OSDN Git Service

Daily bump.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / cfgloopmanip.c
1 /* Loop manipulation code for GNU compiler.
2    Copyright (C) 2002, 2003, 2004, 2005, 2007, 2008, 2009 Free Software
3    Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 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 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "rtl.h"
26 #include "hard-reg-set.h"
27 #include "obstack.h"
28 #include "basic-block.h"
29 #include "cfgloop.h"
30 #include "cfglayout.h"
31 #include "cfghooks.h"
32 #include "output.h"
33 #include "tree-flow.h"
34
35 static void copy_loops_to (struct loop **, int,
36                            struct loop *);
37 static void loop_redirect_edge (edge, basic_block);
38 static void remove_bbs (basic_block *, int);
39 static bool rpe_enum_p (const_basic_block, const void *);
40 static int find_path (edge, basic_block **);
41 static void fix_loop_placements (struct loop *, bool *);
42 static bool fix_bb_placement (basic_block);
43 static void fix_bb_placements (basic_block, bool *);
44 static void unloop (struct loop *, bool *);
45
46 #define RDIV(X,Y) (((X) + (Y) / 2) / (Y))
47
48 /* Checks whether basic block BB is dominated by DATA.  */
49 static bool
50 rpe_enum_p (const_basic_block bb, const void *data)
51 {
52   return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, (const_basic_block) data);
53 }
54
55 /* Remove basic blocks BBS.  NBBS is the number of the basic blocks.  */
56
57 static void
58 remove_bbs (basic_block *bbs, int nbbs)
59 {
60   int i;
61
62   for (i = 0; i < nbbs; i++)
63     delete_basic_block (bbs[i]);
64 }
65
66 /* Find path -- i.e. the basic blocks dominated by edge E and put them
67    into array BBS, that will be allocated large enough to contain them.
68    E->dest must have exactly one predecessor for this to work (it is
69    easy to achieve and we do not put it here because we do not want to
70    alter anything by this function).  The number of basic blocks in the
71    path is returned.  */
72 static int
73 find_path (edge e, basic_block **bbs)
74 {
75   gcc_assert (EDGE_COUNT (e->dest->preds) <= 1);
76
77   /* Find bbs in the path.  */
78   *bbs = XCNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
79   return dfs_enumerate_from (e->dest, 0, rpe_enum_p, *bbs,
80                              n_basic_blocks, e->dest);
81 }
82
83 /* Fix placement of basic block BB inside loop hierarchy --
84    Let L be a loop to that BB belongs.  Then every successor of BB must either
85      1) belong to some superloop of loop L, or
86      2) be a header of loop K such that K->outer is superloop of L
87    Returns true if we had to move BB into other loop to enforce this condition,
88    false if the placement of BB was already correct (provided that placements
89    of its successors are correct).  */
90 static bool
91 fix_bb_placement (basic_block bb)
92 {
93   edge e;
94   edge_iterator ei;
95   struct loop *loop = current_loops->tree_root, *act;
96
97   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
98     {
99       if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
100         continue;
101
102       act = e->dest->loop_father;
103       if (act->header == e->dest)
104         act = loop_outer (act);
105
106       if (flow_loop_nested_p (loop, act))
107         loop = act;
108     }
109
110   if (loop == bb->loop_father)
111     return false;
112
113   remove_bb_from_loops (bb);
114   add_bb_to_loop (bb, loop);
115
116   return true;
117 }
118
119 /* Fix placement of LOOP inside loop tree, i.e. find the innermost superloop
120    of LOOP to that leads at least one exit edge of LOOP, and set it
121    as the immediate superloop of LOOP.  Return true if the immediate superloop
122    of LOOP changed.  */
123
124 static bool
125 fix_loop_placement (struct loop *loop)
126 {
127   unsigned i;
128   edge e;
129   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
130   struct loop *father = current_loops->tree_root, *act;
131   bool ret = false;
132
133   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, e); i++)
134     {
135       act = find_common_loop (loop, e->dest->loop_father);
136       if (flow_loop_nested_p (father, act))
137         father = act;
138     }
139
140   if (father != loop_outer (loop))
141     {
142       for (act = loop_outer (loop); act != father; act = loop_outer (act))
143         act->num_nodes -= loop->num_nodes;
144       flow_loop_tree_node_remove (loop);
145       flow_loop_tree_node_add (father, loop);
146
147       /* The exit edges of LOOP no longer exits its original immediate
148          superloops; remove them from the appropriate exit lists.  */
149       for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, e); i++)
150         rescan_loop_exit (e, false, false);
151
152       ret = true;
153     }
154
155   VEC_free (edge, heap, exits);
156   return ret;
157 }
158
159 /* Fix placements of basic blocks inside loop hierarchy stored in loops; i.e.
160    enforce condition condition stated in description of fix_bb_placement. We
161    start from basic block FROM that had some of its successors removed, so that
162    his placement no longer has to be correct, and iteratively fix placement of
163    its predecessors that may change if placement of FROM changed.  Also fix
164    placement of subloops of FROM->loop_father, that might also be altered due
165    to this change; the condition for them is similar, except that instead of
166    successors we consider edges coming out of the loops.
167
168    If the changes may invalidate the information about irreducible regions,
169    IRRED_INVALIDATED is set to true.  */
170
171 static void
172 fix_bb_placements (basic_block from,
173                    bool *irred_invalidated)
174 {
175   sbitmap in_queue;
176   basic_block *queue, *qtop, *qbeg, *qend;
177   struct loop *base_loop;
178   edge e;
179
180   /* We pass through blocks back-reachable from FROM, testing whether some
181      of their successors moved to outer loop.  It may be necessary to
182      iterate several times, but it is finite, as we stop unless we move
183      the basic block up the loop structure.  The whole story is a bit
184      more complicated due to presence of subloops, those are moved using
185      fix_loop_placement.  */
186
187   base_loop = from->loop_father;
188   if (base_loop == current_loops->tree_root)
189     return;
190
191   in_queue = sbitmap_alloc (last_basic_block);
192   sbitmap_zero (in_queue);
193   SET_BIT (in_queue, from->index);
194   /* Prevent us from going out of the base_loop.  */
195   SET_BIT (in_queue, base_loop->header->index);
196
197   queue = XNEWVEC (basic_block, base_loop->num_nodes + 1);
198   qtop = queue + base_loop->num_nodes + 1;
199   qbeg = queue;
200   qend = queue + 1;
201   *qbeg = from;
202
203   while (qbeg != qend)
204     {
205       edge_iterator ei;
206       from = *qbeg;
207       qbeg++;
208       if (qbeg == qtop)
209         qbeg = queue;
210       RESET_BIT (in_queue, from->index);
211
212       if (from->loop_father->header == from)
213         {
214           /* Subloop header, maybe move the loop upward.  */
215           if (!fix_loop_placement (from->loop_father))
216             continue;
217         }
218       else
219         {
220           /* Ordinary basic block.  */
221           if (!fix_bb_placement (from))
222             continue;
223         }
224
225       FOR_EACH_EDGE (e, ei, from->succs)
226         {
227           if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
228             *irred_invalidated = true;
229         }
230
231       /* Something has changed, insert predecessors into queue.  */
232       FOR_EACH_EDGE (e, ei, from->preds)
233         {
234           basic_block pred = e->src;
235           struct loop *nca;
236
237           if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
238             *irred_invalidated = true;
239
240           if (TEST_BIT (in_queue, pred->index))
241             continue;
242
243           /* If it is subloop, then it either was not moved, or
244              the path up the loop tree from base_loop do not contain
245              it.  */
246           nca = find_common_loop (pred->loop_father, base_loop);
247           if (pred->loop_father != base_loop
248               && (nca == base_loop
249                   || nca != pred->loop_father))
250             pred = pred->loop_father->header;
251           else if (!flow_loop_nested_p (from->loop_father, pred->loop_father))
252             {
253               /* No point in processing it.  */
254               continue;
255             }
256
257           if (TEST_BIT (in_queue, pred->index))
258             continue;
259
260           /* Schedule the basic block.  */
261           *qend = pred;
262           qend++;
263           if (qend == qtop)
264             qend = queue;
265           SET_BIT (in_queue, pred->index);
266         }
267     }
268   free (in_queue);
269   free (queue);
270 }
271
272 /* Removes path beginning at edge E, i.e. remove basic blocks dominated by E
273    and update loop structures and dominators.  Return true if we were able
274    to remove the path, false otherwise (and nothing is affected then).  */
275 bool
276 remove_path (edge e)
277 {
278   edge ae;
279   basic_block *rem_bbs, *bord_bbs, from, bb;
280   VEC (basic_block, heap) *dom_bbs;
281   int i, nrem, n_bord_bbs;
282   sbitmap seen;
283   bool irred_invalidated = false;
284
285   if (!can_remove_branch_p (e))
286     return false;
287
288   /* Keep track of whether we need to update information about irreducible
289      regions.  This is the case if the removed area is a part of the
290      irreducible region, or if the set of basic blocks that belong to a loop
291      that is inside an irreducible region is changed, or if such a loop is
292      removed.  */
293   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
294     irred_invalidated = true;
295
296   /* We need to check whether basic blocks are dominated by the edge
297      e, but we only have basic block dominators.  This is easy to
298      fix -- when e->dest has exactly one predecessor, this corresponds
299      to blocks dominated by e->dest, if not, split the edge.  */
300   if (!single_pred_p (e->dest))
301     e = single_pred_edge (split_edge (e));
302
303   /* It may happen that by removing path we remove one or more loops
304      we belong to.  In this case first unloop the loops, then proceed
305      normally.   We may assume that e->dest is not a header of any loop,
306      as it now has exactly one predecessor.  */
307   while (loop_outer (e->src->loop_father)
308          && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
309                             e->src->loop_father->latch, e->dest))
310     unloop (e->src->loop_father, &irred_invalidated);
311
312   /* Identify the path.  */
313   nrem = find_path (e, &rem_bbs);
314
315   n_bord_bbs = 0;
316   bord_bbs = XCNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
317   seen = sbitmap_alloc (last_basic_block);
318   sbitmap_zero (seen);
319
320   /* Find "border" hexes -- i.e. those with predecessor in removed path.  */
321   for (i = 0; i < nrem; i++)
322     SET_BIT (seen, rem_bbs[i]->index);
323   for (i = 0; i < nrem; i++)
324     {
325       edge_iterator ei;
326       bb = rem_bbs[i];
327       FOR_EACH_EDGE (ae, ei, rem_bbs[i]->succs)
328         if (ae->dest != EXIT_BLOCK_PTR && !TEST_BIT (seen, ae->dest->index))
329           {
330             SET_BIT (seen, ae->dest->index);
331             bord_bbs[n_bord_bbs++] = ae->dest;
332
333             if (ae->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
334               irred_invalidated = true;
335           }
336     }
337
338   /* Remove the path.  */
339   from = e->src;
340   remove_branch (e);
341   dom_bbs = NULL;
342
343   /* Cancel loops contained in the path.  */
344   for (i = 0; i < nrem; i++)
345     if (rem_bbs[i]->loop_father->header == rem_bbs[i])
346       cancel_loop_tree (rem_bbs[i]->loop_father);
347
348   remove_bbs (rem_bbs, nrem);
349   free (rem_bbs);
350
351   /* Find blocks whose dominators may be affected.  */
352   sbitmap_zero (seen);
353   for (i = 0; i < n_bord_bbs; i++)
354     {
355       basic_block ldom;
356
357       bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bord_bbs[i]);
358       if (TEST_BIT (seen, bb->index))
359         continue;
360       SET_BIT (seen, bb->index);
361
362       for (ldom = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
363            ldom;
364            ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
365         if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, from, ldom))
366           VEC_safe_push (basic_block, heap, dom_bbs, ldom);
367     }
368
369   free (seen);
370
371   /* Recount dominators.  */
372   iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, true);
373   VEC_free (basic_block, heap, dom_bbs);
374   free (bord_bbs);
375
376   /* Fix placements of basic blocks inside loops and the placement of
377      loops in the loop tree.  */
378   fix_bb_placements (from, &irred_invalidated);
379   fix_loop_placements (from->loop_father, &irred_invalidated);
380
381   if (irred_invalidated
382       && loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
383     mark_irreducible_loops ();
384
385   return true;
386 }
387
388 /* Creates place for a new LOOP in loops structure.  */
389
390 static void
391 place_new_loop (struct loop *loop)
392 {
393   loop->num = number_of_loops ();
394   VEC_safe_push (loop_p, gc, current_loops->larray, loop);
395 }
396
397 /* Given LOOP structure with filled header and latch, find the body of the
398    corresponding loop and add it to loops tree.  Insert the LOOP as a son of
399    outer.  */
400
401 void
402 add_loop (struct loop *loop, struct loop *outer)
403 {
404   basic_block *bbs;
405   int i, n;
406   struct loop *subloop;
407   edge e;
408   edge_iterator ei;
409
410   /* Add it to loop structure.  */
411   place_new_loop (loop);
412   flow_loop_tree_node_add (outer, loop);
413
414   /* Find its nodes.  */
415   bbs = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
416   n = get_loop_body_with_size (loop, bbs, n_basic_blocks);
417
418   for (i = 0; i < n; i++)
419     {
420       if (bbs[i]->loop_father == outer)
421         {
422           remove_bb_from_loops (bbs[i]);
423           add_bb_to_loop (bbs[i], loop);
424           continue;
425         }
426
427       loop->num_nodes++;
428
429       /* If we find a direct subloop of OUTER, move it to LOOP.  */
430       subloop = bbs[i]->loop_father;
431       if (loop_outer (subloop) == outer
432           && subloop->header == bbs[i])
433         {
434           flow_loop_tree_node_remove (subloop);
435           flow_loop_tree_node_add (loop, subloop);
436         }
437     }
438
439   /* Update the information about loop exit edges.  */
440   for (i = 0; i < n; i++)
441     {
442       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bbs[i]->succs)
443         {
444           rescan_loop_exit (e, false, false);
445         }
446     }
447
448   free (bbs);
449 }
450
451 /* Multiply all frequencies in LOOP by NUM/DEN.  */
452 void
453 scale_loop_frequencies (struct loop *loop, int num, int den)
454 {
455   basic_block *bbs;
456
457   bbs = get_loop_body (loop);
458   scale_bbs_frequencies_int (bbs, loop->num_nodes, num, den);
459   free (bbs);
460 }
461
462 /* Recompute dominance information for basic blocks outside LOOP.  */
463
464 static void
465 update_dominators_in_loop (struct loop *loop)
466 {
467   VEC (basic_block, heap) *dom_bbs = NULL;
468   sbitmap seen;
469   basic_block *body;
470   unsigned i;
471
472   seen = sbitmap_alloc (last_basic_block);
473   sbitmap_zero (seen);
474   body = get_loop_body (loop);
475
476   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
477     SET_BIT (seen, body[i]->index);
478
479   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
480     {
481       basic_block ldom;
482
483       for (ldom = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, body[i]);
484            ldom;
485            ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
486         if (!TEST_BIT (seen, ldom->index))
487           {
488             SET_BIT (seen, ldom->index);
489             VEC_safe_push (basic_block, heap, dom_bbs, ldom);
490           }
491     }
492
493   iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, false);
494   free (body);
495   free (seen);
496   VEC_free (basic_block, heap, dom_bbs);
497 }
498
499 /* Creates an if region as shown above. CONDITION is used to create
500    the test for the if.
501
502    |
503    |     -------------                 -------------
504    |     |  pred_bb  |                 |  pred_bb  |
505    |     -------------                 -------------
506    |           |                             |
507    |           |                             | ENTRY_EDGE
508    |           | ENTRY_EDGE                  V
509    |           |             ====>     -------------
510    |           |                       |  cond_bb  |
511    |           |                       | CONDITION |
512    |           |                       -------------
513    |           V                        /         \
514    |     -------------         e_false /           \ e_true
515    |     |  succ_bb  |                V             V
516    |     -------------         -----------       -----------
517    |                           | false_bb |      | true_bb |
518    |                           -----------       -----------
519    |                                   \           /
520    |                                    \         /
521    |                                     V       V
522    |                                   -------------
523    |                                   |  join_bb  |
524    |                                   -------------
525    |                                         | exit_edge (result)
526    |                                         V
527    |                                    -----------
528    |                                    | succ_bb |
529    |                                    -----------
530    |
531  */
532
533 edge
534 create_empty_if_region_on_edge (edge entry_edge, tree condition)
535 {
536
537   basic_block cond_bb, true_bb, false_bb, join_bb;
538   edge e_true, e_false, exit_edge;
539   gimple cond_stmt;
540   tree simple_cond;
541   gimple_stmt_iterator gsi;
542
543   cond_bb = split_edge (entry_edge);
544
545   /* Insert condition in cond_bb.  */
546   gsi = gsi_last_bb (cond_bb);
547   simple_cond =
548     force_gimple_operand_gsi (&gsi, condition, true, NULL,
549                               false, GSI_NEW_STMT);
550   cond_stmt = gimple_build_cond_from_tree (simple_cond, NULL_TREE, NULL_TREE);
551   gsi = gsi_last_bb (cond_bb);
552   gsi_insert_after (&gsi, cond_stmt, GSI_NEW_STMT);
553
554   join_bb = split_edge (single_succ_edge (cond_bb));
555
556   e_true = single_succ_edge (cond_bb);
557   true_bb = split_edge (e_true);
558
559   e_false = make_edge (cond_bb, join_bb, 0);
560   false_bb = split_edge (e_false);
561
562   e_true->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
563   e_true->flags |= EDGE_TRUE_VALUE;
564   e_false->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
565   e_false->flags |= EDGE_FALSE_VALUE;
566
567   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, cond_bb, entry_edge->src);
568   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, true_bb, cond_bb);
569   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, false_bb, cond_bb);
570   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, join_bb, cond_bb);
571
572   exit_edge = single_succ_edge (join_bb);
573
574   if (single_pred_p (exit_edge->dest))
575     set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, exit_edge->dest, join_bb);
576
577   return exit_edge;
578 }
579
580 /* create_empty_loop_on_edge
581    |
582    |    - pred_bb -                   ------ pred_bb ------
583    |   |           |                 | iv0 = initial_value |
584    |    -----|-----                   ---------|-----------
585    |         |                       ______    | entry_edge
586    |         | entry_edge           /      |   |
587    |         |             ====>   |      -V---V- loop_header -------------
588    |         V                     |     | iv_before = phi (iv0, iv_after) |
589    |    - succ_bb -                |      ---|-----------------------------
590    |   |           |               |         |
591    |    -----------                |      ---V--- loop_body ---------------
592    |                               |     | iv_after = iv_before + stride   |
593    |                               |     | if (iv_before < upper_bound)    |
594    |                               |      ---|--------------\--------------
595    |                               |         |               \ exit_e
596    |                               |         V                \
597    |                               |       - loop_latch -      V- succ_bb -
598    |                               |      |              |     |           |
599    |                               |       /-------------       -----------
600    |                                \ ___ /
601
602    Creates an empty loop as shown above, the IV_BEFORE is the SSA_NAME
603    that is used before the increment of IV. IV_BEFORE should be used for
604    adding code to the body that uses the IV.  OUTER is the outer loop in
605    which the new loop should be inserted.
606
607    Both INITIAL_VALUE and UPPER_BOUND expressions are gimplified and
608    inserted on the loop entry edge.  This implies that this function
609    should be used only when the UPPER_BOUND expression is a loop
610    invariant.  */
611
612 struct loop *
613 create_empty_loop_on_edge (edge entry_edge,
614                            tree initial_value,
615                            tree stride, tree upper_bound,
616                            tree iv,
617                            tree *iv_before,
618                            tree *iv_after,
619                            struct loop *outer)
620 {
621   basic_block loop_header, loop_latch, succ_bb, pred_bb;
622   struct loop *loop;
623   gimple_stmt_iterator gsi;
624   gimple_seq stmts;
625   gimple cond_expr;
626   tree exit_test;
627   edge exit_e;
628   int prob;
629
630   gcc_assert (entry_edge && initial_value && stride && upper_bound && iv);
631
632   /* Create header, latch and wire up the loop.  */
633   pred_bb = entry_edge->src;
634   loop_header = split_edge (entry_edge);
635   loop_latch = split_edge (single_succ_edge (loop_header));
636   succ_bb = single_succ (loop_latch);
637   make_edge (loop_header, succ_bb, 0);
638   redirect_edge_succ_nodup (single_succ_edge (loop_latch), loop_header);
639
640   /* Set immediate dominator information.  */
641   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop_header, pred_bb);
642   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop_latch, loop_header);
643   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, succ_bb, loop_header);
644
645   /* Initialize a loop structure and put it in a loop hierarchy.  */
646   loop = alloc_loop ();
647   loop->header = loop_header;
648   loop->latch = loop_latch;
649   add_loop (loop, outer);
650
651   /* TODO: Fix frequencies and counts.  */
652   prob = REG_BR_PROB_BASE / 2;
653
654   scale_loop_frequencies (loop, REG_BR_PROB_BASE - prob, REG_BR_PROB_BASE);
655
656   /* Update dominators.  */
657   update_dominators_in_loop (loop);
658
659   /* Modify edge flags.  */
660   exit_e = single_exit (loop);
661   exit_e->flags = EDGE_LOOP_EXIT | EDGE_FALSE_VALUE;
662   single_pred_edge (loop_latch)->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
663
664   /* Construct IV code in loop.  */
665   initial_value = force_gimple_operand (initial_value, &stmts, true, iv);
666   if (stmts)
667     {
668       gsi_insert_seq_on_edge (loop_preheader_edge (loop), stmts);
669       gsi_commit_edge_inserts ();
670     }
671
672   upper_bound = force_gimple_operand (upper_bound, &stmts, true, NULL);
673   if (stmts)
674     {
675       gsi_insert_seq_on_edge (loop_preheader_edge (loop), stmts);
676       gsi_commit_edge_inserts ();
677     }
678
679   gsi = gsi_last_bb (loop_header);
680   create_iv (initial_value, stride, iv, loop, &gsi, false,
681              iv_before, iv_after);
682
683   /* Insert loop exit condition.  */
684   cond_expr = gimple_build_cond
685     (LT_EXPR, *iv_before, upper_bound, NULL_TREE, NULL_TREE);
686
687   exit_test = gimple_cond_lhs (cond_expr);
688   exit_test = force_gimple_operand_gsi (&gsi, exit_test, true, NULL,
689                                         false, GSI_NEW_STMT);
690   gimple_cond_set_lhs (cond_expr, exit_test);
691   gsi = gsi_last_bb (exit_e->src);
692   gsi_insert_after (&gsi, cond_expr, GSI_NEW_STMT);
693
694   split_block_after_labels (loop_header);
695
696   return loop;
697 }
698
699 /* Make area between HEADER_EDGE and LATCH_EDGE a loop by connecting
700    latch to header and update loop tree and dominators
701    accordingly. Everything between them plus LATCH_EDGE destination must
702    be dominated by HEADER_EDGE destination, and back-reachable from
703    LATCH_EDGE source.  HEADER_EDGE is redirected to basic block SWITCH_BB,
704    FALSE_EDGE of SWITCH_BB to original destination of HEADER_EDGE and
705    TRUE_EDGE of SWITCH_BB to original destination of LATCH_EDGE.
706    Returns the newly created loop.  Frequencies and counts in the new loop
707    are scaled by FALSE_SCALE and in the old one by TRUE_SCALE.  */
708
709 struct loop *
710 loopify (edge latch_edge, edge header_edge,
711          basic_block switch_bb, edge true_edge, edge false_edge,
712          bool redirect_all_edges, unsigned true_scale, unsigned false_scale)
713 {
714   basic_block succ_bb = latch_edge->dest;
715   basic_block pred_bb = header_edge->src;
716   struct loop *loop = alloc_loop ();
717   struct loop *outer = loop_outer (succ_bb->loop_father);
718   int freq;
719   gcov_type cnt;
720   edge e;
721   edge_iterator ei;
722
723   loop->header = header_edge->dest;
724   loop->latch = latch_edge->src;
725
726   freq = EDGE_FREQUENCY (header_edge);
727   cnt = header_edge->count;
728
729   /* Redirect edges.  */
730   loop_redirect_edge (latch_edge, loop->header);
731   loop_redirect_edge (true_edge, succ_bb);
732
733   /* During loop versioning, one of the switch_bb edge is already properly
734      set. Do not redirect it again unless redirect_all_edges is true.  */
735   if (redirect_all_edges)
736     {
737       loop_redirect_edge (header_edge, switch_bb);
738       loop_redirect_edge (false_edge, loop->header);
739
740       /* Update dominators.  */
741       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, switch_bb, pred_bb);
742       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop->header, switch_bb);
743     }
744
745   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, succ_bb, switch_bb);
746
747   /* Compute new loop.  */
748   add_loop (loop, outer);
749
750   /* Add switch_bb to appropriate loop.  */
751   if (switch_bb->loop_father)
752     remove_bb_from_loops (switch_bb);
753   add_bb_to_loop (switch_bb, outer);
754
755   /* Fix frequencies.  */
756   if (redirect_all_edges)
757     {
758       switch_bb->frequency = freq;
759       switch_bb->count = cnt;
760       FOR_EACH_EDGE (e, ei, switch_bb->succs)
761         {
762           e->count = (switch_bb->count * e->probability) / REG_BR_PROB_BASE;
763         }
764     }
765   scale_loop_frequencies (loop, false_scale, REG_BR_PROB_BASE);
766   scale_loop_frequencies (succ_bb->loop_father, true_scale, REG_BR_PROB_BASE);
767   update_dominators_in_loop (loop);
768
769   return loop;
770 }
771
772 /* Remove the latch edge of a LOOP and update loops to indicate that
773    the LOOP was removed.  After this function, original loop latch will
774    have no successor, which caller is expected to fix somehow.
775
776    If this may cause the information about irreducible regions to become
777    invalid, IRRED_INVALIDATED is set to true.  */
778
779 static void
780 unloop (struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
781 {
782   basic_block *body;
783   struct loop *ploop;
784   unsigned i, n;
785   basic_block latch = loop->latch;
786   bool dummy = false;
787
788   if (loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
789     *irred_invalidated = true;
790
791   /* This is relatively straightforward.  The dominators are unchanged, as
792      loop header dominates loop latch, so the only thing we have to care of
793      is the placement of loops and basic blocks inside the loop tree.  We
794      move them all to the loop->outer, and then let fix_bb_placements do
795      its work.  */
796
797   body = get_loop_body (loop);
798   n = loop->num_nodes;
799   for (i = 0; i < n; i++)
800     if (body[i]->loop_father == loop)
801       {
802         remove_bb_from_loops (body[i]);
803         add_bb_to_loop (body[i], loop_outer (loop));
804       }
805   free(body);
806
807   while (loop->inner)
808     {
809       ploop = loop->inner;
810       flow_loop_tree_node_remove (ploop);
811       flow_loop_tree_node_add (loop_outer (loop), ploop);
812     }
813
814   /* Remove the loop and free its data.  */
815   delete_loop (loop);
816
817   remove_edge (single_succ_edge (latch));
818
819   /* We do not pass IRRED_INVALIDATED to fix_bb_placements here, as even if
820      there is an irreducible region inside the cancelled loop, the flags will
821      be still correct.  */
822   fix_bb_placements (latch, &dummy);
823 }
824
825 /* Fix placement of superloops of LOOP inside loop tree, i.e. ensure that
826    condition stated in description of fix_loop_placement holds for them.
827    It is used in case when we removed some edges coming out of LOOP, which
828    may cause the right placement of LOOP inside loop tree to change.
829
830    IRRED_INVALIDATED is set to true if a change in the loop structures might
831    invalidate the information about irreducible regions.  */
832
833 static void
834 fix_loop_placements (struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
835 {
836   struct loop *outer;
837
838   while (loop_outer (loop))
839     {
840       outer = loop_outer (loop);
841       if (!fix_loop_placement (loop))
842         break;
843
844       /* Changing the placement of a loop in the loop tree may alter the
845          validity of condition 2) of the description of fix_bb_placement
846          for its preheader, because the successor is the header and belongs
847          to the loop.  So call fix_bb_placements to fix up the placement
848          of the preheader and (possibly) of its predecessors.  */
849       fix_bb_placements (loop_preheader_edge (loop)->src,
850                          irred_invalidated);
851       loop = outer;
852     }
853 }
854
855 /* Copies copy of LOOP as subloop of TARGET loop, placing newly
856    created loop into loops structure.  */
857 struct loop *
858 duplicate_loop (struct loop *loop, struct loop *target)
859 {
860   struct loop *cloop;
861   cloop = alloc_loop ();
862   place_new_loop (cloop);
863
864   /* Mark the new loop as copy of LOOP.  */
865   set_loop_copy (loop, cloop);
866
867   /* Add it to target.  */
868   flow_loop_tree_node_add (target, cloop);
869
870   return cloop;
871 }
872
873 /* Copies structure of subloops of LOOP into TARGET loop, placing
874    newly created loops into loop tree.  */
875 void
876 duplicate_subloops (struct loop *loop, struct loop *target)
877 {
878   struct loop *aloop, *cloop;
879
880   for (aloop = loop->inner; aloop; aloop = aloop->next)
881     {
882       cloop = duplicate_loop (aloop, target);
883       duplicate_subloops (aloop, cloop);
884     }
885 }
886
887 /* Copies structure of subloops of N loops, stored in array COPIED_LOOPS,
888    into TARGET loop, placing newly created loops into loop tree.  */
889 static void
890 copy_loops_to (struct loop **copied_loops, int n, struct loop *target)
891 {
892   struct loop *aloop;
893   int i;
894
895   for (i = 0; i < n; i++)
896     {
897       aloop = duplicate_loop (copied_loops[i], target);
898       duplicate_subloops (copied_loops[i], aloop);
899     }
900 }
901
902 /* Redirects edge E to basic block DEST.  */
903 static void
904 loop_redirect_edge (edge e, basic_block dest)
905 {
906   if (e->dest == dest)
907     return;
908
909   redirect_edge_and_branch_force (e, dest);
910 }
911
912 /* Check whether LOOP's body can be duplicated.  */
913 bool
914 can_duplicate_loop_p (const struct loop *loop)
915 {
916   int ret;
917   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
918
919   ret = can_copy_bbs_p (bbs, loop->num_nodes);
920   free (bbs);
921
922   return ret;
923 }
924
925 /* Sets probability and count of edge E to zero.  The probability and count
926    is redistributed evenly to the remaining edges coming from E->src.  */
927
928 static void
929 set_zero_probability (edge e)
930 {
931   basic_block bb = e->src;
932   edge_iterator ei;
933   edge ae, last = NULL;
934   unsigned n = EDGE_COUNT (bb->succs);
935   gcov_type cnt = e->count, cnt1;
936   unsigned prob = e->probability, prob1;
937
938   gcc_assert (n > 1);
939   cnt1 = cnt / (n - 1);
940   prob1 = prob / (n - 1);
941
942   FOR_EACH_EDGE (ae, ei, bb->succs)
943     {
944       if (ae == e)
945         continue;
946
947       ae->probability += prob1;
948       ae->count += cnt1;
949       last = ae;
950     }
951
952   /* Move the rest to one of the edges.  */
953   last->probability += prob % (n - 1);
954   last->count += cnt % (n - 1);
955
956   e->probability = 0;
957   e->count = 0;
958 }
959
960 /* Duplicates body of LOOP to given edge E NDUPL times.  Takes care of updating
961    loop structure and dominators.  E's destination must be LOOP header for
962    this to work, i.e. it must be entry or latch edge of this loop; these are
963    unique, as the loops must have preheaders for this function to work
964    correctly (in case E is latch, the function unrolls the loop, if E is entry
965    edge, it peels the loop).  Store edges created by copying ORIG edge from
966    copies corresponding to set bits in WONT_EXIT bitmap (bit 0 corresponds to
967    original LOOP body, the other copies are numbered in order given by control
968    flow through them) into TO_REMOVE array.  Returns false if duplication is
969    impossible.  */
970
971 bool
972 duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
973                                unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
974                                edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
975                                int flags)
976 {
977   struct loop *target, *aloop;
978   struct loop **orig_loops;
979   unsigned n_orig_loops;
980   basic_block header = loop->header, latch = loop->latch;
981   basic_block *new_bbs, *bbs, *first_active;
982   basic_block new_bb, bb, first_active_latch = NULL;
983   edge ae, latch_edge;
984   edge spec_edges[2], new_spec_edges[2];
985 #define SE_LATCH 0
986 #define SE_ORIG 1
987   unsigned i, j, n;
988   int is_latch = (latch == e->src);
989   int scale_act = 0, *scale_step = NULL, scale_main = 0;
990   int scale_after_exit = 0;
991   int p, freq_in, freq_le, freq_out_orig;
992   int prob_pass_thru, prob_pass_wont_exit, prob_pass_main;
993   int add_irreducible_flag;
994   basic_block place_after;
995   bitmap bbs_to_scale = NULL;
996   bitmap_iterator bi;
997
998   gcc_assert (e->dest == loop->header);
999   gcc_assert (ndupl > 0);
1000
1001   if (orig)
1002     {
1003       /* Orig must be edge out of the loop.  */
1004       gcc_assert (flow_bb_inside_loop_p (loop, orig->src));
1005       gcc_assert (!flow_bb_inside_loop_p (loop, orig->dest));
1006     }
1007
1008   n = loop->num_nodes;
1009   bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1010   gcc_assert (bbs[0] == loop->header);
1011   gcc_assert (bbs[n  - 1] == loop->latch);
1012
1013   /* Check whether duplication is possible.  */
1014   if (!can_copy_bbs_p (bbs, loop->num_nodes))
1015     {
1016       free (bbs);
1017       return false;
1018     }
1019   new_bbs = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
1020
1021   /* In case we are doing loop peeling and the loop is in the middle of
1022      irreducible region, the peeled copies will be inside it too.  */
1023   add_irreducible_flag = e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1024   gcc_assert (!is_latch || !add_irreducible_flag);
1025
1026   /* Find edge from latch.  */
1027   latch_edge = loop_latch_edge (loop);
1028
1029   if (flags & DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ)
1030     {
1031       /* Calculate coefficients by that we have to scale frequencies
1032          of duplicated loop bodies.  */
1033       freq_in = header->frequency;
1034       freq_le = EDGE_FREQUENCY (latch_edge);
1035       if (freq_in == 0)
1036         freq_in = 1;
1037       if (freq_in < freq_le)
1038         freq_in = freq_le;
1039       freq_out_orig = orig ? EDGE_FREQUENCY (orig) : freq_in - freq_le;
1040       if (freq_out_orig > freq_in - freq_le)
1041         freq_out_orig = freq_in - freq_le;
1042       prob_pass_thru = RDIV (REG_BR_PROB_BASE * freq_le, freq_in);
1043       prob_pass_wont_exit =
1044               RDIV (REG_BR_PROB_BASE * (freq_le + freq_out_orig), freq_in);
1045
1046       if (orig
1047           && REG_BR_PROB_BASE - orig->probability != 0)
1048         {
1049           /* The blocks that are dominated by a removed exit edge ORIG have
1050              frequencies scaled by this.  */
1051           scale_after_exit = RDIV (REG_BR_PROB_BASE * REG_BR_PROB_BASE,
1052                                    REG_BR_PROB_BASE - orig->probability);
1053           bbs_to_scale = BITMAP_ALLOC (NULL);
1054           for (i = 0; i < n; i++)
1055             {
1056               if (bbs[i] != orig->src
1057                   && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bbs[i], orig->src))
1058                 bitmap_set_bit (bbs_to_scale, i);
1059             }
1060         }
1061
1062       scale_step = XNEWVEC (int, ndupl);
1063
1064       for (i = 1; i <= ndupl; i++)
1065         scale_step[i - 1] = TEST_BIT (wont_exit, i)
1066                                 ? prob_pass_wont_exit
1067                                 : prob_pass_thru;
1068
1069       /* Complete peeling is special as the probability of exit in last
1070          copy becomes 1.  */
1071       if (flags & DLTHE_FLAG_COMPLETTE_PEEL)
1072         {
1073           int wanted_freq = EDGE_FREQUENCY (e);
1074
1075           if (wanted_freq > freq_in)
1076             wanted_freq = freq_in;
1077
1078           gcc_assert (!is_latch);
1079           /* First copy has frequency of incoming edge.  Each subsequent
1080              frequency should be reduced by prob_pass_wont_exit.  Caller
1081              should've managed the flags so all except for original loop
1082              has won't exist set.  */
1083           scale_act = RDIV (wanted_freq * REG_BR_PROB_BASE, freq_in);
1084           /* Now simulate the duplication adjustments and compute header
1085              frequency of the last copy.  */
1086           for (i = 0; i < ndupl; i++)
1087             wanted_freq = RDIV (wanted_freq * scale_step[i], REG_BR_PROB_BASE);
1088           scale_main = RDIV (wanted_freq * REG_BR_PROB_BASE, freq_in);
1089         }
1090       else if (is_latch)
1091         {
1092           prob_pass_main = TEST_BIT (wont_exit, 0)
1093                                 ? prob_pass_wont_exit
1094                                 : prob_pass_thru;
1095           p = prob_pass_main;
1096           scale_main = REG_BR_PROB_BASE;
1097           for (i = 0; i < ndupl; i++)
1098             {
1099               scale_main += p;
1100               p = RDIV (p * scale_step[i], REG_BR_PROB_BASE);
1101             }
1102           scale_main = RDIV (REG_BR_PROB_BASE * REG_BR_PROB_BASE, scale_main);
1103           scale_act = RDIV (scale_main * prob_pass_main, REG_BR_PROB_BASE);
1104         }
1105       else
1106         {
1107           scale_main = REG_BR_PROB_BASE;
1108           for (i = 0; i < ndupl; i++)
1109             scale_main = RDIV (scale_main * scale_step[i], REG_BR_PROB_BASE);
1110           scale_act = REG_BR_PROB_BASE - prob_pass_thru;
1111         }
1112       for (i = 0; i < ndupl; i++)
1113         gcc_assert (scale_step[i] >= 0 && scale_step[i] <= REG_BR_PROB_BASE);
1114       gcc_assert (scale_main >= 0 && scale_main <= REG_BR_PROB_BASE
1115                   && scale_act >= 0  && scale_act <= REG_BR_PROB_BASE);
1116     }
1117
1118   /* Loop the new bbs will belong to.  */
1119   target = e->src->loop_father;
1120
1121   /* Original loops.  */
1122   n_orig_loops = 0;
1123   for (aloop = loop->inner; aloop; aloop = aloop->next)
1124     n_orig_loops++;
1125   orig_loops = XCNEWVEC (struct loop *, n_orig_loops);
1126   for (aloop = loop->inner, i = 0; aloop; aloop = aloop->next, i++)
1127     orig_loops[i] = aloop;
1128
1129   set_loop_copy (loop, target);
1130
1131   first_active = XNEWVEC (basic_block, n);
1132   if (is_latch)
1133     {
1134       memcpy (first_active, bbs, n * sizeof (basic_block));
1135       first_active_latch = latch;
1136     }
1137
1138   spec_edges[SE_ORIG] = orig;
1139   spec_edges[SE_LATCH] = latch_edge;
1140
1141   place_after = e->src;
1142   for (j = 0; j < ndupl; j++)
1143     {
1144       /* Copy loops.  */
1145       copy_loops_to (orig_loops, n_orig_loops, target);
1146
1147       /* Copy bbs.  */
1148       copy_bbs (bbs, n, new_bbs, spec_edges, 2, new_spec_edges, loop,
1149                 place_after);
1150       place_after = new_spec_edges[SE_LATCH]->src;
1151
1152       if (flags & DLTHE_RECORD_COPY_NUMBER)
1153         for (i = 0; i < n; i++)
1154           {
1155             gcc_assert (!new_bbs[i]->aux);
1156             new_bbs[i]->aux = (void *)(size_t)(j + 1);
1157           }
1158
1159       /* Note whether the blocks and edges belong to an irreducible loop.  */
1160       if (add_irreducible_flag)
1161         {
1162           for (i = 0; i < n; i++)
1163             new_bbs[i]->flags |= BB_DUPLICATED;
1164           for (i = 0; i < n; i++)
1165             {
1166               edge_iterator ei;
1167               new_bb = new_bbs[i];
1168               if (new_bb->loop_father == target)
1169                 new_bb->flags |= BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
1170
1171               FOR_EACH_EDGE (ae, ei, new_bb->succs)
1172                 if ((ae->dest->flags & BB_DUPLICATED)
1173                     && (ae->src->loop_father == target
1174                         || ae->dest->loop_father == target))
1175                   ae->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1176             }
1177           for (i = 0; i < n; i++)
1178             new_bbs[i]->flags &= ~BB_DUPLICATED;
1179         }
1180
1181       /* Redirect the special edges.  */
1182       if (is_latch)
1183         {
1184           redirect_edge_and_branch_force (latch_edge, new_bbs[0]);
1185           redirect_edge_and_branch_force (new_spec_edges[SE_LATCH],
1186                                           loop->header);
1187           set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_bbs[0], latch);
1188           latch = loop->latch = new_bbs[n - 1];
1189           e = latch_edge = new_spec_edges[SE_LATCH];
1190         }
1191       else
1192         {
1193           redirect_edge_and_branch_force (new_spec_edges[SE_LATCH],
1194                                           loop->header);
1195           redirect_edge_and_branch_force (e, new_bbs[0]);
1196           set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_bbs[0], e->src);
1197           e = new_spec_edges[SE_LATCH];
1198         }
1199
1200       /* Record exit edge in this copy.  */
1201       if (orig && TEST_BIT (wont_exit, j + 1))
1202         {
1203           if (to_remove)
1204             VEC_safe_push (edge, heap, *to_remove, new_spec_edges[SE_ORIG]);
1205           set_zero_probability (new_spec_edges[SE_ORIG]);
1206
1207           /* Scale the frequencies of the blocks dominated by the exit.  */
1208           if (bbs_to_scale)
1209             {
1210               EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (bbs_to_scale, 0, i, bi)
1211                 {
1212                   scale_bbs_frequencies_int (new_bbs + i, 1, scale_after_exit,
1213                                              REG_BR_PROB_BASE);
1214                 }
1215             }
1216         }
1217
1218       /* Record the first copy in the control flow order if it is not
1219          the original loop (i.e. in case of peeling).  */
1220       if (!first_active_latch)
1221         {
1222           memcpy (first_active, new_bbs, n * sizeof (basic_block));
1223           first_active_latch = new_bbs[n - 1];
1224         }
1225
1226       /* Set counts and frequencies.  */
1227       if (flags & DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ)
1228         {
1229           scale_bbs_frequencies_int (new_bbs, n, scale_act, REG_BR_PROB_BASE);
1230           scale_act = RDIV (scale_act * scale_step[j], REG_BR_PROB_BASE);
1231         }
1232     }
1233   free (new_bbs);
1234   free (orig_loops);
1235
1236   /* Record the exit edge in the original loop body, and update the frequencies.  */
1237   if (orig && TEST_BIT (wont_exit, 0))
1238     {
1239       if (to_remove)
1240         VEC_safe_push (edge, heap, *to_remove, orig);
1241       set_zero_probability (orig);
1242
1243       /* Scale the frequencies of the blocks dominated by the exit.  */
1244       if (bbs_to_scale)
1245         {
1246           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (bbs_to_scale, 0, i, bi)
1247             {
1248               scale_bbs_frequencies_int (bbs + i, 1, scale_after_exit,
1249                                          REG_BR_PROB_BASE);
1250             }
1251         }
1252     }
1253
1254   /* Update the original loop.  */
1255   if (!is_latch)
1256     set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src);
1257   if (flags & DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ)
1258     {
1259       scale_bbs_frequencies_int (bbs, n, scale_main, REG_BR_PROB_BASE);
1260       free (scale_step);
1261     }
1262
1263   /* Update dominators of outer blocks if affected.  */
1264   for (i = 0; i < n; i++)
1265     {
1266       basic_block dominated, dom_bb;
1267       VEC (basic_block, heap) *dom_bbs;
1268       unsigned j;
1269
1270       bb = bbs[i];
1271       bb->aux = 0;
1272
1273       dom_bbs = get_dominated_by (CDI_DOMINATORS, bb);
1274       for (j = 0; VEC_iterate (basic_block, dom_bbs, j, dominated); j++)
1275         {
1276           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, dominated))
1277             continue;
1278           dom_bb = nearest_common_dominator (
1279                         CDI_DOMINATORS, first_active[i], first_active_latch);
1280           set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, dominated, dom_bb);
1281         }
1282       VEC_free (basic_block, heap, dom_bbs);
1283     }
1284   free (first_active);
1285
1286   free (bbs);
1287   BITMAP_FREE (bbs_to_scale);
1288
1289   return true;
1290 }
1291
1292 /* A callback for make_forwarder block, to redirect all edges except for
1293    MFB_KJ_EDGE to the entry part.  E is the edge for that we should decide
1294    whether to redirect it.  */
1295
1296 edge mfb_kj_edge;
1297 bool
1298 mfb_keep_just (edge e)
1299 {
1300   return e != mfb_kj_edge;
1301 }
1302
1303 /* True when a candidate preheader BLOCK has predecessors from LOOP.  */
1304
1305 static bool
1306 has_preds_from_loop (basic_block block, struct loop *loop)
1307 {
1308   edge e;
1309   edge_iterator ei;
1310
1311   FOR_EACH_EDGE (e, ei, block->preds)
1312     if (e->src->loop_father == loop)
1313       return true;
1314   return false;
1315 }
1316
1317 /* Creates a pre-header for a LOOP.  Returns newly created block.  Unless
1318    CP_SIMPLE_PREHEADERS is set in FLAGS, we only force LOOP to have single
1319    entry; otherwise we also force preheader block to have only one successor.
1320    When CP_FALLTHRU_PREHEADERS is set in FLAGS, we force the preheader block
1321    to be a fallthru predecessor to the loop header and to have only
1322    predecessors from outside of the loop.
1323    The function also updates dominators.  */
1324
1325 basic_block
1326 create_preheader (struct loop *loop, int flags)
1327 {
1328   edge e, fallthru;
1329   basic_block dummy;
1330   int nentry = 0;
1331   bool irred = false;
1332   bool latch_edge_was_fallthru;
1333   edge one_succ_pred = NULL, single_entry = NULL;
1334   edge_iterator ei;
1335
1336   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
1337     {
1338       if (e->src == loop->latch)
1339         continue;
1340       irred |= (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP) != 0;
1341       nentry++;
1342       single_entry = e;
1343       if (single_succ_p (e->src))
1344         one_succ_pred = e;
1345     }
1346   gcc_assert (nentry);
1347   if (nentry == 1)
1348     {
1349       bool need_forwarder_block = false;
1350
1351       /* We do not allow entry block to be the loop preheader, since we
1352              cannot emit code there.  */
1353       if (single_entry->src == ENTRY_BLOCK_PTR)
1354         need_forwarder_block = true;
1355       else
1356         {
1357           /* If we want simple preheaders, also force the preheader to have
1358              just a single successor.  */
1359           if ((flags & CP_SIMPLE_PREHEADERS)
1360               && !single_succ_p (single_entry->src))
1361             need_forwarder_block = true;
1362           /* If we want fallthru preheaders, also create forwarder block when
1363              preheader ends with a jump or has predecessors from loop.  */
1364           else if ((flags & CP_FALLTHRU_PREHEADERS)
1365                    && (JUMP_P (BB_END (single_entry->src))
1366                        || has_preds_from_loop (single_entry->src, loop)))
1367             need_forwarder_block = true;
1368         }
1369       if (! need_forwarder_block)
1370         return NULL;
1371     }
1372
1373   mfb_kj_edge = loop_latch_edge (loop);
1374   latch_edge_was_fallthru = (mfb_kj_edge->flags & EDGE_FALLTHRU) != 0;
1375   fallthru = make_forwarder_block (loop->header, mfb_keep_just, NULL);
1376   dummy = fallthru->src;
1377   loop->header = fallthru->dest;
1378
1379   /* Try to be clever in placing the newly created preheader.  The idea is to
1380      avoid breaking any "fallthruness" relationship between blocks.
1381
1382      The preheader was created just before the header and all incoming edges
1383      to the header were redirected to the preheader, except the latch edge.
1384      So the only problematic case is when this latch edge was a fallthru
1385      edge: it is not anymore after the preheader creation so we have broken
1386      the fallthruness.  We're therefore going to look for a better place.  */
1387   if (latch_edge_was_fallthru)
1388     {
1389       if (one_succ_pred)
1390         e = one_succ_pred;
1391       else
1392         e = EDGE_PRED (dummy, 0);
1393
1394       move_block_after (dummy, e->src);
1395     }
1396
1397   if (irred)
1398     {
1399       dummy->flags |= BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
1400       single_succ_edge (dummy)->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1401     }
1402
1403   if (dump_file)
1404     fprintf (dump_file, "Created preheader block for loop %i\n",
1405              loop->num);
1406
1407   if (flags & CP_FALLTHRU_PREHEADERS)
1408     gcc_assert ((single_succ_edge (dummy)->flags & EDGE_FALLTHRU)
1409                 && !JUMP_P (BB_END (dummy)));
1410
1411   return dummy;
1412 }
1413
1414 /* Create preheaders for each loop; for meaning of FLAGS see create_preheader.  */
1415
1416 void
1417 create_preheaders (int flags)
1418 {
1419   loop_iterator li;
1420   struct loop *loop;
1421
1422   if (!current_loops)
1423     return;
1424
1425   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1426     create_preheader (loop, flags);
1427   loops_state_set (LOOPS_HAVE_PREHEADERS);
1428 }
1429
1430 /* Forces all loop latches to have only single successor.  */
1431
1432 void
1433 force_single_succ_latches (void)
1434 {
1435   loop_iterator li;
1436   struct loop *loop;
1437   edge e;
1438
1439   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1440     {
1441       if (loop->latch != loop->header && single_succ_p (loop->latch))
1442         continue;
1443
1444       e = find_edge (loop->latch, loop->header);
1445
1446       split_edge (e);
1447     }
1448   loops_state_set (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES);
1449 }
1450
1451 /* This function is called from loop_version.  It splits the entry edge
1452    of the loop we want to version, adds the versioning condition, and
1453    adjust the edges to the two versions of the loop appropriately.
1454    e is an incoming edge. Returns the basic block containing the
1455    condition.
1456
1457    --- edge e ---- > [second_head]
1458
1459    Split it and insert new conditional expression and adjust edges.
1460
1461     --- edge e ---> [cond expr] ---> [first_head]
1462                         |
1463                         +---------> [second_head]
1464
1465   THEN_PROB is the probability of then branch of the condition.  */
1466
1467 static basic_block
1468 lv_adjust_loop_entry_edge (basic_block first_head, basic_block second_head,
1469                            edge e, void *cond_expr, unsigned then_prob)
1470 {
1471   basic_block new_head = NULL;
1472   edge e1;
1473
1474   gcc_assert (e->dest == second_head);
1475
1476   /* Split edge 'e'. This will create a new basic block, where we can
1477      insert conditional expr.  */
1478   new_head = split_edge (e);
1479
1480   lv_add_condition_to_bb (first_head, second_head, new_head,
1481                           cond_expr);
1482
1483   /* Don't set EDGE_TRUE_VALUE in RTL mode, as it's invalid there.  */
1484   e = single_succ_edge (new_head);
1485   e1 = make_edge (new_head, first_head,
1486                   current_ir_type () == IR_GIMPLE ? EDGE_TRUE_VALUE : 0);
1487   e1->probability = then_prob;
1488   e->probability = REG_BR_PROB_BASE - then_prob;
1489   e1->count = RDIV (e->count * e1->probability, REG_BR_PROB_BASE);
1490   e->count = RDIV (e->count * e->probability, REG_BR_PROB_BASE);
1491
1492   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, first_head, new_head);
1493   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, second_head, new_head);
1494
1495   /* Adjust loop header phi nodes.  */
1496   lv_adjust_loop_header_phi (first_head, second_head, new_head, e1);
1497
1498   return new_head;
1499 }
1500
1501 /* Main entry point for Loop Versioning transformation.
1502
1503    This transformation given a condition and a loop, creates
1504    -if (condition) { loop_copy1 } else { loop_copy2 },
1505    where loop_copy1 is the loop transformed in one way, and loop_copy2
1506    is the loop transformed in another way (or unchanged). 'condition'
1507    may be a run time test for things that were not resolved by static
1508    analysis (overlapping ranges (anti-aliasing), alignment, etc.).
1509
1510    THEN_PROB is the probability of the then edge of the if.  THEN_SCALE
1511    is the ratio by that the frequencies in the original loop should
1512    be scaled.  ELSE_SCALE is the ratio by that the frequencies in the
1513    new loop should be scaled.
1514
1515    If PLACE_AFTER is true, we place the new loop after LOOP in the
1516    instruction stream, otherwise it is placed before LOOP.  */
1517
1518 struct loop *
1519 loop_version (struct loop *loop,
1520               void *cond_expr, basic_block *condition_bb,
1521               unsigned then_prob, unsigned then_scale, unsigned else_scale,
1522               bool place_after)
1523 {
1524   basic_block first_head, second_head;
1525   edge entry, latch_edge, true_edge, false_edge;
1526   int irred_flag;
1527   struct loop *nloop;
1528   basic_block cond_bb;
1529
1530   /* Record entry and latch edges for the loop */
1531   entry = loop_preheader_edge (loop);
1532   irred_flag = entry->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1533   entry->flags &= ~EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1534
1535   /* Note down head of loop as first_head.  */
1536   first_head = entry->dest;
1537
1538   /* Duplicate loop.  */
1539   if (!cfg_hook_duplicate_loop_to_header_edge (loop, entry, 1,
1540                                                NULL, NULL, NULL, 0))
1541     return NULL;
1542
1543   /* After duplication entry edge now points to new loop head block.
1544      Note down new head as second_head.  */
1545   second_head = entry->dest;
1546
1547   /* Split loop entry edge and insert new block with cond expr.  */
1548   cond_bb =  lv_adjust_loop_entry_edge (first_head, second_head,
1549                                         entry, cond_expr, then_prob);
1550   if (condition_bb)
1551     *condition_bb = cond_bb;
1552
1553   if (!cond_bb)
1554     {
1555       entry->flags |= irred_flag;
1556       return NULL;
1557     }
1558
1559   latch_edge = single_succ_edge (get_bb_copy (loop->latch));
1560
1561   extract_cond_bb_edges (cond_bb, &true_edge, &false_edge);
1562   nloop = loopify (latch_edge,
1563                    single_pred_edge (get_bb_copy (loop->header)),
1564                    cond_bb, true_edge, false_edge,
1565                    false /* Do not redirect all edges.  */,
1566                    then_scale, else_scale);
1567
1568   /* loopify redirected latch_edge. Update its PENDING_STMTS.  */
1569   lv_flush_pending_stmts (latch_edge);
1570
1571   /* loopify redirected condition_bb's succ edge. Update its PENDING_STMTS.  */
1572   extract_cond_bb_edges (cond_bb, &true_edge, &false_edge);
1573   lv_flush_pending_stmts (false_edge);
1574   /* Adjust irreducible flag.  */
1575   if (irred_flag)
1576     {
1577       cond_bb->flags |= BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
1578       loop_preheader_edge (loop)->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1579       loop_preheader_edge (nloop)->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1580       single_pred_edge (cond_bb)->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1581     }
1582
1583   if (place_after)
1584     {
1585       basic_block *bbs = get_loop_body_in_dom_order (nloop), after;
1586       unsigned i;
1587
1588       after = loop->latch;
1589
1590       for (i = 0; i < nloop->num_nodes; i++)
1591         {
1592           move_block_after (bbs[i], after);
1593           after = bbs[i];
1594         }
1595       free (bbs);
1596     }
1597
1598   /* At this point condition_bb is loop preheader with two successors,
1599      first_head and second_head.   Make sure that loop preheader has only
1600      one successor.  */
1601   split_edge (loop_preheader_edge (loop));
1602   split_edge (loop_preheader_edge (nloop));
1603
1604   return nloop;
1605 }
1606
1607 /* The structure of loops might have changed.  Some loops might get removed
1608    (and their headers and latches were set to NULL), loop exists might get
1609    removed (thus the loop nesting may be wrong), and some blocks and edges
1610    were changed (so the information about bb --> loop mapping does not have
1611    to be correct).  But still for the remaining loops the header dominates
1612    the latch, and loops did not get new subloops (new loops might possibly
1613    get created, but we are not interested in them).  Fix up the mess.
1614
1615    If CHANGED_BBS is not NULL, basic blocks whose loop has changed are
1616    marked in it.  */
1617
1618 void
1619 fix_loop_structure (bitmap changed_bbs)
1620 {
1621   basic_block bb;
1622   struct loop *loop, *ploop;
1623   loop_iterator li;
1624   bool record_exits = false;
1625   struct loop **superloop = XNEWVEC (struct loop *, number_of_loops ());
1626
1627   /* Remove the old bb -> loop mapping.  Remember the depth of the blocks in
1628      the loop hierarchy, so that we can recognize blocks whose loop nesting
1629      relationship has changed.  */
1630   FOR_EACH_BB (bb)
1631     {
1632       if (changed_bbs)
1633         bb->aux = (void *) (size_t) loop_depth (bb->loop_father);
1634       bb->loop_father = current_loops->tree_root;
1635     }
1636
1637   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1638     {
1639       release_recorded_exits ();
1640       record_exits = true;
1641     }
1642
1643   /* Remove the dead loops from structures.  We start from the innermost
1644      loops, so that when we remove the loops, we know that the loops inside
1645      are preserved, and do not waste time relinking loops that will be
1646      removed later.  */
1647   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1648     {
1649       if (loop->header)
1650         continue;
1651
1652       while (loop->inner)
1653         {
1654           ploop = loop->inner;
1655           flow_loop_tree_node_remove (ploop);
1656           flow_loop_tree_node_add (loop_outer (loop), ploop);
1657         }
1658
1659       /* Remove the loop and free its data.  */
1660       delete_loop (loop);
1661     }
1662
1663   /* Rescan the bodies of loops, starting from the outermost ones.  We assume
1664      that no optimization interchanges the order of the loops, i.e., it cannot
1665      happen that L1 was superloop of L2 before and it is subloop of L2 now
1666      (without explicitly updating loop information).  At the same time, we also
1667      determine the new loop structure.  */
1668   current_loops->tree_root->num_nodes = n_basic_blocks;
1669   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1670     {
1671       superloop[loop->num] = loop->header->loop_father;
1672       loop->num_nodes = flow_loop_nodes_find (loop->header, loop);
1673     }
1674
1675   /* Now fix the loop nesting.  */
1676   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1677     {
1678       ploop = superloop[loop->num];
1679       if (ploop != loop_outer (loop))
1680         {
1681           flow_loop_tree_node_remove (loop);
1682           flow_loop_tree_node_add (ploop, loop);
1683         }
1684     }
1685   free (superloop);
1686
1687   /* Mark the blocks whose loop has changed.  */
1688   if (changed_bbs)
1689     {
1690       FOR_EACH_BB (bb)
1691         {
1692           if ((void *) (size_t) loop_depth (bb->loop_father) != bb->aux)
1693             bitmap_set_bit (changed_bbs, bb->index);
1694
1695           bb->aux = NULL;
1696         }
1697     }
1698
1699   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
1700     create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
1701
1702   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
1703     force_single_succ_latches ();
1704
1705   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
1706     mark_irreducible_loops ();
1707
1708   if (record_exits)
1709     record_loop_exits ();
1710
1711 #ifdef ENABLE_CHECKING
1712   verify_loop_structure ();
1713 #endif
1714 }