gcc/fwprop.c

   1 /* RTL-based forward propagation pass for GNU compiler.
   2    Copyright (C) 2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
   3    Contributed by Paolo Bonzini and Steven Bosscher.
   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 "toplev.h"
  26
  27 #include "timevar.h"
  28 #include "rtl.h"
  29 #include "tm_p.h"
  30 #include "emit-rtl.h"
  31 #include "insn-config.h"
  32 #include "recog.h"
  33 #include "flags.h"
  34 #include "obstack.h"
  35 #include "basic-block.h"
  36 #include "output.h"
  37 #include "df.h"
  38 #include "target.h"
  39 #include "cfgloop.h"
  40 #include "tree-pass.h"
  41
  42
  43 /* This pass does simple forward propagation and simplification when an
  44    operand of an insn can only come from a single def.  This pass uses
  45    df.c, so it is global.  However, we only do limited analysis of
  46    available expressions.
  47
  48    1) The pass tries to propagate the source of the def into the use,
  49    and checks if the result is independent of the substituted value.
  50    For example, the high word of a (zero_extend:DI (reg:SI M)) is always
  51    zero, independent of the source register.
  52
  53    In particular, we propagate constants into the use site.  Sometimes
  54    RTL expansion did not put the constant in the same insn on purpose,
  55    to satisfy a predicate, and the result will fail to be recognized;
  56    but this happens rarely and in this case we can still create a
  57    REG_EQUAL note.  For multi-word operations, this
  58
  59       (set (subreg:SI (reg:DI 120) 0) (const_int 0))
  60       (set (subreg:SI (reg:DI 120) 4) (const_int -1))
  61       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 0)
  62          (ior:SI (subreg:SI (reg:DI 119) 0) (subreg:SI (reg:DI 120) 0)))
  63       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 4)
  64          (ior:SI (subreg:SI (reg:DI 119) 4) (subreg:SI (reg:DI 120) 4)))
  65
  66    can be simplified to the much simpler
  67
  68       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 0) (subreg:SI (reg:DI 119)))
  69       (set (subreg:SI (reg:DI 122) 4) (const_int -1))
  70
  71    This particular propagation is also effective at putting together
  72    complex addressing modes.  We are more aggressive inside MEMs, in
  73    that all definitions are propagated if the use is in a MEM; if the
  74    result is a valid memory address we check address_cost to decide
  75    whether the substitution is worthwhile.
  76
  77    2) The pass propagates register copies.  This is not as effective as
  78    the copy propagation done by CSE's canon_reg, which works by walking
  79    the instruction chain, it can help the other transformations.
  80
  81    We should consider removing this optimization, and instead reorder the
  82    RTL passes, because GCSE does this transformation too.  With some luck,
  83    the CSE pass at the end of rest_of_handle_gcse could also go away.
  84
  85    3) The pass looks for paradoxical subregs that are actually unnecessary.
  86    Things like this:
  87
  88      (set (reg:QI 120) (subreg:QI (reg:SI 118) 0))
  89      (set (reg:QI 121) (subreg:QI (reg:SI 119) 0))
  90      (set (reg:SI 122) (plus:SI (subreg:SI (reg:QI 120) 0)
  91                                 (subreg:SI (reg:QI 121) 0)))
  92
  93    are very common on machines that can only do word-sized operations.
  94    For each use of a paradoxical subreg (subreg:WIDER (reg:NARROW N) 0),
  95    if it has a single def and it is (subreg:NARROW (reg:WIDE M) 0),
  96    we can replace the paradoxical subreg with simply (reg:WIDE M).  The
  97    above will simplify this to
  98
  99      (set (reg:QI 120) (subreg:QI (reg:SI 118) 0))
 100      (set (reg:QI 121) (subreg:QI (reg:SI 119) 0))
 101      (set (reg:SI 122) (plus:SI (reg:SI 118) (reg:SI 119)))
 102
 103    where the first two insns are now dead.  */
 104
 105
 106 static int num_changes;
 107
 108 \f
 109 /* Do not try to replace constant addresses or addresses of local and
 110    argument slots.  These MEM expressions are made only once and inserted
 111    in many instructions, as well as being used to control symbol table
 112    output.  It is not safe to clobber them.
 113
 114    There are some uncommon cases where the address is already in a register
 115    for some reason, but we cannot take advantage of that because we have
 116    no easy way to unshare the MEM.  In addition, looking up all stack
 117    addresses is costly.  */
 118
 119 static bool
 120 can_simplify_addr (rtx addr)
 121 {
 122   rtx reg;
 123
 124   if (CONSTANT_ADDRESS_P (addr))
 125     return false;
 126
 127   if (GET_CODE (addr) == PLUS)
 128     reg = XEXP (addr, 0);
 129   else
 130     reg = addr;
 131
 132   return (!REG_P (reg)
 133           || (REGNO (reg) != FRAME_POINTER_REGNUM
 134               && REGNO (reg) != HARD_FRAME_POINTER_REGNUM
 135               && REGNO (reg) != ARG_POINTER_REGNUM));
 136 }
 137
 138 /* Returns a canonical version of X for the address, from the point of view,
 139    that all multiplications are represented as MULT instead of the multiply
 140    by a power of 2 being represented as ASHIFT.
 141
 142    Every ASHIFT we find has been made by simplify_gen_binary and was not
 143    there before, so it is not shared.  So we can do this in place.  */
 144
 145 static void
 146 canonicalize_address (rtx x)
 147 {
 148   for (;;)
 149     switch (GET_CODE (x))
 150       {
 151       case ASHIFT:
 152         if (GET_CODE (XEXP (x, 1)) == CONST_INT
 153             && INTVAL (XEXP (x, 1)) < GET_MODE_BITSIZE (GET_MODE (x))
 154             && INTVAL (XEXP (x, 1)) >= 0)
 155           {
 156             HOST_WIDE_INT shift = INTVAL (XEXP (x, 1));
 157             PUT_CODE (x, MULT);
 158             XEXP (x, 1) = gen_int_mode ((HOST_WIDE_INT) 1 << shift,
 159                                         GET_MODE (x));
 160           }
 161
 162         x = XEXP (x, 0);
 163         break;
 164
 165       case PLUS:
 166         if (GET_CODE (XEXP (x, 0)) == PLUS
 167             || GET_CODE (XEXP (x, 0)) == ASHIFT
 168             || GET_CODE (XEXP (x, 0)) == CONST)
 169           canonicalize_address (XEXP (x, 0));
 170
 171         x = XEXP (x, 1);
 172         break;
 173
 174       case CONST:
 175         x = XEXP (x, 0);
 176         break;
 177
 178       default:
 179         return;
 180       }
 181 }
 182
 183 /* OLD is a memory address.  Return whether it is good to use NEW instead,
 184    for a memory access in the given MODE.  */
 185
 186 static bool
 187 should_replace_address (rtx old, rtx new, enum machine_mode mode)
 188 {
 189   int gain;
 190
 191   if (rtx_equal_p (old, new) || !memory_address_p (mode, new))
 192     return false;
 193
 194   /* Copy propagation is always ok.  */
 195   if (REG_P (old) && REG_P (new))
 196     return true;
 197
 198   /* Prefer the new address if it is less expensive.  */
 199   gain = address_cost (old, mode) - address_cost (new, mode);
 200
 201   /* If the addresses have equivalent cost, prefer the new address
 202      if it has the highest `rtx_cost'.  That has the potential of
 203      eliminating the most insns without additional costs, and it
 204      is the same that cse.c used to do.  */
 205   if (gain == 0)
 206     gain = rtx_cost (new, SET) - rtx_cost (old, SET);
 207
 208   return (gain > 0);
 209 }
 210
 211 /* Replace all occurrences of OLD in *PX with NEW and try to simplify the
 212    resulting expression.  Replace *PX with a new RTL expression if an
 213    occurrence of OLD was found.
 214
 215    If CAN_APPEAR is true, we always return true; if it is false, we
 216    can return false if, for at least one occurrence OLD, we failed to
 217    collapse the result to a constant.  For example, (mult:M (reg:M A)
 218    (minus:M (reg:M B) (reg:M A))) may collapse to zero if replacing
 219    (reg:M B) with (reg:M A).
 220
 221    CAN_APPEAR is disregarded inside MEMs: in that case, we always return
 222    true if the simplification is a cheaper and valid memory address.
 223
 224    This is only a wrapper around simplify-rtx.c: do not add any pattern
 225    matching code here.  (The sole exception is the handling of LO_SUM, but
 226    that is because there is no simplify_gen_* function for LO_SUM).  */
 227
 228 static bool
 229 propagate_rtx_1 (rtx *px, rtx old, rtx new, bool can_appear)
 230 {
 231   rtx x = *px, tem = NULL_RTX, op0, op1, op2;
 232   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
 233   enum machine_mode mode = GET_MODE (x);
 234   enum machine_mode op_mode;
 235   bool valid_ops = true;
 236
 237   /* If X is OLD_RTX, return NEW_RTX.  Otherwise, if this is an expression,
 238      try to build a new expression from recursive substitution.  */
 239
 240   if (x == old)
 241     {
 242       *px = new;
 243       return can_appear;
 244     }
 245
 246   switch (GET_RTX_CLASS (code))
 247     {
 248     case RTX_UNARY:
 249       op0 = XEXP (x, 0);
 250       op_mode = GET_MODE (op0);
 251       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 252       if (op0 == XEXP (x, 0))
 253         return true;
 254       tem = simplify_gen_unary (code, mode, op0, op_mode);
 255       break;
 256
 257     case RTX_BIN_ARITH:
 258     case RTX_COMM_ARITH:
 259       op0 = XEXP (x, 0);
 260       op1 = XEXP (x, 1);
 261       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 262       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 263       if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1))
 264         return true;
 265       tem = simplify_gen_binary (code, mode, op0, op1);
 266       break;
 267
 268     case RTX_COMPARE:
 269     case RTX_COMM_COMPARE:
 270       op0 = XEXP (x, 0);
 271       op1 = XEXP (x, 1);
 272       op_mode = GET_MODE (op0) != VOIDmode ? GET_MODE (op0) : GET_MODE (op1);
 273       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 274       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 275       if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1))
 276         return true;
 277       tem = simplify_gen_relational (code, mode, op_mode, op0, op1);
 278       break;
 279
 280     case RTX_TERNARY:
 281     case RTX_BITFIELD_OPS:
 282       op0 = XEXP (x, 0);
 283       op1 = XEXP (x, 1);
 284       op2 = XEXP (x, 2);
 285       op_mode = GET_MODE (op0);
 286       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 287       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 288       valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op2, old, new, can_appear);
 289       if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1) && op2 == XEXP (x, 2))
 290         return true;
 291       if (op_mode == VOIDmode)
 292         op_mode = GET_MODE (op0);
 293       tem = simplify_gen_ternary (code, mode, op_mode, op0, op1, op2);
 294       break;
 295
 296     case RTX_EXTRA:
 297       /* The only case we try to handle is a SUBREG.  */
 298       if (code == SUBREG)
 299         {
 300           op0 = XEXP (x, 0);
 301           valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op0, old, new, can_appear);
 302           if (op0 == XEXP (x, 0))
 303             return true;
 304           tem = simplify_gen_subreg (mode, op0, GET_MODE (SUBREG_REG (x)),
 305                                      SUBREG_BYTE (x));
 306         }
 307       break;
 308
 309     case RTX_OBJ:
 310       if (code == MEM && x != new)
 311         {
 312           rtx new_op0;
 313           op0 = XEXP (x, 0);
 314
 315           /* There are some addresses that we cannot work on.  */
 316           if (!can_simplify_addr (op0))
 317             return true;
 318
 319           op0 = new_op0 = targetm.delegitimize_address (op0);
 320           valid_ops &= propagate_rtx_1 (&new_op0, old, new, true);
 321
 322           /* Dismiss transformation that we do not want to carry on.  */
 323           if (!valid_ops
 324               || new_op0 == op0
 325               || !(GET_MODE (new_op0) == GET_MODE (op0)
 326                    || GET_MODE (new_op0) == VOIDmode))
 327             return true;
 328
 329           canonicalize_address (new_op0);
 330
 331           /* Copy propagations are always ok.  Otherwise check the costs.  */
 332           if (!(REG_P (old) && REG_P (new))
 333               && !should_replace_address (op0, new_op0, GET_MODE (x)))
 334             return true;
 335
 336           tem = replace_equiv_address_nv (x, new_op0);
 337         }
 338
 339       else if (code == LO_SUM)
 340         {
 341           op0 = XEXP (x, 0);
 342           op1 = XEXP (x, 1);
 343
 344           /* The only simplification we do attempts to remove references to op0
 345              or make it constant -- in both cases, op0's invalidity will not
 346              make the result invalid.  */
 347           propagate_rtx_1 (&op0, old, new, true);
 348           valid_ops &= propagate_rtx_1 (&op1, old, new, can_appear);
 349           if (op0 == XEXP (x, 0) && op1 == XEXP (x, 1))
 350             return true;
 351
 352           /* (lo_sum (high x) x) -> x  */
 353           if (GET_CODE (op0) == HIGH && rtx_equal_p (XEXP (op0, 0), op1))
 354             tem = op1;
 355           else
 356             tem = gen_rtx_LO_SUM (mode, op0, op1);
 357
 358           /* OP1 is likely not a legitimate address, otherwise there would have
 359              been no LO_SUM.  We want it to disappear if it is invalid, return
 360              false in that case.  */
 361           return memory_address_p (mode, tem);
 362         }
 363
 364       else if (code == REG)
 365         {
 366           if (rtx_equal_p (x, old))
 367             {
 368               *px = new;
 369               return can_appear;
 370             }
 371         }
 372       break;
 373
 374     default:
 375       break;
 376     }
 377
 378   /* No change, no trouble.  */
 379   if (tem == NULL_RTX)
 380     return true;
 381
 382   *px = tem;
 383
 384   /* The replacement we made so far is valid, if all of the recursive
 385      replacements were valid, or we could simplify everything to
 386      a constant.  */
 387   return valid_ops || can_appear || CONSTANT_P (tem);
 388 }
 389
 390 /* Replace all occurrences of OLD in X with NEW and try to simplify the
 391    resulting expression (in mode MODE).  Return a new expression if it is
 392    a constant, otherwise X.
 393
 394    Simplifications where occurrences of NEW collapse to a constant are always
 395    accepted.  All simplifications are accepted if NEW is a pseudo too.
 396    Otherwise, we accept simplifications that have a lower or equal cost.  */
 397
 398 static rtx
 399 propagate_rtx (rtx x, enum machine_mode mode, rtx old, rtx new)
 400 {
 401   rtx tem;
 402   bool collapsed;
 403
 404   if (REG_P (new) && REGNO (new) < FIRST_PSEUDO_REGISTER)
 405     return NULL_RTX;
 406
 407   new = copy_rtx (new);
 408
 409   tem = x;
 410   collapsed = propagate_rtx_1 (&tem, old, new, REG_P (new) || CONSTANT_P (new));
 411   if (tem == x || !collapsed)
 412     return NULL_RTX;
 413
 414   /* gen_lowpart_common will not be able to process VOIDmode entities other
 415      than CONST_INTs.  */
 416   if (GET_MODE (tem) == VOIDmode && GET_CODE (tem) != CONST_INT)
 417     return NULL_RTX;
 418
 419   if (GET_MODE (tem) == VOIDmode)
 420     tem = rtl_hooks.gen_lowpart_no_emit (mode, tem);
 421   else
 422     gcc_assert (GET_MODE (tem) == mode);
 423
 424   return tem;
 425 }
 426
 427
 428 \f
 429
 430 /* Return true if the register from reference REF is killed
 431    between FROM to (but not including) TO.  */
 432
 433 static bool
 434 local_ref_killed_between_p (struct df_ref * ref, rtx from, rtx to)
 435 {
 436   rtx insn;
 437
 438   for (insn = from; insn != to; insn = NEXT_INSN (insn))
 439     {
 440       struct df_ref **def_rec;
 441       if (!INSN_P (insn))
 442         continue;
 443
 444       for (def_rec = DF_INSN_DEFS (insn); *def_rec; def_rec++)
 445         {
 446           struct df_ref *def = *def_rec;
 447           if (DF_REF_REGNO (ref) == DF_REF_REGNO (def))
 448             return true;
 449         }
 450     }
 451   return false;
 452 }
 453
 454
 455 /* Check if the given DEF is available in INSN.  This would require full
 456    computation of available expressions; we check only restricted conditions:
 457    - if DEF is the sole definition of its register, go ahead;
 458    - in the same basic block, we check for no definitions killing the
 459      definition of DEF_INSN;
 460    - if USE's basic block has DEF's basic block as the sole predecessor,
 461      we check if the definition is killed after DEF_INSN or before
 462      TARGET_INSN insn, in their respective basic blocks.  */
 463 static bool
 464 use_killed_between (struct df_ref *use, rtx def_insn, rtx target_insn)
 465 {
 466   basic_block def_bb = BLOCK_FOR_INSN (def_insn);
 467   basic_block target_bb = BLOCK_FOR_INSN (target_insn);
 468   int regno;
 469   struct df_ref * def;
 470
 471   /* In some obscure situations we can have a def reaching a use
 472      that is _before_ the def.  In other words the def does not
 473      dominate the use even though the use and def are in the same
 474      basic block.  This can happen when a register may be used
 475      uninitialized in a loop.  In such cases, we must assume that
 476      DEF is not available.  */
 477   if (def_bb == target_bb
 478       ? DF_INSN_LUID (def_insn) >= DF_INSN_LUID (target_insn)
 479       : !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, target_bb, def_bb))
 480     return true;
 481
 482   /* Check if the reg in USE has only one definition.  We already
 483      know that this definition reaches use, or we wouldn't be here.  */
 484   regno = DF_REF_REGNO (use);
 485   def = DF_REG_DEF_CHAIN (regno);
 486   if (def && (def->next_reg == NULL))
 487     return false;
 488
 489   /* Check locally if we are in the same basic block.  */
 490   if (def_bb == target_bb)
 491     return local_ref_killed_between_p (use, def_insn, target_insn);
 492
 493   /* Finally, if DEF_BB is the sole predecessor of TARGET_BB.  */
 494   if (single_pred_p (target_bb)
 495       && single_pred (target_bb) == def_bb)
 496     {
 497       struct df_ref *x;
 498
 499       /* See if USE is killed between DEF_INSN and the last insn in the
 500          basic block containing DEF_INSN.  */
 501       x = df_bb_regno_last_def_find (def_bb, regno);
 502       if (x && DF_INSN_LUID (x->insn) >= DF_INSN_LUID (def_insn))
 503         return true;
 504
 505       /* See if USE is killed between TARGET_INSN and the first insn in the
 506          basic block containing TARGET_INSN.  */
 507       x = df_bb_regno_first_def_find (target_bb, regno);
 508       if (x && DF_INSN_LUID (x->insn) < DF_INSN_LUID (target_insn))
 509         return true;
 510
 511       return false;
 512     }
 513
 514   /* Otherwise assume the worst case.  */
 515   return true;
 516 }
 517
 518
 519 /* for_each_rtx traversal function that returns 1 if BODY points to
 520    a non-constant mem.  */
 521
 522 static int
 523 varying_mem_p (rtx *body, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
 524 {
 525   rtx x = *body;
 526   return MEM_P (x) && !MEM_READONLY_P (x);
 527 }
 528
 529 /* Check if all uses in DEF_INSN can be used in TARGET_INSN.  This
 530    would require full computation of available expressions;
 531    we check only restricted conditions, see use_killed_between.  */
 532 static bool
 533 all_uses_available_at (rtx def_insn, rtx target_insn)
 534 {
 535   struct df_ref **use_rec;
 536   rtx def_set = single_set (def_insn);
 537
 538   gcc_assert (def_set);
 539
 540   /* If target_insn comes right after def_insn, which is very common
 541      for addresses, we can use a quicker test.  */
 542   if (NEXT_INSN (def_insn) == target_insn
 543       && REG_P (SET_DEST (def_set)))
 544     {
 545       rtx def_reg = SET_DEST (def_set);
 546
 547       /* If the insn uses the reg that it defines, the substitution is
 548          invalid.  */
 549       for (use_rec = DF_INSN_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 550         {
 551           struct df_ref *use = *use_rec;
 552           if (rtx_equal_p (DF_REF_REG (use), def_reg))
 553             return false;
 554         }
 555       for (use_rec = DF_INSN_EQ_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 556         {
 557           struct df_ref *use = *use_rec;
 558           if (rtx_equal_p (use->reg, def_reg))
 559             return false;
 560         }
 561     }
 562   else
 563     {
 564       /* Look at all the uses of DEF_INSN, and see if they are not
 565          killed between DEF_INSN and TARGET_INSN.  */
 566       for (use_rec = DF_INSN_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 567         {
 568           struct df_ref *use = *use_rec;
 569           if (use_killed_between (use, def_insn, target_insn))
 570             return false;
 571         }
 572       for (use_rec = DF_INSN_EQ_USES (def_insn); *use_rec; use_rec++)
 573         {
 574           struct df_ref *use = *use_rec;
 575           if (use_killed_between (use, def_insn, target_insn))
 576             return false;
 577         }
 578     }
 579
 580   /* We don't do any analysis of memories or aliasing.  Reject any
 581      instruction that involves references to non-constant memory.  */
 582   return !for_each_rtx (&SET_SRC (def_set), varying_mem_p, NULL);
 583 }
 584
 585 \f
 586 struct find_occurrence_data
 587 {
 588   rtx find;
 589   rtx *retval;
 590 };
 591
 592 /* Callback for for_each_rtx, used in find_occurrence.
 593    See if PX is the rtx we have to find.  Return 1 to stop for_each_rtx
 594    if successful, or 0 to continue traversing otherwise.  */
 595
 596 static int
 597 find_occurrence_callback (rtx *px, void *data)
 598 {
 599   struct find_occurrence_data *fod = (struct find_occurrence_data *) data;
 600   rtx x = *px;
 601   rtx find = fod->find;
 602
 603   if (x == find)
 604     {
 605       fod->retval = px;
 606       return 1;
 607     }
 608
 609   return 0;
 610 }
 611
 612 /* Return a pointer to one of the occurrences of register FIND in *PX.  */
 613
 614 static rtx *
 615 find_occurrence (rtx *px, rtx find)
 616 {
 617   struct find_occurrence_data data;
 618
 619   gcc_assert (REG_P (find)
 620               || (GET_CODE (find) == SUBREG
 621                   && REG_P (SUBREG_REG (find))));
 622
 623   data.find = find;
 624   data.retval = NULL;
 625   for_each_rtx (px, find_occurrence_callback, &data);
 626   return data.retval;
 627 }
 628
 629 \f
 630 /* Inside INSN, the expression rooted at *LOC has been changed, moving some
 631    uses from USE_VEC.  Find those that are present, and create new items
 632    in the data flow object of the pass.  Mark any new uses as having the
 633    given TYPE.  */
 634 static void
 635 update_df (rtx insn, rtx *loc, struct df_ref **use_rec, enum df_ref_type type,
 636            int new_flags)
 637 {
 638   bool changed = false;
 639
 640   /* Add a use for the registers that were propagated.  */
 641   while (*use_rec)
 642     {
 643       struct df_ref *use = *use_rec;
 644       struct df_ref *orig_use = use, *new_use;
 645       rtx *new_loc = find_occurrence (loc, DF_REF_REG (orig_use));
 646       use_rec++;
 647
 648       if (!new_loc)
 649         continue;
 650
 651       /* Add a new insn use.  Use the original type, because it says if the
 652          use was within a MEM.  */
 653       new_use = df_ref_create (DF_REF_REG (orig_use), new_loc,
 654                                insn, BLOCK_FOR_INSN (insn),
 655                                type, DF_REF_FLAGS (orig_use) | new_flags);
 656
 657       /* Set up the use-def chain.  */
 658       df_chain_copy (new_use, DF_REF_CHAIN (orig_use));
 659       changed = true;
 660     }
 661   if (changed)
 662     df_insn_rescan (insn);
 663 }
 664
 665
 666 /* Try substituting NEW into LOC, which originated from forward propagation
 667    of USE's value from DEF_INSN.  SET_REG_EQUAL says whether we are
 668    substituting the whole SET_SRC, so we can set a REG_EQUAL note if the
 669    new insn is not recognized.  Return whether the substitution was
 670    performed.  */
 671
 672 static bool
 673 try_fwprop_subst (struct df_ref *use, rtx *loc, rtx new, rtx def_insn, bool set_reg_equal)
 674 {
 675   rtx insn = DF_REF_INSN (use);
 676   enum df_ref_type type = DF_REF_TYPE (use);
 677   int flags = DF_REF_FLAGS (use);
 678
 679   if (dump_file)
 680     {
 681       fprintf (dump_file, "\nIn insn %d, replacing\n ", INSN_UID (insn));
 682       print_inline_rtx (dump_file, *loc, 2);
 683       fprintf (dump_file, "\n with ");
 684       print_inline_rtx (dump_file, new, 2);
 685       fprintf (dump_file, "\n");
 686     }
 687
 688   if (validate_unshare_change (insn, loc, new, false))
 689     {
 690       num_changes++;
 691       if (dump_file)
 692         fprintf (dump_file, "Changed insn %d\n", INSN_UID (insn));
 693
 694       df_ref_remove (use);
 695       if (!CONSTANT_P (new))
 696         {
 697           update_df (insn, loc, DF_INSN_USES (def_insn), type, flags);
 698           update_df (insn, loc, DF_INSN_EQ_USES (def_insn), type, flags);
 699         }
 700       return true;
 701     }
 702   else
 703     {
 704       if (dump_file)
 705         fprintf (dump_file, "Changes to insn %d not recognized\n",
 706                  INSN_UID (insn));
 707
 708       /* Can also record a simplified value in a REG_EQUAL note, making a
 709          new one if one does not already exist.  */
 710       if (set_reg_equal)
 711         {
 712           if (dump_file)
 713             fprintf (dump_file, " Setting REG_EQUAL note\n");
 714
 715           set_unique_reg_note (insn, REG_EQUAL, copy_rtx (new));
 716
 717           /* ??? Is this still necessary if we add the note through
 718              set_unique_reg_note?  */
 719           if (!CONSTANT_P (new))
 720             {
 721               update_df (insn, loc, DF_INSN_USES (def_insn),
 722                          type, DF_REF_IN_NOTE);
 723               update_df (insn, loc, DF_INSN_EQ_USES (def_insn),
 724                          type, DF_REF_IN_NOTE);
 725             }
 726         }
 727
 728       return false;
 729     }
 730 }
 731
 732
 733 /* If USE is a paradoxical subreg, see if it can be replaced by a pseudo.  */
 734
 735 static bool
 736 forward_propagate_subreg (struct df_ref *use, rtx def_insn, rtx def_set)
 737 {
 738   rtx use_reg = DF_REF_REG (use);
 739   rtx use_insn, src;
 740
 741   /* Only consider paradoxical subregs... */
 742   enum machine_mode use_mode = GET_MODE (use_reg);
 743   if (GET_CODE (use_reg) != SUBREG
 744       || !REG_P (SET_DEST (def_set))
 745       || GET_MODE_SIZE (use_mode)
 746          <= GET_MODE_SIZE (GET_MODE (SUBREG_REG (use_reg))))
 747     return false;
 748
 749   /* If this is a paradoxical SUBREG, we have no idea what value the
 750      extra bits would have.  However, if the operand is equivalent to
 751      a SUBREG whose operand is the same as our mode, and all the modes
 752      are within a word, we can just use the inner operand because
 753      these SUBREGs just say how to treat the register.  */
 754   use_insn = DF_REF_INSN (use);
 755   src = SET_SRC (def_set);
 756   if (GET_CODE (src) == SUBREG
 757       && REG_P (SUBREG_REG (src))
 758       && GET_MODE (SUBREG_REG (src)) == use_mode
 759       && subreg_lowpart_p (src)
 760       && all_uses_available_at (def_insn, use_insn))
 761     return try_fwprop_subst (use, DF_REF_LOC (use), SUBREG_REG (src),
 762                              def_insn, false);
 763   else
 764     return false;
 765 }
 766
 767 /* Try to replace USE with SRC (defined in DEF_INSN) and simplify the
 768    result.  */
 769
 770 static bool
 771 forward_propagate_and_simplify (struct df_ref *use, rtx def_insn, rtx def_set)
 772 {
 773   rtx use_insn = DF_REF_INSN (use);
 774   rtx use_set = single_set (use_insn);
 775   rtx src, reg, new, *loc;
 776   bool set_reg_equal;
 777   enum machine_mode mode;
 778
 779   if (!use_set)
 780     return false;
 781
 782   /* Do not propagate into PC, CC0, etc.  */
 783   if (GET_MODE (SET_DEST (use_set)) == VOIDmode)
 784     return false;
 785
 786   /* If def and use are subreg, check if they match.  */
 787   reg = DF_REF_REG (use);
 788   if (GET_CODE (reg) == SUBREG
 789       && GET_CODE (SET_DEST (def_set)) == SUBREG
 790       && (SUBREG_BYTE (SET_DEST (def_set)) != SUBREG_BYTE (reg)
 791           || GET_MODE (SET_DEST (def_set)) != GET_MODE (reg)))
 792     return false;
 793
 794   /* Check if the def had a subreg, but the use has the whole reg.  */
 795   if (REG_P (reg) && GET_CODE (SET_DEST (def_set)) == SUBREG)
 796     return false;
 797
 798   /* Check if the use has a subreg, but the def had the whole reg.  Unlike the
 799      previous case, the optimization is possible and often useful indeed.  */
 800   if (GET_CODE (reg) == SUBREG && REG_P (SET_DEST (def_set)))
 801     reg = SUBREG_REG (reg);
 802
 803   /* Check if the substitution is valid (last, because it's the most
 804      expensive check!).  */
 805   src = SET_SRC (def_set);
 806   if (!CONSTANT_P (src) && !all_uses_available_at (def_insn, use_insn))
 807     return false;
 808
 809   /* Check if the def is loading something from the constant pool; in this
 810      case we would undo optimization such as compress_float_constant.
 811      Still, we can set a REG_EQUAL note.  */
 812   if (MEM_P (src) && MEM_READONLY_P (src))
 813     {
 814       rtx x = avoid_constant_pool_reference (src);
 815       if (x != src)
 816         {
 817           rtx note = find_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, NULL_RTX);
 818           rtx old = note ? XEXP (note, 0) : SET_SRC (use_set);
 819           rtx new = simplify_replace_rtx (old, src, x);
 820           if (old != new)
 821             set_unique_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, copy_rtx (new));
 822         }
 823       return false;
 824     }
 825
 826   /* Else try simplifying.  */
 827
 828   if (DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_MEM_STORE)
 829     {
 830       loc = &SET_DEST (use_set);
 831       set_reg_equal = false;
 832     }
 833   else
 834     {
 835       rtx note = find_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, NULL_RTX);
 836       if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_IN_NOTE)
 837         loc = &XEXP (note, 0);
 838       else
 839         loc = &SET_SRC (use_set);
 840
 841       /* Do not replace an existing REG_EQUAL note if the insn is not
 842          recognized.  Either we're already replacing in the note, or
 843          we'll separately try plugging the definition in the note and
 844          simplifying.  */
 845       set_reg_equal = (note == NULL_RTX);
 846     }
 847
 848   if (GET_MODE (*loc) == VOIDmode)
 849     mode = GET_MODE (SET_DEST (use_set));
 850   else
 851     mode = GET_MODE (*loc);
 852
 853   new = propagate_rtx (*loc, mode, reg, src);
 854
 855   if (!new)
 856     return false;
 857
 858   return try_fwprop_subst (use, loc, new, def_insn, set_reg_equal);
 859 }
 860
 861
 862 /* Given a use USE of an insn, if it has a single reaching
 863    definition, try to forward propagate it into that insn.  */
 864
 865 static void
 866 forward_propagate_into (struct df_ref *use)
 867 {
 868   struct df_link *defs;
 869   struct df_ref *def;
 870   rtx def_insn, def_set, use_insn;
 871   rtx parent;
 872
 873   if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_READ_WRITE)
 874     return;
 875   if (DF_REF_IS_ARTIFICIAL (use))
 876     return;
 877
 878   /* Only consider uses that have a single definition.  */
 879   defs = DF_REF_CHAIN (use);
 880   if (!defs || defs->next)
 881     return;
 882
 883   def = defs->ref;
 884   if (DF_REF_FLAGS (def) & DF_REF_READ_WRITE)
 885     return;
 886   if (DF_REF_IS_ARTIFICIAL (def))
 887     return;
 888
 889   /* Do not propagate loop invariant definitions inside the loop.  */
 890   if (DF_REF_BB (def)->loop_father != DF_REF_BB (use)->loop_father)
 891     return;
 892
 893   /* Check if the use is still present in the insn!  */
 894   use_insn = DF_REF_INSN (use);
 895   if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_IN_NOTE)
 896     parent = find_reg_note (use_insn, REG_EQUAL, NULL_RTX);
 897   else
 898     parent = PATTERN (use_insn);
 899
 900   if (!loc_mentioned_in_p (DF_REF_LOC (use), parent))
 901     return;
 902
 903   def_insn = DF_REF_INSN (def);
 904   if (multiple_sets (def_insn))
 905     return;
 906   def_set = single_set (def_insn);
 907   if (!def_set)
 908     return;
 909
 910   /* Only try one kind of propagation.  If two are possible, we'll
 911      do it on the following iterations.  */
 912   if (!forward_propagate_and_simplify (use, def_insn, def_set))
 913     forward_propagate_subreg (use, def_insn, def_set);
 914 }
 915
 916 \f
 917 static void
 918 fwprop_init (void)
 919 {
 920   num_changes = 0;
 921   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
 922
 923   /* We do not always want to propagate into loops, so we have to find
 924      loops and be careful about them.  But we have to call flow_loops_find
 925      before df_analyze, because flow_loops_find may introduce new jump
 926      insns (sadly) if we are not working in cfglayout mode.  */
 927   loop_optimizer_init (0);
 928
 929   /* Now set up the dataflow problem (we only want use-def chains) and
 930      put the dataflow solver to work.  */
 931   df_set_flags (DF_EQ_NOTES);
 932   df_chain_add_problem (DF_UD_CHAIN);
 933   df_analyze ();
 934   df_maybe_reorganize_use_refs (DF_REF_ORDER_BY_INSN_WITH_NOTES);
 935   df_set_flags (DF_DEFER_INSN_RESCAN);
 936 }
 937
 938 static void
 939 fwprop_done (void)
 940 {
 941   loop_optimizer_finalize ();
 942
 943   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
 944   cleanup_cfg (0);
 945   delete_trivially_dead_insns (get_insns (), max_reg_num ());
 946
 947   if (dump_file)
 948     fprintf (dump_file,
 949              "\nNumber of successful forward propagations: %d\n\n",
 950              num_changes);
 951 }
 952
 953
 954
 955 /* Main entry point.  */
 956
 957 static bool
 958 gate_fwprop (void)
 959 {
 960   return optimize > 0 && flag_forward_propagate;
 961 }
 962
 963 static unsigned int
 964 fwprop (void)
 965 {
 966   unsigned i;
 967
 968   fwprop_init ();
 969
 970   /* Go through all the uses.  update_df will create new ones at the
 971      end, and we'll go through them as well.
 972
 973      Do not forward propagate addresses into loops until after unrolling.
 974      CSE did so because it was able to fix its own mess, but we are not.  */
 975
 976   for (i = 0; i < DF_USES_TABLE_SIZE (); i++)
 977     {
 978       struct df_ref *use = DF_USES_GET (i);
 979       if (use)
 980         if (DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_USE
 981             || DF_REF_BB (use)->loop_father == NULL)
 982           forward_propagate_into (use);
 983     }
 984
 985   fwprop_done ();
 986   return 0;
 987 }
 988
 989 struct tree_opt_pass pass_rtl_fwprop =
 990 {
 991   "fwprop1",                            /* name */
 992   gate_fwprop,                          /* gate */
 993   fwprop,                               /* execute */
 994   NULL,                                 /* sub */
 995   NULL,                                 /* next */
 996   0,                                    /* static_pass_number */
 997   TV_FWPROP,                            /* tv_id */
 998   0,                                    /* properties_required */
 999   0,                                    /* properties_provided */
1000   0,                                    /* properties_destroyed */
1001   0,                                    /* todo_flags_start */
1002   TODO_df_finish | TODO_verify_rtl_sharing |
1003   TODO_dump_func,                       /* todo_flags_finish */
1004   0                                     /* letter */
1005 };
1006
1007 static unsigned int
1008 fwprop_addr (void)
1009 {
1010   unsigned i;
1011   fwprop_init ();
1012
1013   /* Go through all the uses.  update_df will create new ones at the
1014      end, and we'll go through them as well.  */
1015   df_set_flags (DF_DEFER_INSN_RESCAN);
1016
1017   for (i = 0; i < DF_USES_TABLE_SIZE (); i++)
1018     {
1019       struct df_ref *use = DF_USES_GET (i);
1020       if (use)
1021         if (DF_REF_TYPE (use) != DF_REF_REG_USE
1022             && DF_REF_BB (use)->loop_father != NULL)
1023           forward_propagate_into (use);
1024     }
1025
1026   fwprop_done ();
1027
1028   return 0;
1029 }
1030
1031 struct tree_opt_pass pass_rtl_fwprop_addr =
1032 {
1033   "fwprop2",                            /* name */
1034   gate_fwprop,                          /* gate */
1035   fwprop_addr,                          /* execute */
1036   NULL,                                 /* sub */
1037   NULL,                                 /* next */
1038   0,                                    /* static_pass_number */
1039   TV_FWPROP,                            /* tv_id */
1040   0,                                    /* properties_required */
1041   0,                                    /* properties_provided */
1042   0,                                    /* properties_destroyed */
1043   0,                                    /* todo_flags_start */
1044   TODO_df_finish | TODO_verify_rtl_sharing |
1045   TODO_dump_func,                       /* todo_flags_finish */
1046   0                                     /* letter */
1047 };