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2007-07-13 Daniel Franke <franke.daniel@gmail.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / lambda-code.c
1 /*  Loop transformation code generation
2     Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
3     Contributed by Daniel Berlin <dberlin@dberlin.org>
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 2, 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 COPYING.  If not, write to the Free
19     Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
20     02110-1301, USA.  */
21
22 #include "config.h"
23 #include "system.h"
24 #include "coretypes.h"
25 #include "tm.h"
26 #include "ggc.h"
27 #include "tree.h"
28 #include "target.h"
29 #include "rtl.h"
30 #include "basic-block.h"
31 #include "diagnostic.h"
32 #include "tree-flow.h"
33 #include "tree-dump.h"
34 #include "timevar.h"
35 #include "cfgloop.h"
36 #include "expr.h"
37 #include "optabs.h"
38 #include "tree-chrec.h"
39 #include "tree-data-ref.h"
40 #include "tree-pass.h"
41 #include "tree-scalar-evolution.h"
42 #include "vec.h"
43 #include "lambda.h"
44 #include "vecprim.h"
45
46 /* This loop nest code generation is based on non-singular matrix
47    math.
48  
49  A little terminology and a general sketch of the algorithm.  See "A singular
50  loop transformation framework based on non-singular matrices" by Wei Li and
51  Keshav Pingali for formal proofs that the various statements below are
52  correct. 
53
54  A loop iteration space represents the points traversed by the loop.  A point in the
55  iteration space can be represented by a vector of size <loop depth>.  You can
56  therefore represent the iteration space as an integral combinations of a set
57  of basis vectors. 
58
59  A loop iteration space is dense if every integer point between the loop
60  bounds is a point in the iteration space.  Every loop with a step of 1
61  therefore has a dense iteration space.
62
63  for i = 1 to 3, step 1 is a dense iteration space.
64    
65  A loop iteration space is sparse if it is not dense.  That is, the iteration
66  space skips integer points that are within the loop bounds.  
67
68  for i = 1 to 3, step 2 is a sparse iteration space, because the integer point
69  2 is skipped.
70
71  Dense source spaces are easy to transform, because they don't skip any
72  points to begin with.  Thus we can compute the exact bounds of the target
73  space using min/max and floor/ceil.
74
75  For a dense source space, we take the transformation matrix, decompose it
76  into a lower triangular part (H) and a unimodular part (U). 
77  We then compute the auxiliary space from the unimodular part (source loop
78  nest . U = auxiliary space) , which has two important properties:
79   1. It traverses the iterations in the same lexicographic order as the source
80   space.
81   2. It is a dense space when the source is a dense space (even if the target
82   space is going to be sparse).
83  
84  Given the auxiliary space, we use the lower triangular part to compute the
85  bounds in the target space by simple matrix multiplication.
86  The gaps in the target space (IE the new loop step sizes) will be the
87  diagonals of the H matrix.
88
89  Sparse source spaces require another step, because you can't directly compute
90  the exact bounds of the auxiliary and target space from the sparse space.
91  Rather than try to come up with a separate algorithm to handle sparse source
92  spaces directly, we just find a legal transformation matrix that gives you
93  the sparse source space, from a dense space, and then transform the dense
94  space.
95
96  For a regular sparse space, you can represent the source space as an integer
97  lattice, and the base space of that lattice will always be dense.  Thus, we
98  effectively use the lattice to figure out the transformation from the lattice
99  base space, to the sparse iteration space (IE what transform was applied to
100  the dense space to make it sparse).  We then compose this transform with the
101  transformation matrix specified by the user (since our matrix transformations
102  are closed under composition, this is okay).  We can then use the base space
103  (which is dense) plus the composed transformation matrix, to compute the rest
104  of the transform using the dense space algorithm above.
105  
106  In other words, our sparse source space (B) is decomposed into a dense base
107  space (A), and a matrix (L) that transforms A into B, such that A.L = B.
108  We then compute the composition of L and the user transformation matrix (T),
109  so that T is now a transform from A to the result, instead of from B to the
110  result. 
111  IE A.(LT) = result instead of B.T = result
112  Since A is now a dense source space, we can use the dense source space
113  algorithm above to compute the result of applying transform (LT) to A.
114
115  Fourier-Motzkin elimination is used to compute the bounds of the base space
116  of the lattice.  */
117
118 static bool perfect_nestify (struct loop *, VEC(tree,heap) *, 
119                              VEC(tree,heap) *, VEC(int,heap) *,
120                              VEC(tree,heap) *);
121 /* Lattice stuff that is internal to the code generation algorithm.  */
122
123 typedef struct lambda_lattice_s
124 {
125   /* Lattice base matrix.  */
126   lambda_matrix base;
127   /* Lattice dimension.  */
128   int dimension;
129   /* Origin vector for the coefficients.  */
130   lambda_vector origin;
131   /* Origin matrix for the invariants.  */
132   lambda_matrix origin_invariants;
133   /* Number of invariants.  */
134   int invariants;
135 } *lambda_lattice;
136
137 #define LATTICE_BASE(T) ((T)->base)
138 #define LATTICE_DIMENSION(T) ((T)->dimension)
139 #define LATTICE_ORIGIN(T) ((T)->origin)
140 #define LATTICE_ORIGIN_INVARIANTS(T) ((T)->origin_invariants)
141 #define LATTICE_INVARIANTS(T) ((T)->invariants)
142
143 static bool lle_equal (lambda_linear_expression, lambda_linear_expression,
144                        int, int);
145 static lambda_lattice lambda_lattice_new (int, int);
146 static lambda_lattice lambda_lattice_compute_base (lambda_loopnest);
147
148 static tree find_induction_var_from_exit_cond (struct loop *);
149 static bool can_convert_to_perfect_nest (struct loop *);
150
151 /* Create a new lambda body vector.  */
152
153 lambda_body_vector
154 lambda_body_vector_new (int size)
155 {
156   lambda_body_vector ret;
157
158   ret = GGC_NEW (struct lambda_body_vector_s);
159   LBV_COEFFICIENTS (ret) = lambda_vector_new (size);
160   LBV_SIZE (ret) = size;
161   LBV_DENOMINATOR (ret) = 1;
162   return ret;
163 }
164
165 /* Compute the new coefficients for the vector based on the
166   *inverse* of the transformation matrix.  */
167
168 lambda_body_vector
169 lambda_body_vector_compute_new (lambda_trans_matrix transform,
170                                 lambda_body_vector vect)
171 {
172   lambda_body_vector temp;
173   int depth;
174
175   /* Make sure the matrix is square.  */
176   gcc_assert (LTM_ROWSIZE (transform) == LTM_COLSIZE (transform));
177
178   depth = LTM_ROWSIZE (transform);
179
180   temp = lambda_body_vector_new (depth);
181   LBV_DENOMINATOR (temp) =
182     LBV_DENOMINATOR (vect) * LTM_DENOMINATOR (transform);
183   lambda_vector_matrix_mult (LBV_COEFFICIENTS (vect), depth,
184                              LTM_MATRIX (transform), depth,
185                              LBV_COEFFICIENTS (temp));
186   LBV_SIZE (temp) = LBV_SIZE (vect);
187   return temp;
188 }
189
190 /* Print out a lambda body vector.  */
191
192 void
193 print_lambda_body_vector (FILE * outfile, lambda_body_vector body)
194 {
195   print_lambda_vector (outfile, LBV_COEFFICIENTS (body), LBV_SIZE (body));
196 }
197
198 /* Return TRUE if two linear expressions are equal.  */
199
200 static bool
201 lle_equal (lambda_linear_expression lle1, lambda_linear_expression lle2,
202            int depth, int invariants)
203 {
204   int i;
205
206   if (lle1 == NULL || lle2 == NULL)
207     return false;
208   if (LLE_CONSTANT (lle1) != LLE_CONSTANT (lle2))
209     return false;
210   if (LLE_DENOMINATOR (lle1) != LLE_DENOMINATOR (lle2))
211     return false;
212   for (i = 0; i < depth; i++)
213     if (LLE_COEFFICIENTS (lle1)[i] != LLE_COEFFICIENTS (lle2)[i])
214       return false;
215   for (i = 0; i < invariants; i++)
216     if (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (lle1)[i] !=
217         LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (lle2)[i])
218       return false;
219   return true;
220 }
221
222 /* Create a new linear expression with dimension DIM, and total number
223    of invariants INVARIANTS.  */
224
225 lambda_linear_expression
226 lambda_linear_expression_new (int dim, int invariants)
227 {
228   lambda_linear_expression ret;
229
230   ret = GGC_CNEW (struct lambda_linear_expression_s);
231
232   LLE_COEFFICIENTS (ret) = lambda_vector_new (dim);
233   LLE_CONSTANT (ret) = 0;
234   LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (ret) = lambda_vector_new (invariants);
235   LLE_DENOMINATOR (ret) = 1;
236   LLE_NEXT (ret) = NULL;
237
238   return ret;
239 }
240
241 /* Print out a linear expression EXPR, with SIZE coefficients, to OUTFILE.
242    The starting letter used for variable names is START.  */
243
244 static void
245 print_linear_expression (FILE * outfile, lambda_vector expr, int size,
246                          char start)
247 {
248   int i;
249   bool first = true;
250   for (i = 0; i < size; i++)
251     {
252       if (expr[i] != 0)
253         {
254           if (first)
255             {
256               if (expr[i] < 0)
257                 fprintf (outfile, "-");
258               first = false;
259             }
260           else if (expr[i] > 0)
261             fprintf (outfile, " + ");
262           else
263             fprintf (outfile, " - ");
264           if (abs (expr[i]) == 1)
265             fprintf (outfile, "%c", start + i);
266           else
267             fprintf (outfile, "%d%c", abs (expr[i]), start + i);
268         }
269     }
270 }
271
272 /* Print out a lambda linear expression structure, EXPR, to OUTFILE. The
273    depth/number of coefficients is given by DEPTH, the number of invariants is
274    given by INVARIANTS, and the character to start variable names with is given
275    by START.  */
276
277 void
278 print_lambda_linear_expression (FILE * outfile,
279                                 lambda_linear_expression expr,
280                                 int depth, int invariants, char start)
281 {
282   fprintf (outfile, "\tLinear expression: ");
283   print_linear_expression (outfile, LLE_COEFFICIENTS (expr), depth, start);
284   fprintf (outfile, " constant: %d ", LLE_CONSTANT (expr));
285   fprintf (outfile, "  invariants: ");
286   print_linear_expression (outfile, LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expr),
287                            invariants, 'A');
288   fprintf (outfile, "  denominator: %d\n", LLE_DENOMINATOR (expr));
289 }
290
291 /* Print a lambda loop structure LOOP to OUTFILE.  The depth/number of
292    coefficients is given by DEPTH, the number of invariants is 
293    given by INVARIANTS, and the character to start variable names with is given
294    by START.  */
295
296 void
297 print_lambda_loop (FILE * outfile, lambda_loop loop, int depth,
298                    int invariants, char start)
299 {
300   int step;
301   lambda_linear_expression expr;
302
303   gcc_assert (loop);
304
305   expr = LL_LINEAR_OFFSET (loop);
306   step = LL_STEP (loop);
307   fprintf (outfile, "  step size = %d \n", step);
308
309   if (expr)
310     {
311       fprintf (outfile, "  linear offset: \n");
312       print_lambda_linear_expression (outfile, expr, depth, invariants,
313                                       start);
314     }
315
316   fprintf (outfile, "  lower bound: \n");
317   for (expr = LL_LOWER_BOUND (loop); expr != NULL; expr = LLE_NEXT (expr))
318     print_lambda_linear_expression (outfile, expr, depth, invariants, start);
319   fprintf (outfile, "  upper bound: \n");
320   for (expr = LL_UPPER_BOUND (loop); expr != NULL; expr = LLE_NEXT (expr))
321     print_lambda_linear_expression (outfile, expr, depth, invariants, start);
322 }
323
324 /* Create a new loop nest structure with DEPTH loops, and INVARIANTS as the
325    number of invariants.  */
326
327 lambda_loopnest
328 lambda_loopnest_new (int depth, int invariants)
329 {
330   lambda_loopnest ret;
331   ret = GGC_NEW (struct lambda_loopnest_s);
332
333   LN_LOOPS (ret) = GGC_CNEWVEC (lambda_loop, depth);
334   LN_DEPTH (ret) = depth;
335   LN_INVARIANTS (ret) = invariants;
336
337   return ret;
338 }
339
340 /* Print a lambda loopnest structure, NEST, to OUTFILE.  The starting
341    character to use for loop names is given by START.  */
342
343 void
344 print_lambda_loopnest (FILE * outfile, lambda_loopnest nest, char start)
345 {
346   int i;
347   for (i = 0; i < LN_DEPTH (nest); i++)
348     {
349       fprintf (outfile, "Loop %c\n", start + i);
350       print_lambda_loop (outfile, LN_LOOPS (nest)[i], LN_DEPTH (nest),
351                          LN_INVARIANTS (nest), 'i');
352       fprintf (outfile, "\n");
353     }
354 }
355
356 /* Allocate a new lattice structure of DEPTH x DEPTH, with INVARIANTS number
357    of invariants.  */
358
359 static lambda_lattice
360 lambda_lattice_new (int depth, int invariants)
361 {
362   lambda_lattice ret;
363   ret = GGC_NEW (struct lambda_lattice_s);
364   LATTICE_BASE (ret) = lambda_matrix_new (depth, depth);
365   LATTICE_ORIGIN (ret) = lambda_vector_new (depth);
366   LATTICE_ORIGIN_INVARIANTS (ret) = lambda_matrix_new (depth, invariants);
367   LATTICE_DIMENSION (ret) = depth;
368   LATTICE_INVARIANTS (ret) = invariants;
369   return ret;
370 }
371
372 /* Compute the lattice base for NEST.  The lattice base is essentially a
373    non-singular transform from a dense base space to a sparse iteration space.
374    We use it so that we don't have to specially handle the case of a sparse
375    iteration space in other parts of the algorithm.  As a result, this routine
376    only does something interesting (IE produce a matrix that isn't the
377    identity matrix) if NEST is a sparse space.  */
378
379 static lambda_lattice
380 lambda_lattice_compute_base (lambda_loopnest nest)
381 {
382   lambda_lattice ret;
383   int depth, invariants;
384   lambda_matrix base;
385
386   int i, j, step;
387   lambda_loop loop;
388   lambda_linear_expression expression;
389
390   depth = LN_DEPTH (nest);
391   invariants = LN_INVARIANTS (nest);
392
393   ret = lambda_lattice_new (depth, invariants);
394   base = LATTICE_BASE (ret);
395   for (i = 0; i < depth; i++)
396     {
397       loop = LN_LOOPS (nest)[i];
398       gcc_assert (loop);
399       step = LL_STEP (loop);
400       /* If we have a step of 1, then the base is one, and the
401          origin and invariant coefficients are 0.  */
402       if (step == 1)
403         {
404           for (j = 0; j < depth; j++)
405             base[i][j] = 0;
406           base[i][i] = 1;
407           LATTICE_ORIGIN (ret)[i] = 0;
408           for (j = 0; j < invariants; j++)
409             LATTICE_ORIGIN_INVARIANTS (ret)[i][j] = 0;
410         }
411       else
412         {
413           /* Otherwise, we need the lower bound expression (which must
414              be an affine function)  to determine the base.  */
415           expression = LL_LOWER_BOUND (loop);
416           gcc_assert (expression && !LLE_NEXT (expression) 
417                       && LLE_DENOMINATOR (expression) == 1);
418
419           /* The lower triangular portion of the base is going to be the
420              coefficient times the step */
421           for (j = 0; j < i; j++)
422             base[i][j] = LLE_COEFFICIENTS (expression)[j]
423               * LL_STEP (LN_LOOPS (nest)[j]);
424           base[i][i] = step;
425           for (j = i + 1; j < depth; j++)
426             base[i][j] = 0;
427
428           /* Origin for this loop is the constant of the lower bound
429              expression.  */
430           LATTICE_ORIGIN (ret)[i] = LLE_CONSTANT (expression);
431
432           /* Coefficient for the invariants are equal to the invariant
433              coefficients in the expression.  */
434           for (j = 0; j < invariants; j++)
435             LATTICE_ORIGIN_INVARIANTS (ret)[i][j] =
436               LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression)[j];
437         }
438     }
439   return ret;
440 }
441
442 /* Compute the least common multiple of two numbers A and B .  */
443
444 int
445 least_common_multiple (int a, int b)
446 {
447   return (abs (a) * abs (b) / gcd (a, b));
448 }
449
450 /* Perform Fourier-Motzkin elimination to calculate the bounds of the
451    auxiliary nest.
452    Fourier-Motzkin is a way of reducing systems of linear inequalities so that
453    it is easy to calculate the answer and bounds.
454    A sketch of how it works:
455    Given a system of linear inequalities, ai * xj >= bk, you can always
456    rewrite the constraints so they are all of the form
457    a <= x, or x <= b, or x >= constant for some x in x1 ... xj (and some b
458    in b1 ... bk, and some a in a1...ai)
459    You can then eliminate this x from the non-constant inequalities by
460    rewriting these as a <= b, x >= constant, and delete the x variable.
461    You can then repeat this for any remaining x variables, and then we have
462    an easy to use variable <= constant (or no variables at all) form that we
463    can construct our bounds from. 
464    
465    In our case, each time we eliminate, we construct part of the bound from
466    the ith variable, then delete the ith variable. 
467    
468    Remember the constant are in our vector a, our coefficient matrix is A,
469    and our invariant coefficient matrix is B.
470    
471    SIZE is the size of the matrices being passed.
472    DEPTH is the loop nest depth.
473    INVARIANTS is the number of loop invariants.
474    A, B, and a are the coefficient matrix, invariant coefficient, and a
475    vector of constants, respectively.  */
476
477 static lambda_loopnest 
478 compute_nest_using_fourier_motzkin (int size,
479                                     int depth, 
480                                     int invariants,
481                                     lambda_matrix A,
482                                     lambda_matrix B,
483                                     lambda_vector a)
484 {
485
486   int multiple, f1, f2;
487   int i, j, k;
488   lambda_linear_expression expression;
489   lambda_loop loop;
490   lambda_loopnest auxillary_nest;
491   lambda_matrix swapmatrix, A1, B1;
492   lambda_vector swapvector, a1;
493   int newsize;
494
495   A1 = lambda_matrix_new (128, depth);
496   B1 = lambda_matrix_new (128, invariants);
497   a1 = lambda_vector_new (128);
498
499   auxillary_nest = lambda_loopnest_new (depth, invariants);
500
501   for (i = depth - 1; i >= 0; i--)
502     {
503       loop = lambda_loop_new ();
504       LN_LOOPS (auxillary_nest)[i] = loop;
505       LL_STEP (loop) = 1;
506
507       for (j = 0; j < size; j++)
508         {
509           if (A[j][i] < 0)
510             {
511               /* Any linear expression in the matrix with a coefficient less
512                  than 0 becomes part of the new lower bound.  */ 
513               expression = lambda_linear_expression_new (depth, invariants);
514
515               for (k = 0; k < i; k++)
516                 LLE_COEFFICIENTS (expression)[k] = A[j][k];
517
518               for (k = 0; k < invariants; k++)
519                 LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression)[k] = -1 * B[j][k];
520
521               LLE_DENOMINATOR (expression) = -1 * A[j][i];
522               LLE_CONSTANT (expression) = -1 * a[j];
523
524               /* Ignore if identical to the existing lower bound.  */
525               if (!lle_equal (LL_LOWER_BOUND (loop),
526                               expression, depth, invariants))
527                 {
528                   LLE_NEXT (expression) = LL_LOWER_BOUND (loop);
529                   LL_LOWER_BOUND (loop) = expression;
530                 }
531
532             }
533           else if (A[j][i] > 0)
534             {
535               /* Any linear expression with a coefficient greater than 0
536                  becomes part of the new upper bound.  */ 
537               expression = lambda_linear_expression_new (depth, invariants);
538               for (k = 0; k < i; k++)
539                 LLE_COEFFICIENTS (expression)[k] = -1 * A[j][k];
540
541               for (k = 0; k < invariants; k++)
542                 LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression)[k] = B[j][k];
543
544               LLE_DENOMINATOR (expression) = A[j][i];
545               LLE_CONSTANT (expression) = a[j];
546
547               /* Ignore if identical to the existing upper bound.  */
548               if (!lle_equal (LL_UPPER_BOUND (loop),
549                               expression, depth, invariants))
550                 {
551                   LLE_NEXT (expression) = LL_UPPER_BOUND (loop);
552                   LL_UPPER_BOUND (loop) = expression;
553                 }
554
555             }
556         }
557
558       /* This portion creates a new system of linear inequalities by deleting
559          the i'th variable, reducing the system by one variable.  */
560       newsize = 0;
561       for (j = 0; j < size; j++)
562         {
563           /* If the coefficient for the i'th variable is 0, then we can just
564              eliminate the variable straightaway.  Otherwise, we have to
565              multiply through by the coefficients we are eliminating.  */
566           if (A[j][i] == 0)
567             {
568               lambda_vector_copy (A[j], A1[newsize], depth);
569               lambda_vector_copy (B[j], B1[newsize], invariants);
570               a1[newsize] = a[j];
571               newsize++;
572             }
573           else if (A[j][i] > 0)
574             {
575               for (k = 0; k < size; k++)
576                 {
577                   if (A[k][i] < 0)
578                     {
579                       multiple = least_common_multiple (A[j][i], A[k][i]);
580                       f1 = multiple / A[j][i];
581                       f2 = -1 * multiple / A[k][i];
582
583                       lambda_vector_add_mc (A[j], f1, A[k], f2,
584                                             A1[newsize], depth);
585                       lambda_vector_add_mc (B[j], f1, B[k], f2,
586                                             B1[newsize], invariants);
587                       a1[newsize] = f1 * a[j] + f2 * a[k];
588                       newsize++;
589                     }
590                 }
591             }
592         }
593
594       swapmatrix = A;
595       A = A1;
596       A1 = swapmatrix;
597
598       swapmatrix = B;
599       B = B1;
600       B1 = swapmatrix;
601
602       swapvector = a;
603       a = a1;
604       a1 = swapvector;
605
606       size = newsize;
607     }
608
609   return auxillary_nest;
610 }
611
612 /* Compute the loop bounds for the auxiliary space NEST.
613    Input system used is Ax <= b.  TRANS is the unimodular transformation.  
614    Given the original nest, this function will 
615    1. Convert the nest into matrix form, which consists of a matrix for the
616    coefficients, a matrix for the 
617    invariant coefficients, and a vector for the constants.  
618    2. Use the matrix form to calculate the lattice base for the nest (which is
619    a dense space) 
620    3. Compose the dense space transform with the user specified transform, to 
621    get a transform we can easily calculate transformed bounds for.
622    4. Multiply the composed transformation matrix times the matrix form of the
623    loop.
624    5. Transform the newly created matrix (from step 4) back into a loop nest
625    using Fourier-Motzkin elimination to figure out the bounds.  */
626
627 static lambda_loopnest
628 lambda_compute_auxillary_space (lambda_loopnest nest,
629                                 lambda_trans_matrix trans)
630 {
631   lambda_matrix A, B, A1, B1;
632   lambda_vector a, a1;
633   lambda_matrix invertedtrans;
634   int depth, invariants, size;
635   int i, j;
636   lambda_loop loop;
637   lambda_linear_expression expression;
638   lambda_lattice lattice;
639
640   depth = LN_DEPTH (nest);
641   invariants = LN_INVARIANTS (nest);
642
643   /* Unfortunately, we can't know the number of constraints we'll have
644      ahead of time, but this should be enough even in ridiculous loop nest
645      cases. We must not go over this limit.  */
646   A = lambda_matrix_new (128, depth);
647   B = lambda_matrix_new (128, invariants);
648   a = lambda_vector_new (128);
649
650   A1 = lambda_matrix_new (128, depth);
651   B1 = lambda_matrix_new (128, invariants);
652   a1 = lambda_vector_new (128);
653
654   /* Store the bounds in the equation matrix A, constant vector a, and
655      invariant matrix B, so that we have Ax <= a + B.
656      This requires a little equation rearranging so that everything is on the
657      correct side of the inequality.  */
658   size = 0;
659   for (i = 0; i < depth; i++)
660     {
661       loop = LN_LOOPS (nest)[i];
662
663       /* First we do the lower bound.  */
664       if (LL_STEP (loop) > 0)
665         expression = LL_LOWER_BOUND (loop);
666       else
667         expression = LL_UPPER_BOUND (loop);
668
669       for (; expression != NULL; expression = LLE_NEXT (expression))
670         {
671           /* Fill in the coefficient.  */
672           for (j = 0; j < i; j++)
673             A[size][j] = LLE_COEFFICIENTS (expression)[j];
674
675           /* And the invariant coefficient.  */
676           for (j = 0; j < invariants; j++)
677             B[size][j] = LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression)[j];
678
679           /* And the constant.  */
680           a[size] = LLE_CONSTANT (expression);
681
682           /* Convert (2x+3y+2+b)/4 <= z to 2x+3y-4z <= -2-b.  IE put all
683              constants and single variables on   */
684           A[size][i] = -1 * LLE_DENOMINATOR (expression);
685           a[size] *= -1;
686           for (j = 0; j < invariants; j++)
687             B[size][j] *= -1;
688
689           size++;
690           /* Need to increase matrix sizes above.  */
691           gcc_assert (size <= 127);
692           
693         }
694
695       /* Then do the exact same thing for the upper bounds.  */
696       if (LL_STEP (loop) > 0)
697         expression = LL_UPPER_BOUND (loop);
698       else
699         expression = LL_LOWER_BOUND (loop);
700
701       for (; expression != NULL; expression = LLE_NEXT (expression))
702         {
703           /* Fill in the coefficient.  */
704           for (j = 0; j < i; j++)
705             A[size][j] = LLE_COEFFICIENTS (expression)[j];
706
707           /* And the invariant coefficient.  */
708           for (j = 0; j < invariants; j++)
709             B[size][j] = LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression)[j];
710
711           /* And the constant.  */
712           a[size] = LLE_CONSTANT (expression);
713
714           /* Convert z <= (2x+3y+2+b)/4 to -2x-3y+4z <= 2+b.  */
715           for (j = 0; j < i; j++)
716             A[size][j] *= -1;
717           A[size][i] = LLE_DENOMINATOR (expression);
718           size++;
719           /* Need to increase matrix sizes above.  */
720           gcc_assert (size <= 127);
721
722         }
723     }
724
725   /* Compute the lattice base x = base * y + origin, where y is the
726      base space.  */
727   lattice = lambda_lattice_compute_base (nest);
728
729   /* Ax <= a + B then becomes ALy <= a+B - A*origin.  L is the lattice base  */
730
731   /* A1 = A * L */
732   lambda_matrix_mult (A, LATTICE_BASE (lattice), A1, size, depth, depth);
733
734   /* a1 = a - A * origin constant.  */
735   lambda_matrix_vector_mult (A, size, depth, LATTICE_ORIGIN (lattice), a1);
736   lambda_vector_add_mc (a, 1, a1, -1, a1, size);
737
738   /* B1 = B - A * origin invariant.  */
739   lambda_matrix_mult (A, LATTICE_ORIGIN_INVARIANTS (lattice), B1, size, depth,
740                       invariants);
741   lambda_matrix_add_mc (B, 1, B1, -1, B1, size, invariants);
742
743   /* Now compute the auxiliary space bounds by first inverting U, multiplying
744      it by A1, then performing Fourier-Motzkin.  */
745
746   invertedtrans = lambda_matrix_new (depth, depth);
747
748   /* Compute the inverse of U.  */
749   lambda_matrix_inverse (LTM_MATRIX (trans),
750                          invertedtrans, depth);
751
752   /* A = A1 inv(U).  */
753   lambda_matrix_mult (A1, invertedtrans, A, size, depth, depth);
754
755   return compute_nest_using_fourier_motzkin (size, depth, invariants,
756                                              A, B1, a1);
757 }
758
759 /* Compute the loop bounds for the target space, using the bounds of
760    the auxiliary nest AUXILLARY_NEST, and the triangular matrix H.  
761    The target space loop bounds are computed by multiplying the triangular
762    matrix H by the auxiliary nest, to get the new loop bounds.  The sign of
763    the loop steps (positive or negative) is then used to swap the bounds if
764    the loop counts downwards.
765    Return the target loopnest.  */
766
767 static lambda_loopnest
768 lambda_compute_target_space (lambda_loopnest auxillary_nest,
769                              lambda_trans_matrix H, lambda_vector stepsigns)
770 {
771   lambda_matrix inverse, H1;
772   int determinant, i, j;
773   int gcd1, gcd2;
774   int factor;
775
776   lambda_loopnest target_nest;
777   int depth, invariants;
778   lambda_matrix target;
779
780   lambda_loop auxillary_loop, target_loop;
781   lambda_linear_expression expression, auxillary_expr, target_expr, tmp_expr;
782
783   depth = LN_DEPTH (auxillary_nest);
784   invariants = LN_INVARIANTS (auxillary_nest);
785
786   inverse = lambda_matrix_new (depth, depth);
787   determinant = lambda_matrix_inverse (LTM_MATRIX (H), inverse, depth);
788
789   /* H1 is H excluding its diagonal.  */
790   H1 = lambda_matrix_new (depth, depth);
791   lambda_matrix_copy (LTM_MATRIX (H), H1, depth, depth);
792
793   for (i = 0; i < depth; i++)
794     H1[i][i] = 0;
795
796   /* Computes the linear offsets of the loop bounds.  */
797   target = lambda_matrix_new (depth, depth);
798   lambda_matrix_mult (H1, inverse, target, depth, depth, depth);
799
800   target_nest = lambda_loopnest_new (depth, invariants);
801
802   for (i = 0; i < depth; i++)
803     {
804
805       /* Get a new loop structure.  */
806       target_loop = lambda_loop_new ();
807       LN_LOOPS (target_nest)[i] = target_loop;
808
809       /* Computes the gcd of the coefficients of the linear part.  */
810       gcd1 = lambda_vector_gcd (target[i], i);
811
812       /* Include the denominator in the GCD.  */
813       gcd1 = gcd (gcd1, determinant);
814
815       /* Now divide through by the gcd.  */
816       for (j = 0; j < i; j++)
817         target[i][j] = target[i][j] / gcd1;
818
819       expression = lambda_linear_expression_new (depth, invariants);
820       lambda_vector_copy (target[i], LLE_COEFFICIENTS (expression), depth);
821       LLE_DENOMINATOR (expression) = determinant / gcd1;
822       LLE_CONSTANT (expression) = 0;
823       lambda_vector_clear (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression),
824                            invariants);
825       LL_LINEAR_OFFSET (target_loop) = expression;
826     }
827
828   /* For each loop, compute the new bounds from H.  */
829   for (i = 0; i < depth; i++)
830     {
831       auxillary_loop = LN_LOOPS (auxillary_nest)[i];
832       target_loop = LN_LOOPS (target_nest)[i];
833       LL_STEP (target_loop) = LTM_MATRIX (H)[i][i];
834       factor = LTM_MATRIX (H)[i][i];
835
836       /* First we do the lower bound.  */
837       auxillary_expr = LL_LOWER_BOUND (auxillary_loop);
838
839       for (; auxillary_expr != NULL;
840            auxillary_expr = LLE_NEXT (auxillary_expr))
841         {
842           target_expr = lambda_linear_expression_new (depth, invariants);
843           lambda_vector_matrix_mult (LLE_COEFFICIENTS (auxillary_expr),
844                                      depth, inverse, depth,
845                                      LLE_COEFFICIENTS (target_expr));
846           lambda_vector_mult_const (LLE_COEFFICIENTS (target_expr),
847                                     LLE_COEFFICIENTS (target_expr), depth,
848                                     factor);
849
850           LLE_CONSTANT (target_expr) = LLE_CONSTANT (auxillary_expr) * factor;
851           lambda_vector_copy (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (auxillary_expr),
852                               LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
853                               invariants);
854           lambda_vector_mult_const (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
855                                     LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
856                                     invariants, factor);
857           LLE_DENOMINATOR (target_expr) = LLE_DENOMINATOR (auxillary_expr);
858
859           if (!lambda_vector_zerop (LLE_COEFFICIENTS (target_expr), depth))
860             {
861               LLE_CONSTANT (target_expr) = LLE_CONSTANT (target_expr)
862                 * determinant;
863               lambda_vector_mult_const (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS
864                                         (target_expr),
865                                         LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS
866                                         (target_expr), invariants,
867                                         determinant);
868               LLE_DENOMINATOR (target_expr) =
869                 LLE_DENOMINATOR (target_expr) * determinant;
870             }
871           /* Find the gcd and divide by it here, rather than doing it
872              at the tree level.  */
873           gcd1 = lambda_vector_gcd (LLE_COEFFICIENTS (target_expr), depth);
874           gcd2 = lambda_vector_gcd (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
875                                     invariants);
876           gcd1 = gcd (gcd1, gcd2);
877           gcd1 = gcd (gcd1, LLE_CONSTANT (target_expr));
878           gcd1 = gcd (gcd1, LLE_DENOMINATOR (target_expr));
879           for (j = 0; j < depth; j++)
880             LLE_COEFFICIENTS (target_expr)[j] /= gcd1;
881           for (j = 0; j < invariants; j++)
882             LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr)[j] /= gcd1;
883           LLE_CONSTANT (target_expr) /= gcd1;
884           LLE_DENOMINATOR (target_expr) /= gcd1;
885           /* Ignore if identical to existing bound.  */
886           if (!lle_equal (LL_LOWER_BOUND (target_loop), target_expr, depth,
887                           invariants))
888             {
889               LLE_NEXT (target_expr) = LL_LOWER_BOUND (target_loop);
890               LL_LOWER_BOUND (target_loop) = target_expr;
891             }
892         }
893       /* Now do the upper bound.  */
894       auxillary_expr = LL_UPPER_BOUND (auxillary_loop);
895
896       for (; auxillary_expr != NULL;
897            auxillary_expr = LLE_NEXT (auxillary_expr))
898         {
899           target_expr = lambda_linear_expression_new (depth, invariants);
900           lambda_vector_matrix_mult (LLE_COEFFICIENTS (auxillary_expr),
901                                      depth, inverse, depth,
902                                      LLE_COEFFICIENTS (target_expr));
903           lambda_vector_mult_const (LLE_COEFFICIENTS (target_expr),
904                                     LLE_COEFFICIENTS (target_expr), depth,
905                                     factor);
906           LLE_CONSTANT (target_expr) = LLE_CONSTANT (auxillary_expr) * factor;
907           lambda_vector_copy (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (auxillary_expr),
908                               LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
909                               invariants);
910           lambda_vector_mult_const (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
911                                     LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
912                                     invariants, factor);
913           LLE_DENOMINATOR (target_expr) = LLE_DENOMINATOR (auxillary_expr);
914
915           if (!lambda_vector_zerop (LLE_COEFFICIENTS (target_expr), depth))
916             {
917               LLE_CONSTANT (target_expr) = LLE_CONSTANT (target_expr)
918                 * determinant;
919               lambda_vector_mult_const (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS
920                                         (target_expr),
921                                         LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS
922                                         (target_expr), invariants,
923                                         determinant);
924               LLE_DENOMINATOR (target_expr) =
925                 LLE_DENOMINATOR (target_expr) * determinant;
926             }
927           /* Find the gcd and divide by it here, instead of at the
928              tree level.  */
929           gcd1 = lambda_vector_gcd (LLE_COEFFICIENTS (target_expr), depth);
930           gcd2 = lambda_vector_gcd (LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr),
931                                     invariants);
932           gcd1 = gcd (gcd1, gcd2);
933           gcd1 = gcd (gcd1, LLE_CONSTANT (target_expr));
934           gcd1 = gcd (gcd1, LLE_DENOMINATOR (target_expr));
935           for (j = 0; j < depth; j++)
936             LLE_COEFFICIENTS (target_expr)[j] /= gcd1;
937           for (j = 0; j < invariants; j++)
938             LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (target_expr)[j] /= gcd1;
939           LLE_CONSTANT (target_expr) /= gcd1;
940           LLE_DENOMINATOR (target_expr) /= gcd1;
941           /* Ignore if equal to existing bound.  */
942           if (!lle_equal (LL_UPPER_BOUND (target_loop), target_expr, depth,
943                           invariants))
944             {
945               LLE_NEXT (target_expr) = LL_UPPER_BOUND (target_loop);
946               LL_UPPER_BOUND (target_loop) = target_expr;
947             }
948         }
949     }
950   for (i = 0; i < depth; i++)
951     {
952       target_loop = LN_LOOPS (target_nest)[i];
953       /* If necessary, exchange the upper and lower bounds and negate
954          the step size.  */
955       if (stepsigns[i] < 0)
956         {
957           LL_STEP (target_loop) *= -1;
958           tmp_expr = LL_LOWER_BOUND (target_loop);
959           LL_LOWER_BOUND (target_loop) = LL_UPPER_BOUND (target_loop);
960           LL_UPPER_BOUND (target_loop) = tmp_expr;
961         }
962     }
963   return target_nest;
964 }
965
966 /* Compute the step signs of TRANS, using TRANS and stepsigns.  Return the new
967    result.  */
968
969 static lambda_vector
970 lambda_compute_step_signs (lambda_trans_matrix trans, lambda_vector stepsigns)
971 {
972   lambda_matrix matrix, H;
973   int size;
974   lambda_vector newsteps;
975   int i, j, factor, minimum_column;
976   int temp;
977
978   matrix = LTM_MATRIX (trans);
979   size = LTM_ROWSIZE (trans);
980   H = lambda_matrix_new (size, size);
981
982   newsteps = lambda_vector_new (size);
983   lambda_vector_copy (stepsigns, newsteps, size);
984
985   lambda_matrix_copy (matrix, H, size, size);
986
987   for (j = 0; j < size; j++)
988     {
989       lambda_vector row;
990       row = H[j];
991       for (i = j; i < size; i++)
992         if (row[i] < 0)
993           lambda_matrix_col_negate (H, size, i);
994       while (lambda_vector_first_nz (row, size, j + 1) < size)
995         {
996           minimum_column = lambda_vector_min_nz (row, size, j);
997           lambda_matrix_col_exchange (H, size, j, minimum_column);
998
999           temp = newsteps[j];
1000           newsteps[j] = newsteps[minimum_column];
1001           newsteps[minimum_column] = temp;
1002
1003           for (i = j + 1; i < size; i++)
1004             {
1005               factor = row[i] / row[j];
1006               lambda_matrix_col_add (H, size, j, i, -1 * factor);
1007             }
1008         }
1009     }
1010   return newsteps;
1011 }
1012
1013 /* Transform NEST according to TRANS, and return the new loopnest.
1014    This involves
1015    1. Computing a lattice base for the transformation
1016    2. Composing the dense base with the specified transformation (TRANS)
1017    3. Decomposing the combined transformation into a lower triangular portion,
1018    and a unimodular portion. 
1019    4. Computing the auxiliary nest using the unimodular portion.
1020    5. Computing the target nest using the auxiliary nest and the lower
1021    triangular portion.  */ 
1022
1023 lambda_loopnest
1024 lambda_loopnest_transform (lambda_loopnest nest, lambda_trans_matrix trans)
1025 {
1026   lambda_loopnest auxillary_nest, target_nest;
1027
1028   int depth, invariants;
1029   int i, j;
1030   lambda_lattice lattice;
1031   lambda_trans_matrix trans1, H, U;
1032   lambda_loop loop;
1033   lambda_linear_expression expression;
1034   lambda_vector origin;
1035   lambda_matrix origin_invariants;
1036   lambda_vector stepsigns;
1037   int f;
1038
1039   depth = LN_DEPTH (nest);
1040   invariants = LN_INVARIANTS (nest);
1041
1042   /* Keep track of the signs of the loop steps.  */
1043   stepsigns = lambda_vector_new (depth);
1044   for (i = 0; i < depth; i++)
1045     {
1046       if (LL_STEP (LN_LOOPS (nest)[i]) > 0)
1047         stepsigns[i] = 1;
1048       else
1049         stepsigns[i] = -1;
1050     }
1051
1052   /* Compute the lattice base.  */
1053   lattice = lambda_lattice_compute_base (nest);
1054   trans1 = lambda_trans_matrix_new (depth, depth);
1055
1056   /* Multiply the transformation matrix by the lattice base.  */
1057
1058   lambda_matrix_mult (LTM_MATRIX (trans), LATTICE_BASE (lattice),
1059                       LTM_MATRIX (trans1), depth, depth, depth);
1060
1061   /* Compute the Hermite normal form for the new transformation matrix.  */
1062   H = lambda_trans_matrix_new (depth, depth);
1063   U = lambda_trans_matrix_new (depth, depth);
1064   lambda_matrix_hermite (LTM_MATRIX (trans1), depth, LTM_MATRIX (H),
1065                          LTM_MATRIX (U));
1066
1067   /* Compute the auxiliary loop nest's space from the unimodular
1068      portion.  */
1069   auxillary_nest = lambda_compute_auxillary_space (nest, U);
1070
1071   /* Compute the loop step signs from the old step signs and the
1072      transformation matrix.  */
1073   stepsigns = lambda_compute_step_signs (trans1, stepsigns);
1074
1075   /* Compute the target loop nest space from the auxiliary nest and
1076      the lower triangular matrix H.  */
1077   target_nest = lambda_compute_target_space (auxillary_nest, H, stepsigns);
1078   origin = lambda_vector_new (depth);
1079   origin_invariants = lambda_matrix_new (depth, invariants);
1080   lambda_matrix_vector_mult (LTM_MATRIX (trans), depth, depth,
1081                              LATTICE_ORIGIN (lattice), origin);
1082   lambda_matrix_mult (LTM_MATRIX (trans), LATTICE_ORIGIN_INVARIANTS (lattice),
1083                       origin_invariants, depth, depth, invariants);
1084
1085   for (i = 0; i < depth; i++)
1086     {
1087       loop = LN_LOOPS (target_nest)[i];
1088       expression = LL_LINEAR_OFFSET (loop);
1089       if (lambda_vector_zerop (LLE_COEFFICIENTS (expression), depth))
1090         f = 1;
1091       else
1092         f = LLE_DENOMINATOR (expression);
1093
1094       LLE_CONSTANT (expression) += f * origin[i];
1095
1096       for (j = 0; j < invariants; j++)
1097         LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (expression)[j] +=
1098           f * origin_invariants[i][j];
1099     }
1100
1101   return target_nest;
1102
1103 }
1104
1105 /* Convert a gcc tree expression EXPR to a lambda linear expression, and
1106    return the new expression.  DEPTH is the depth of the loopnest.
1107    OUTERINDUCTIONVARS is an array of the induction variables for outer loops
1108    in this nest.  INVARIANTS is the array of invariants for the loop.  EXTRA
1109    is the amount we have to add/subtract from the expression because of the
1110    type of comparison it is used in.  */
1111
1112 static lambda_linear_expression
1113 gcc_tree_to_linear_expression (int depth, tree expr,
1114                                VEC(tree,heap) *outerinductionvars,
1115                                VEC(tree,heap) *invariants, int extra)
1116 {
1117   lambda_linear_expression lle = NULL;
1118   switch (TREE_CODE (expr))
1119     {
1120     case INTEGER_CST:
1121       {
1122         lle = lambda_linear_expression_new (depth, 2 * depth);
1123         LLE_CONSTANT (lle) = TREE_INT_CST_LOW (expr);
1124         if (extra != 0)
1125           LLE_CONSTANT (lle) += extra;
1126
1127         LLE_DENOMINATOR (lle) = 1;
1128       }
1129       break;
1130     case SSA_NAME:
1131       {
1132         tree iv, invar;
1133         size_t i;
1134         for (i = 0; VEC_iterate (tree, outerinductionvars, i, iv); i++)
1135           if (iv != NULL)
1136             {
1137               if (SSA_NAME_VAR (iv) == SSA_NAME_VAR (expr))
1138                 {
1139                   lle = lambda_linear_expression_new (depth, 2 * depth);
1140                   LLE_COEFFICIENTS (lle)[i] = 1;
1141                   if (extra != 0)
1142                     LLE_CONSTANT (lle) = extra;
1143
1144                   LLE_DENOMINATOR (lle) = 1;
1145                 }
1146             }
1147         for (i = 0; VEC_iterate (tree, invariants, i, invar); i++)
1148           if (invar != NULL)
1149             {
1150               if (SSA_NAME_VAR (invar) == SSA_NAME_VAR (expr))
1151                 {
1152                   lle = lambda_linear_expression_new (depth, 2 * depth);
1153                   LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (lle)[i] = 1;
1154                   if (extra != 0)
1155                     LLE_CONSTANT (lle) = extra;
1156                   LLE_DENOMINATOR (lle) = 1;
1157                 }
1158             }
1159       }
1160       break;
1161     default:
1162       return NULL;
1163     }
1164
1165   return lle;
1166 }
1167
1168 /* Return the depth of the loopnest NEST */
1169
1170 static int 
1171 depth_of_nest (struct loop *nest)
1172 {
1173   size_t depth = 0;
1174   while (nest)
1175     {
1176       depth++;
1177       nest = nest->inner;
1178     }
1179   return depth;
1180 }
1181
1182
1183 /* Return true if OP is invariant in LOOP and all outer loops.  */
1184
1185 static bool
1186 invariant_in_loop_and_outer_loops (struct loop *loop, tree op)
1187 {
1188   if (is_gimple_min_invariant (op))
1189     return true;
1190   if (loop_depth (loop) == 0)
1191     return true;
1192   if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, op))
1193     return false;
1194   if (!invariant_in_loop_and_outer_loops (loop_outer (loop), op))
1195     return false;
1196   return true;
1197 }
1198
1199 /* Generate a lambda loop from a gcc loop LOOP.  Return the new lambda loop,
1200    or NULL if it could not be converted.
1201    DEPTH is the depth of the loop.
1202    INVARIANTS is a pointer to the array of loop invariants.
1203    The induction variable for this loop should be stored in the parameter
1204    OURINDUCTIONVAR.
1205    OUTERINDUCTIONVARS is an array of induction variables for outer loops.  */
1206
1207 static lambda_loop
1208 gcc_loop_to_lambda_loop (struct loop *loop, int depth,
1209                          VEC(tree,heap) ** invariants,
1210                          tree * ourinductionvar,
1211                          VEC(tree,heap) * outerinductionvars,
1212                          VEC(tree,heap) ** lboundvars,
1213                          VEC(tree,heap) ** uboundvars,
1214                          VEC(int,heap) ** steps)
1215 {
1216   tree phi;
1217   tree exit_cond;
1218   tree access_fn, inductionvar;
1219   tree step;
1220   lambda_loop lloop = NULL;
1221   lambda_linear_expression lbound, ubound;
1222   tree test;
1223   int stepint;
1224   int extra = 0;
1225   tree lboundvar, uboundvar, uboundresult;
1226
1227   /* Find out induction var and exit condition.  */
1228   inductionvar = find_induction_var_from_exit_cond (loop);
1229   exit_cond = get_loop_exit_condition (loop);
1230
1231   if (inductionvar == NULL || exit_cond == NULL)
1232     {
1233       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1234         fprintf (dump_file,
1235                  "Unable to convert loop: Cannot determine exit condition or induction variable for loop.\n");
1236       return NULL;
1237     }
1238
1239   test = TREE_OPERAND (exit_cond, 0);
1240
1241   if (SSA_NAME_DEF_STMT (inductionvar) == NULL_TREE)
1242     {
1243
1244       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1245         fprintf (dump_file,
1246                  "Unable to convert loop: Cannot find PHI node for induction variable\n");
1247
1248       return NULL;
1249     }
1250
1251   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (inductionvar);
1252   if (TREE_CODE (phi) != PHI_NODE)
1253     {
1254       phi = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (phi, SSA_OP_USE);
1255       if (!phi)
1256         {
1257
1258           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1259             fprintf (dump_file,
1260                      "Unable to convert loop: Cannot find PHI node for induction variable\n");
1261
1262           return NULL;
1263         }
1264
1265       phi = SSA_NAME_DEF_STMT (phi);
1266       if (TREE_CODE (phi) != PHI_NODE)
1267         {
1268
1269           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1270             fprintf (dump_file,
1271                      "Unable to convert loop: Cannot find PHI node for induction variable\n");
1272           return NULL;
1273         }
1274
1275     }
1276
1277   /* The induction variable name/version we want to put in the array is the
1278      result of the induction variable phi node.  */
1279   *ourinductionvar = PHI_RESULT (phi);
1280   access_fn = instantiate_parameters
1281     (loop, analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (phi)));
1282   if (access_fn == chrec_dont_know)
1283     {
1284       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1285         fprintf (dump_file,
1286                  "Unable to convert loop: Access function for induction variable phi is unknown\n");
1287
1288       return NULL;
1289     }
1290
1291   step = evolution_part_in_loop_num (access_fn, loop->num);
1292   if (!step || step == chrec_dont_know)
1293     {
1294       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1295         fprintf (dump_file,
1296                  "Unable to convert loop: Cannot determine step of loop.\n");
1297
1298       return NULL;
1299     }
1300   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
1301     {
1302
1303       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1304         fprintf (dump_file,
1305                  "Unable to convert loop: Step of loop is not integer.\n");
1306       return NULL;
1307     }
1308
1309   stepint = TREE_INT_CST_LOW (step);
1310
1311   /* Only want phis for induction vars, which will have two
1312      arguments.  */
1313   if (PHI_NUM_ARGS (phi) != 2)
1314     {
1315       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1316         fprintf (dump_file,
1317                  "Unable to convert loop: PHI node for induction variable has >2 arguments\n");
1318       return NULL;
1319     }
1320
1321   /* Another induction variable check. One argument's source should be
1322      in the loop, one outside the loop.  */
1323   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, PHI_ARG_EDGE (phi, 0)->src)
1324       && flow_bb_inside_loop_p (loop, PHI_ARG_EDGE (phi, 1)->src))
1325     {
1326
1327       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1328         fprintf (dump_file,
1329                  "Unable to convert loop: PHI edges both inside loop, or both outside loop.\n");
1330
1331       return NULL;
1332     }
1333
1334   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, PHI_ARG_EDGE (phi, 0)->src))
1335     {
1336       lboundvar = PHI_ARG_DEF (phi, 1);
1337       lbound = gcc_tree_to_linear_expression (depth, lboundvar,
1338                                               outerinductionvars, *invariants,
1339                                               0);
1340     }
1341   else
1342     {
1343       lboundvar = PHI_ARG_DEF (phi, 0);
1344       lbound = gcc_tree_to_linear_expression (depth, lboundvar,
1345                                               outerinductionvars, *invariants,
1346                                               0);
1347     }
1348   
1349   if (!lbound)
1350     {
1351
1352       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1353         fprintf (dump_file,
1354                  "Unable to convert loop: Cannot convert lower bound to linear expression\n");
1355
1356       return NULL;
1357     }
1358   /* One part of the test may be a loop invariant tree.  */
1359   VEC_reserve (tree, heap, *invariants, 1);
1360   if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (test, 1)) == SSA_NAME
1361       && invariant_in_loop_and_outer_loops (loop, TREE_OPERAND (test, 1)))
1362     VEC_quick_push (tree, *invariants, TREE_OPERAND (test, 1));
1363   else if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (test, 0)) == SSA_NAME
1364            && invariant_in_loop_and_outer_loops (loop, TREE_OPERAND (test, 0)))
1365     VEC_quick_push (tree, *invariants, TREE_OPERAND (test, 0));
1366   
1367   /* The non-induction variable part of the test is the upper bound variable.
1368    */
1369   if (TREE_OPERAND (test, 0) == inductionvar)
1370     uboundvar = TREE_OPERAND (test, 1);
1371   else
1372     uboundvar = TREE_OPERAND (test, 0);
1373     
1374
1375   /* We only size the vectors assuming we have, at max, 2 times as many
1376      invariants as we do loops (one for each bound).
1377      This is just an arbitrary number, but it has to be matched against the
1378      code below.  */
1379   gcc_assert (VEC_length (tree, *invariants) <= (unsigned int) (2 * depth));
1380   
1381
1382   /* We might have some leftover.  */
1383   if (TREE_CODE (test) == LT_EXPR)
1384     extra = -1 * stepint;
1385   else if (TREE_CODE (test) == NE_EXPR)
1386     extra = -1 * stepint;
1387   else if (TREE_CODE (test) == GT_EXPR)
1388     extra = -1 * stepint;
1389   else if (TREE_CODE (test) == EQ_EXPR)
1390     extra = 1 * stepint;
1391   
1392   ubound = gcc_tree_to_linear_expression (depth, uboundvar,
1393                                           outerinductionvars,
1394                                           *invariants, extra);
1395   uboundresult = build2 (PLUS_EXPR, TREE_TYPE (uboundvar), uboundvar,
1396                          build_int_cst (TREE_TYPE (uboundvar), extra));
1397   VEC_safe_push (tree, heap, *uboundvars, uboundresult);
1398   VEC_safe_push (tree, heap, *lboundvars, lboundvar);
1399   VEC_safe_push (int, heap, *steps, stepint);
1400   if (!ubound)
1401     {
1402       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1403         fprintf (dump_file,
1404                  "Unable to convert loop: Cannot convert upper bound to linear expression\n");
1405       return NULL;
1406     }
1407
1408   lloop = lambda_loop_new ();
1409   LL_STEP (lloop) = stepint;
1410   LL_LOWER_BOUND (lloop) = lbound;
1411   LL_UPPER_BOUND (lloop) = ubound;
1412   return lloop;
1413 }
1414
1415 /* Given a LOOP, find the induction variable it is testing against in the exit
1416    condition.  Return the induction variable if found, NULL otherwise.  */
1417
1418 static tree
1419 find_induction_var_from_exit_cond (struct loop *loop)
1420 {
1421   tree expr = get_loop_exit_condition (loop);
1422   tree ivarop;
1423   tree test;
1424   if (expr == NULL_TREE)
1425     return NULL_TREE;
1426   if (TREE_CODE (expr) != COND_EXPR)
1427     return NULL_TREE;
1428   test = TREE_OPERAND (expr, 0);
1429   if (!COMPARISON_CLASS_P (test))
1430     return NULL_TREE;
1431
1432   /* Find the side that is invariant in this loop. The ivar must be the other
1433      side.  */
1434   
1435   if (expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (test, 0)))
1436       ivarop = TREE_OPERAND (test, 1);
1437   else if (expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (test, 1)))
1438       ivarop = TREE_OPERAND (test, 0);
1439   else
1440     return NULL_TREE;
1441
1442   if (TREE_CODE (ivarop) != SSA_NAME)
1443     return NULL_TREE;
1444   return ivarop;
1445 }
1446
1447 DEF_VEC_P(lambda_loop);
1448 DEF_VEC_ALLOC_P(lambda_loop,heap);
1449
1450 /* Generate a lambda loopnest from a gcc loopnest LOOP_NEST.
1451    Return the new loop nest.  
1452    INDUCTIONVARS is a pointer to an array of induction variables for the
1453    loopnest that will be filled in during this process.
1454    INVARIANTS is a pointer to an array of invariants that will be filled in
1455    during this process.  */
1456
1457 lambda_loopnest
1458 gcc_loopnest_to_lambda_loopnest (struct loop *loop_nest,
1459                                  VEC(tree,heap) **inductionvars,
1460                                  VEC(tree,heap) **invariants)
1461 {
1462   lambda_loopnest ret = NULL;
1463   struct loop *temp = loop_nest;
1464   int depth = depth_of_nest (loop_nest);
1465   size_t i;
1466   VEC(lambda_loop,heap) *loops = NULL;
1467   VEC(tree,heap) *uboundvars = NULL;
1468   VEC(tree,heap) *lboundvars  = NULL;
1469   VEC(int,heap) *steps = NULL;
1470   lambda_loop newloop;
1471   tree inductionvar = NULL;
1472   bool perfect_nest = perfect_nest_p (loop_nest);
1473
1474   if (!perfect_nest && !can_convert_to_perfect_nest (loop_nest))
1475     goto fail;
1476
1477   while (temp)
1478     {
1479       newloop = gcc_loop_to_lambda_loop (temp, depth, invariants,
1480                                          &inductionvar, *inductionvars,
1481                                          &lboundvars, &uboundvars,
1482                                          &steps);
1483       if (!newloop)
1484         goto fail;
1485
1486       VEC_safe_push (tree, heap, *inductionvars, inductionvar);
1487       VEC_safe_push (lambda_loop, heap, loops, newloop);
1488       temp = temp->inner;
1489     }
1490
1491   if (!perfect_nest)
1492     {
1493       if (!perfect_nestify (loop_nest, lboundvars, uboundvars, steps,
1494                             *inductionvars))
1495         {
1496           if (dump_file)
1497             fprintf (dump_file,
1498                      "Not a perfect loop nest and couldn't convert to one.\n");    
1499           goto fail;
1500         }
1501       else if (dump_file)
1502         fprintf (dump_file,
1503                  "Successfully converted loop nest to perfect loop nest.\n");
1504     }
1505
1506   ret = lambda_loopnest_new (depth, 2 * depth);
1507
1508   for (i = 0; VEC_iterate (lambda_loop, loops, i, newloop); i++)
1509     LN_LOOPS (ret)[i] = newloop;
1510
1511  fail:
1512   VEC_free (lambda_loop, heap, loops);
1513   VEC_free (tree, heap, uboundvars);
1514   VEC_free (tree, heap, lboundvars);
1515   VEC_free (int, heap, steps);
1516   
1517   return ret;
1518 }
1519
1520 /* Convert a lambda body vector LBV to a gcc tree, and return the new tree. 
1521    STMTS_TO_INSERT is a pointer to a tree where the statements we need to be
1522    inserted for us are stored.  INDUCTION_VARS is the array of induction
1523    variables for the loop this LBV is from.  TYPE is the tree type to use for
1524    the variables and trees involved.  */
1525
1526 static tree
1527 lbv_to_gcc_expression (lambda_body_vector lbv, 
1528                        tree type, VEC(tree,heap) *induction_vars, 
1529                        tree *stmts_to_insert)
1530 {
1531   int k;
1532   tree resvar;
1533   tree expr = build_linear_expr (type, LBV_COEFFICIENTS (lbv), induction_vars);
1534
1535   k = LBV_DENOMINATOR (lbv);
1536   gcc_assert (k != 0);
1537   if (k != 1)
1538     expr = fold_build2 (CEIL_DIV_EXPR, type, expr, build_int_cst (type, k));
1539
1540   resvar = create_tmp_var (type, "lbvtmp");
1541   add_referenced_var (resvar);
1542   return force_gimple_operand (fold (expr), stmts_to_insert, true, resvar);
1543 }
1544
1545 /* Convert a linear expression from coefficient and constant form to a
1546    gcc tree.
1547    Return the tree that represents the final value of the expression.
1548    LLE is the linear expression to convert.
1549    OFFSET is the linear offset to apply to the expression.
1550    TYPE is the tree type to use for the variables and math. 
1551    INDUCTION_VARS is a vector of induction variables for the loops.
1552    INVARIANTS is a vector of the loop nest invariants.
1553    WRAP specifies what tree code to wrap the results in, if there is more than
1554    one (it is either MAX_EXPR, or MIN_EXPR).
1555    STMTS_TO_INSERT Is a pointer to the statement list we fill in with
1556    statements that need to be inserted for the linear expression.  */
1557
1558 static tree
1559 lle_to_gcc_expression (lambda_linear_expression lle,
1560                        lambda_linear_expression offset,
1561                        tree type,
1562                        VEC(tree,heap) *induction_vars,
1563                        VEC(tree,heap) *invariants,
1564                        enum tree_code wrap, tree *stmts_to_insert)
1565 {
1566   int k;
1567   tree resvar;
1568   tree expr = NULL_TREE;
1569   VEC(tree,heap) *results = NULL;
1570
1571   gcc_assert (wrap == MAX_EXPR || wrap == MIN_EXPR);
1572
1573   /* Build up the linear expressions.  */
1574   for (; lle != NULL; lle = LLE_NEXT (lle))
1575     {
1576       expr = build_linear_expr (type, LLE_COEFFICIENTS (lle), induction_vars);
1577       expr = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, expr,
1578                           build_linear_expr (type, 
1579                                              LLE_INVARIANT_COEFFICIENTS (lle),
1580                                              invariants));
1581
1582       k = LLE_CONSTANT (lle);
1583       if (k)
1584         expr = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, expr, build_int_cst (type, k));
1585
1586       k = LLE_CONSTANT (offset);
1587       if (k)
1588         expr = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, expr, build_int_cst (type, k));
1589
1590       k = LLE_DENOMINATOR (lle);
1591       if (k != 1)
1592         expr = fold_build2 (wrap == MAX_EXPR ? CEIL_DIV_EXPR : FLOOR_DIV_EXPR,
1593                             type, expr, build_int_cst (type, k));
1594
1595       expr = fold (expr);
1596       VEC_safe_push (tree, heap, results, expr);
1597     }
1598
1599   gcc_assert (expr);
1600
1601   /* We may need to wrap the results in a MAX_EXPR or MIN_EXPR.  */
1602   if (VEC_length (tree, results) > 1)
1603     {
1604       size_t i;
1605       tree op;
1606
1607       expr = VEC_index (tree, results, 0);
1608       for (i = 1; VEC_iterate (tree, results, i, op); i++)
1609         expr = fold_build2 (wrap, type, expr, op);
1610     }
1611
1612   VEC_free (tree, heap, results);
1613
1614   resvar = create_tmp_var (type, "lletmp");
1615   add_referenced_var (resvar);
1616   return force_gimple_operand (fold (expr), stmts_to_insert, true, resvar);
1617 }
1618
1619 /* Remove the induction variable defined at IV_STMT.  */
1620
1621 static void
1622 remove_iv (tree iv_stmt)
1623 {
1624   if (TREE_CODE (iv_stmt) == PHI_NODE)
1625     {
1626       int i;
1627
1628       for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (iv_stmt); i++)
1629         {
1630           tree stmt;
1631           imm_use_iterator imm_iter;
1632           tree arg = PHI_ARG_DEF (iv_stmt, i);
1633           bool used = false;
1634
1635           if (TREE_CODE (arg) != SSA_NAME)
1636             continue;
1637
1638           FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, imm_iter, arg)
1639             if (stmt != iv_stmt)
1640               used = true;
1641
1642           if (!used)
1643             remove_iv (SSA_NAME_DEF_STMT (arg));
1644         }
1645
1646       remove_phi_node (iv_stmt, NULL_TREE, true);
1647     }
1648   else
1649     {
1650       block_stmt_iterator bsi = bsi_for_stmt (iv_stmt);
1651
1652       bsi_remove (&bsi, true);
1653       release_defs (iv_stmt); 
1654     }
1655 }
1656
1657
1658 /* Transform a lambda loopnest NEW_LOOPNEST, which had TRANSFORM applied to
1659    it, back into gcc code.  This changes the
1660    loops, their induction variables, and their bodies, so that they
1661    match the transformed loopnest.  
1662    OLD_LOOPNEST is the loopnest before we've replaced it with the new
1663    loopnest.
1664    OLD_IVS is a vector of induction variables from the old loopnest.
1665    INVARIANTS is a vector of loop invariants from the old loopnest.
1666    NEW_LOOPNEST is the new lambda loopnest to replace OLD_LOOPNEST with.
1667    TRANSFORM is the matrix transform that was applied to OLD_LOOPNEST to get 
1668    NEW_LOOPNEST.  */
1669
1670 void
1671 lambda_loopnest_to_gcc_loopnest (struct loop *old_loopnest,
1672                                  VEC(tree,heap) *old_ivs,
1673                                  VEC(tree,heap) *invariants,
1674                                  lambda_loopnest new_loopnest,
1675                                  lambda_trans_matrix transform)
1676 {
1677   struct loop *temp;
1678   size_t i = 0;
1679   size_t depth = 0;
1680   VEC(tree,heap) *new_ivs = NULL;
1681   tree oldiv;
1682   
1683   block_stmt_iterator bsi;
1684
1685   if (dump_file)
1686     {
1687       transform = lambda_trans_matrix_inverse (transform);
1688       fprintf (dump_file, "Inverse of transformation matrix:\n");
1689       print_lambda_trans_matrix (dump_file, transform);
1690     }
1691   depth = depth_of_nest (old_loopnest);
1692   temp = old_loopnest;
1693
1694   while (temp)
1695     {
1696       lambda_loop newloop;
1697       basic_block bb;
1698       edge exit;
1699       tree ivvar, ivvarinced, exitcond, stmts;
1700       enum tree_code testtype;
1701       tree newupperbound, newlowerbound;
1702       lambda_linear_expression offset;
1703       tree type;
1704       bool insert_after;
1705       tree inc_stmt;
1706
1707       oldiv = VEC_index (tree, old_ivs, i);
1708       type = TREE_TYPE (oldiv);
1709
1710       /* First, build the new induction variable temporary  */
1711
1712       ivvar = create_tmp_var (type, "lnivtmp");
1713       add_referenced_var (ivvar);
1714
1715       VEC_safe_push (tree, heap, new_ivs, ivvar);
1716
1717       newloop = LN_LOOPS (new_loopnest)[i];
1718
1719       /* Linear offset is a bit tricky to handle.  Punt on the unhandled
1720          cases for now.  */
1721       offset = LL_LINEAR_OFFSET (newloop);
1722       
1723       gcc_assert (LLE_DENOMINATOR (offset) == 1 &&
1724                   lambda_vector_zerop (LLE_COEFFICIENTS (offset), depth));
1725             
1726       /* Now build the  new lower bounds, and insert the statements
1727          necessary to generate it on the loop preheader.  */
1728       newlowerbound = lle_to_gcc_expression (LL_LOWER_BOUND (newloop),
1729                                              LL_LINEAR_OFFSET (newloop),
1730                                              type,
1731                                              new_ivs,
1732                                              invariants, MAX_EXPR, &stmts);
1733
1734       if (stmts)
1735         {
1736           bsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (temp), stmts);
1737           bsi_commit_edge_inserts ();
1738         }
1739       /* Build the new upper bound and insert its statements in the
1740          basic block of the exit condition */
1741       newupperbound = lle_to_gcc_expression (LL_UPPER_BOUND (newloop),
1742                                              LL_LINEAR_OFFSET (newloop),
1743                                              type,
1744                                              new_ivs,
1745                                              invariants, MIN_EXPR, &stmts);
1746       exit = single_exit (temp);
1747       exitcond = get_loop_exit_condition (temp);
1748       bb = bb_for_stmt (exitcond);
1749       bsi = bsi_after_labels (bb);
1750       if (stmts)
1751         bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_NEW_STMT);
1752
1753       /* Create the new iv.  */
1754
1755       standard_iv_increment_position (temp, &bsi, &insert_after);
1756       create_iv (newlowerbound,
1757                  build_int_cst (type, LL_STEP (newloop)),
1758                  ivvar, temp, &bsi, insert_after, &ivvar,
1759                  NULL);
1760
1761       /* Unfortunately, the incremented ivvar that create_iv inserted may not
1762          dominate the block containing the exit condition.
1763          So we simply create our own incremented iv to use in the new exit
1764          test,  and let redundancy elimination sort it out.  */
1765       inc_stmt = build2 (PLUS_EXPR, type, 
1766                          ivvar, build_int_cst (type, LL_STEP (newloop)));
1767       inc_stmt = build_gimple_modify_stmt (SSA_NAME_VAR (ivvar), inc_stmt);
1768       ivvarinced = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (ivvar), inc_stmt);
1769       GIMPLE_STMT_OPERAND (inc_stmt, 0) = ivvarinced;
1770       bsi = bsi_for_stmt (exitcond);
1771       bsi_insert_before (&bsi, inc_stmt, BSI_SAME_STMT);
1772
1773       /* Replace the exit condition with the new upper bound
1774          comparison.  */
1775       
1776       testtype = LL_STEP (newloop) >= 0 ? LE_EXPR : GE_EXPR;
1777       
1778       /* We want to build a conditional where true means exit the loop, and
1779          false means continue the loop.
1780          So swap the testtype if this isn't the way things are.*/
1781
1782       if (exit->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
1783         testtype = swap_tree_comparison (testtype);
1784
1785       COND_EXPR_COND (exitcond) = build2 (testtype,
1786                                           boolean_type_node,
1787                                           newupperbound, ivvarinced);
1788       update_stmt (exitcond);
1789       VEC_replace (tree, new_ivs, i, ivvar);
1790
1791       i++;
1792       temp = temp->inner;
1793     }
1794
1795   /* Rewrite uses of the old ivs so that they are now specified in terms of
1796      the new ivs.  */
1797
1798   for (i = 0; VEC_iterate (tree, old_ivs, i, oldiv); i++)
1799     {
1800       imm_use_iterator imm_iter;
1801       use_operand_p use_p;
1802       tree oldiv_def;
1803       tree oldiv_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (oldiv);
1804       tree stmt;
1805
1806       if (TREE_CODE (oldiv_stmt) == PHI_NODE)
1807         oldiv_def = PHI_RESULT (oldiv_stmt);
1808       else
1809         oldiv_def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (oldiv_stmt, SSA_OP_DEF);
1810       gcc_assert (oldiv_def != NULL_TREE);
1811
1812       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, imm_iter, oldiv_def)
1813         {
1814           tree newiv, stmts;
1815           lambda_body_vector lbv, newlbv;
1816
1817           gcc_assert (TREE_CODE (stmt) != PHI_NODE);
1818
1819           /* Compute the new expression for the induction
1820              variable.  */
1821           depth = VEC_length (tree, new_ivs);
1822           lbv = lambda_body_vector_new (depth);
1823           LBV_COEFFICIENTS (lbv)[i] = 1;
1824           
1825           newlbv = lambda_body_vector_compute_new (transform, lbv);
1826
1827           newiv = lbv_to_gcc_expression (newlbv, TREE_TYPE (oldiv),
1828                                          new_ivs, &stmts);
1829           if (stmts)
1830             {
1831               bsi = bsi_for_stmt (stmt);
1832               bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_SAME_STMT);
1833             }
1834
1835           FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, imm_iter)
1836             propagate_value (use_p, newiv);
1837           update_stmt (stmt);
1838         }
1839
1840       /* Remove the now unused induction variable.  */
1841       remove_iv (oldiv_stmt);
1842     }
1843   VEC_free (tree, heap, new_ivs);
1844 }
1845
1846 /* Return TRUE if this is not interesting statement from the perspective of
1847    determining if we have a perfect loop nest.  */
1848
1849 static bool
1850 not_interesting_stmt (tree stmt)
1851 {
1852   /* Note that COND_EXPR's aren't interesting because if they were exiting the
1853      loop, we would have already failed the number of exits tests.  */
1854   if (TREE_CODE (stmt) == LABEL_EXPR
1855       || TREE_CODE (stmt) == GOTO_EXPR
1856       || TREE_CODE (stmt) == COND_EXPR)
1857     return true;
1858   return false;
1859 }
1860
1861 /* Return TRUE if PHI uses DEF for it's in-the-loop edge for LOOP.  */
1862
1863 static bool
1864 phi_loop_edge_uses_def (struct loop *loop, tree phi, tree def)
1865 {
1866   int i;
1867   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (phi); i++)
1868     if (flow_bb_inside_loop_p (loop, PHI_ARG_EDGE (phi, i)->src))
1869       if (PHI_ARG_DEF (phi, i) == def)
1870         return true;
1871   return false;
1872 }
1873
1874 /* Return TRUE if STMT is a use of PHI_RESULT.  */
1875
1876 static bool
1877 stmt_uses_phi_result (tree stmt, tree phi_result)
1878 {
1879   tree use = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
1880   
1881   /* This is conservatively true, because we only want SIMPLE bumpers
1882      of the form x +- constant for our pass.  */
1883   return (use == phi_result);
1884 }
1885
1886 /* STMT is a bumper stmt for LOOP if the version it defines is used in the
1887    in-loop-edge in a phi node, and the operand it uses is the result of that
1888    phi node. 
1889    I.E. i_29 = i_3 + 1
1890         i_3 = PHI (0, i_29);  */
1891
1892 static bool
1893 stmt_is_bumper_for_loop (struct loop *loop, tree stmt)
1894 {
1895   tree use;
1896   tree def;
1897   imm_use_iterator iter;
1898   use_operand_p use_p;
1899   
1900   def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF);
1901   if (!def)
1902     return false;
1903
1904   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, iter, def)
1905     {
1906       use = USE_STMT (use_p);
1907       if (TREE_CODE (use) == PHI_NODE)
1908         {
1909           if (phi_loop_edge_uses_def (loop, use, def))
1910             if (stmt_uses_phi_result (stmt, PHI_RESULT (use)))
1911               return true;
1912         } 
1913     }
1914   return false;
1915 }
1916
1917
1918 /* Return true if LOOP is a perfect loop nest.
1919    Perfect loop nests are those loop nests where all code occurs in the
1920    innermost loop body.
1921    If S is a program statement, then
1922
1923    i.e. 
1924    DO I = 1, 20
1925        S1
1926        DO J = 1, 20
1927        ...
1928        END DO
1929    END DO
1930    is not a perfect loop nest because of S1.
1931    
1932    DO I = 1, 20
1933       DO J = 1, 20
1934         S1
1935         ...
1936       END DO
1937    END DO 
1938    is a perfect loop nest.  
1939
1940    Since we don't have high level loops anymore, we basically have to walk our
1941    statements and ignore those that are there because the loop needs them (IE
1942    the induction variable increment, and jump back to the top of the loop).  */
1943
1944 bool
1945 perfect_nest_p (struct loop *loop)
1946 {
1947   basic_block *bbs;
1948   size_t i;
1949   tree exit_cond;
1950
1951   if (!loop->inner)
1952     return true;
1953   bbs = get_loop_body (loop);
1954   exit_cond = get_loop_exit_condition (loop);
1955   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1956     {
1957       if (bbs[i]->loop_father == loop)
1958         {
1959           block_stmt_iterator bsi;
1960           for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1961             {
1962               tree stmt = bsi_stmt (bsi);
1963               if (stmt == exit_cond
1964                   || not_interesting_stmt (stmt)
1965                   || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
1966                 continue;
1967               free (bbs);
1968               return false;
1969             }
1970         }
1971     }
1972   free (bbs);
1973   /* See if the inner loops are perfectly nested as well.  */
1974   if (loop->inner)    
1975     return perfect_nest_p (loop->inner);
1976   return true;
1977 }
1978
1979 /* Replace the USES of X in STMT, or uses with the same step as X with Y.
1980    YINIT is the initial value of Y, REPLACEMENTS is a hash table to
1981    avoid creating duplicate temporaries and FIRSTBSI is statement
1982    iterator where new temporaries should be inserted at the beginning
1983    of body basic block.  */
1984
1985 static void
1986 replace_uses_equiv_to_x_with_y (struct loop *loop, tree stmt, tree x, 
1987                                 int xstep, tree y, tree yinit,
1988                                 htab_t replacements,
1989                                 block_stmt_iterator *firstbsi)
1990 {
1991   ssa_op_iter iter;
1992   use_operand_p use_p;
1993
1994   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1995     {
1996       tree use = USE_FROM_PTR (use_p);
1997       tree step = NULL_TREE;
1998       tree scev, init, val, var, setstmt;
1999       struct tree_map *h, in;
2000       void **loc;
2001
2002       /* Replace uses of X with Y right away.  */
2003       if (use == x)
2004         {
2005           SET_USE (use_p, y);
2006           continue;
2007         }
2008
2009       scev = instantiate_parameters (loop,
2010                                      analyze_scalar_evolution (loop, use));
2011
2012       if (scev == NULL || scev == chrec_dont_know)
2013         continue;
2014
2015       step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2016       if (step == NULL
2017           || step == chrec_dont_know
2018           || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2019           || int_cst_value (step) != xstep)
2020         continue;
2021
2022       /* Use REPLACEMENTS hash table to cache already created
2023          temporaries.  */
2024       in.hash = htab_hash_pointer (use);
2025       in.base.from = use;
2026       h = (struct tree_map *) htab_find_with_hash (replacements, &in, in.hash);
2027       if (h != NULL)
2028         {
2029           SET_USE (use_p, h->to);
2030           continue;
2031         }
2032
2033       /* USE which has the same step as X should be replaced
2034          with a temporary set to Y + YINIT - INIT.  */
2035       init = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
2036       gcc_assert (init != NULL && init != chrec_dont_know);
2037       if (TREE_TYPE (use) == TREE_TYPE (y))
2038         {
2039           val = fold_build2 (MINUS_EXPR, TREE_TYPE (y), init, yinit);
2040           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, TREE_TYPE (y), y, val);
2041           if (val == y)
2042             {
2043               /* If X has the same type as USE, the same step
2044                  and same initial value, it can be replaced by Y.  */
2045               SET_USE (use_p, y);
2046               continue;
2047             }
2048         }
2049       else
2050         {
2051           val = fold_build2 (MINUS_EXPR, TREE_TYPE (y), y, yinit);
2052           val = fold_convert (TREE_TYPE (use), val);
2053           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, TREE_TYPE (use), val, init);
2054         }
2055
2056       /* Create a temporary variable and insert it at the beginning
2057          of the loop body basic block, right after the PHI node
2058          which sets Y.  */
2059       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (use), "perfecttmp");
2060       add_referenced_var (var);
2061       val = force_gimple_operand_bsi (firstbsi, val, false, NULL,
2062                                       true, BSI_SAME_STMT);
2063       setstmt = build_gimple_modify_stmt (var, val);
2064       var = make_ssa_name (var, setstmt);
2065       GIMPLE_STMT_OPERAND (setstmt, 0) = var;
2066       bsi_insert_before (firstbsi, setstmt, BSI_SAME_STMT);
2067       update_stmt (setstmt);
2068       SET_USE (use_p, var);
2069       h = GGC_NEW (struct tree_map);
2070       h->hash = in.hash;
2071       h->base.from = use;
2072       h->to = var;
2073       loc = htab_find_slot_with_hash (replacements, h, in.hash, INSERT);
2074       gcc_assert ((*(struct tree_map **)loc) == NULL);
2075       *(struct tree_map **) loc = h;
2076     }
2077 }
2078
2079 /* Return true if STMT is an exit PHI for LOOP */
2080
2081 static bool
2082 exit_phi_for_loop_p (struct loop *loop, tree stmt)
2083 {
2084   
2085   if (TREE_CODE (stmt) != PHI_NODE
2086       || PHI_NUM_ARGS (stmt) != 1
2087       || bb_for_stmt (stmt) != single_exit (loop)->dest)
2088     return false;
2089   
2090   return true;
2091 }
2092
2093 /* Return true if STMT can be put back into the loop INNER, by
2094    copying it to the beginning of that loop and changing the uses.  */
2095
2096 static bool
2097 can_put_in_inner_loop (struct loop *inner, tree stmt)
2098 {
2099   imm_use_iterator imm_iter;
2100   use_operand_p use_p;
2101   
2102   gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT);
2103   if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
2104       || !expr_invariant_in_loop_p (inner, GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1)))
2105     return false;
2106   
2107   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0))
2108     {
2109       if (!exit_phi_for_loop_p (inner, USE_STMT (use_p)))
2110         {
2111           basic_block immbb = bb_for_stmt (USE_STMT (use_p));
2112
2113           if (!flow_bb_inside_loop_p (inner, immbb))
2114             return false;
2115         }
2116     }
2117   return true;  
2118 }
2119
2120 /* Return true if STMT can be put *after* the inner loop of LOOP.  */
2121 static bool
2122 can_put_after_inner_loop (struct loop *loop, tree stmt)
2123 {
2124   imm_use_iterator imm_iter;
2125   use_operand_p use_p;
2126
2127   if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
2128     return false;
2129   
2130   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0))
2131     {
2132       if (!exit_phi_for_loop_p (loop, USE_STMT (use_p)))
2133         {
2134           basic_block immbb = bb_for_stmt (USE_STMT (use_p));
2135           
2136           if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
2137                                immbb,
2138                                loop->inner->header)
2139               && !can_put_in_inner_loop (loop->inner, stmt))
2140             return false;
2141         }
2142     }
2143   return true;
2144 }
2145
2146
2147
2148 /* Return TRUE if LOOP is an imperfect nest that we can convert to a
2149    perfect one.  At the moment, we only handle imperfect nests of
2150    depth 2, where all of the statements occur after the inner loop.  */
2151
2152 static bool
2153 can_convert_to_perfect_nest (struct loop *loop)
2154 {
2155   basic_block *bbs;
2156   tree exit_condition, phi;
2157   size_t i;
2158   block_stmt_iterator bsi;
2159   basic_block exitdest;
2160
2161   /* Can't handle triply nested+ loops yet.  */
2162   if (!loop->inner || loop->inner->inner)
2163     return false;
2164   
2165   bbs = get_loop_body (loop);
2166   exit_condition = get_loop_exit_condition (loop);
2167   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2168     {
2169       if (bbs[i]->loop_father == loop)
2170         {
2171           for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
2172             { 
2173               tree stmt = bsi_stmt (bsi);
2174
2175               if (stmt == exit_condition
2176                   || not_interesting_stmt (stmt)
2177                   || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
2178                 continue;
2179
2180               /* If this is a scalar operation that can be put back
2181                  into the inner loop, or after the inner loop, through
2182                  copying, then do so. This works on the theory that
2183                  any amount of scalar code we have to reduplicate
2184                  into or after the loops is less expensive that the
2185                  win we get from rearranging the memory walk
2186                  the loop is doing so that it has better
2187                  cache behavior.  */
2188               if (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT)
2189                 {
2190                   use_operand_p use_a, use_b;
2191                   imm_use_iterator imm_iter;
2192                   ssa_op_iter op_iter, op_iter1;
2193                   tree op0 = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
2194                   tree scev = instantiate_parameters
2195                     (loop, analyze_scalar_evolution (loop, op0));
2196
2197                   /* If the IV is simple, it can be duplicated.  */
2198                   if (!automatically_generated_chrec_p (scev))
2199                     {
2200                       tree step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2201                       if (step && step != chrec_dont_know 
2202                           && TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
2203                         continue;
2204                     }
2205
2206                   /* The statement should not define a variable used
2207                      in the inner loop.  */
2208                   if (TREE_CODE (op0) == SSA_NAME)
2209                     FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_a, imm_iter, op0)
2210                       if (bb_for_stmt (USE_STMT (use_a))->loop_father
2211                           == loop->inner)
2212                         goto fail;
2213
2214                   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (use_a, stmt, op_iter, SSA_OP_USE)
2215                     {
2216                       tree node, op = USE_FROM_PTR (use_a);
2217
2218                       /* The variables should not be used in both loops.  */
2219                       FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_b, imm_iter, op)
2220                       if (bb_for_stmt (USE_STMT (use_b))->loop_father
2221                           == loop->inner)
2222                         goto fail;
2223
2224                       /* The statement should not use the value of a
2225                          scalar that was modified in the loop.  */
2226                       node = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
2227                       if (TREE_CODE (node) == PHI_NODE)
2228                         FOR_EACH_PHI_ARG (use_b, node, op_iter1, SSA_OP_USE)
2229                           {
2230                             tree arg = USE_FROM_PTR (use_b);
2231
2232                             if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
2233                               {
2234                                 tree arg_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
2235
2236                                 if (bb_for_stmt (arg_stmt)
2237                                     && (bb_for_stmt (arg_stmt)->loop_father
2238                                         == loop->inner))
2239                                   goto fail;
2240                               }
2241                           }
2242                     }
2243
2244                   if (can_put_in_inner_loop (loop->inner, stmt)
2245                       || can_put_after_inner_loop (loop, stmt))
2246                     continue;
2247                 }
2248
2249               /* Otherwise, if the bb of a statement we care about isn't
2250                  dominated by the header of the inner loop, then we can't
2251                  handle this case right now.  This test ensures that the
2252                  statement comes completely *after* the inner loop.  */
2253               if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
2254                                    bb_for_stmt (stmt), 
2255                                    loop->inner->header))
2256                 goto fail;
2257             }
2258         }
2259     }
2260
2261   /* We also need to make sure the loop exit only has simple copy phis in it,
2262      otherwise we don't know how to transform it into a perfect nest right
2263      now.  */
2264   exitdest = single_exit (loop)->dest;
2265   
2266   for (phi = phi_nodes (exitdest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2267     if (PHI_NUM_ARGS (phi) != 1)
2268       goto fail;
2269   
2270   free (bbs);
2271   return true;
2272   
2273  fail:
2274   free (bbs);
2275   return false;
2276 }
2277
2278 /* Transform the loop nest into a perfect nest, if possible.
2279    LOOP is the loop nest to transform into a perfect nest
2280    LBOUNDS are the lower bounds for the loops to transform
2281    UBOUNDS are the upper bounds for the loops to transform
2282    STEPS is the STEPS for the loops to transform.
2283    LOOPIVS is the induction variables for the loops to transform.
2284    
2285    Basically, for the case of
2286
2287    FOR (i = 0; i < 50; i++)
2288     {
2289      FOR (j =0; j < 50; j++)
2290      {
2291         <whatever>
2292      }
2293      <some code>
2294     }
2295
2296    This function will transform it into a perfect loop nest by splitting the
2297    outer loop into two loops, like so:
2298
2299    FOR (i = 0; i < 50; i++)
2300    {
2301      FOR (j = 0; j < 50; j++)
2302      {
2303          <whatever>
2304      }
2305    }
2306    
2307    FOR (i = 0; i < 50; i ++)
2308    {
2309     <some code>
2310    }
2311
2312    Return FALSE if we can't make this loop into a perfect nest.  */
2313
2314 static bool
2315 perfect_nestify (struct loop *loop,
2316                  VEC(tree,heap) *lbounds,
2317                  VEC(tree,heap) *ubounds,
2318                  VEC(int,heap) *steps,
2319                  VEC(tree,heap) *loopivs)
2320 {
2321   basic_block *bbs;
2322   tree exit_condition;
2323   tree cond_stmt;
2324   basic_block preheaderbb, headerbb, bodybb, latchbb, olddest;
2325   int i;
2326   block_stmt_iterator bsi, firstbsi;
2327   bool insert_after;
2328   edge e;
2329   struct loop *newloop;
2330   tree phi;
2331   tree uboundvar;
2332   tree stmt;
2333   tree oldivvar, ivvar, ivvarinced;
2334   VEC(tree,heap) *phis = NULL;
2335   htab_t replacements = NULL;
2336
2337   /* Create the new loop.  */
2338   olddest = single_exit (loop)->dest;
2339   preheaderbb = split_edge (single_exit (loop));
2340   headerbb = create_empty_bb (EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb);
2341   
2342   /* Push the exit phi nodes that we are moving.  */
2343   for (phi = phi_nodes (olddest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2344     {
2345       VEC_reserve (tree, heap, phis, 2);
2346       VEC_quick_push (tree, phis, PHI_RESULT (phi));
2347       VEC_quick_push (tree, phis, PHI_ARG_DEF (phi, 0));
2348     }
2349   e = redirect_edge_and_branch (single_succ_edge (preheaderbb), headerbb);
2350
2351   /* Remove the exit phis from the old basic block.  */
2352   while (phi_nodes (olddest) != NULL)
2353     remove_phi_node (phi_nodes (olddest), NULL, false);
2354
2355   /* and add them back to the new basic block.  */
2356   while (VEC_length (tree, phis) != 0)
2357     {
2358       tree def;
2359       tree phiname;
2360       def = VEC_pop (tree, phis);
2361       phiname = VEC_pop (tree, phis);      
2362       phi = create_phi_node (phiname, preheaderbb);
2363       add_phi_arg (phi, def, single_pred_edge (preheaderbb));
2364     }
2365   flush_pending_stmts (e);
2366   VEC_free (tree, heap, phis);
2367
2368   bodybb = create_empty_bb (EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb);
2369   latchbb = create_empty_bb (EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb);
2370   make_edge (headerbb, bodybb, EDGE_FALLTHRU); 
2371   cond_stmt = build3 (COND_EXPR, void_type_node,
2372                       build2 (NE_EXPR, boolean_type_node, 
2373                               integer_one_node, 
2374                               integer_zero_node), 
2375                       NULL_TREE, NULL_TREE);
2376   bsi = bsi_start (bodybb);
2377   bsi_insert_after (&bsi, cond_stmt, BSI_NEW_STMT);
2378   e = make_edge (bodybb, olddest, EDGE_FALSE_VALUE);
2379   make_edge (bodybb, latchbb, EDGE_TRUE_VALUE);
2380   make_edge (latchbb, headerbb, EDGE_FALLTHRU);
2381
2382   /* Update the loop structures.  */
2383   newloop = duplicate_loop (loop, olddest->loop_father);  
2384   newloop->header = headerbb;
2385   newloop->latch = latchbb;
2386   add_bb_to_loop (latchbb, newloop);
2387   add_bb_to_loop (bodybb, newloop);
2388   add_bb_to_loop (headerbb, newloop);
2389   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bodybb, headerbb);
2390   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, headerbb, preheaderbb);
2391   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, preheaderbb, 
2392                            single_exit (loop)->src);
2393   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, latchbb, bodybb);
2394   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, olddest,
2395                            recompute_dominator (CDI_DOMINATORS, olddest));
2396   /* Create the new iv.  */
2397   oldivvar = VEC_index (tree, loopivs, 0);
2398   ivvar = create_tmp_var (TREE_TYPE (oldivvar), "perfectiv");
2399   add_referenced_var (ivvar);
2400   standard_iv_increment_position (newloop, &bsi, &insert_after);
2401   create_iv (VEC_index (tree, lbounds, 0),
2402              build_int_cst (TREE_TYPE (oldivvar), VEC_index (int, steps, 0)),
2403              ivvar, newloop, &bsi, insert_after, &ivvar, &ivvarinced);       
2404
2405   /* Create the new upper bound.  This may be not just a variable, so we copy
2406      it to one just in case.  */
2407
2408   exit_condition = get_loop_exit_condition (newloop);
2409   uboundvar = create_tmp_var (integer_type_node, "uboundvar");
2410   add_referenced_var (uboundvar);
2411   stmt = build_gimple_modify_stmt (uboundvar, VEC_index (tree, ubounds, 0));
2412   uboundvar = make_ssa_name (uboundvar, stmt);
2413   GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0) = uboundvar;
2414
2415   if (insert_after)
2416     bsi_insert_after (&bsi, stmt, BSI_SAME_STMT);
2417   else
2418     bsi_insert_before (&bsi, stmt, BSI_SAME_STMT);
2419   update_stmt (stmt);
2420   COND_EXPR_COND (exit_condition) = build2 (GE_EXPR, 
2421                                             boolean_type_node,
2422                                             uboundvar,
2423                                             ivvarinced);
2424   update_stmt (exit_condition);
2425   replacements = htab_create_ggc (20, tree_map_hash,
2426                                   tree_map_eq, NULL);
2427   bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop); 
2428   /* Now move the statements, and replace the induction variable in the moved
2429      statements with the correct loop induction variable.  */
2430   oldivvar = VEC_index (tree, loopivs, 0);
2431   firstbsi = bsi_start (bodybb);
2432   for (i = loop->num_nodes - 1; i >= 0 ; i--)
2433     {
2434       block_stmt_iterator tobsi = bsi_last (bodybb);
2435       if (bbs[i]->loop_father == loop)
2436         {
2437           /* If this is true, we are *before* the inner loop.
2438              If this isn't true, we are *after* it.
2439
2440              The only time can_convert_to_perfect_nest returns true when we
2441              have statements before the inner loop is if they can be moved
2442              into the inner loop. 
2443
2444              The only time can_convert_to_perfect_nest returns true when we
2445              have statements after the inner loop is if they can be moved into
2446              the new split loop.  */
2447
2448           if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->inner->header, bbs[i]))
2449             {
2450               block_stmt_iterator header_bsi 
2451                 = bsi_after_labels (loop->inner->header);
2452
2453               for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi);)
2454                 { 
2455                   tree stmt = bsi_stmt (bsi);
2456
2457                   if (stmt == exit_condition
2458                       || not_interesting_stmt (stmt)
2459                       || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
2460                     {
2461                       bsi_next (&bsi);
2462                       continue;
2463                     }
2464
2465                   bsi_move_before (&bsi, &header_bsi);
2466                 }
2467             }
2468           else
2469             { 
2470               /* Note that the bsi only needs to be explicitly incremented
2471                  when we don't move something, since it is automatically
2472                  incremented when we do.  */
2473               for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi);)
2474                 { 
2475                   ssa_op_iter i;
2476                   tree n, stmt = bsi_stmt (bsi);
2477                   
2478                   if (stmt == exit_condition
2479                       || not_interesting_stmt (stmt)
2480                       || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
2481                     {
2482                       bsi_next (&bsi);
2483                       continue;
2484                     }
2485                   
2486                   replace_uses_equiv_to_x_with_y 
2487                     (loop, stmt, oldivvar, VEC_index (int, steps, 0), ivvar,
2488                      VEC_index (tree, lbounds, 0), replacements, &firstbsi);
2489
2490                   bsi_move_before (&bsi, &tobsi);
2491                   
2492                   /* If the statement has any virtual operands, they may
2493                      need to be rewired because the original loop may
2494                      still reference them.  */
2495                   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (n, stmt, i, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
2496                     mark_sym_for_renaming (SSA_NAME_VAR (n));
2497                 }
2498             }
2499           
2500         }
2501     }
2502
2503   free (bbs);
2504   htab_delete (replacements);
2505   return perfect_nest_p (loop);
2506 }
2507
2508 /* Return true if TRANS is a legal transformation matrix that respects
2509    the dependence vectors in DISTS and DIRS.  The conservative answer
2510    is false.
2511
2512    "Wolfe proves that a unimodular transformation represented by the
2513    matrix T is legal when applied to a loop nest with a set of
2514    lexicographically non-negative distance vectors RDG if and only if
2515    for each vector d in RDG, (T.d >= 0) is lexicographically positive.
2516    i.e.: if and only if it transforms the lexicographically positive
2517    distance vectors to lexicographically positive vectors.  Note that
2518    a unimodular matrix must transform the zero vector (and only it) to
2519    the zero vector." S.Muchnick.  */
2520
2521 bool
2522 lambda_transform_legal_p (lambda_trans_matrix trans, 
2523                           int nb_loops,
2524                           VEC (ddr_p, heap) *dependence_relations)
2525 {
2526   unsigned int i, j;
2527   lambda_vector distres;
2528   struct data_dependence_relation *ddr;
2529
2530   gcc_assert (LTM_COLSIZE (trans) == nb_loops
2531               && LTM_ROWSIZE (trans) == nb_loops);
2532
2533   /* When there is an unknown relation in the dependence_relations, we
2534      know that it is no worth looking at this loop nest: give up.  */
2535   ddr = VEC_index (ddr_p, dependence_relations, 0);
2536   if (ddr == NULL)
2537     return true;
2538   if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_dont_know)
2539     return false;
2540
2541   distres = lambda_vector_new (nb_loops);
2542
2543   /* For each distance vector in the dependence graph.  */
2544   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependence_relations, i, ddr); i++)
2545     {
2546       /* Don't care about relations for which we know that there is no
2547          dependence, nor about read-read (aka. output-dependences):
2548          these data accesses can happen in any order.  */
2549       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known
2550           || (DR_IS_READ (DDR_A (ddr)) && DR_IS_READ (DDR_B (ddr))))
2551         continue;
2552
2553       /* Conservatively answer: "this transformation is not valid".  */
2554       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_dont_know)
2555         return false;
2556           
2557       /* If the dependence could not be captured by a distance vector,
2558          conservatively answer that the transform is not valid.  */
2559       if (DDR_NUM_DIST_VECTS (ddr) == 0)
2560         return false;
2561
2562       /* Compute trans.dist_vect */
2563       for (j = 0; j < DDR_NUM_DIST_VECTS (ddr); j++)
2564         {
2565           lambda_matrix_vector_mult (LTM_MATRIX (trans), nb_loops, nb_loops, 
2566                                      DDR_DIST_VECT (ddr, j), distres);
2567
2568           if (!lambda_vector_lexico_pos (distres, nb_loops))
2569             return false;
2570         }
2571     }
2572   return true;
2573 }