OSDN Git Service

2011-05-30 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_var (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_var (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 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1074    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1075    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1076    expession holding the result.  */
1077
1078 static tree
1079 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1080                            tree arg0, tree arg1)
1081 {
1082   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1083   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1084   HOST_WIDE_INT n;
1085   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1086   tree target = NULL_TREE;
1087   enum machine_mode mode;
1088   bool hw_sqrt_exists;
1089
1090   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1091      to be done.  */
1092   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1093     return NULL_TREE;
1094
1095   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1096      multiplication sequence when profitable.  */
1097   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1098   n = real_to_integer (&c);
1099   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1100
1101   if (real_identical (&c, &cint)
1102       && ((n >= -1 && n <= 2)
1103           || (flag_unsafe_math_optimizations
1104               && optimize_insn_for_speed_p ()
1105               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1106     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1107
1108   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1109   type = TREE_TYPE (arg0);
1110   mode = TYPE_MODE (type);
1111   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1112
1113   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1114      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1115      sqrt(-0) = -0.  */
1116   if (sqrtfn
1117       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1118       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1119     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1120
1121   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1122      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1123      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1124      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1125   dconst1_4 = dconst1;
1126   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1127   hw_sqrt_exists = optab_handler(sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1128
1129   if (flag_unsafe_math_optimizations
1130       && sqrtfn
1131       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1132       && hw_sqrt_exists)
1133     {
1134       /* sqrt(x)  */
1135       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1136
1137       /* sqrt(sqrt(x))  */
1138       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1139     }
1140       
1141   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1142      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1143      a hardware sqrt insn.  */
1144   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1145   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1146
1147   if (flag_unsafe_math_optimizations
1148       && sqrtfn
1149       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1150       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1151       && hw_sqrt_exists)
1152     {
1153       /* sqrt(x)  */
1154       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1155
1156       /* sqrt(sqrt(x))  */
1157       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1158
1159       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1160       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1161                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1162     }
1163
1164   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1165      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1166      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1167      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1168      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1169      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1170   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1171   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1172
1173   if (flag_unsafe_math_optimizations
1174       && cbrtfn
1175       /* FIXME: The following line was originally
1176          && (tree_expr_nonnegative_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode)),
1177          but since arg0 is a gimple value, the first predicate
1178          will always return false.  It needs to be replaced with a
1179          call to a similar gimple_val_nonnegative_p function to be
1180          added in gimple-fold.c.  */
1181       && !HONOR_NANS (mode)
1182       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1183     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1184   
1185   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1186      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1187   dconst1_6 = dconst1_3;
1188   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1189
1190   if (flag_unsafe_math_optimizations
1191       && sqrtfn
1192       && cbrtfn
1193       /* FIXME: The following line was originally
1194          && (tree_expr_nonnegative_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode)),
1195          but since arg0 is a gimple value, the first predicate
1196          will always return false.  It needs to be replaced with a
1197          call to a similar gimple_val_nonnegative_p function to be
1198          added in gimple-fold.c.  */
1199       && !HONOR_NANS (mode)
1200       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1201       && hw_sqrt_exists
1202       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1203     {
1204       /* sqrt(x)  */
1205       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1206
1207       /* cbrt(sqrt(x))  */
1208       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1209     }
1210
1211   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
1212
1213        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1214        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1215
1216      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1217   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1218   n = real_to_integer (&c2);
1219   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1220
1221   if (flag_unsafe_math_optimizations
1222       && sqrtfn
1223       && real_identical (&c2, &cint))
1224     {
1225       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1226
1227       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1228          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1229          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1230       if (abs (n) != 1)
1231         {
1232           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, abs(n/2));
1233           if (!powi_x_ndiv2)
1234             return NULL_TREE;
1235         }
1236
1237       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1238          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1239       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1240
1241       if (abs (n) == 1)
1242         result = sqrt_arg0;
1243       else
1244         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1245                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1246
1247       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1248       if (n < 0)
1249         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1250                                          build_real (type, dconst1), result);
1251       return result;
1252     }
1253
1254   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1255
1256      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1257      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1258
1259      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1260      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1261      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1262      math and positive x or finite math.  */
1263   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1264   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1265   real_round (&c2, mode, &c2);
1266   n = real_to_integer (&c2);
1267   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1268   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1269   real_convert (&c2, mode, &c2);
1270
1271   if (flag_unsafe_math_optimizations
1272       && cbrtfn
1273       /* FIXME: The following line was originally
1274          && (tree_expr_nonnegative_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode)),
1275          but since arg0 is a gimple value, the first predicate
1276          will always return false.  It needs to be replaced with a
1277          call to a similar gimple_val_nonnegative_p function to be
1278          added in gimple-fold.c.  */
1279       && !HONOR_NANS (mode)
1280       && real_identical (&c2, &c)
1281       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1282       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1283     {
1284       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1285
1286       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1287          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1288          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1289       if (abs (n) >= 3)
1290         {
1291           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1292                                                      abs (n / 3));
1293           if (!powi_x_ndiv3)
1294             return NULL_TREE;
1295         }
1296
1297       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1298          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1299          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1300       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1301
1302       if (abs (n) % 3 == 1)
1303         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1304       else
1305         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1306                                               cbrt_x, cbrt_x);
1307
1308       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1309       if (abs (n) < 3)
1310         result = powi_cbrt_x;
1311       else
1312         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1313                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1314
1315       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1316       if (n < 0)
1317         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1318                                          build_real (type, dconst1), result);
1319
1320       return result;
1321     }
1322
1323   /* No optimizations succeeded.  */
1324   return NULL_TREE;
1325 }
1326
1327 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1328    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1329    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1330
1331 static unsigned int
1332 execute_cse_sincos (void)
1333 {
1334   basic_block bb;
1335   bool cfg_changed = false;
1336
1337   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1338   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1339
1340   FOR_EACH_BB (bb)
1341     {
1342       gimple_stmt_iterator gsi;
1343
1344       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1345         {
1346           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1347           tree fndecl;
1348
1349           if (is_gimple_call (stmt)
1350               && gimple_call_lhs (stmt)
1351               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1352               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1353             {
1354               tree arg, arg0, arg1, result;
1355               HOST_WIDE_INT n;
1356               location_t loc;
1357
1358               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1359                 {
1360                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1361                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1362                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1363                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1364                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1365                     break;
1366
1367                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1368                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1369                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1370                   break;
1371
1372                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1373                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1374                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1375
1376                   loc = gimple_location (stmt);
1377                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1378
1379                   if (result)
1380                     {
1381                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1382                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1383                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1384                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1385                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1386                     }
1387                   break;
1388
1389                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1390                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1391                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1392                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1393                     break;
1394
1395                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1396                   loc = gimple_location (stmt);
1397                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1398
1399                   if (result)
1400                     {
1401                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1402                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1403                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1404                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1405                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1406                     }
1407                   break;
1408
1409                 default:;
1410                 }
1411             }
1412         }
1413     }
1414
1415   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1416                             sincos_stats.inserted);
1417
1418   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1419   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1420 }
1421
1422 static bool
1423 gate_cse_sincos (void)
1424 {
1425   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1426      piggybacks on this pass.  */
1427   return optimize;
1428 }
1429
1430 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1431 {
1432  {
1433   GIMPLE_PASS,
1434   "sincos",                             /* name */
1435   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1436   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1437   NULL,                                 /* sub */
1438   NULL,                                 /* next */
1439   0,                                    /* static_pass_number */
1440   TV_NONE,                              /* tv_id */
1441   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1442   0,                                    /* properties_provided */
1443   0,                                    /* properties_destroyed */
1444   0,                                    /* todo_flags_start */
1445   TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1446     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1447  }
1448 };
1449
1450 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1451    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1452    consisting of byte size markers:
1453
1454    0    - byte has the value 0
1455    1..size - byte contains the content of the byte
1456    number indexed with that value minus one  */
1457
1458 struct symbolic_number {
1459   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1460   int size;
1461 };
1462
1463 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1464    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1465    on a symbolic number.  */
1466
1467 static inline bool
1468 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1469                  struct symbolic_number *n,
1470                  int count)
1471 {
1472   if (count % 8 != 0)
1473     return false;
1474
1475   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1476      into the significant bits.  */
1477   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1478     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1479
1480   switch (code)
1481     {
1482     case LSHIFT_EXPR:
1483       n->n <<= count;
1484       break;
1485     case RSHIFT_EXPR:
1486       n->n >>= count;
1487       break;
1488     case LROTATE_EXPR:
1489       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1490       break;
1491     case RROTATE_EXPR:
1492       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1493       break;
1494     default:
1495       return false;
1496     }
1497   return true;
1498 }
1499
1500 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1501    statement STMT.  */
1502
1503 static inline bool
1504 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1505 {
1506   tree lhs_type;
1507
1508   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1509
1510   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1511     return false;
1512
1513   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1514     return false;
1515
1516   return true;
1517 }
1518
1519 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1520    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1521    operation could successfully be executed the function returns the
1522    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1523
1524 static tree
1525 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1526 {
1527   enum tree_code code;
1528   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1529   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1530   tree source_expr1;
1531   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1532
1533   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1534     return NULL_TREE;
1535
1536   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1537
1538   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1539     return NULL_TREE;
1540
1541   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1542   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1543   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1544
1545   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1546     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1547
1548   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1549      operand.  */
1550
1551   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1552       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1553           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1554     {
1555       if (code != BIT_AND_EXPR
1556           && code != LSHIFT_EXPR
1557           && code != RSHIFT_EXPR
1558           && code != LROTATE_EXPR
1559           && code != RROTATE_EXPR
1560           && code != NOP_EXPR
1561           && code != CONVERT_EXPR)
1562         return NULL_TREE;
1563
1564       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1565
1566       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1567          to initialize the symbolic number.  */
1568       if (!source_expr1)
1569         {
1570           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1571              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1572              order byte is set to n->size and the lowest order
1573              byte to 1.  */
1574           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1575           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1576             return NULL_TREE;
1577           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1578           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1579                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1580
1581           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1582             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1583                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1584
1585           source_expr1 = rhs1;
1586         }
1587
1588       switch (code)
1589         {
1590         case BIT_AND_EXPR:
1591           {
1592             int i;
1593             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1594             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1595
1596             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1597             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1598               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1599                 return NULL_TREE;
1600
1601             n->n &= val;
1602           }
1603           break;
1604         case LSHIFT_EXPR:
1605         case RSHIFT_EXPR:
1606         case LROTATE_EXPR:
1607         case RROTATE_EXPR:
1608           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1609             return NULL_TREE;
1610           break;
1611         CASE_CONVERT:
1612           {
1613             int type_size;
1614
1615             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1616             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1617               return NULL_TREE;
1618
1619             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1620               {
1621                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1622                    belonging to the target type.  */
1623                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1624               }
1625             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1626           }
1627           break;
1628         default:
1629           return NULL_TREE;
1630         };
1631       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1632     }
1633
1634   /* Handle binary rhs.  */
1635
1636   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1637     {
1638       struct symbolic_number n1, n2;
1639       tree source_expr2;
1640
1641       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1642         return NULL_TREE;
1643
1644       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1645         return NULL_TREE;
1646
1647       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1648
1649       switch (code)
1650         {
1651         case BIT_IOR_EXPR:
1652           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1653
1654           if (!source_expr1)
1655             return NULL_TREE;
1656
1657           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1658
1659           if (source_expr1 != source_expr2
1660               || n1.size != n2.size)
1661             return NULL_TREE;
1662
1663           n->size = n1.size;
1664           n->n = n1.n | n2.n;
1665
1666           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1667             return NULL_TREE;
1668
1669           break;
1670         default:
1671           return NULL_TREE;
1672         }
1673       return source_expr1;
1674     }
1675   return NULL_TREE;
1676 }
1677
1678 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1679    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1680    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1681
1682 static tree
1683 find_bswap (gimple stmt)
1684 {
1685 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1686    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1687    to the size of the symbolic number before using it.  */
1688   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1689     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1690     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1691
1692   struct symbolic_number n;
1693   tree source_expr;
1694
1695   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1696      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1697      increase that number by one here in order to also cover signed ->
1698      unsigned conversions of the src operand as can be seen in
1699      libgcc.  */
1700   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n,
1701                                TREE_INT_CST_LOW (
1702                                  TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt))) + 1);
1703
1704   if (!source_expr)
1705     return NULL_TREE;
1706
1707   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1708   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1709     {
1710       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1711         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1712
1713       n.n &= mask;
1714       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1715     }
1716
1717   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1718      with the largest digit in the highest order byte.  */
1719   if (cmp != n.n)
1720     return NULL_TREE;
1721
1722   return source_expr;
1723 }
1724
1725 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1726    builtin invokation.  */
1727
1728 static unsigned int
1729 execute_optimize_bswap (void)
1730 {
1731   basic_block bb;
1732   bool bswap32_p, bswap64_p;
1733   bool changed = false;
1734   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1735
1736   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1737     return 0;
1738
1739   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1740     return 0;
1741
1742   bswap32_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32]
1743                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1744   bswap64_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64]
1745                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1746                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1747
1748   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1749     return 0;
1750
1751   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1752      assumes that the return and argument type are the same.  */
1753   if (bswap32_p)
1754     {
1755       tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
1756       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1757     }
1758
1759   if (bswap64_p)
1760     {
1761       tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
1762       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1763     }
1764
1765   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1766
1767   FOR_EACH_BB (bb)
1768     {
1769       gimple_stmt_iterator gsi;
1770
1771       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1772         {
1773           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1774           tree bswap_src, bswap_type;
1775           tree bswap_tmp;
1776           tree fndecl = NULL_TREE;
1777           int type_size;
1778           gimple call;
1779
1780           if (!is_gimple_assign (stmt)
1781               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1782             continue;
1783
1784           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1785
1786           switch (type_size)
1787             {
1788             case 32:
1789               if (bswap32_p)
1790                 {
1791                   fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
1792                   bswap_type = bswap32_type;
1793                 }
1794               break;
1795             case 64:
1796               if (bswap64_p)
1797                 {
1798                   fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
1799                   bswap_type = bswap64_type;
1800                 }
1801               break;
1802             default:
1803               continue;
1804             }
1805
1806           if (!fndecl)
1807             continue;
1808
1809           bswap_src = find_bswap (stmt);
1810
1811           if (!bswap_src)
1812             continue;
1813
1814           changed = true;
1815           if (type_size == 32)
1816             bswap_stats.found_32bit++;
1817           else
1818             bswap_stats.found_64bit++;
1819
1820           bswap_tmp = bswap_src;
1821
1822           /* Convert the src expression if necessary.  */
1823           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1824             {
1825               gimple convert_stmt;
1826
1827               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1828               add_referenced_var (bswap_tmp);
1829               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1830
1831               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1832                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1833               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1834             }
1835
1836           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1837
1838           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1839
1840           /* Convert the result if necessary.  */
1841           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1842             {
1843               gimple convert_stmt;
1844
1845               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1846               add_referenced_var (bswap_tmp);
1847               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1848               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1849                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1850               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1851             }
1852
1853           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1854
1855           if (dump_file)
1856             {
1857               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1858                        (int)type_size);
1859               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1860             }
1861
1862           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1863           gsi_remove (&gsi, true);
1864         }
1865     }
1866
1867   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1868                             bswap_stats.found_32bit);
1869   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1870                             bswap_stats.found_64bit);
1871
1872   return (changed ? TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1873           | TODO_verify_stmts : 0);
1874 }
1875
1876 static bool
1877 gate_optimize_bswap (void)
1878 {
1879   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1880 }
1881
1882 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1883 {
1884  {
1885   GIMPLE_PASS,
1886   "bswap",                              /* name */
1887   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1888   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1889   NULL,                                 /* sub */
1890   NULL,                                 /* next */
1891   0,                                    /* static_pass_number */
1892   TV_NONE,                              /* tv_id */
1893   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1894   0,                                    /* properties_provided */
1895   0,                                    /* properties_destroyed */
1896   0,                                    /* todo_flags_start */
1897   0                                     /* todo_flags_finish */
1898  }
1899 };
1900
1901 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication.
1902    There are two cases:
1903
1904      - RHS makes some value twice as wide.  Store that value in *NEW_RHS_OUT
1905        if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1906
1907      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1908        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1909
1910 static bool
1911 is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
1912 {
1913   gimple stmt;
1914   tree type, type1, rhs1;
1915   enum tree_code rhs_code;
1916
1917   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
1918     {
1919       type = TREE_TYPE (rhs);
1920       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
1921       if (!is_gimple_assign (stmt))
1922         return false;
1923
1924       rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1925       if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
1926           ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
1927           : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
1928         return false;
1929
1930       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1931       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
1932       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
1933           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 != TYPE_PRECISION (type))
1934         return false;
1935
1936       *new_rhs_out = rhs1;
1937       *type_out = type1;
1938       return true;
1939     }
1940
1941   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
1942     {
1943       *new_rhs_out = rhs;
1944       *type_out = NULL;
1945       return true;
1946     }
1947
1948   return false;
1949 }
1950
1951 /* Return true if STMT performs a widening multiplication.  If so,
1952    store the unwidened types of the operands in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT
1953    respectively.  Also fill *RHS1_OUT and *RHS2_OUT such that converting
1954    those operands to types *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT would give the
1955    operands of the multiplication.  */
1956
1957 static bool
1958 is_widening_mult_p (gimple stmt,
1959                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
1960                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
1961 {
1962   tree type;
1963
1964   type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
1965   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
1966       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
1967     return false;
1968
1969   if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out, rhs1_out))
1970     return false;
1971
1972   if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out, rhs2_out))
1973     return false;
1974
1975   if (*type1_out == NULL)
1976     {
1977       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
1978         return false;
1979       *type1_out = *type2_out;
1980     }
1981
1982   if (*type2_out == NULL)
1983     {
1984       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
1985         return false;
1986       *type2_out = *type1_out;
1987     }
1988
1989   return true;
1990 }
1991
1992 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
1993    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
1994    value is true iff we converted the statement.  */
1995
1996 static bool
1997 convert_mult_to_widen (gimple stmt)
1998 {
1999   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
2000   enum insn_code handler;
2001
2002   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2003   type = TREE_TYPE (lhs);
2004   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2005     return false;
2006
2007   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2008     return false;
2009
2010   if (TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2))
2011     handler = optab_handler (umul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2012   else if (!TYPE_UNSIGNED (type1) && !TYPE_UNSIGNED (type2))
2013     handler = optab_handler (smul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2014   else
2015     handler = optab_handler (usmul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2016
2017   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2018     return false;
2019
2020   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, fold_convert (type1, rhs1));
2021   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, fold_convert (type2, rhs2));
2022   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2023   update_stmt (stmt);
2024   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2025   return true;
2026 }
2027
2028 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2029    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2030    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2031    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2032    is true iff we converted the statement.  */
2033
2034 static bool
2035 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2036                             enum tree_code code)
2037 {
2038   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2039   tree type, type1, type2;
2040   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2041   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2042   optab this_optab;
2043   enum tree_code wmult_code;
2044
2045   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2046   type = TREE_TYPE (lhs);
2047   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2048       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2049     return false;
2050
2051   if (code == MINUS_EXPR)
2052     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2053   else
2054     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2055
2056   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2057   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2058
2059   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2060     {
2061       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2062       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2063         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2064     }
2065   else
2066     return false;
2067
2068   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2069     {
2070       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2071       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2072         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2073     }
2074   else
2075     return false;
2076
2077   if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == MULT_EXPR)
2078     {
2079       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2080                                &type2, &mult_rhs2))
2081         return false;
2082       add_rhs = rhs2;
2083     }
2084   else if (rhs2_code == MULT_EXPR)
2085     {
2086       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2087                                &type2, &mult_rhs2))
2088         return false;
2089       add_rhs = rhs1;
2090     }
2091   else if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2092     {
2093       mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2094       mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs1_stmt);
2095       type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
2096       type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
2097       add_rhs = rhs2;
2098     }
2099   else if (rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2100     {
2101       mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2102       mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs2_stmt);
2103       type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
2104       type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
2105       add_rhs = rhs1;
2106     }
2107   else
2108     return false;
2109
2110   if (TYPE_UNSIGNED (type1) != TYPE_UNSIGNED (type2))
2111     return false;
2112
2113   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2114      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2115      this transformation is likely to pessimize code.  */
2116   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, type1, optab_default);
2117   if (optab_handler (this_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2118     return false;
2119
2120   /* ??? May need some type verification here?  */
2121
2122   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code,
2123                                     fold_convert (type1, mult_rhs1),
2124                                     fold_convert (type2, mult_rhs2),
2125                                     add_rhs);
2126   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2127   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2128   return true;
2129 }
2130
2131 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2132    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2133    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2134
2135 static bool
2136 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2137 {
2138   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2139   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2140   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2141   use_operand_p use_p;
2142   imm_use_iterator imm_iter;
2143
2144   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2145       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2146     return false;
2147
2148   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2149   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2150       && (TYPE_PRECISION (type)
2151           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2152     return false;
2153
2154   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2155      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2156   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2157     return false;
2158
2159   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2160      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2161      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2162      as an addition.  */
2163   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2164     {
2165       enum tree_code use_code;
2166       tree result = mul_result;
2167       bool negate_p = false;
2168
2169       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2170
2171       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2172         continue;
2173
2174       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2175          we would want to support sinking the multiplication in
2176          m = a*b;
2177          if ()
2178            ma = m + c;
2179          else
2180            d = m;
2181          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2182          else block.  */
2183       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2184         return false;
2185
2186       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2187         return false;
2188
2189       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2190
2191       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2192       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2193         {
2194           ssa_op_iter iter;
2195           tree use;
2196
2197           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2198
2199           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2200              single transformation.  */
2201           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2202                                &use_p, &neguse_stmt))
2203             return false;
2204
2205           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2206           FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (use, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2207             if (use == mul_result)
2208               return false;
2209
2210           /* Re-validate.  */
2211           use_stmt = neguse_stmt;
2212           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2213             return false;
2214           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2215             return false;
2216
2217           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2218           negate_p = true;
2219         }
2220
2221       switch (use_code)
2222         {
2223         case MINUS_EXPR:
2224           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2225             negate_p = !negate_p;
2226           break;
2227         case PLUS_EXPR:
2228           break;
2229         default:
2230           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2231           return false;
2232         }
2233
2234       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2235       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2236         return false;
2237
2238       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2239          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2240          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2241          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2242          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2243          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2244          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2245          independant and could be run in parallel.  */
2246     }
2247
2248   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2249     {
2250       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2251       enum tree_code use_code;
2252       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2253       bool negate_p = false;
2254
2255       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2256         continue;
2257
2258       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2259       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2260         {
2261           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2262           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2263           gsi_remove (&gsi, true);
2264           release_defs (use_stmt);
2265
2266           use_stmt = neguse_stmt;
2267           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2268           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2269           negate_p = true;
2270         }
2271
2272       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2273         {
2274           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2275           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2276           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2277             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2278                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2279                                                       type, addop),
2280                                               true, NULL_TREE, true,
2281                                               GSI_SAME_STMT);
2282         }
2283       else
2284         {
2285           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2286           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2287           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2288             negate_p = !negate_p;
2289         }
2290
2291       if (negate_p)
2292         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2293                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2294                                                    type, mulop1),
2295                                            true, NULL_TREE, true,
2296                                            GSI_SAME_STMT);
2297
2298       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2299                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2300                                                 mulop1, op2,
2301                                                 addop);
2302       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2303       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2304     }
2305
2306   return true;
2307 }
2308
2309 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2310    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2311    where appropriate.  */
2312
2313 static unsigned int
2314 execute_optimize_widening_mul (void)
2315 {
2316   basic_block bb;
2317   bool cfg_changed = false;
2318
2319   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2320
2321   FOR_EACH_BB (bb)
2322     {
2323       gimple_stmt_iterator gsi;
2324
2325       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2326         {
2327           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2328           enum tree_code code;
2329
2330           if (is_gimple_assign (stmt))
2331             {
2332               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2333               switch (code)
2334                 {
2335                 case MULT_EXPR:
2336                   if (!convert_mult_to_widen (stmt)
2337                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2338                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2339                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2340                     {
2341                       gsi_remove (&gsi, true);
2342                       release_defs (stmt);
2343                       continue;
2344                     }
2345                   break;
2346
2347                 case PLUS_EXPR:
2348                 case MINUS_EXPR:
2349                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2350                   break;
2351
2352                 default:;
2353                 }
2354             }
2355           else if (is_gimple_call (stmt)
2356                    && gimple_call_lhs (stmt))
2357             {
2358               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2359               if (fndecl
2360                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2361                 {
2362                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2363                     {
2364                       case BUILT_IN_POWF:
2365                       case BUILT_IN_POW:
2366                       case BUILT_IN_POWL:
2367                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2368                             && REAL_VALUES_EQUAL
2369                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2370                                   dconst2)
2371                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2372                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2373                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2374                           {
2375                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2376                             gsi_remove (&gsi, true);
2377                             release_defs (stmt);
2378                             if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2379                               cfg_changed = true;
2380                             continue;
2381                           }
2382                           break;
2383
2384                       default:;
2385                     }
2386                 }
2387             }
2388           gsi_next (&gsi);
2389         }
2390     }
2391
2392   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2393                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2394   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2395                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2396   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2397                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2398
2399   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2400 }
2401
2402 static bool
2403 gate_optimize_widening_mul (void)
2404 {
2405   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2406 }
2407
2408 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2409 {
2410  {
2411   GIMPLE_PASS,
2412   "widening_mul",                       /* name */
2413   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2414   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2415   NULL,                                 /* sub */
2416   NULL,                                 /* next */
2417   0,                                    /* static_pass_number */
2418   TV_NONE,                              /* tv_id */
2419   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2420   0,                                    /* properties_provided */
2421   0,                                    /* properties_destroyed */
2422   0,                                    /* todo_flags_start */
2423   TODO_verify_ssa
2424   | TODO_verify_stmts
2425   | TODO_dump_func
2426   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2427  }
2428 };