IOR_EXPR:
1701           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1702
1703           if (!source_expr1)
1704             return NULL_TREE;
1705
1706           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1707
1708           if (source_expr1 != source_expr2
1709               || n1.size != n2.size)
1710             return NULL_TREE;
1711
1712           n->size = n1.size;
1713           n->n = n1.n | n2.n;
1714
1715           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1716             return NULL_TREE;
1717
1718           break;
1719         default:
1720           return NULL_TREE;
1721         }
1722       return source_expr1;
1723     }
1724   return NULL_TREE;
1725 }
1726
1727 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1728    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1729    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1730
1731 static tree
1732 find_bswap (gimple stmt)
1733 {
1734 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1735    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1736    to the size of the symbolic number before using it.  */
1737   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1738     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1739     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1740
1741   struct symbolic_number n;
1742   tree source_expr;
1743
1744   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1745      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1746      increase that number by one here in order to also cover signed ->
1747      unsigned conversions of the src operand as can be seen in
1748      libgcc.  */
1749   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n,
1750                                TREE_INT_CST_LOW (
1751                                  TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt))) + 1);
1752
1753   if (!source_expr)
1754     return NULL_TREE;
1755
1756   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1757   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1758     {
1759       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1760         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1761
1762       n.n &= mask;
1763       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1764     }
1765
1766   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1767      with the largest digit in the highest order byte.  */
1768   if (cmp != n.n)
1769     return NULL_TREE;
1770
1771   return source_expr;
1772 }
1773
1774 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1775    builtin invokation.  */
1776
1777 static unsigned int
1778 execute_optimize_bswap (void)
1779 {
1780   basic_block bb;
1781   bool bswap32_p, bswap64_p;
1782   bool changed = false;
1783   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1784
1785   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1786     return 0;
1787
1788   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1789     return 0;
1790
1791   bswap32_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32]
1792                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1793   bswap64_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64]
1794                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1795                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1796
1797   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1798     return 0;
1799
1800   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1801      assumes that the return and argument type are the same.  */
1802   if (bswap32_p)
1803     {
1804       tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
1805       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1806     }
1807
1808   if (bswap64_p)
1809     {
1810       tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
1811       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1812     }
1813
1814   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1815
1816   FOR_EACH_BB (bb)
1817     {
1818       gimple_stmt_iterator gsi;
1819
1820       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1821         {
1822           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1823           tree bswap_src, bswap_type;
1824           tree bswap_tmp;
1825           tree fndecl = NULL_TREE;
1826           int type_size;
1827           gimple call;
1828
1829           if (!is_gimple_assign (stmt)
1830               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1831             continue;
1832
1833           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1834
1835           switch (type_size)
1836             {
1837             case 32:
1838               if (bswap32_p)
1839                 {
1840                   fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
1841                   bswap_type = bswap32_type;
1842                 }
1843               break;
1844             case 64:
1845               if (bswap64_p)
1846                 {
1847                   fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
1848                   bswap_type = bswap64_type;
1849                 }
1850               break;
1851             default:
1852               continue;
1853             }
1854
1855           if (!fndecl)
1856             continue;
1857
1858           bswap_src = find_bswap (stmt);
1859
1860           if (!bswap_src)
1861             continue;
1862
1863           changed = true;
1864           if (type_size == 32)
1865             bswap_stats.found_32bit++;
1866           else
1867             bswap_stats.found_64bit++;
1868
1869           bswap_tmp = bswap_src;
1870
1871           /* Convert the src expression if necessary.  */
1872           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1873             {
1874               gimple convert_stmt;
1875
1876               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1877               add_referenced_var (bswap_tmp);
1878               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1879
1880               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1881                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1882               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1883             }
1884
1885           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1886
1887           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1888
1889           /* Convert the result if necessary.  */
1890           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1891             {
1892               gimple convert_stmt;
1893
1894               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1895               add_referenced_var (bswap_tmp);
1896               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1897               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1898                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1899               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1900             }
1901
1902           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1903
1904           if (dump_file)
1905             {
1906               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1907                        (int)type_size);
1908               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1909             }
1910
1911           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1912           gsi_remove (&gsi, true);
1913         }
1914     }
1915
1916   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1917                             bswap_stats.found_32bit);
1918   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1919                             bswap_stats.found_64bit);
1920
1921   return (changed ? TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1922           | TODO_verify_stmts : 0);
1923 }
1924
1925 static bool
1926 gate_optimize_bswap (void)
1927 {
1928   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1929 }
1930
1931 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1932 {
1933  {
1934   GIMPLE_PASS,
1935   "bswap",                              /* name */
1936   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1937   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1938   NULL,                                 /* sub */
1939   NULL,                                 /* next */
1940   0,                                    /* static_pass_number */
1941   TV_NONE,                              /* tv_id */
1942   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1943   0,                                    /* properties_provided */
1944   0,                                    /* properties_destroyed */
1945   0,                                    /* todo_flags_start */
1946   0                                     /* todo_flags_finish */
1947  }
1948 };
1949
1950 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication.
1951    There are two cases:
1952
1953      - RHS makes some value twice as wide.  Store that value in *NEW_RHS_OUT
1954        if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1955
1956      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1957        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1958
1959 static bool
1960 is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
1961 {
1962   gimple stmt;
1963   tree type, type1, rhs1;
1964   enum tree_code rhs_code;
1965
1966   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
1967     {
1968       type = TREE_TYPE (rhs);
1969       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
1970       if (!is_gimple_assign (stmt))
1971         return false;
1972
1973       rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1974       if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
1975           ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
1976           : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
1977         return false;
1978
1979       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1980       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
1981       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
1982           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 != TYPE_PRECISION (type))
1983         return false;
1984
1985       *new_rhs_out = rhs1;
1986       *type_out = type1;
1987       return true;
1988     }
1989
1990   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
1991     {
1992       *new_rhs_out = rhs;
1993       *type_out = NULL;
1994       return true;
1995     }
1996
1997   return false;
1998 }
1999
2000 /* Return true if STMT performs a widening multiplication.  If so,
2001    store the unwidened types of the operands in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT
2002    respectively.  Also fill *RHS1_OUT and *RHS2_OUT such that converting
2003    those operands to types *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT would give the
2004    operands of the multiplication.  */
2005
2006 static bool
2007 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2008                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2009                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2010 {
2011   tree type;
2012
2013   type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2014   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2015       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2016     return false;
2017
2018   if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out, rhs1_out))
2019     return false;
2020
2021   if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out, rhs2_out))
2022     return false;
2023
2024   if (*type1_out == NULL)
2025     {
2026       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2027         return false;
2028       *type1_out = *type2_out;
2029     }
2030
2031   if (*type2_out == NULL)
2032     {
2033       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2034         return false;
2035       *type2_out = *type1_out;
2036     }
2037
2038   return true;
2039 }
2040
2041 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2042    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2043    value is true iff we converted the statement.  */
2044
2045 static bool
2046 convert_mult_to_widen (gimple stmt)
2047 {
2048   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
2049   enum insn_code handler;
2050
2051   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2052   type = TREE_TYPE (lhs);
2053   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2054     return false;
2055
2056   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2057     return false;
2058
2059   if (TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2))
2060     handler = optab_handler (umul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2061   else if (!TYPE_UNSIGNED (type1) && !TYPE_UNSIGNED (type2))
2062     handler = optab_handler (smul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2063   else
2064     handler = optab_handler (usmul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2065
2066   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2067     return false;
2068
2069   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, fold_convert (type1, rhs1));
2070   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, fold_convert (type2, rhs2));
2071   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2072   update_stmt (stmt);
2073   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2074   return true;
2075 }
2076
2077 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2078    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2079    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2080    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2081    is true iff we converted the statement.  */
2082
2083 static bool
2084 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2085                             enum tree_code code)
2086 {
2087   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2088   tree type, type1, type2;
2089   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2090   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2091   optab this_optab;
2092   enum tree_code wmult_code;
2093
2094   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2095   type = TREE_TYPE (lhs);
2096   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2097       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2098     return false;
2099
2100   if (code == MINUS_EXPR)
2101     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2102   else
2103     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2104
2105   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2106   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2107
2108   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2109     {
2110       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2111       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2112         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2113     }
2114   else
2115     return false;
2116
2117   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2118     {
2119       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2120       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2121         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2122     }
2123   else
2124     return false;
2125
2126   if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == MULT_EXPR)
2127     {
2128       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2129                                &type2, &mult_rhs2))
2130         return false;
2131       add_rhs = rhs2;
2132     }
2133   else if (rhs2_code == MULT_EXPR)
2134     {
2135       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2136                                &type2, &mult_rhs2))
2137         return false;
2138       add_rhs = rhs1;
2139     }
2140   else if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2141     {
2142       mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2143       mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs1_stmt);
2144       type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
2145       type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
2146       add_rhs = rhs2;
2147     }
2148   else if (rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2149     {
2150       mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2151       mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs2_stmt);
2152       type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
2153       type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
2154       add_rhs = rhs1;
2155     }
2156   else
2157     return false;
2158
2159   if (TYPE_UNSIGNED (type1) != TYPE_UNSIGNED (type2))
2160     return false;
2161
2162   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2163      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2164      this transformation is likely to pessimize code.  */
2165   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, type1, optab_default);
2166   if (optab_handler (this_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2167     return false;
2168
2169   /* ??? May need some type verification here?  */
2170
2171   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code,
2172                                     fold_convert (type1, mult_rhs1),
2173                                     fold_convert (type2, mult_rhs2),
2174                                     add_rhs);
2175   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2176   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2177   return true;
2178 }
2179
2180 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2181    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2182    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2183
2184 static bool
2185 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2186 {
2187   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2188   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2189   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2190   use_operand_p use_p;
2191   imm_use_iterator imm_iter;
2192
2193   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2194       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2195     return false;
2196
2197   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2198   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2199       && (TYPE_PRECISION (type)
2200           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2201     return false;
2202
2203   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2204      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2205   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2206     return false;
2207
2208   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2209      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2210      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2211      as an addition.  */
2212   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2213     {
2214       enum tree_code use_code;
2215       tree result = mul_result;
2216       bool negate_p = false;
2217
2218       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2219
2220       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2221         continue;
2222
2223       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2224          we would want to support sinking the multiplication in
2225          m = a*b;
2226          if ()
2227            ma = m + c;
2228          else
2229            d = m;
2230          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2231          else block.  */
2232       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2233         return false;
2234
2235       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2236         return false;
2237
2238       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2239
2240       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2241       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2242         {
2243           ssa_op_iter iter;
2244           use_operand_p usep;
2245
2246           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2247
2248           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2249              single transformation.  */
2250           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2251                                &use_p, &neguse_stmt))
2252             return false;
2253
2254           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2255           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2256             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
2257               return false;
2258
2259           /* Re-validate.  */
2260           use_stmt = neguse_stmt;
2261           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2262             return false;
2263           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2264             return false;
2265
2266           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2267           negate_p = true;
2268         }
2269
2270       switch (use_code)
2271         {
2272         case MINUS_EXPR:
2273           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2274             negate_p = !negate_p;
2275           break;
2276         case PLUS_EXPR:
2277           break;
2278         default:
2279           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2280           return false;
2281         }
2282
2283       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2284       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2285         return false;
2286
2287       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2288          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2289          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2290          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2291          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2292          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2293          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2294          independant and could be run in parallel.  */
2295     }
2296
2297   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2298     {
2299       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2300       enum tree_code use_code;
2301       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2302       bool negate_p = false;
2303
2304       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2305         continue;
2306
2307       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2308       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2309         {
2310           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2311           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2312           gsi_remove (&gsi, true);
2313           release_defs (use_stmt);
2314
2315           use_stmt = neguse_stmt;
2316           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2317           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2318           negate_p = true;
2319         }
2320
2321       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2322         {
2323           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2324           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2325           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2326             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2327                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2328                                                       type, addop),
2329                                               true, NULL_TREE, true,
2330                                               GSI_SAME_STMT);
2331         }
2332       else
2333         {
2334           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2335           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2336           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2337             negate_p = !negate_p;
2338         }
2339
2340       if (negate_p)
2341         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2342                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2343                                                    type, mulop1),
2344                                            true, NULL_TREE, true,
2345                                            GSI_SAME_STMT);
2346
2347       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2348                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2349                                                 mulop1, op2,
2350                                                 addop);
2351       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2352       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2353     }
2354
2355   return true;
2356 }
2357
2358 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2359    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2360    where appropriate.  */
2361
2362 static unsigned int
2363 execute_optimize_widening_mul (void)
2364 {
2365   basic_block bb;
2366   bool cfg_changed = false;
2367
2368   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2369
2370   FOR_EACH_BB (bb)
2371     {
2372       gimple_stmt_iterator gsi;
2373
2374       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2375         {
2376           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2377           enum tree_code code;
2378
2379           if (is_gimple_assign (stmt))
2380             {
2381               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2382               switch (code)
2383                 {
2384                 case MULT_EXPR:
2385                   if (!convert_mult_to_widen (stmt)
2386                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2387                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2388                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2389                     {
2390                       gsi_remove (&gsi, true);
2391                       release_defs (stmt);
2392                       continue;
2393                     }
2394                   break;
2395
2396                 case PLUS_EXPR:
2397                 case MINUS_EXPR:
2398                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2399                   break;
2400
2401                 default:;
2402                 }
2403             }
2404           else if (is_gimple_call (stmt)
2405                    && gimple_call_lhs (stmt))
2406             {
2407               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2408               if (fndecl
2409                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2410                 {
2411                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2412                     {
2413                       case BUILT_IN_POWF:
2414                       case BUILT_IN_POW:
2415                       case BUILT_IN_POWL:
2416                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2417                             && REAL_VALUES_EQUAL
2418                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2419                                   dconst2)
2420                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2421                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2422                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2423                           {
2424                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2425                             gsi_remove (&gsi, true);
2426                             release_defs (stmt);
2427                             if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2428                               cfg_changed = true;
2429                             continue;
2430                           }
2431                           break;
2432
2433                       default:;
2434                     }
2435                 }
2436             }
2437           gsi_next (&gsi);
2438         }
2439     }
2440
2441   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2442                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2443   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2444                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2445   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2446                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2447
2448   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2449 }
2450
2451 static bool
2452 gate_optimize_widening_mul (void)
2453 {
2454   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2455 }
2456
2457 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2458 {
2459  {
2460   GIMPLE_PASS,
2461   "widening_mul",                       /* name */
2462   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2463   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2464   NULL,                                 /* sub */
2465   NULL,                                 /* next */
2466   0,                                    /* static_pass_number */
2467   TV_NONE,                              /* tv_id */
2468   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2469   0,                                    /* properties_provided */
2470   0,                                    /* properties_destroyed */
2471   0,                                    /* todo_flags_start */
2472   TODO_verify_ssa
2473   | TODO_verify_stmts
2474   | TODO_dump_func
2475   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2476  }
2477 };