OSDN Git Service

501079f6cadfec20cd0bb1b867c8b7e8b2e68c06
[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 /* Transform a lambda loopnest NEW_LOOPNEST, which had TRANSFORM applied to
1620    it, back into gcc code.  This changes the
1621    loops, their induction variables, and their bodies, so that they
1622    match the transformed loopnest.  
1623    OLD_LOOPNEST is the loopnest before we've replaced it with the new
1624    loopnest.
1625    OLD_IVS is a vector of induction variables from the old loopnest.
1626    INVARIANTS is a vector of loop invariants from the old loopnest.
1627    NEW_LOOPNEST is the new lambda loopnest to replace OLD_LOOPNEST with.
1628    TRANSFORM is the matrix transform that was applied to OLD_LOOPNEST to get 
1629    NEW_LOOPNEST.  */
1630
1631 void
1632 lambda_loopnest_to_gcc_loopnest (struct loop *old_loopnest,
1633                                  VEC(tree,heap) *old_ivs,
1634                                  VEC(tree,heap) *invariants,
1635                                  lambda_loopnest new_loopnest,
1636                                  lambda_trans_matrix transform)
1637 {
1638   struct loop *temp;
1639   size_t i = 0;
1640   size_t depth = 0;
1641   VEC(tree,heap) *new_ivs = NULL;
1642   tree oldiv;
1643   
1644   block_stmt_iterator bsi;
1645
1646   if (dump_file)
1647     {
1648       transform = lambda_trans_matrix_inverse (transform);
1649       fprintf (dump_file, "Inverse of transformation matrix:\n");
1650       print_lambda_trans_matrix (dump_file, transform);
1651     }
1652   depth = depth_of_nest (old_loopnest);
1653   temp = old_loopnest;
1654
1655   while (temp)
1656     {
1657       lambda_loop newloop;
1658       basic_block bb;
1659       edge exit;
1660       tree ivvar, ivvarinced, exitcond, stmts;
1661       enum tree_code testtype;
1662       tree newupperbound, newlowerbound;
1663       lambda_linear_expression offset;
1664       tree type;
1665       bool insert_after;
1666       tree inc_stmt;
1667
1668       oldiv = VEC_index (tree, old_ivs, i);
1669       type = TREE_TYPE (oldiv);
1670
1671       /* First, build the new induction variable temporary  */
1672
1673       ivvar = create_tmp_var (type, "lnivtmp");
1674       add_referenced_var (ivvar);
1675
1676       VEC_safe_push (tree, heap, new_ivs, ivvar);
1677
1678       newloop = LN_LOOPS (new_loopnest)[i];
1679
1680       /* Linear offset is a bit tricky to handle.  Punt on the unhandled
1681          cases for now.  */
1682       offset = LL_LINEAR_OFFSET (newloop);
1683       
1684       gcc_assert (LLE_DENOMINATOR (offset) == 1 &&
1685                   lambda_vector_zerop (LLE_COEFFICIENTS (offset), depth));
1686             
1687       /* Now build the  new lower bounds, and insert the statements
1688          necessary to generate it on the loop preheader.  */
1689       newlowerbound = lle_to_gcc_expression (LL_LOWER_BOUND (newloop),
1690                                              LL_LINEAR_OFFSET (newloop),
1691                                              type,
1692                                              new_ivs,
1693                                              invariants, MAX_EXPR, &stmts);
1694
1695       if (stmts)
1696         {
1697           bsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (temp), stmts);
1698           bsi_commit_edge_inserts ();
1699         }
1700       /* Build the new upper bound and insert its statements in the
1701          basic block of the exit condition */
1702       newupperbound = lle_to_gcc_expression (LL_UPPER_BOUND (newloop),
1703                                              LL_LINEAR_OFFSET (newloop),
1704                                              type,
1705                                              new_ivs,
1706                                              invariants, MIN_EXPR, &stmts);
1707       exit = single_exit (temp);
1708       exitcond = get_loop_exit_condition (temp);
1709       bb = bb_for_stmt (exitcond);
1710       bsi = bsi_after_labels (bb);
1711       if (stmts)
1712         bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_NEW_STMT);
1713
1714       /* Create the new iv.  */
1715
1716       standard_iv_increment_position (temp, &bsi, &insert_after);
1717       create_iv (newlowerbound,
1718                  build_int_cst (type, LL_STEP (newloop)),
1719                  ivvar, temp, &bsi, insert_after, &ivvar,
1720                  NULL);
1721
1722       /* Unfortunately, the incremented ivvar that create_iv inserted may not
1723          dominate the block containing the exit condition.
1724          So we simply create our own incremented iv to use in the new exit
1725          test,  and let redundancy elimination sort it out.  */
1726       inc_stmt = build2 (PLUS_EXPR, type, 
1727                          ivvar, build_int_cst (type, LL_STEP (newloop)));
1728       inc_stmt = build_gimple_modify_stmt (SSA_NAME_VAR (ivvar), inc_stmt);
1729       ivvarinced = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (ivvar), inc_stmt);
1730       GIMPLE_STMT_OPERAND (inc_stmt, 0) = ivvarinced;
1731       bsi = bsi_for_stmt (exitcond);
1732       bsi_insert_before (&bsi, inc_stmt, BSI_SAME_STMT);
1733
1734       /* Replace the exit condition with the new upper bound
1735          comparison.  */
1736       
1737       testtype = LL_STEP (newloop) >= 0 ? LE_EXPR : GE_EXPR;
1738       
1739       /* We want to build a conditional where true means exit the loop, and
1740          false means continue the loop.
1741          So swap the testtype if this isn't the way things are.*/
1742
1743       if (exit->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
1744         testtype = swap_tree_comparison (testtype);
1745
1746       COND_EXPR_COND (exitcond) = build2 (testtype,
1747                                           boolean_type_node,
1748                                           newupperbound, ivvarinced);
1749       update_stmt (exitcond);
1750       VEC_replace (tree, new_ivs, i, ivvar);
1751
1752       i++;
1753       temp = temp->inner;
1754     }
1755
1756   /* Rewrite uses of the old ivs so that they are now specified in terms of
1757      the new ivs.  */
1758
1759   for (i = 0; VEC_iterate (tree, old_ivs, i, oldiv); i++)
1760     {
1761       imm_use_iterator imm_iter;
1762       use_operand_p use_p;
1763       tree oldiv_def;
1764       tree oldiv_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (oldiv);
1765       tree stmt;
1766
1767       if (TREE_CODE (oldiv_stmt) == PHI_NODE)
1768         oldiv_def = PHI_RESULT (oldiv_stmt);
1769       else
1770         oldiv_def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (oldiv_stmt, SSA_OP_DEF);
1771       gcc_assert (oldiv_def != NULL_TREE);
1772
1773       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, imm_iter, oldiv_def)
1774         {
1775           tree newiv, stmts;
1776           lambda_body_vector lbv, newlbv;
1777
1778           gcc_assert (TREE_CODE (stmt) != PHI_NODE);
1779
1780           /* Compute the new expression for the induction
1781              variable.  */
1782           depth = VEC_length (tree, new_ivs);
1783           lbv = lambda_body_vector_new (depth);
1784           LBV_COEFFICIENTS (lbv)[i] = 1;
1785           
1786           newlbv = lambda_body_vector_compute_new (transform, lbv);
1787
1788           newiv = lbv_to_gcc_expression (newlbv, TREE_TYPE (oldiv),
1789                                          new_ivs, &stmts);
1790           if (stmts)
1791             {
1792               bsi = bsi_for_stmt (stmt);
1793               bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_SAME_STMT);
1794             }
1795
1796           FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, imm_iter)
1797             propagate_value (use_p, newiv);
1798           update_stmt (stmt);
1799         }
1800     }
1801   VEC_free (tree, heap, new_ivs);
1802 }
1803
1804 /* Return TRUE if this is not interesting statement from the perspective of
1805    determining if we have a perfect loop nest.  */
1806
1807 static bool
1808 not_interesting_stmt (tree stmt)
1809 {
1810   /* Note that COND_EXPR's aren't interesting because if they were exiting the
1811      loop, we would have already failed the number of exits tests.  */
1812   if (TREE_CODE (stmt) == LABEL_EXPR
1813       || TREE_CODE (stmt) == GOTO_EXPR
1814       || TREE_CODE (stmt) == COND_EXPR)
1815     return true;
1816   return false;
1817 }
1818
1819 /* Return TRUE if PHI uses DEF for it's in-the-loop edge for LOOP.  */
1820
1821 static bool
1822 phi_loop_edge_uses_def (struct loop *loop, tree phi, tree def)
1823 {
1824   int i;
1825   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (phi); i++)
1826     if (flow_bb_inside_loop_p (loop, PHI_ARG_EDGE (phi, i)->src))
1827       if (PHI_ARG_DEF (phi, i) == def)
1828         return true;
1829   return false;
1830 }
1831
1832 /* Return TRUE if STMT is a use of PHI_RESULT.  */
1833
1834 static bool
1835 stmt_uses_phi_result (tree stmt, tree phi_result)
1836 {
1837   tree use = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
1838   
1839   /* This is conservatively true, because we only want SIMPLE bumpers
1840      of the form x +- constant for our pass.  */
1841   return (use == phi_result);
1842 }
1843
1844 /* STMT is a bumper stmt for LOOP if the version it defines is used in the
1845    in-loop-edge in a phi node, and the operand it uses is the result of that
1846    phi node. 
1847    I.E. i_29 = i_3 + 1
1848         i_3 = PHI (0, i_29);  */
1849
1850 static bool
1851 stmt_is_bumper_for_loop (struct loop *loop, tree stmt)
1852 {
1853   tree use;
1854   tree def;
1855   imm_use_iterator iter;
1856   use_operand_p use_p;
1857   
1858   def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF);
1859   if (!def)
1860     return false;
1861
1862   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, iter, def)
1863     {
1864       use = USE_STMT (use_p);
1865       if (TREE_CODE (use) == PHI_NODE)
1866         {
1867           if (phi_loop_edge_uses_def (loop, use, def))
1868             if (stmt_uses_phi_result (stmt, PHI_RESULT (use)))
1869               return true;
1870         } 
1871     }
1872   return false;
1873 }
1874
1875
1876 /* Return true if LOOP is a perfect loop nest.
1877    Perfect loop nests are those loop nests where all code occurs in the
1878    innermost loop body.
1879    If S is a program statement, then
1880
1881    i.e. 
1882    DO I = 1, 20
1883        S1
1884        DO J = 1, 20
1885        ...
1886        END DO
1887    END DO
1888    is not a perfect loop nest because of S1.
1889    
1890    DO I = 1, 20
1891       DO J = 1, 20
1892         S1
1893         ...
1894       END DO
1895    END DO 
1896    is a perfect loop nest.  
1897
1898    Since we don't have high level loops anymore, we basically have to walk our
1899    statements and ignore those that are there because the loop needs them (IE
1900    the induction variable increment, and jump back to the top of the loop).  */
1901
1902 bool
1903 perfect_nest_p (struct loop *loop)
1904 {
1905   basic_block *bbs;
1906   size_t i;
1907   tree exit_cond;
1908
1909   if (!loop->inner)
1910     return true;
1911   bbs = get_loop_body (loop);
1912   exit_cond = get_loop_exit_condition (loop);
1913   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1914     {
1915       if (bbs[i]->loop_father == loop)
1916         {
1917           block_stmt_iterator bsi;
1918           for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1919             {
1920               tree stmt = bsi_stmt (bsi);
1921               if (stmt == exit_cond
1922                   || not_interesting_stmt (stmt)
1923                   || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
1924                 continue;
1925               free (bbs);
1926               return false;
1927             }
1928         }
1929     }
1930   free (bbs);
1931   /* See if the inner loops are perfectly nested as well.  */
1932   if (loop->inner)    
1933     return perfect_nest_p (loop->inner);
1934   return true;
1935 }
1936
1937 /* Replace the USES of X in STMT, or uses with the same step as X with Y.
1938    YINIT is the initial value of Y, REPLACEMENTS is a hash table to
1939    avoid creating duplicate temporaries and FIRSTBSI is statement
1940    iterator where new temporaries should be inserted at the beginning
1941    of body basic block.  */
1942
1943 static void
1944 replace_uses_equiv_to_x_with_y (struct loop *loop, tree stmt, tree x, 
1945                                 int xstep, tree y, tree yinit,
1946                                 htab_t replacements,
1947                                 block_stmt_iterator *firstbsi)
1948 {
1949   ssa_op_iter iter;
1950   use_operand_p use_p;
1951
1952   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1953     {
1954       tree use = USE_FROM_PTR (use_p);
1955       tree step = NULL_TREE;
1956       tree scev, init, val, var, setstmt;
1957       struct tree_map *h, in;
1958       void **loc;
1959
1960       /* Replace uses of X with Y right away.  */
1961       if (use == x)
1962         {
1963           SET_USE (use_p, y);
1964           continue;
1965         }
1966
1967       scev = instantiate_parameters (loop,
1968                                      analyze_scalar_evolution (loop, use));
1969
1970       if (scev == NULL || scev == chrec_dont_know)
1971         continue;
1972
1973       step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
1974       if (step == NULL
1975           || step == chrec_dont_know
1976           || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
1977           || int_cst_value (step) != xstep)
1978         continue;
1979
1980       /* Use REPLACEMENTS hash table to cache already created
1981          temporaries.  */
1982       in.hash = htab_hash_pointer (use);
1983       in.base.from = use;
1984       h = (struct tree_map *) htab_find_with_hash (replacements, &in, in.hash);
1985       if (h != NULL)
1986         {
1987           SET_USE (use_p, h->to);
1988           continue;
1989         }
1990
1991       /* USE which has the same step as X should be replaced
1992          with a temporary set to Y + YINIT - INIT.  */
1993       init = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
1994       gcc_assert (init != NULL && init != chrec_dont_know);
1995       if (TREE_TYPE (use) == TREE_TYPE (y))
1996         {
1997           val = fold_build2 (MINUS_EXPR, TREE_TYPE (y), init, yinit);
1998           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, TREE_TYPE (y), y, val);
1999           if (val == y)
2000             {
2001               /* If X has the same type as USE, the same step
2002                  and same initial value, it can be replaced by Y.  */
2003               SET_USE (use_p, y);
2004               continue;
2005             }
2006         }
2007       else
2008         {
2009           val = fold_build2 (MINUS_EXPR, TREE_TYPE (y), y, yinit);
2010           val = fold_convert (TREE_TYPE (use), val);
2011           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, TREE_TYPE (use), val, init);
2012         }
2013
2014       /* Create a temporary variable and insert it at the beginning
2015          of the loop body basic block, right after the PHI node
2016          which sets Y.  */
2017       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (use), "perfecttmp");
2018       add_referenced_var (var);
2019       val = force_gimple_operand_bsi (firstbsi, val, false, NULL);
2020       setstmt = build_gimple_modify_stmt (var, val);
2021       var = make_ssa_name (var, setstmt);
2022       GIMPLE_STMT_OPERAND (setstmt, 0) = var;
2023       bsi_insert_before (firstbsi, setstmt, BSI_SAME_STMT);
2024       update_stmt (setstmt);
2025       SET_USE (use_p, var);
2026       h = GGC_NEW (struct tree_map);
2027       h->hash = in.hash;
2028       h->base.from = use;
2029       h->to = var;
2030       loc = htab_find_slot_with_hash (replacements, h, in.hash, INSERT);
2031       gcc_assert ((*(struct tree_map **)loc) == NULL);
2032       *(struct tree_map **) loc = h;
2033     }
2034 }
2035
2036 /* Return true if STMT is an exit PHI for LOOP */
2037
2038 static bool
2039 exit_phi_for_loop_p (struct loop *loop, tree stmt)
2040 {
2041   
2042   if (TREE_CODE (stmt) != PHI_NODE
2043       || PHI_NUM_ARGS (stmt) != 1
2044       || bb_for_stmt (stmt) != single_exit (loop)->dest)
2045     return false;
2046   
2047   return true;
2048 }
2049
2050 /* Return true if STMT can be put back into the loop INNER, by
2051    copying it to the beginning of that loop and changing the uses.  */
2052
2053 static bool
2054 can_put_in_inner_loop (struct loop *inner, tree stmt)
2055 {
2056   imm_use_iterator imm_iter;
2057   use_operand_p use_p;
2058   
2059   gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT);
2060   if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
2061       || !expr_invariant_in_loop_p (inner, GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1)))
2062     return false;
2063   
2064   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0))
2065     {
2066       if (!exit_phi_for_loop_p (inner, USE_STMT (use_p)))
2067         {
2068           basic_block immbb = bb_for_stmt (USE_STMT (use_p));
2069
2070           if (!flow_bb_inside_loop_p (inner, immbb))
2071             return false;
2072         }
2073     }
2074   return true;  
2075 }
2076
2077 /* Return true if STMT can be put *after* the inner loop of LOOP.  */
2078 static bool
2079 can_put_after_inner_loop (struct loop *loop, tree stmt)
2080 {
2081   imm_use_iterator imm_iter;
2082   use_operand_p use_p;
2083
2084   if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
2085     return false;
2086   
2087   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0))
2088     {
2089       if (!exit_phi_for_loop_p (loop, USE_STMT (use_p)))
2090         {
2091           basic_block immbb = bb_for_stmt (USE_STMT (use_p));
2092           
2093           if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
2094                                immbb,
2095                                loop->inner->header)
2096               && !can_put_in_inner_loop (loop->inner, stmt))
2097             return false;
2098         }
2099     }
2100   return true;
2101 }
2102
2103
2104
2105 /* Return TRUE if LOOP is an imperfect nest that we can convert to a
2106    perfect one.  At the moment, we only handle imperfect nests of
2107    depth 2, where all of the statements occur after the inner loop.  */
2108
2109 static bool
2110 can_convert_to_perfect_nest (struct loop *loop)
2111 {
2112   basic_block *bbs;
2113   tree exit_condition, phi;
2114   size_t i;
2115   block_stmt_iterator bsi;
2116   basic_block exitdest;
2117
2118   /* Can't handle triply nested+ loops yet.  */
2119   if (!loop->inner || loop->inner->inner)
2120     return false;
2121   
2122   bbs = get_loop_body (loop);
2123   exit_condition = get_loop_exit_condition (loop);
2124   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2125     {
2126       if (bbs[i]->loop_father == loop)
2127         {
2128           for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
2129             { 
2130               tree stmt = bsi_stmt (bsi);
2131
2132               if (stmt == exit_condition
2133                   || not_interesting_stmt (stmt)
2134                   || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
2135                 continue;
2136
2137               /* If this is a scalar operation that can be put back
2138                  into the inner loop, or after the inner loop, through
2139                  copying, then do so. This works on the theory that
2140                  any amount of scalar code we have to reduplicate
2141                  into or after the loops is less expensive that the
2142                  win we get from rearranging the memory walk
2143                  the loop is doing so that it has better
2144                  cache behavior.  */
2145               if (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT)
2146                 {
2147                   use_operand_p use_a, use_b;
2148                   imm_use_iterator imm_iter;
2149                   ssa_op_iter op_iter, op_iter1;
2150                   tree op0 = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
2151                   tree scev = instantiate_parameters
2152                     (loop, analyze_scalar_evolution (loop, op0));
2153
2154                   /* If the IV is simple, it can be duplicated.  */
2155                   if (!automatically_generated_chrec_p (scev))
2156                     {
2157                       tree step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2158                       if (step && step != chrec_dont_know 
2159                           && TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
2160                         continue;
2161                     }
2162
2163                   /* The statement should not define a variable used
2164                      in the inner loop.  */
2165                   if (TREE_CODE (op0) == SSA_NAME)
2166                     FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_a, imm_iter, op0)
2167                       if (bb_for_stmt (USE_STMT (use_a))->loop_father
2168                           == loop->inner)
2169                         goto fail;
2170
2171                   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (use_a, stmt, op_iter, SSA_OP_USE)
2172                     {
2173                       tree node, op = USE_FROM_PTR (use_a);
2174
2175                       /* The variables should not be used in both loops.  */
2176                       FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_b, imm_iter, op)
2177                       if (bb_for_stmt (USE_STMT (use_b))->loop_father
2178                           == loop->inner)
2179                         goto fail;
2180
2181                       /* The statement should not use the value of a
2182                          scalar that was modified in the loop.  */
2183                       node = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
2184                       if (TREE_CODE (node) == PHI_NODE)
2185                         FOR_EACH_PHI_ARG (use_b, node, op_iter1, SSA_OP_USE)
2186                           {
2187                             tree arg = USE_FROM_PTR (use_b);
2188
2189                             if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
2190                               {
2191                                 tree arg_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
2192
2193                                 if (bb_for_stmt (arg_stmt)
2194                                     && (bb_for_stmt (arg_stmt)->loop_father
2195                                         == loop->inner))
2196                                   goto fail;
2197                               }
2198                           }
2199                     }
2200
2201                   if (can_put_in_inner_loop (loop->inner, stmt)
2202                       || can_put_after_inner_loop (loop, stmt))
2203                     continue;
2204                 }
2205
2206               /* Otherwise, if the bb of a statement we care about isn't
2207                  dominated by the header of the inner loop, then we can't
2208                  handle this case right now.  This test ensures that the
2209                  statement comes completely *after* the inner loop.  */
2210               if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
2211                                    bb_for_stmt (stmt), 
2212                                    loop->inner->header))
2213                 goto fail;
2214             }
2215         }
2216     }
2217
2218   /* We also need to make sure the loop exit only has simple copy phis in it,
2219      otherwise we don't know how to transform it into a perfect nest right
2220      now.  */
2221   exitdest = single_exit (loop)->dest;
2222   
2223   for (phi = phi_nodes (exitdest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2224     if (PHI_NUM_ARGS (phi) != 1)
2225       goto fail;
2226   
2227   free (bbs);
2228   return true;
2229   
2230  fail:
2231   free (bbs);
2232   return false;
2233 }
2234
2235 /* Transform the loop nest into a perfect nest, if possible.
2236    LOOP is the loop nest to transform into a perfect nest
2237    LBOUNDS are the lower bounds for the loops to transform
2238    UBOUNDS are the upper bounds for the loops to transform
2239    STEPS is the STEPS for the loops to transform.
2240    LOOPIVS is the induction variables for the loops to transform.
2241    
2242    Basically, for the case of
2243
2244    FOR (i = 0; i < 50; i++)
2245     {
2246      FOR (j =0; j < 50; j++)
2247      {
2248         <whatever>
2249      }
2250      <some code>
2251     }
2252
2253    This function will transform it into a perfect loop nest by splitting the
2254    outer loop into two loops, like so:
2255
2256    FOR (i = 0; i < 50; i++)
2257    {
2258      FOR (j = 0; j < 50; j++)
2259      {
2260          <whatever>
2261      }
2262    }
2263    
2264    FOR (i = 0; i < 50; i ++)
2265    {
2266     <some code>
2267    }
2268
2269    Return FALSE if we can't make this loop into a perfect nest.  */
2270
2271 static bool
2272 perfect_nestify (struct loop *loop,
2273                  VEC(tree,heap) *lbounds,
2274                  VEC(tree,heap) *ubounds,
2275                  VEC(int,heap) *steps,
2276                  VEC(tree,heap) *loopivs)
2277 {
2278   basic_block *bbs;
2279   tree exit_condition;
2280   tree cond_stmt;
2281   basic_block preheaderbb, headerbb, bodybb, latchbb, olddest;
2282   int i;
2283   block_stmt_iterator bsi, firstbsi;
2284   bool insert_after;
2285   edge e;
2286   struct loop *newloop;
2287   tree phi;
2288   tree uboundvar;
2289   tree stmt;
2290   tree oldivvar, ivvar, ivvarinced;
2291   VEC(tree,heap) *phis = NULL;
2292   htab_t replacements = NULL;
2293
2294   /* Create the new loop.  */
2295   olddest = single_exit (loop)->dest;
2296   preheaderbb = split_edge (single_exit (loop));
2297   headerbb = create_empty_bb (EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb);
2298   
2299   /* Push the exit phi nodes that we are moving.  */
2300   for (phi = phi_nodes (olddest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2301     {
2302       VEC_reserve (tree, heap, phis, 2);
2303       VEC_quick_push (tree, phis, PHI_RESULT (phi));
2304       VEC_quick_push (tree, phis, PHI_ARG_DEF (phi, 0));
2305     }
2306   e = redirect_edge_and_branch (single_succ_edge (preheaderbb), headerbb);
2307
2308   /* Remove the exit phis from the old basic block.  */
2309   while (phi_nodes (olddest) != NULL)
2310     remove_phi_node (phi_nodes (olddest), NULL, false);
2311
2312   /* and add them back to the new basic block.  */
2313   while (VEC_length (tree, phis) != 0)
2314     {
2315       tree def;
2316       tree phiname;
2317       def = VEC_pop (tree, phis);
2318       phiname = VEC_pop (tree, phis);      
2319       phi = create_phi_node (phiname, preheaderbb);
2320       add_phi_arg (phi, def, single_pred_edge (preheaderbb));
2321     }
2322   flush_pending_stmts (e);
2323   VEC_free (tree, heap, phis);
2324
2325   bodybb = create_empty_bb (EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb);
2326   latchbb = create_empty_bb (EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb);
2327   make_edge (headerbb, bodybb, EDGE_FALLTHRU); 
2328   cond_stmt = build3 (COND_EXPR, void_type_node,
2329                       build2 (NE_EXPR, boolean_type_node, 
2330                               integer_one_node, 
2331                               integer_zero_node), 
2332                       NULL_TREE, NULL_TREE);
2333   bsi = bsi_start (bodybb);
2334   bsi_insert_after (&bsi, cond_stmt, BSI_NEW_STMT);
2335   e = make_edge (bodybb, olddest, EDGE_FALSE_VALUE);
2336   make_edge (bodybb, latchbb, EDGE_TRUE_VALUE);
2337   make_edge (latchbb, headerbb, EDGE_FALLTHRU);
2338
2339   /* Update the loop structures.  */
2340   newloop = duplicate_loop (loop, olddest->loop_father);  
2341   newloop->header = headerbb;
2342   newloop->latch = latchbb;
2343   add_bb_to_loop (latchbb, newloop);
2344   add_bb_to_loop (bodybb, newloop);
2345   add_bb_to_loop (headerbb, newloop);
2346   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bodybb, headerbb);
2347   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, headerbb, preheaderbb);
2348   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, preheaderbb, 
2349                            single_exit (loop)->src);
2350   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, latchbb, bodybb);
2351   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, olddest,
2352                            recompute_dominator (CDI_DOMINATORS, olddest));
2353   /* Create the new iv.  */
2354   oldivvar = VEC_index (tree, loopivs, 0);
2355   ivvar = create_tmp_var (TREE_TYPE (oldivvar), "perfectiv");
2356   add_referenced_var (ivvar);
2357   standard_iv_increment_position (newloop, &bsi, &insert_after);
2358   create_iv (VEC_index (tree, lbounds, 0),
2359              build_int_cst (TREE_TYPE (oldivvar), VEC_index (int, steps, 0)),
2360              ivvar, newloop, &bsi, insert_after, &ivvar, &ivvarinced);       
2361
2362   /* Create the new upper bound.  This may be not just a variable, so we copy
2363      it to one just in case.  */
2364
2365   exit_condition = get_loop_exit_condition (newloop);
2366   uboundvar = create_tmp_var (integer_type_node, "uboundvar");
2367   add_referenced_var (uboundvar);
2368   stmt = build_gimple_modify_stmt (uboundvar, VEC_index (tree, ubounds, 0));
2369   uboundvar = make_ssa_name (uboundvar, stmt);
2370   GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0) = uboundvar;
2371
2372   if (insert_after)
2373     bsi_insert_after (&bsi, stmt, BSI_SAME_STMT);
2374   else
2375     bsi_insert_before (&bsi, stmt, BSI_SAME_STMT);
2376   update_stmt (stmt);
2377   COND_EXPR_COND (exit_condition) = build2 (GE_EXPR, 
2378                                             boolean_type_node,
2379                                             uboundvar,
2380                                             ivvarinced);
2381   update_stmt (exit_condition);
2382   replacements = htab_create_ggc (20, tree_map_hash,
2383                                   tree_map_eq, NULL);
2384   bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop); 
2385   /* Now move the statements, and replace the induction variable in the moved
2386      statements with the correct loop induction variable.  */
2387   oldivvar = VEC_index (tree, loopivs, 0);
2388   firstbsi = bsi_start (bodybb);
2389   for (i = loop->num_nodes - 1; i >= 0 ; i--)
2390     {
2391       block_stmt_iterator tobsi = bsi_last (bodybb);
2392       if (bbs[i]->loop_father == loop)
2393         {
2394           /* If this is true, we are *before* the inner loop.
2395              If this isn't true, we are *after* it.
2396
2397              The only time can_convert_to_perfect_nest returns true when we
2398              have statements before the inner loop is if they can be moved
2399              into the inner loop. 
2400
2401              The only time can_convert_to_perfect_nest returns true when we
2402              have statements after the inner loop is if they can be moved into
2403              the new split loop.  */
2404
2405           if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->inner->header, bbs[i]))
2406             {
2407               block_stmt_iterator header_bsi 
2408                 = bsi_after_labels (loop->inner->header);
2409
2410               for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi);)
2411                 { 
2412                   tree stmt = bsi_stmt (bsi);
2413
2414                   if (stmt == exit_condition
2415                       || not_interesting_stmt (stmt)
2416                       || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
2417                     {
2418                       bsi_next (&bsi);
2419                       continue;
2420                     }
2421
2422                   bsi_move_before (&bsi, &header_bsi);
2423                 }
2424             }
2425           else
2426             { 
2427               /* Note that the bsi only needs to be explicitly incremented
2428                  when we don't move something, since it is automatically
2429                  incremented when we do.  */
2430               for (bsi = bsi_start (bbs[i]); !bsi_end_p (bsi);)
2431                 { 
2432                   ssa_op_iter i;
2433                   tree n, stmt = bsi_stmt (bsi);
2434                   
2435                   if (stmt == exit_condition
2436                       || not_interesting_stmt (stmt)
2437                       || stmt_is_bumper_for_loop (loop, stmt))
2438                     {
2439                       bsi_next (&bsi);
2440                       continue;
2441                     }
2442                   
2443                   replace_uses_equiv_to_x_with_y 
2444                     (loop, stmt, oldivvar, VEC_index (int, steps, 0), ivvar,
2445                      VEC_index (tree, lbounds, 0), replacements, &firstbsi);
2446
2447                   bsi_move_before (&bsi, &tobsi);
2448                   
2449                   /* If the statement has any virtual operands, they may
2450                      need to be rewired because the original loop may
2451                      still reference them.  */
2452                   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (n, stmt, i, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
2453                     mark_sym_for_renaming (SSA_NAME_VAR (n));
2454                 }
2455             }
2456           
2457         }
2458     }
2459
2460   free (bbs);
2461   htab_delete (replacements);
2462   return perfect_nest_p (loop);
2463 }
2464
2465 /* Return true if TRANS is a legal transformation matrix that respects
2466    the dependence vectors in DISTS and DIRS.  The conservative answer
2467    is false.
2468
2469    "Wolfe proves that a unimodular transformation represented by the
2470    matrix T is legal when applied to a loop nest with a set of
2471    lexicographically non-negative distance vectors RDG if and only if
2472    for each vector d in RDG, (T.d >= 0) is lexicographically positive.
2473    i.e.: if and only if it transforms the lexicographically positive
2474    distance vectors to lexicographically positive vectors.  Note that
2475    a unimodular matrix must transform the zero vector (and only it) to
2476    the zero vector." S.Muchnick.  */
2477
2478 bool
2479 lambda_transform_legal_p (lambda_trans_matrix trans, 
2480                           int nb_loops,
2481                           VEC (ddr_p, heap) *dependence_relations)
2482 {
2483   unsigned int i, j;
2484   lambda_vector distres;
2485   struct data_dependence_relation *ddr;
2486
2487   gcc_assert (LTM_COLSIZE (trans) == nb_loops
2488               && LTM_ROWSIZE (trans) == nb_loops);
2489
2490   /* When there is an unknown relation in the dependence_relations, we
2491      know that it is no worth looking at this loop nest: give up.  */
2492   ddr = VEC_index (ddr_p, dependence_relations, 0);
2493   if (ddr == NULL)
2494     return true;
2495   if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_dont_know)
2496     return false;
2497
2498   distres = lambda_vector_new (nb_loops);
2499
2500   /* For each distance vector in the dependence graph.  */
2501   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependence_relations, i, ddr); i++)
2502     {
2503       /* Don't care about relations for which we know that there is no
2504          dependence, nor about read-read (aka. output-dependences):
2505          these data accesses can happen in any order.  */
2506       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known
2507           || (DR_IS_READ (DDR_A (ddr)) && DR_IS_READ (DDR_B (ddr))))
2508         continue;
2509
2510       /* Conservatively answer: "this transformation is not valid".  */
2511       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_dont_know)
2512         return false;
2513           
2514       /* If the dependence could not be captured by a distance vector,
2515          conservatively answer that the transform is not valid.  */
2516       if (DDR_NUM_DIST_VECTS (ddr) == 0)
2517         return false;
2518
2519       /* Compute trans.dist_vect */
2520       for (j = 0; j < DDR_NUM_DIST_VECTS (ddr); j++)
2521         {
2522           lambda_matrix_vector_mult (LTM_MATRIX (trans), nb_loops, nb_loops, 
2523                                      DDR_DIST_VECT (ddr, j), distres);
2524
2525           if (!lambda_vector_lexico_pos (distres, nb_loops))
2526             return false;
2527         }
2528     }
2529   return true;
2530 }