OSDN Git Service

2004-07-04 Matthias Klose <doko@debian.org>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / cfgloopmanip.c
1 /* Loop manipulation code for GNU compiler.
2    Copyright (C) 2002, 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
7 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
8 Software Foundation; either version 2, or (at your option) any later
9 version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
12 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
19 02111-1307, USA.  */
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 "basic-block.h"
28 #include "cfgloop.h"
29 #include "cfglayout.h"
30 #include "output.h"
31
32 static struct loop * duplicate_loop (struct loops *, struct loop *,
33                                      struct loop *);
34 static void duplicate_subloops (struct loops *, struct loop *, struct loop *);
35 static void copy_loops_to (struct loops *, struct loop **, int,
36                            struct loop *);
37 static void loop_redirect_edge (edge, basic_block);
38 static bool loop_delete_branch_edge (edge, int);
39 static void remove_bbs (basic_block *, int);
40 static bool rpe_enum_p (basic_block, void *);
41 static int find_path (edge, basic_block **);
42 static bool alp_enum_p (basic_block, void *);
43 static void add_loop (struct loops *, struct loop *);
44 static void fix_loop_placements (struct loops *, struct loop *);
45 static bool fix_bb_placement (struct loops *, basic_block);
46 static void fix_bb_placements (struct loops *, basic_block);
47 static void place_new_loop (struct loops *, struct loop *);
48 static void scale_loop_frequencies (struct loop *, int, int);
49 static void scale_bbs_frequencies (basic_block *, int, int, int);
50 static basic_block create_preheader (struct loop *, int);
51 static void fix_irreducible_loops (basic_block);
52
53 #define RDIV(X,Y) (((X) + (Y) / 2) / (Y))
54
55 /* Splits basic block BB after INSN, returns created edge.  Updates loops
56    and dominators.  */
57 edge
58 split_loop_bb (basic_block bb, rtx insn)
59 {
60   edge e;
61
62   /* Split the block.  */
63   e = split_block (bb, insn);
64
65   /* Add dest to loop.  */
66   add_bb_to_loop (e->dest, e->src->loop_father);
67
68   return e;
69 }
70
71 /* Checks whether basic block BB is dominated by DATA.  */
72 static bool
73 rpe_enum_p (basic_block bb, void *data)
74 {
75   return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, data);
76 }
77
78 /* Remove basic blocks BBS from loop structure and dominance info,
79    and delete them afterwards.  */
80 static void
81 remove_bbs (basic_block *bbs, int nbbs)
82 {
83   int i;
84
85   for (i = 0; i < nbbs; i++)
86     {
87       remove_bb_from_loops (bbs[i]);
88       delete_basic_block (bbs[i]);
89     }
90 }
91
92 /* Find path -- i.e. the basic blocks dominated by edge E and put them
93    into array BBS, that will be allocated large enough to contain them.
94    E->dest must have exactly one predecessor for this to work (it is
95    easy to achieve and we do not put it here because we do not want to
96    alter anything by this function).  The number of basic blocks in the
97    path is returned.  */
98 static int
99 find_path (edge e, basic_block **bbs)
100 {
101   if (e->dest->pred->pred_next)
102     abort ();
103
104   /* Find bbs in the path.  */
105   *bbs = xcalloc (n_basic_blocks, sizeof (basic_block));
106   return dfs_enumerate_from (e->dest, 0, rpe_enum_p, *bbs,
107                              n_basic_blocks, e->dest);
108 }
109
110 /* Fix placement of basic block BB inside loop hierarchy stored in LOOPS --
111    Let L be a loop to that BB belongs.  Then every successor of BB must either
112      1) belong to some superloop of loop L, or
113      2) be a header of loop K such that K->outer is superloop of L
114    Returns true if we had to move BB into other loop to enforce this condition,
115    false if the placement of BB was already correct (provided that placements
116    of its successors are correct).  */
117 static bool
118 fix_bb_placement (struct loops *loops, basic_block bb)
119 {
120   edge e;
121   struct loop *loop = loops->tree_root, *act;
122
123   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
124     {
125       if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
126         continue;
127
128       act = e->dest->loop_father;
129       if (act->header == e->dest)
130         act = act->outer;
131
132       if (flow_loop_nested_p (loop, act))
133         loop = act;
134     }
135
136   if (loop == bb->loop_father)
137     return false;
138
139   remove_bb_from_loops (bb);
140   add_bb_to_loop (bb, loop);
141
142   return true;
143 }
144
145 /* Fix placements of basic blocks inside loop hierarchy stored in loops; i.e.
146    enforce condition condition stated in description of fix_bb_placement. We
147    start from basic block FROM that had some of its successors removed, so that
148    his placement no longer has to be correct, and iteratively fix placement of
149    its predecessors that may change if placement of FROM changed.  Also fix
150    placement of subloops of FROM->loop_father, that might also be altered due
151    to this change; the condition for them is similar, except that instead of
152    successors we consider edges coming out of the loops.  */
153 static void
154 fix_bb_placements (struct loops *loops, basic_block from)
155 {
156   sbitmap in_queue;
157   basic_block *queue, *qtop, *qbeg, *qend;
158   struct loop *base_loop;
159   edge e;
160
161   /* We pass through blocks back-reachable from FROM, testing whether some
162      of their successors moved to outer loop.  It may be necessary to
163      iterate several times, but it is finite, as we stop unless we move
164      the basic block up the loop structure.  The whole story is a bit
165      more complicated due to presence of subloops, those are moved using
166      fix_loop_placement.  */
167
168   base_loop = from->loop_father;
169   if (base_loop == loops->tree_root)
170     return;
171
172   in_queue = sbitmap_alloc (last_basic_block);
173   sbitmap_zero (in_queue);
174   SET_BIT (in_queue, from->index);
175   /* Prevent us from going out of the base_loop.  */
176   SET_BIT (in_queue, base_loop->header->index);
177
178   queue = xmalloc ((base_loop->num_nodes + 1) * sizeof (basic_block));
179   qtop = queue + base_loop->num_nodes + 1;
180   qbeg = queue;
181   qend = queue + 1;
182   *qbeg = from;
183
184   while (qbeg != qend)
185     {
186       from = *qbeg;
187       qbeg++;
188       if (qbeg == qtop)
189         qbeg = queue;
190       RESET_BIT (in_queue, from->index);
191
192       if (from->loop_father->header == from)
193         {
194           /* Subloop header, maybe move the loop upward.  */
195           if (!fix_loop_placement (from->loop_father))
196             continue;
197         }
198       else
199         {
200           /* Ordinary basic block.  */
201           if (!fix_bb_placement (loops, from))
202             continue;
203         }
204
205       /* Something has changed, insert predecessors into queue.  */
206       for (e = from->pred; e; e = e->pred_next)
207         {
208           basic_block pred = e->src;
209           struct loop *nca;
210
211           if (TEST_BIT (in_queue, pred->index))
212             continue;
213
214           /* If it is subloop, then it either was not moved, or
215              the path up the loop tree from base_loop do not contain
216              it.  */
217           nca = find_common_loop (pred->loop_father, base_loop);
218           if (pred->loop_father != base_loop
219               && (nca == base_loop
220                   || nca != pred->loop_father))
221             pred = pred->loop_father->header;
222           else if (!flow_loop_nested_p (from->loop_father, pred->loop_father))
223             {
224               /* No point in processing it.  */
225               continue;
226             }
227
228           if (TEST_BIT (in_queue, pred->index))
229             continue;
230
231           /* Schedule the basic block.  */
232           *qend = pred;
233           qend++;
234           if (qend == qtop)
235             qend = queue;
236           SET_BIT (in_queue, pred->index);
237         }
238     }
239   free (in_queue);
240   free (queue);
241 }
242
243 /* Basic block from has lost one or more of its predecessors, so it might
244    mo longer be part irreducible loop.  Fix it and proceed recursively
245    for its successors if needed.  */
246 static void
247 fix_irreducible_loops (basic_block from)
248 {
249   basic_block bb;
250   basic_block *stack;
251   int stack_top;
252   sbitmap on_stack;
253   edge *edges, e;
254   unsigned n_edges, i;
255
256   if (!(from->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP))
257     return;
258
259   on_stack = sbitmap_alloc (last_basic_block);
260   sbitmap_zero (on_stack);
261   SET_BIT (on_stack, from->index);
262   stack = xmalloc (from->loop_father->num_nodes * sizeof (basic_block));
263   stack[0] = from;
264   stack_top = 1;
265
266   while (stack_top)
267     {
268       bb = stack[--stack_top];
269       RESET_BIT (on_stack, bb->index);
270
271       for (e = bb->pred; e; e = e->pred_next)
272         if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
273           break;
274       if (e)
275         continue;
276
277       bb->flags &= ~BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
278       if (bb->loop_father->header == bb)
279         edges = get_loop_exit_edges (bb->loop_father, &n_edges);
280       else
281         {
282           n_edges = 0;
283           for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
284             n_edges++;
285           edges = xmalloc (n_edges * sizeof (edge));
286           n_edges = 0;
287           for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
288             edges[n_edges++] = e;
289         }
290
291       for (i = 0; i < n_edges; i++)
292         {
293           e = edges[i];
294
295           if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
296             {
297               if (!flow_bb_inside_loop_p (from->loop_father, e->dest))
298                 continue;
299
300               e->flags &= ~EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
301               if (TEST_BIT (on_stack, e->dest->index))
302                 continue;
303
304               SET_BIT (on_stack, e->dest->index);
305               stack[stack_top++] = e->dest;
306             }
307         }
308       free (edges);
309     }
310
311   free (on_stack);
312   free (stack);
313 }
314
315 /* Removes path beginning at edge E, i.e. remove basic blocks dominated by E
316    and update loop structure stored in LOOPS and dominators.  Return true if
317    we were able to remove the path, false otherwise (and nothing is affected
318    then).  */
319 bool
320 remove_path (struct loops *loops, edge e)
321 {
322   edge ae;
323   basic_block *rem_bbs, *bord_bbs, *dom_bbs, from, bb;
324   int i, nrem, n_bord_bbs, n_dom_bbs;
325   sbitmap seen;
326
327   if (!loop_delete_branch_edge (e, 0))
328     return false;
329
330   /* We need to check whether basic blocks are dominated by the edge
331      e, but we only have basic block dominators.  This is easy to
332      fix -- when e->dest has exactly one predecessor, this corresponds
333      to blocks dominated by e->dest, if not, split the edge.  */
334   if (e->dest->pred->pred_next)
335     e = loop_split_edge_with (e, NULL_RTX)->pred;
336
337   /* It may happen that by removing path we remove one or more loops
338      we belong to.  In this case first unloop the loops, then proceed
339      normally.   We may assume that e->dest is not a header of any loop,
340      as it now has exactly one predecessor.  */
341   while (e->src->loop_father->outer
342          && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
343                             e->src->loop_father->latch, e->dest))
344     unloop (loops, e->src->loop_father);
345
346   /* Identify the path.  */
347   nrem = find_path (e, &rem_bbs);
348
349   n_bord_bbs = 0;
350   bord_bbs = xcalloc (n_basic_blocks, sizeof (basic_block));
351   seen = sbitmap_alloc (last_basic_block);
352   sbitmap_zero (seen);
353
354   /* Find "border" hexes -- i.e. those with predecessor in removed path.  */
355   for (i = 0; i < nrem; i++)
356     SET_BIT (seen, rem_bbs[i]->index);
357   for (i = 0; i < nrem; i++)
358     {
359       bb = rem_bbs[i];
360       for (ae = rem_bbs[i]->succ; ae; ae = ae->succ_next)
361         if (ae->dest != EXIT_BLOCK_PTR && !TEST_BIT (seen, ae->dest->index))
362           {
363             SET_BIT (seen, ae->dest->index);
364             bord_bbs[n_bord_bbs++] = ae->dest;
365           }
366     }
367
368   /* Remove the path.  */
369   from = e->src;
370   if (!loop_delete_branch_edge (e, 1))
371     abort ();
372   dom_bbs = xcalloc (n_basic_blocks, sizeof (basic_block));
373
374   /* Cancel loops contained in the path.  */
375   for (i = 0; i < nrem; i++)
376     if (rem_bbs[i]->loop_father->header == rem_bbs[i])
377       cancel_loop_tree (loops, rem_bbs[i]->loop_father);
378
379   remove_bbs (rem_bbs, nrem);
380   free (rem_bbs);
381
382   /* Find blocks whose dominators may be affected.  */
383   n_dom_bbs = 0;
384   sbitmap_zero (seen);
385   for (i = 0; i < n_bord_bbs; i++)
386     {
387       basic_block ldom;
388
389       bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bord_bbs[i]);
390       if (TEST_BIT (seen, bb->index))
391         continue;
392       SET_BIT (seen, bb->index);
393
394       for (ldom = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
395            ldom;
396            ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
397         if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, from, ldom))
398           dom_bbs[n_dom_bbs++] = ldom;
399     }
400
401   free (seen);
402
403   /* Recount dominators.  */
404   iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, n_dom_bbs);
405   free (dom_bbs);
406
407   /* These blocks have lost some predecessor(s), thus their irreducible
408      status could be changed.  */
409   for (i = 0; i < n_bord_bbs; i++)
410     fix_irreducible_loops (bord_bbs[i]);
411   free (bord_bbs);
412
413   /* Fix placements of basic blocks inside loops and the placement of
414      loops in the loop tree.  */
415   fix_bb_placements (loops, from);
416   fix_loop_placements (loops, from->loop_father);
417
418   return true;
419 }
420
421 /* Predicate for enumeration in add_loop.  */
422 static bool
423 alp_enum_p (basic_block bb, void *alp_header)
424 {
425   return bb != (basic_block) alp_header;
426 }
427
428 /* Given LOOP structure with filled header and latch, find the body of the
429    corresponding loop and add it to LOOPS tree.  */
430 static void
431 add_loop (struct loops *loops, struct loop *loop)
432 {
433   basic_block *bbs;
434   int i, n;
435
436   /* Add it to loop structure.  */
437   place_new_loop (loops, loop);
438   loop->level = 1;
439
440   /* Find its nodes.  */
441   bbs = xcalloc (n_basic_blocks, sizeof (basic_block));
442   n = dfs_enumerate_from (loop->latch, 1, alp_enum_p,
443                           bbs, n_basic_blocks, loop->header);
444
445   for (i = 0; i < n; i++)
446     add_bb_to_loop (bbs[i], loop);
447   add_bb_to_loop (loop->header, loop);
448
449   free (bbs);
450 }
451
452 /* Multiply all frequencies of basic blocks in array BBS of length NBBS
453    by NUM/DEN.  */
454 static void
455 scale_bbs_frequencies (basic_block *bbs, int nbbs, int num, int den)
456 {
457   int i;
458   edge e;
459
460   for (i = 0; i < nbbs; i++)
461     {
462       bbs[i]->frequency = (bbs[i]->frequency * num) / den;
463       bbs[i]->count = RDIV (bbs[i]->count * num, den);
464       for (e = bbs[i]->succ; e; e = e->succ_next)
465         e->count = (e->count * num) /den;
466     }
467 }
468
469 /* Multiply all frequencies in LOOP by NUM/DEN.  */
470 static void
471 scale_loop_frequencies (struct loop *loop, int num, int den)
472 {
473   basic_block *bbs;
474
475   bbs = get_loop_body (loop);
476   scale_bbs_frequencies (bbs, loop->num_nodes, num, den);
477   free (bbs);
478 }
479
480 /* Make area between HEADER_EDGE and LATCH_EDGE a loop by connecting
481    latch to header and update loop tree stored in LOOPS and dominators
482    accordingly. Everything between them plus LATCH_EDGE destination must
483    be dominated by HEADER_EDGE destination, and back-reachable from
484    LATCH_EDGE source.  HEADER_EDGE is redirected to basic block SWITCH_BB,
485    FALLTHRU_EDGE (SWITCH_BB) to original destination of HEADER_EDGE and
486    BRANCH_EDGE (SWITCH_BB) to original destination of LATCH_EDGE.
487    Returns newly created loop.  */
488
489 struct loop *
490 loopify (struct loops *loops, edge latch_edge, edge header_edge, 
491          basic_block switch_bb)
492 {
493   basic_block succ_bb = latch_edge->dest;
494   basic_block pred_bb = header_edge->src;
495   basic_block *dom_bbs, *body;
496   unsigned n_dom_bbs, i;
497   sbitmap seen;
498   struct loop *loop = xcalloc (1, sizeof (struct loop));
499   struct loop *outer = succ_bb->loop_father->outer;
500   int freq, prob, tot_prob;
501   gcov_type cnt;
502   edge e;
503
504   loop->header = header_edge->dest;
505   loop->latch = latch_edge->src;
506
507   freq = EDGE_FREQUENCY (header_edge);
508   cnt = header_edge->count;
509   prob = switch_bb->succ->probability;
510   tot_prob = prob + switch_bb->succ->succ_next->probability;
511   if (tot_prob == 0)
512     tot_prob = 1;
513
514   /* Redirect edges.  */
515   loop_redirect_edge (latch_edge, loop->header);
516   loop_redirect_edge (BRANCH_EDGE (switch_bb), succ_bb);
517
518   loop_redirect_edge (header_edge, switch_bb);
519   loop_redirect_edge (FALLTHRU_EDGE (switch_bb), loop->header); 
520
521   /* Update dominators.  */
522   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, switch_bb, pred_bb);
523   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop->header, switch_bb);
524
525   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, succ_bb, switch_bb);
526
527   /* Compute new loop.  */
528   add_loop (loops, loop);
529   flow_loop_tree_node_add (outer, loop);
530
531   /* Add switch_bb to appropriate loop.  */
532   add_bb_to_loop (switch_bb, outer);
533
534   /* Fix frequencies.  */
535   switch_bb->frequency = freq;
536   switch_bb->count = cnt;
537   for (e = switch_bb->succ; e; e = e->succ_next)
538     e->count = (switch_bb->count * e->probability) / REG_BR_PROB_BASE;
539   scale_loop_frequencies (loop, prob, tot_prob);
540   scale_loop_frequencies (succ_bb->loop_father, tot_prob - prob, tot_prob);
541
542   /* Update dominators of blocks outside of LOOP.  */
543   dom_bbs = xcalloc (n_basic_blocks, sizeof (basic_block));
544   n_dom_bbs = 0;
545   seen = sbitmap_alloc (last_basic_block);
546   sbitmap_zero (seen);
547   body = get_loop_body (loop);
548
549   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
550     SET_BIT (seen, body[i]->index);
551
552   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
553     {
554       basic_block ldom;
555
556       for (ldom = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, body[i]);
557            ldom;
558            ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
559         if (!TEST_BIT (seen, ldom->index))
560           {
561             SET_BIT (seen, ldom->index);
562             dom_bbs[n_dom_bbs++] = ldom;
563           }
564     }
565
566   iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, n_dom_bbs);
567
568   free (body);
569   free (seen);
570   free (dom_bbs);
571
572   return loop;
573 }
574
575 /* Remove the latch edge of a LOOP and update LOOPS tree to indicate that
576    the LOOP was removed.  After this function, original loop latch will
577    have no successor, which caller is expected to fix somehow.  */
578 void
579 unloop (struct loops *loops, struct loop *loop)
580 {
581   basic_block *body;
582   struct loop *ploop;
583   unsigned i, n;
584   basic_block latch = loop->latch;
585   edge *edges;
586   unsigned n_edges;
587
588   /* This is relatively straightforward.  The dominators are unchanged, as
589      loop header dominates loop latch, so the only thing we have to care of
590      is the placement of loops and basic blocks inside the loop tree.  We
591      move them all to the loop->outer, and then let fix_bb_placements do
592      its work.  */
593
594   body = get_loop_body (loop);
595   edges = get_loop_exit_edges (loop, &n_edges);
596   n = loop->num_nodes;
597   for (i = 0; i < n; i++)
598     if (body[i]->loop_father == loop)
599       {
600         remove_bb_from_loops (body[i]);
601         add_bb_to_loop (body[i], loop->outer);
602       }
603   free(body);
604
605   while (loop->inner)
606     {
607       ploop = loop->inner;
608       flow_loop_tree_node_remove (ploop);
609       flow_loop_tree_node_add (loop->outer, ploop);
610     }
611
612   /* Remove the loop and free its data.  */
613   flow_loop_tree_node_remove (loop);
614   loops->parray[loop->num] = NULL;
615   flow_loop_free (loop);
616
617   remove_edge (latch->succ);
618   fix_bb_placements (loops, latch);
619
620   /* If the loop was inside an irreducible region, we would have to somehow
621      update the irreducible marks inside its body.  While it is certainly
622      possible to do, it is a bit complicated and this situation should be
623      very rare, so we just remark all loops in this case.  */
624   for (i = 0; i < n_edges; i++)
625     if (edges[i]->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
626       break;
627   if (i != n_edges)
628     mark_irreducible_loops (loops);
629   free (edges);
630 }
631
632 /* Fix placement of LOOP inside loop tree, i.e. find the innermost superloop
633    FATHER of LOOP such that all of the edges coming out of LOOP belong to
634    FATHER, and set it as outer loop of LOOP.  Return 1 if placement of
635    LOOP changed.  */
636 int
637 fix_loop_placement (struct loop *loop)
638 {
639   basic_block *body;
640   unsigned i;
641   edge e;
642   struct loop *father = loop->pred[0], *act;
643
644   body = get_loop_body (loop);
645   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
646     for (e = body[i]->succ; e; e = e->succ_next)
647       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
648         {
649           act = find_common_loop (loop, e->dest->loop_father);
650           if (flow_loop_nested_p (father, act))
651             father = act;
652         }
653   free (body);
654
655   if (father != loop->outer)
656     {
657       for (act = loop->outer; act != father; act = act->outer)
658         act->num_nodes -= loop->num_nodes;
659       flow_loop_tree_node_remove (loop);
660       flow_loop_tree_node_add (father, loop);
661       return 1;
662     }
663   return 0;
664 }
665
666 /* Fix placement of superloops of LOOP inside loop tree, i.e. ensure that
667    condition stated in description of fix_loop_placement holds for them.
668    It is used in case when we removed some edges coming out of LOOP, which
669    may cause the right placement of LOOP inside loop tree to change.  */
670 static void
671 fix_loop_placements (struct loops *loops, struct loop *loop)
672 {
673   struct loop *outer;
674
675   while (loop->outer)
676     {
677       outer = loop->outer;
678       if (!fix_loop_placement (loop))
679         break;
680
681       /* Changing the placement of a loop in the loop tree may alter the
682          validity of condition 2) of the description of fix_bb_placement
683          for its preheader, because the successor is the header and belongs
684          to the loop.  So call fix_bb_placements to fix up the placement
685          of the preheader and (possibly) of its predecessors.  */
686       fix_bb_placements (loops, loop_preheader_edge (loop)->src);
687       loop = outer;
688     }
689 }
690
691 /* Creates place for a new LOOP in LOOPS structure.  */
692 static void
693 place_new_loop (struct loops *loops, struct loop *loop)
694 {
695   loops->parray =
696     xrealloc (loops->parray, (loops->num + 1) * sizeof (struct loop *));
697   loops->parray[loops->num] = loop;
698
699   loop->num = loops->num++;
700 }
701
702 /* Copies copy of LOOP as subloop of TARGET loop, placing newly
703    created loop into LOOPS structure.  */
704 static struct loop *
705 duplicate_loop (struct loops *loops, struct loop *loop, struct loop *target)
706 {
707   struct loop *cloop;
708   cloop = xcalloc (1, sizeof (struct loop));
709   place_new_loop (loops, cloop);
710
711   /* Initialize copied loop.  */
712   cloop->level = loop->level;
713
714   /* Set it as copy of loop.  */
715   loop->copy = cloop;
716
717   /* Add it to target.  */
718   flow_loop_tree_node_add (target, cloop);
719
720   return cloop;
721 }
722
723 /* Copies structure of subloops of LOOP into TARGET loop, placing
724    newly created loops into loop tree stored in LOOPS.  */
725 static void
726 duplicate_subloops (struct loops *loops, struct loop *loop, struct loop *target)
727 {
728   struct loop *aloop, *cloop;
729
730   for (aloop = loop->inner; aloop; aloop = aloop->next)
731     {
732       cloop = duplicate_loop (loops, aloop, target);
733       duplicate_subloops (loops, aloop, cloop);
734     }
735 }
736
737 /* Copies structure of subloops of N loops, stored in array COPIED_LOOPS,
738    into TARGET loop, placing newly created loops into loop tree LOOPS.  */
739 static void
740 copy_loops_to (struct loops *loops, struct loop **copied_loops, int n, struct loop *target)
741 {
742   struct loop *aloop;
743   int i;
744
745   for (i = 0; i < n; i++)
746     {
747       aloop = duplicate_loop (loops, copied_loops[i], target);
748       duplicate_subloops (loops, copied_loops[i], aloop);
749     }
750 }
751
752 /* Redirects edge E to basic block DEST.  */
753 static void
754 loop_redirect_edge (edge e, basic_block dest)
755 {
756   if (e->dest == dest)
757     return;
758
759   redirect_edge_and_branch_force (e, dest);
760 }
761
762 /* Deletes edge E from a branch if possible.  Unless REALLY_DELETE is set,
763    just test whether it is possible to remove the edge.  */
764 static bool
765 loop_delete_branch_edge (edge e, int really_delete)
766 {
767   basic_block src = e->src;
768   int irr;
769   edge snd;
770
771   if (src->succ->succ_next)
772     {
773       basic_block newdest;
774
775       /* Cannot handle more than two exit edges.  */
776       if (src->succ->succ_next->succ_next)
777         return false;
778       /* And it must be just a simple branch.  */
779       if (!any_condjump_p (BB_END (src)))
780         return false;
781
782       snd = e == src->succ ? src->succ->succ_next : src->succ;
783       newdest = snd->dest;
784       if (newdest == EXIT_BLOCK_PTR)
785         return false;
786
787       /* Hopefully the above conditions should suffice.  */
788       if (!really_delete)
789         return true;
790
791       /* Redirecting behaves wrongly wrto this flag.  */
792       irr = snd->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
793
794       if (!redirect_edge_and_branch (e, newdest))
795         return false;
796       src->succ->flags &= ~EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
797       src->succ->flags |= irr;
798
799       return true;
800     }
801   else
802     {
803       /* Cannot happen -- we are using this only to remove an edge
804          from branch.  */
805       abort ();
806     }
807
808   return false;  /* To avoid warning, cannot get here.  */
809 }
810
811 /* Check whether LOOP's body can be duplicated.  */
812 bool
813 can_duplicate_loop_p (struct loop *loop)
814 {
815   int ret;
816   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
817
818   ret = can_copy_bbs_p (bbs, loop->num_nodes);
819   free (bbs);
820   
821   return ret;
822 }
823
824
825 /* Duplicates body of LOOP to given edge E NDUPL times.  Takes care of updating
826    LOOPS structure and dominators.  E's destination must be LOOP header for
827    this to work, i.e. it must be entry or latch edge of this loop; these are
828    unique, as the loops must have preheaders for this function to work
829    correctly (in case E is latch, the function unrolls the loop, if E is entry
830    edge, it peels the loop).  Store edges created by copying ORIG edge from
831    copies corresponding to set bits in WONT_EXIT bitmap (bit 0 corresponds to
832    original LOOP body, the other copies are numbered in order given by control
833    flow through them) into TO_REMOVE array.  Returns false if duplication is
834    impossible.  */
835 int
836 duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
837                                unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
838                                edge orig, edge *to_remove,
839                                unsigned int *n_to_remove, int flags)
840 {
841   struct loop *target, *aloop;
842   struct loop **orig_loops;
843   unsigned n_orig_loops;
844   basic_block header = loop->header, latch = loop->latch;
845   basic_block *new_bbs, *bbs, *first_active;
846   basic_block new_bb, bb, first_active_latch = NULL;
847   edge ae, latch_edge;
848   edge spec_edges[2], new_spec_edges[2];
849 #define SE_LATCH 0
850 #define SE_ORIG 1
851   unsigned i, j, n;
852   int is_latch = (latch == e->src);
853   int scale_act = 0, *scale_step = NULL, scale_main = 0;
854   int p, freq_in, freq_le, freq_out_orig;
855   int prob_pass_thru, prob_pass_wont_exit, prob_pass_main;
856   int add_irreducible_flag;
857
858   if (e->dest != loop->header)
859     abort ();
860   if (ndupl <= 0)
861     abort ();
862
863   if (orig)
864     {
865       /* Orig must be edge out of the loop.  */
866       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, orig->src))
867         abort ();
868       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, orig->dest))
869         abort ();
870     }
871
872   bbs = get_loop_body (loop);
873
874   /* Check whether duplication is possible.  */
875   if (!can_copy_bbs_p (bbs, loop->num_nodes))
876     {
877       free (bbs);
878       return false;
879     }
880   new_bbs = xmalloc (sizeof (basic_block) * loop->num_nodes);
881
882   /* In case we are doing loop peeling and the loop is in the middle of
883      irreducible region, the peeled copies will be inside it too.  */
884   add_irreducible_flag = e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
885   if (is_latch && add_irreducible_flag)
886     abort ();
887
888   /* Find edge from latch.  */
889   latch_edge = loop_latch_edge (loop);
890
891   if (flags & DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ)
892     {
893       /* Calculate coefficients by that we have to scale frequencies
894          of duplicated loop bodies.  */
895       freq_in = header->frequency;
896       freq_le = EDGE_FREQUENCY (latch_edge);
897       if (freq_in == 0)
898         freq_in = 1;
899       if (freq_in < freq_le)
900         freq_in = freq_le;
901       freq_out_orig = orig ? EDGE_FREQUENCY (orig) : freq_in - freq_le;
902       if (freq_out_orig > freq_in - freq_le)
903         freq_out_orig = freq_in - freq_le;
904       prob_pass_thru = RDIV (REG_BR_PROB_BASE * freq_le, freq_in);
905       prob_pass_wont_exit =
906               RDIV (REG_BR_PROB_BASE * (freq_le + freq_out_orig), freq_in);
907
908       scale_step = xmalloc (ndupl * sizeof (int));
909
910         for (i = 1; i <= ndupl; i++)
911           scale_step[i - 1] = TEST_BIT (wont_exit, i)
912                                 ? prob_pass_wont_exit
913                                 : prob_pass_thru;
914
915       if (is_latch)
916         {
917           prob_pass_main = TEST_BIT (wont_exit, 0)
918                                 ? prob_pass_wont_exit
919                                 : prob_pass_thru;
920           p = prob_pass_main;
921           scale_main = REG_BR_PROB_BASE;
922           for (i = 0; i < ndupl; i++)
923             {
924               scale_main += p;
925               p = RDIV (p * scale_step[i], REG_BR_PROB_BASE);
926             }
927           scale_main = RDIV (REG_BR_PROB_BASE * REG_BR_PROB_BASE, scale_main);
928           scale_act = RDIV (scale_main * prob_pass_main, REG_BR_PROB_BASE);
929         }
930       else
931         {
932           scale_main = REG_BR_PROB_BASE;
933           for (i = 0; i < ndupl; i++)
934             scale_main = RDIV (scale_main * scale_step[i], REG_BR_PROB_BASE);
935           scale_act = REG_BR_PROB_BASE - prob_pass_thru;
936         }
937       for (i = 0; i < ndupl; i++)
938         if (scale_step[i] < 0 || scale_step[i] > REG_BR_PROB_BASE)
939           abort ();
940       if (scale_main < 0 || scale_main > REG_BR_PROB_BASE
941           || scale_act < 0  || scale_act > REG_BR_PROB_BASE)
942         abort ();
943     }
944
945   /* Loop the new bbs will belong to.  */
946   target = e->src->loop_father;
947
948   /* Original loops.  */
949   n_orig_loops = 0;
950   for (aloop = loop->inner; aloop; aloop = aloop->next)
951     n_orig_loops++;
952   orig_loops = xcalloc (n_orig_loops, sizeof (struct loop *));
953   for (aloop = loop->inner, i = 0; aloop; aloop = aloop->next, i++)
954     orig_loops[i] = aloop;
955
956   loop->copy = target;
957
958   n = loop->num_nodes;
959
960   first_active = xmalloc (n * sizeof (basic_block));
961   if (is_latch)
962     {
963       memcpy (first_active, bbs, n * sizeof (basic_block));
964       first_active_latch = latch;
965     }
966
967   /* Record exit edge in original loop body.  */
968   if (orig && TEST_BIT (wont_exit, 0))
969     to_remove[(*n_to_remove)++] = orig;
970
971   spec_edges[SE_ORIG] = orig;
972   spec_edges[SE_LATCH] = latch_edge;
973
974   for (j = 0; j < ndupl; j++)
975     {
976       /* Copy loops.  */
977       copy_loops_to (loops, orig_loops, n_orig_loops, target);
978
979       /* Copy bbs.  */
980       copy_bbs (bbs, n, new_bbs, spec_edges, 2, new_spec_edges, loop);
981
982       /* Note whether the blocks and edges belong to an irreducible loop.  */
983       if (add_irreducible_flag)
984         {
985           for (i = 0; i < n; i++)
986             new_bbs[i]->rbi->duplicated = 1;
987           for (i = 0; i < n; i++)
988             {
989               new_bb = new_bbs[i];
990               if (new_bb->loop_father == target)
991                 new_bb->flags |= BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
992
993               for (ae = new_bb->succ; ae; ae = ae->succ_next)
994                 if (ae->dest->rbi->duplicated
995                     && (ae->src->loop_father == target
996                         || ae->dest->loop_father == target))
997                   ae->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
998             }
999           for (i = 0; i < n; i++)
1000             new_bbs[i]->rbi->duplicated = 0;
1001         }
1002
1003       /* Redirect the special edges.  */
1004       if (is_latch)
1005         {
1006           redirect_edge_and_branch_force (latch_edge, new_bbs[0]);
1007           redirect_edge_and_branch_force (new_spec_edges[SE_LATCH],
1008                                           loop->header);
1009           set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_bbs[0], latch);
1010           latch = loop->latch = new_bbs[1];
1011           e = latch_edge = new_spec_edges[SE_LATCH];
1012         }
1013       else
1014         {
1015           redirect_edge_and_branch_force (new_spec_edges[SE_LATCH],
1016                                           loop->header);
1017           redirect_edge_and_branch_force (e, new_bbs[0]);
1018           set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_bbs[0], e->src);
1019           e = new_spec_edges[SE_LATCH];
1020         }
1021
1022       /* Record exit edge in this copy.  */
1023       if (orig && TEST_BIT (wont_exit, j + 1))
1024         to_remove[(*n_to_remove)++] = new_spec_edges[SE_ORIG];
1025
1026       /* Record the first copy in the control flow order if it is not
1027          the original loop (i.e. in case of peeling).  */
1028       if (!first_active_latch)
1029         {
1030           memcpy (first_active, new_bbs, n * sizeof (basic_block));
1031           first_active_latch = new_bbs[1];
1032         }
1033
1034       /* Set counts and frequencies.  */
1035       if (flags & DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ)
1036         {
1037           scale_bbs_frequencies (new_bbs, n, scale_act, REG_BR_PROB_BASE);
1038           scale_act = RDIV (scale_act * scale_step[j], REG_BR_PROB_BASE);
1039         }
1040     }
1041   free (new_bbs);
1042   free (orig_loops);
1043   
1044   /* Update the original loop.  */
1045   if (!is_latch)
1046     set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src);
1047   if (flags & DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ)
1048     {
1049       scale_bbs_frequencies (bbs, n, scale_main, REG_BR_PROB_BASE);
1050       free (scale_step);
1051     }
1052
1053   /* Update dominators of outer blocks if affected.  */
1054   for (i = 0; i < n; i++)
1055     {
1056       basic_block dominated, dom_bb, *dom_bbs;
1057       int n_dom_bbs,j;
1058
1059       bb = bbs[i];
1060       n_dom_bbs = get_dominated_by (CDI_DOMINATORS, bb, &dom_bbs);
1061       for (j = 0; j < n_dom_bbs; j++)
1062         {
1063           dominated = dom_bbs[j];
1064           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, dominated))
1065             continue;
1066           dom_bb = nearest_common_dominator (
1067                         CDI_DOMINATORS, first_active[i], first_active_latch);
1068           set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, dominated, dom_bb);
1069         }
1070       free (dom_bbs);
1071     }
1072   free (first_active);
1073
1074   free (bbs);
1075
1076   return true;
1077 }
1078
1079 /* A callback for make_forwarder block, to redirect all edges except for
1080    MFB_KJ_EDGE to the entry part.  E is the edge for that we should decide
1081    whether to redirect it.  */
1082
1083 static edge mfb_kj_edge;
1084 static bool
1085 mfb_keep_just (edge e)
1086 {
1087   return e != mfb_kj_edge;
1088 }
1089
1090 /* A callback for make_forwarder block, to update data structures for a basic
1091    block JUMP created by redirecting an edge (only the latch edge is being
1092    redirected).  */
1093
1094 static void
1095 mfb_update_loops (basic_block jump)
1096 {
1097   struct loop *loop = jump->succ->dest->loop_father;
1098
1099   if (dom_computed[CDI_DOMINATORS])
1100     set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, jump, jump->pred->src);
1101   add_bb_to_loop (jump, loop);
1102   loop->latch = jump;
1103 }
1104
1105 /* Creates a pre-header for a LOOP.  Returns newly created block.  Unless
1106    CP_SIMPLE_PREHEADERS is set in FLAGS, we only force LOOP to have single
1107    entry; otherwise we also force preheader block to have only one successor.
1108    The function also updates dominators.  */
1109
1110 static basic_block
1111 create_preheader (struct loop *loop, int flags)
1112 {
1113   edge e, fallthru;
1114   basic_block dummy;
1115   struct loop *cloop, *ploop;
1116   int nentry = 0;
1117   bool irred = false;
1118
1119   cloop = loop->outer;
1120
1121   for (e = loop->header->pred; e; e = e->pred_next)
1122     {
1123       if (e->src == loop->latch)
1124         continue;
1125       irred |= (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP) != 0;
1126       nentry++;
1127     }
1128   if (!nentry)
1129     abort ();
1130   if (nentry == 1)
1131     {
1132       for (e = loop->header->pred; e->src == loop->latch; e = e->pred_next);
1133       if (!(flags & CP_SIMPLE_PREHEADERS)
1134           || !e->src->succ->succ_next)
1135         return NULL;
1136     }
1137
1138   mfb_kj_edge = loop_latch_edge (loop);
1139   fallthru = make_forwarder_block (loop->header, mfb_keep_just,
1140                                    mfb_update_loops);
1141   dummy = fallthru->src;
1142   loop->header = fallthru->dest;
1143
1144   /* The header could be a latch of some superloop(s); due to design of
1145      split_block, it would now move to fallthru->dest.  */
1146   for (ploop = loop; ploop; ploop = ploop->outer)
1147     if (ploop->latch == dummy)
1148       ploop->latch = fallthru->dest;
1149
1150   /* Reorganize blocks so that the preheader is not stuck in the middle of the
1151      loop.  */
1152   for (e = dummy->pred; e; e = e->pred_next)
1153     if (e->src != loop->latch)
1154       break;
1155   move_block_after (dummy, e->src);
1156
1157   loop->header->loop_father = loop;
1158   add_bb_to_loop (dummy, cloop);
1159
1160   if (irred)
1161     {
1162       dummy->flags |= BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
1163       dummy->succ->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1164     }
1165
1166   if (dump_file)
1167     fprintf (dump_file, "Created preheader block for loop %i\n",
1168              loop->num);
1169
1170   return dummy;
1171 }
1172
1173 /* Create preheaders for each loop from loop tree stored in LOOPS; for meaning
1174    of FLAGS see create_preheader.  */
1175 void
1176 create_preheaders (struct loops *loops, int flags)
1177 {
1178   unsigned i;
1179   for (i = 1; i < loops->num; i++)
1180     create_preheader (loops->parray[i], flags);
1181   loops->state |= LOOPS_HAVE_PREHEADERS;
1182 }
1183
1184 /* Forces all loop latches of loops from loop tree LOOPS to have only single
1185    successor.  */
1186 void
1187 force_single_succ_latches (struct loops *loops)
1188 {
1189   unsigned i;
1190   struct loop *loop;
1191   edge e;
1192
1193   for (i = 1; i < loops->num; i++)
1194     {
1195       loop = loops->parray[i];
1196       if (loop->latch != loop->header
1197           && !loop->latch->succ->succ_next)
1198         continue;
1199
1200       for (e = loop->header->pred; e->src != loop->latch; e = e->pred_next)
1201         continue;
1202
1203       loop_split_edge_with (e, NULL_RTX);
1204     }
1205   loops->state |= LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES;
1206 }
1207
1208 /* A quite stupid function to put INSNS on edge E. They are supposed to form
1209    just one basic block.  Jumps in INSNS are not handled, so cfg do not have to
1210    be ok after this function.  The created block is placed on correct place
1211    in LOOPS structure and its dominator is set.  */
1212 basic_block
1213 loop_split_edge_with (edge e, rtx insns)
1214 {
1215   basic_block src, dest, new_bb;
1216   struct loop *loop_c;
1217   edge new_e;
1218
1219   src = e->src;
1220   dest = e->dest;
1221
1222   loop_c = find_common_loop (src->loop_father, dest->loop_father);
1223
1224   /* Create basic block for it.  */
1225
1226   new_bb = split_edge (e);
1227   add_bb_to_loop (new_bb, loop_c);
1228   new_bb->flags = insns ? BB_SUPERBLOCK : 0;
1229
1230   new_e = new_bb->succ;
1231   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1232     {
1233       new_bb->flags |= BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
1234       new_e->flags |= EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1235     }
1236
1237   if (insns)
1238     emit_insn_after (insns, BB_END (new_bb));
1239
1240   if (dest->loop_father->latch == src)
1241     dest->loop_father->latch = new_bb;
1242
1243   return new_bb;
1244 }
1245
1246 /* Uses the natural loop discovery to recreate loop notes.  */
1247 void
1248 create_loop_notes (void)
1249 {
1250   rtx insn, head, end;
1251   struct loops loops;
1252   struct loop *loop;
1253   basic_block *first, *last, bb, pbb;
1254   struct loop **stack, **top;
1255
1256 #ifdef ENABLE_CHECKING
1257   /* Verify that there really are no loop notes.  */
1258   for (insn = get_insns (); insn; insn = NEXT_INSN (insn))
1259     if (GET_CODE (insn) == NOTE
1260         && NOTE_LINE_NUMBER (insn) == NOTE_INSN_LOOP_BEG)
1261       abort ();
1262 #endif
1263
1264   flow_loops_find (&loops, LOOP_TREE);
1265   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1266   if (loops.num > 1)
1267     {
1268       last = xcalloc (loops.num, sizeof (basic_block));
1269
1270       FOR_EACH_BB (bb)
1271         {
1272           for (loop = bb->loop_father; loop->outer; loop = loop->outer)
1273             last[loop->num] = bb;
1274         }
1275
1276       first = xcalloc (loops.num, sizeof (basic_block));
1277       stack = xcalloc (loops.num, sizeof (struct loop *));
1278       top = stack;
1279
1280       FOR_EACH_BB (bb)
1281         {
1282           for (loop = bb->loop_father; loop->outer; loop = loop->outer)
1283             {
1284               if (!first[loop->num])
1285                 {
1286                   *top++ = loop;
1287                   first[loop->num] = bb;
1288                 }
1289
1290               if (bb == last[loop->num])
1291                 {
1292                   /* Prevent loops from overlapping.  */
1293                   while (*--top != loop)
1294                     last[(*top)->num] = EXIT_BLOCK_PTR;
1295
1296                   /* If loop starts with jump into it, place the note in
1297                      front of the jump.  */
1298                   insn = PREV_INSN (BB_HEAD (first[loop->num]));
1299                   if (insn
1300                       && GET_CODE (insn) == BARRIER)
1301                     insn = PREV_INSN (insn);
1302                   
1303                   if (insn
1304                       && GET_CODE (insn) == JUMP_INSN
1305                       && any_uncondjump_p (insn)
1306                       && onlyjump_p (insn))
1307                     {
1308                       pbb = BLOCK_FOR_INSN (insn);
1309                       if (!pbb || !pbb->succ || pbb->succ->succ_next)
1310                         abort ();
1311
1312                       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, pbb->succ->dest))
1313                         insn = BB_HEAD (first[loop->num]);
1314                     }
1315                   else
1316                     insn = BB_HEAD (first[loop->num]);
1317                     
1318                   head = BB_HEAD (first[loop->num]);
1319                   emit_note_before (NOTE_INSN_LOOP_BEG, insn);
1320                   BB_HEAD (first[loop->num]) = head;
1321
1322                   /* Position the note correctly wrto barrier.  */
1323                   insn = BB_END (last[loop->num]);
1324                   if (NEXT_INSN (insn)
1325                       && GET_CODE (NEXT_INSN (insn)) == BARRIER)
1326                     insn = NEXT_INSN (insn);
1327                   
1328                   end = BB_END (last[loop->num]);
1329                   emit_note_after (NOTE_INSN_LOOP_END, insn);
1330                   BB_END (last[loop->num]) = end;
1331                 }
1332             }
1333         }
1334
1335       free (first);
1336       free (last);
1337       free (stack);
1338     }
1339   flow_loops_free (&loops);
1340 }